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1、第七章 摩擦轮传动和带传动,第一节概述,一、主要优点: 传动零件的结构简单 传动平稳 传动比调节简便 过载时,传动件间产生相对滑动 二、主要缺点: 不能保持恒定的传动比,精度低 不宜传递较大的转矩 传动件工作表面磨损较快,寿命低 传动效率较低,第二节摩擦轮传动,一、传动的工作原理(图71) : 主动轮与从动轮在直接接触处所产生的摩擦力来传递运动和转矩。 fFnFt 式中: fFn摩擦力为 Ft圆周力 两摩擦轮受压后,在接触处因材料的弹性变形而压出一小平面(称为接触区)。摩擦力的方向在从动轮上应与从动轮的线速度方向相同;在主动轮上应与主动轮的线速度方向相反。,二、摩擦轮在接触面滑动的形式: 1、
2、弹性滑动(图72) 2、打滑,3、滑动率(其速度损失率) 实际传动中,从动轮的圆周速度v2小于主动轮的圆周速度v1,滑动率为 v1-v2 = -100% v1 4、传动比 n1D2 i= - = - n2(1-)D1 传动比一般可到7(有时可到10); 手动仪器中,传动比可高达25,多用作微动装置(图74),三、圆锥摩擦轮(图73) 1、用于两相交轴传动 2、主、从动轮轴间夹角 =1+2 常1+2=90,故该传动的传动比 n1D2sin2 i= - = - = - n2 (1-)D1sin1(1-) 式中1、2主动、从动摩擦轮的半锥顶角,四、法向力的计算 1、圆柱摩擦轮传动 K1000PK10
3、00X60X1000PFn= - - = - - fv fD1n1 式中P传递的功率; D1主动轮直径; n1主动轮转速; f摩擦系数,见表71; K载荷系数。对于功率传动,K121.5;对于示数传动,K3.0。,2、圆锥摩擦轮传动(两轴相互垂直的圆锥摩擦轮传动图73) 两轮接触面间所需的法向力Fn计算,其中D1应为主动轮的平均直径Dm1。,五、作用在轴上的载荷 1、圆柱摩擦轮传动 作用在轴上的载荷如图75a所示,其中径向力Fr等于法向力Fn,其方向永远指向轮心;圆周力Ft在主动轮上与回转方向相反,在从动轮上与回转方向相同,2、圆锥摩擦轮传动(图75b) 法向力Fn可以分解为径向力Fr和轴向力
4、Fa 。故圆锥摩擦轮传动中作用在轴上的载荷有圆周力Ft,径向力Fr和轴向力Fa。,六、摩擦轮材料要求: 1、弹性模量要大 2、摩擦系数要大 3、表面接触强度和耐磨性要好 4、在干摩擦条件下,吸湿性要小,第三节摩擦无级变速器(图76),1、无级变速器应用的场合: (1)运转中需经常连续地改变速度 (2)探求最佳工作速度 (3)某些仪器设备中的计算装置和测试装置 ( 4)缓速起动,2、无级调速组成: (图7-7) (1)传动机构 (2)加压装置 (3)调速机构 3变速范围,第四节带传动,一、带传动的类型和张紧装置 1、分类: (图78) (1)平带传动 (2)V带传动 (3)圆带传动 (4)多楔带
5、传动,2、带传动张紧方法 : (1)调节螺钉2使装有带轮的电动机沿滑轨1移动(图7-9a) (2)螺杆及调节螺母使电动机绕小轴1摆动(图7-9b) (3)采用具有张紧轮的传动(图79C),二、V带和带轮 (一)V带 1、组成(图710) : (1)强力层 (2)填充物 (3)外包层 按截曲尺寸的不同有七种型号(表72),2、普通V带长度(表73)基准宽度制(另一种是有效宽度制 V带的节面:V带上规定的一个面 基准宽度制:以基准线的位置和宽度来定义的为度) 带轮轮槽的基准宽度:位置与所配用V带节面处于同一位置 带轮的基准直径:带轮在基准宽度处的直径 基准长度:基准宽度所在剖面长度为基准长度(在规
6、定的张紧力下),(二)带轮结构(图711、表7-4) 1、实心式 2、辐板式 3、孔板式,三、带传动的几何关系(图7-12) : 1、带轮直径D1和D2 2、中心距a 3、带长度L 4、包角,近似几何关系为:,四、带传动的受力分析 1、紧边拉力 : 绕进主动轮的一边,拉力由F0增到F1,称为紧边拉力 2、松边拉力 : 另一边带的拉力由F0减为F2,称为松边拉力 3、有效拉力 : 紧边拉力与松边拉力之差为: Ft即为带传动所能传递的有效圆周力,称为有效拉力,4、有效圆周力Ft、带速v、和传递功率P之间的关系为: 松、紧两边拉力的变化关系为: 所以 可得,5、欧拉公式:开始打滑时,F1 和F2的关
7、系 式中 自然对数的底27183; 包角(rad),通常取小带轮的包角。 当量摩擦系数;对于平带 ;对于 V带,6、带传动的张紧力为F0时所能传递的最大有效圆周力: 避免打滑的条件为:有足够的fv、值和F0值,五、带传动的应力分析 (一)由紧边和松边拉力所产生的应力 (二)由离心力产生的应力 (三)带在带轮上弯曲产生的应力,(一)由紧迫和松边拉力产生的应力: 紧边和松边拉力产生的应力分别为: 式中A带的横截面积。,(二)由离心力产生的应力: 离心力产生的应力为 式中q每米带长的质量 v带速当带在工作中沿带轮作圆周运动时,将产生离心力该离心力虽只发生在带作圆周运动的部分,,(三)带在带轮上弯曲产
8、生的弯曲应力 (图714),1、假定带是弹性体,带的最外层应力b为 式中 带材料的弹性模量; 由中性层到最外层的距离; 中性层的曲率半径; 带的厚度; 轮的直径,,2、带所受总应力(图715) 带中的应力为变应力,其最大应力为 此最大应力发生在带紧边进人小带轮处。,六、弹性滑动、打滑和滑动率 1、弹性滑动:带与轮之间因弹性产生的滑动 在带绕上从动轮时,带和带轮具有同一速度,但当带继续前进时,却不是在缩短而是被拉长,使带的速度领先于带轮,这种现象称为带的弹性滑动。,2、打滑: 带与带轮之间产生全面滑动 3、滑动率: (图7-16) 传动中由于带的滑动引起的从动轮速度的降低率称为滑动率,七、普通V
9、带传动的设计与计算 1、已知的数据和条件: 传动的用途和工作情况; 传递的功率; 主从动轮的转速或传动比; 原动机类型;传动空间尺寸的限制。,2、需要确定的是 : 带的型号; 带轮的直径; 带的长度; 传动中心距; 带的根数; 作用在 轴上的载荷; 带轮的结构等。,(一)选择V带的型号 根据计算功率Pd和小带轮转速n,由图717选取 式中P传递的名义功率; Pd计算功率; Ka为工作情况系数,按表75选取。,(二)确定带轮直径D1、D2: 最小带轮基准直径D1表76 带轮直径愈小,带在带轮上的弯曲程度愈大,带中的弯曲应力也就愈大,致使带的寿命降低。,(三)验算带速: 带速一般限制在 5-25m
10、/s范围内 带速过高将产生较大的离心力; 当传递功率一定,带速过低将引起力的增大,使得带的根数增多。,(四)确定带的基准长度: 传动中心距a最大值受安装空间的限制,而最小值则受最小包角的限制。 若中心距没有限定时,可按下式初定中心距:,(五)确定实际中心距: 因选取的 Ld可能大于或小于 L,所以应将初定的中心距 a0加以修正。 为了简化计算,a值可近似按下式确定 :,(六)验算小带轮包角1 普通V带传动中,通常应使 1 120, 特殊情况下允许 1 90。 原因如1过小,带容易在带轮上打滑 采取措施1 较小,应增大 a 或采用张紧轮,(七)计算V带的根数: 式中 P0il、特定基准长度、平稳
11、工作情况下单根V带的基本额定功率(kW),见表78; K包角修正系数,考虑 180o时对传动能力的影响,见表 79; KL带长修正系数,考虑到带长不为特定基准长度时对寿命的影响,见表73; P0i1时,单根V带额定功率的增量 ,见表7-10,(八)计算作用在轴上的载荷(图718) : 不考虑带两边的拉力差,则作用在轴上的载荷Fz可近似地由下式确定: 式中F0 单根V带的张紧力,F0可利用下式确定 式中Pd计算功率(kw); ZV带的根数;v为带速(m/s); K包角修正系数; qV带单位长度质量(kg/m),见表 711,(九)确定带轮的结构尺寸: 在满足D1Dmin的前提下,若选取较小的D1
12、 值,可以减小重量和传动的外廓尺寸,但弯曲应力的增大会影响带的疲劳寿命。 为了得到合理的设计方案,必要时可取多组数据进行试算,根据设计要求从中选择最合理的尺寸参数。,例题7- 1设计某传动装置中的V带传动。传递功率P=7.5kw,电动机为Y系冽三相异步电动机,电动机转速(主动轮转速) n1 1440 r /min,从动轮转速 n2720rmin,载荷变动较小,两带轮中心距大约为850mm,希望大带轮直径不超过280mm,每日工作不超过16h。,解: 1)选择V带型号根据题意,考虑到载荷变动较小,由表75查得Ka12。则 Pd=P Ka=7.5w X 1.2=9 kW 根据 Pd=9kW和n1=
13、1440r/min, 由图 717确定选取 A型普通 V带。,2)确定带轮直径D1、D2: 由图717可知,A型V带推荐小带轮直径 D1112140mm 考虑到带速不宜过低,否则带的根数将要增多,对传动不利。因此确定小带轮直径D1140mm。 大带轮直径: 由表7-7,取D0=280mm。,3)验算带速 4)确定带的基准长度根据题意, 初定中心距a=850mm,带的 长度L为:,5)确定实际中心距a 6)验算小带轮包角a1 7)计算V带的根数 8)计算作用在轴上的载荷FZ,第五节 同步带传动,一、同步带传动的特点和应用 1、特点: 承受负荷后仍能保持同步带的节距不变,带与带轮之间无相对滑动,主
14、动轮和从动轮能作同步传动。,2、结构: 1)强力层 2)带齿 3)带背 (图7-20) 3、参数: 1)节距 : 在规定的张紧力下,同步带纵向截面上相邻两齿中心轴线间节线上的距离。,2)节线 (图7-21) : 同步带垂直其底边弯曲时在带中保持原长度不变的周线,通常位于承载层的中线上。,4、型式: 1)梯形齿同步带: 单面同步带 (简称单面带) 双面同步带 (简称双面带),2)同步带按节距不同分为 (表7-12,表7-13) : 最轻型MML、 超轻型XXL、 特轻型XL、 轻型L重型H、 特重型XH、 超重型XXH,二、带轮: 1、型式: 渐开线齿形 直边齿形 一般要求同步带与带轮的同时啮合
15、齿数Zm6。 最少齿数:各种型号带的许用最少齿数见表714。,2、材料: 钢、 铸铁、 轻载场合可用轻合金或塑料、 对于成批生产的采用粉末冶金材料。,三、同步带传动的设计计算: 1、已知条件: 传动的用途、 传递的功率、 大小带轮的转速或传动比、 以及传动系统的空间尺寸范围。,2、设计确定的是: 同步带的型号、 带的长度及齿数、 中心距、 带轮节圆直径及齿数、 带宽及带轮的结构和尺寸。,(一)选择同步带的型号 根据计算功率Pd和小带轮转速n1,利用图722选取同步带的型号。根据所选型号由表7-12查得对应的节距Pb。 Pd=PK 式中P传递的名义功率; Pd计算功率; K工作情况系数,按表715选取,(二)确定带轮齿数和节圆直径 根据带型和小带轮转速,由表714确定小带轮的齿数Z1。 Z1(1.01.3)