5 6 带传动宋宝玉版

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1、第五章 带传动,传动导论,传动装置在机器中的作用减速或增速 调速-工作过程中工作机的速度要进行调整 改变运动形式 增大转矩动力和运动的传递和分配,原动机,工作机,传动装置,P = F原v原 = T原n原 = T工n工,2,传动装置设计常用的运动、动力参数 传动比、圆周速度、传动功率、传动转矩、 传动效率等 传动装置的分类 按照原理分类 机械传动 流体传动 电力传动 按照改变传动比可能性分类 定传动比 变传动比,3,传动方案的拟定和传动类型的选择 传动装置设计具有多方案性： 要求设计者必须牢牢地掌握各种传动形式的原理、设计方法、特点、应用场合等；各种传动类型的比较各种传动（齿轮传动、带传动、蜗杆

2、传动等传动设计）学习后进行比较、总结。,4,5.1 带传动概述,按照原理分类 摩擦型带传动 靠带与带轮间的摩擦力传递运动和动力，如：V带、平带。啮合型带传动 靠带齿与带轮齿间的啮合传递运动和动力，如：同步齿形带。,5,1-主动轮 2-从动轮 3-传动带,摩擦型带传动的工作原理和特点带传动的组成：1-主动轮 2-从动轮 3-传动带,6,带轮及带的受力分析,7,摩擦型带传动的特点 传动带具有弹性和挠性，可吸收振动和缓和冲击，传动平稳，噪音小； 当过载时，可以起到过载保护作用； 适合于主、从动轴间中心距较大的传动； 存在弹性滑动，不能保证准确的传动比，传动效率较低； 张紧力会产生较大的压轴力，使轴和

3、轴承受力较大，传动带寿命降低； 摩擦易产生静电火花，不适用于高温、易燃、易爆等场合。,8,啮合型带传动,啮合型带传动：通过带齿与轮齿的啮合来传递运动和动力。,同步带带齿,带轮,9,5.2 传动带的应用基础,5.2.1 传动带的类型和特点靠摩擦力工作的传动带按照截面形状不同，主要分为,10,平带 V带 圆形带 多楔带 接头V带,平带与V带传动的受力比较,平带：,V带:,式中: f 带与带轮之间的摩擦系数f V带轮当量摩擦系数，,11,窄V带联组V带多楔带,12,采用涤纶等合成强力纤维做强力层，顶部呈弓形，侧面呈内凹曲线形，承载能力强。,几条相同的V带在顶面连在一起，具有单根V带的优点，同时增加了

4、横向稳定性，传动效率提高，寿命长。,兼有平带和V带的优点，柔性好，摩擦力大、能够传递较大的功率，解决了多根V带长度不一而导致的受力不均问题。,传动带类型的选择,13,根据工作机的种类、工作情况、使用环境、类型特点等综合考虑，来选择传动带的类型。,5.2.2 V带的结构、型号和基本尺寸 1 V带的结构 对V带的要求： 曲挠性好、横向刚度大、承载能力强、寿命长 V带的结构,14,1-胶帆布 2-顶布 3-顶胶 4-缓冲胶 5-芯绳 6-底胶 7-底布 8-底胶夹布,2 普通V带的型号和基本尺寸 型号 GB/T11544-1997规定，根据截面尺寸的不同，普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E等七种

5、型号,15,几个基本定义： 节线与节面： V带在作纵向弯曲时，在带中保持不变的周线称为V带的节线，由节线组成的面称为节面。 节宽： 带的节面宽度称为节宽。 带的基准长度： 在规定的张紧力下，V带位于两测量带轮基准直径上的周线长度称为带的基准长度。 带轮基准直径： V带轮在轮槽基准宽度处的直径称为V带轮的基准直径。,16,普通V带截面基本尺寸,17,普通V带基准长度及长度系数,18,带传动的几何计算 带传动主要几何参数： 带轮基准直径dd1和dd2、带传动的中心距a、包角、带的基准长度Ld等,1) 包角,2) 带的基准长度Ld,3) 中心距 a,19,5.3 带传动的工作能力分析,5.3.1 带

6、传动的受力分析,20,初拉力 ； 紧边拉力 ； 松边拉力 ；总摩擦力,取主动轮一端的带为分离体，根据力矩平衡条件,有效圆周力,假设带工作前后总长度不变，在弹性范围内，,欧拉公式 以平带为例,讨论带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时F1、F2的关系 列出法向和切向静力平衡方程式,21,传动带所能够传递的最大有效圆周力Fmax,22,5.3.2 带传动的应力分析 传动带在工作中产生的应力 带拉伸产生的应力、带弯曲产生的应力、离心力产生的应力 1）由紧边和松边拉力产生的应力,23,传动带在工作中产生的应力 2）由离心力产生的应力3）由带弯曲产生的应力,24,式中：m 单位长度的质量，kg/m,式

7、中：dd -带轮基准直径，mm -曲率半径，=dd/2，mmEb-带材料的弯曲弹性模量Y a-带受拉侧最外层至中性层的距离，mm。对平带 Ya =h/2，对V带 Ya ha,带工作时的应力变化,25,最大应力产生在由紧边进入小带轮处。,5.3.3 带传动的弹性滑动和打滑现象,由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动。,在带传动中，弹性滑动是不可避免的，是带传动固有的特性。,1）从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度；2）损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高； 并引起传动带磨损,弹性滑动会引起的后果：,26,弹性滑动,带传动的滑动系数（滑动率） 由于弹性滑动

8、引起从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度，其相对降低率称为带传动滑动系数或滑动率。一般情况下， 。 打滑 如果带传递的外载荷超过最大有效圆周力,带就会在带轮上发生显著的相对滑动，即打滑。 打滑的后果：造成带的严重磨损，并使带的运动处于不稳定状态，传动失效。打滑总是在小轮上先开始。 打滑是由于过载引起的，避免过载就可以避免打滑。,27,5.3.4 带传动的失效形式和设计准则 带传动的主要失效形式设计准则,1)打滑,在保证带工作不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。,为满足疲劳强度要求，强度条件式为：,28,（ -许用拉应力）,2)带的疲劳破坏,需要注意的几点因素,在即将打滑的临界状态下，带传动的

9、最大有效圆周力：,29,单根V带传递的功率计算,计算式,求得单根普通V带所能传递的基本额定功率P0,查P77表5.4 选择P0,对查表选择P0进行修正,30,对P0的修正,实际工作时,载荷有变化11）带长Ld不是特定长度,考虑载荷性质等因素，确定设计功率,带绕过大带轮时的弯曲应力比绕过小带轮时要小。在寿命相同条件下，传递的功率可略大一些。,引入长度系数 KL,引入Kb、Ki和K,实际工作时，单根带所能传递的额定功率为：,实际工作时，所需带的根数z为：,31,引入KA,（见表5.7）,（见表5.5、5.6）,（见表5.9）,（见表5.2）,32,33,上一次课的主要内容回顾,传动带具有的最大有效

10、圆周力带工作时的应力变化 弹性滑动和打滑 带传动的失效形式：打滑和带的疲劳破坏强度条件：,34,单根V带传递的基本额定功率功率增量实际工作时，单根带所能传递的额定功率为：,35,求得单根普通V带所能传递的基本额定功率P0,引入Kb、Ki,5.4 普通V带传动设计计算步骤和方法,普通V带传动的设计主要内容普通V带传动设计的已知条件,1) 传动用途和工作条件； 2) 传动的功率P； 3) 主动轮、从动轮的转速n1和n2或传动比i； 4) 对传动位置和外部尺寸要求等,1) 选择带的型号； 2) 计算带的根数z； 3) 合理地确定有关参数(dd1,dd2,a,Ld等),36,普通V带传动的设计计算步骤

11、,1 确定设计功率Pd,原动机类型 载荷性质 每天工作时数,按,查表5.7 P79,2 选择带型,Pd n1,按,查图5.17,P80,3 确定带轮的基准直径dd1、dd2,一般取dd1ddmin,37,38,普通V带选型,39,40,4 验算带的速度v,设计时应使 。,带的根数z,带速：,m/s,一般应使v在525m/s的范围, 以2025m/s最为有利。,41,若 一定,5 确定中心距 a 和V带基准长度 Ld,结构紧凑,单位时间内带绕过带轮的次数多,疲劳寿命,当i,dd1一定时，,2）计算Ld0,3）查Ld取标准值（见表5.2）,1）无特殊要求初选a0为,并圆整。,42,4）计算实际中心

12、距,6 计算小轮包角1,小轮包角1,一般应使 ，否则可加大中心距或增设张紧轮。,43,为保证 不过小，传动比 i 不宜过大。 通常 i 7 ,个别情况下可达到10。,7 确定V带的根数z,设计时应限制 z 10，否则改选其他型号，重新设计或改用联组V带。,44,包角修正系数,带长修正系数 (见表5.2),45,8 确定初拉力F0, N,由最大有效圆周力的计算式，并计及离心力及包角的影响，单根普通V带所需的初拉力可按下式计算,安装时，应保证初拉力大于上述数值，但不应过大。可以采用图示方法进行控制。,初拉力直接影响带的传动能力和寿命。,9 计算作用在轴上的力FQ,FQ的用途：1) 求得张紧装置上应

13、加的力2) 计算轴和轴承的需要,FQmax = 1.5FQ,46,带初次安装在带轮上时，所需初拉力要比正常工作时大很多，所以计算轴和轴承时，取,轴上的压力等于松边拉力与紧边拉力的向量和。若不考虑两边的压力差，近似地按照带两边所受初拉力的合力来计算。,5.5 V带轮的结构设计,带轮的组成： 轮缘（用以安装传动带） 轮毂（与轴连接） 轮辐或腹板（连接轮缘和轮毂） 对带轮的要求 质量小且分布均匀 工艺性好 与带接触的表面粗糙度要求高 转速高时要动平衡 铸造和焊接带轮的应力要小,47,带轮的常用材料 铸铁 铸钢或钢板冲压后焊接而成（转速较高时） 铸铝或非金属（小功率时） 带轮的典型结构 实心式 腹板式

14、 孔板式 轮辐式,48,几种典型的带轮结构实心式带轮 用于尺寸较小的带轮（ dd 2.5d ）,49,几种典型的带轮结构腹板式带轮 用于中小尺寸的带轮（ dd 300mm）,50,几种典型的带轮结构孔板式带轮 用于尺寸较大的带轮（ ds - dk 100mm）,51,几种典型的带轮结构轮辐式带轮 用于尺寸大的带轮（ dd 500mm）,52,V带轮的结构设计 主要是根据直径大小选择结构形式，根据带型确定轮槽尺寸V带弯曲后楔角的变化：国家标准规定，普通V带轮槽角为32、34 、36 、38 。,53,普通V带带轮的轮槽尺寸根据GB/T 13575.1-2008中的规定确定轮槽尺寸，带轮的其他结构

15、尺寸参照相关经验公式或有关资料确定。,54,5.6 带传动的张紧,带传动张紧的原因及目的 原因：传动带不完全是弹性体，经过一段时间运转后会因塑性变形及磨损而松弛，从而初拉力减小，传动能力下降甚至丧失。 目的：保证必需的初拉力张紧装置的分类： 定期张紧装置（需要的初拉力大） 自动张紧装置（保持固定不变张紧力的和随外载荷变化而自动调节张紧力）,55,常见的张紧装置定期张紧装置 利用定期改变中心距的方法来调节传动带的初拉力。图(a)用于水平或倾斜不大的传动中；图(a)用于垂直或接近垂直的传动中。,56,(a),(b),常见的张紧装置张紧轮张紧装置 一般用于中心距不可调的传动中。图(a)中张紧轮压在松边内侧，尽量靠近大带轮；图(b)中张紧轮压在松边外侧，常用于需要增大包角或收到空间限制的传动中。,57,常见的张紧装置自动张紧装置 图示为一种能够随着外载荷变化而自动调节张紧力大小的装置。带轮传递转矩T1时，电动机座上产生的反力矩TR使电动机轴绕着摆架轴O1转动。,58,例题、习题与设计作业,例题：P82 例5.1习题：P84设计作业：V带传动设计要求：被作业与后续的课程中齿轮传动设计作业、轴承部件设计作业采用一套数据，设计一个传动装置的几个零部件。,59,设计题目一：带式运输机中的V带传动传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见下表,