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1、高等教育出版社,13.1 带传动的类型和应用 13.2 带传动的受力分析 13.3 带的应力分析 13.4 带传动的弹性滑动和传动比 13.5 V带传动的计算 13.6 V带轮的结构 13.7 同步带传动简介,第13章 带 传 动,13.1 带传动的类型和应用,一、带传动的分类,1) 按传动原理分类,摩擦型,啮合型,2) 按横截面形状分类,平带传动,V带传动,特殊截面带传动,3) 按带的布置分类,开口传动,交叉传动,半交叉传动,抗拉体,13.1 带传动的类型和应用,平带传动,V带传动,多楔带传动,圆带传动,二、带传动的参数(开口传动),13.1 带传动的类型和应用,中心距 a,包 角,因较小,
2、代入得:,带长:,带长:,已知带长时,由上式可得中心距 :,13.1 带传动的类型和应用,1.定期张紧装置,三、带传动的张紧,2.自动张紧装置,3.张紧轮装置,13.1 带传动的类型和应用,四、带传动的特点,优点: 适用于中心距较大的传动; 可缓和冲击,吸收振动; 打滑可防止损坏其它零件; 结构简单、成本低廉。,缺点: 传动的外廓尺寸较大; 需要张紧装置; 传动比不固定; 带的寿命较短; 传动效率较低。,13.1 带传动的类型和应用,V带传动应用最广,带速: v = 525 m/s 传动比:i 7 效率: 0.90.95,一、带的有效拉力,13.2 带传动的受力分析,静止时,带两边的初拉力相等
3、:,传动时,由于摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等:,F1 = F2 = F0,F1 F2,F1 ,紧边,F2 松边,紧边,松边,设带的总长不变,则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等:,F1 F0 = F0 F2,F0 = (F1 + F2 )/2,称 F1 - F2为有效拉力,即带所能传递的圆周力:,F = F1 - F2,且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系:,13.2 带传动的受力分析,1、定义:当圆周力F Ff时,带与带轮之间出现显著的滑动,称为打滑。经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低,导致传动失效。是必须避免。,2、分析:平带上截取一微弧段,正压力:dFN,两端的拉力:F 和F
4、+dF,力平衡条件:,摩擦力: f dFN,二、带传动的打滑失效,13.2 带传动的受力分析,由力平衡条件:,积分得:,紧边和松边的拉力之比为:,绕性体摩擦的基本公式: 欧拉公式,13.2 带传动的受力分析,联立求解:, F , 1 2,用1 ,分析:,13.2 带传动的受力分析,V带传动与平皮带传动初拉力相等时,它们的法向力则不同。,平带的极限摩擦力为: FN f = FQ f,FN = FQ,FN =FQ /sin(/2),则V带的极限摩擦力为 :,f -当量摩擦系数, f f,3、比较:平带与V带,在相同条件下 ,V带能传递较大的功率。 或在传递功率相同时,V带传动的结构更为紧凑。,13
5、.2 带传动的受力分析,用 f 代替 f 后,得到V带计算公式:,13.2 带传动的受力分析,三、带传递的圆周力及其影响因素,欧拉公式,四、作用在轴上的压力,13.2 带传动的受力分析, F , 1 2,用1 ,影响因素,圆周力,一、带的疲劳强度,1. 应力分析,1) 拉应力,13.3 带的应力分析,紧边拉应力:,松边拉应力:,2) 弯曲应力,E为带的弹性模量,MPa;d为带轮直径,mm 。,注:两轮直径不等时,弯曲应力也不相等。,设 y 为带的中心层到最外层的垂直距离,mm;,带在微弧段上产生的离心力:,3) 离心应力,13.3 带的应力分析,离心力 FNc在微弧段两端会产生拉力 Fc。,由
6、力平衡条件得:,离心拉应力:,13.3 带的应力分析,4) 应力分布及最大应力,最大应力max出现在紧边与小轮的接触处。,离心应力,拉应力,弯曲应力,2. 疲劳强度条件,实验表明,疲劳曲线方程也适用于经受变应力的带,即 。 式中m、C与带的种类和材质有关,N为 应力循环次数。设v为带速,L为带长,设带的寿命为T,则应力循环次数为,13.4 带传动的弹性滑动和传动比,设带的材料符合变形与应力成正比的规律,则变形量为:,这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。,紧边:,松边:, F1 F2, 1 2,带绕过主动轮时,将逐渐缩短并沿轮面滑动,使带速落后于轮速。,带经过从动轮时,将逐渐被拉长并
7、沿轮面滑动,使带速超前于轮速。,一、带传动的弹性滑动,弹性滑动是不可避免的,由拉力差引起,是固有特性; 打滑是必须要避免的,由过载引起,是失效形式。,13.4 带传动的弹性滑动和传动比,得从动轮的转速:,带传动的传动比:,V带传动的滑动率=0.010.02,一般可忽略不计。,定义:,为滑动率。,二、带传动的传动比,总有:v2 v1,13.5 V带传动的计算,分类:普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组V带。 其中普通 V带应用最广。,一、V带的规格,组成:抗拉体、顶胶、底胶、包布。,节线:弯曲时保持原长不变的一条周线。,节面:全部节线构成的面。,13.5 V带传动的计算,普通V带: =40
8、,h/bp =0.7。已经标准化,有七种型号Y、Z、 A、B、C、D、E。应用最为广泛。 窄V带: =40,h/bp =0.9。已经标准化,有四种型号SPZ、SPA、 SPB、SPC。用于大功率,结构紧凑传动。 与普通V带比,当顶宽相同时,承载能力 可提高1.52.5倍。 宽V带: =40,h/bp =0.3。用于无级变速传动中。 大楔角V带: =60。用于高速,结构特别紧凑的传动。 联组V带:由2、3、4或5根普通V带(或窄V带) 顶面用胶帘布等距粘结而成。,基准直径d:在V带轮上,与所配用V带的节 面宽度相对应的带轮直径。,基准长度Ld :V带在规定的张紧力下,位于带轮基准直径上的周线长度
9、称为。标准长度系列详见下页表13-2 ,P212。,二、单根普通V带的许用功率,1、失效形式,4、传动功率,13.5 V带传动的计算,3、不打滑条件,打滑;带的疲劳损坏(脱层、撕裂或拉断)。,2、设计依据,保证带不打滑的前提下,具有一定的疲劳寿命。,13.5 V带传动的计算,传递的功率为:,单根带所能传递的有效拉力为:,为保证带具有一定的疲劳寿命,应使:,max =1 +b + c ,1 = -b - c,代入得:,基本额定功率P0 :在 =,Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下,计算所得功率称为单根带的。详见下页表13-3 教材P214。,许用功率P0:实际工作条件与特定条件不同时
10、,应对 P0值加以修正。修正结果称为。,K 包角系数。,KL 长度系数;,P0-功率增量;,三、普通V带的型号和根数的确定,计算功率:,KA -工作情况系数 详见表13-8 P218,型号的确定: 根据Pc和小带轮的转速n1,由选型图确定。,根数的确定:,考虑在i1,带在大轮上的弯曲应力较小,故在寿命相同的情况下,可增大传递功率,取值详见表13-4,13.5 V带传动的计算,13.5 V带传动的计算,13.5 V带传动的计算,13.5 V带传动的计算,带轮的直径过小,则带的弯曲应力大,寿命降低。应取:d1dmin,四、主要参数的选择,1. 带轮直径与带速,大带轮的直径d2:,d1 、d2必须符
11、合带轮的基准直径系列:P219表13-9注。,13.5 V带传动的计算,带速:,一般应使v在525m/s的范围内。,2. 中心距、带长和包角,推荐范围:0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2),初定V带基准长度:,根据L0由表13-2选取接近的基准长度Ld, 然后计算中心距:,中心距变动范围为:,(a-0.015Ld) (a +0.015Ld),13.5 V带传动的计算,小轮包角:,一般应使1120 ,否则可加大中心距或增加张紧轮。,考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。,3. 初拉力,保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件。初拉力不足,会出现打滑,初拉力过大将增大轴和轴承上的压力,并降
12、低带的寿命。,计算公式:,式中:Pc为计算功率;,设计带传动的原始数据是:传动用途、载荷性质、传递功率、带轮转速以及对传动的外廓尺寸的要求等。,设计带传动的主要任务是:选择合理的传动参数、确 定V带型号、长度和根数;确定带轮材料、结构和尺寸。,z为V带根数;,v为带速;,q为V带每米长的质量;,Ka为包角修正系数。,13.5 V带传动的计算,带传动设计的步骤:,1. 求计算功率;,2. 选择普通V带型号;,3. 求带轮的基准直径d1 、d2 ;,4. 验算带速 ;,5. 求V带的基准长度Ld和中心距a;,6. 验算小带轮的包角;,7. 求V带根数z;,8. 求作用在带轮轴上的压力FQ;,9.
13、带轮的结构设计。,13.5 V带传动的计算,例:设计一通风机用的V带传动。选用异步电动机驱动。已知电动机转速为n1=1460r/min,通风机转速n2=640r/min,通风机输入功率 P=9kW,两班制工作。,解: 1、求计算功率 2、选择V带型号 可用普通V带或窄V带,以普通V带为例计算。 根据 ,n1=1460r/min,由图13-15查出此坐标点位于A型和B型交界处。现暂时按选用B型计算。(同学们自己可以按选用A型计算,并对比两个方案的计算结果),13.5 V带传动的计算,3、求大、小带轮的基准直径 由表13-9,d1应不小于125,现取d1=140mm,由式(13-9)得 由表13-
14、9取d2=315mm(虽使n2略有减小,但其误差小于5%,故允许) 4、验算带速 带速在525m/s之间,合适。,13.5 V带传动的计算,5、求V带基准长度Ld和中心距a 初步选取中心距 取a0=700mm,符合 。 由式(13-2)得带长为 查表13-2,对B型带选用Ld=2240mm。再由式(13-16)计算实际中心距为,13.5 V带传动的计算,6、验算小带轮包角1 由式(13-2)得,7、求V带根数z 由式(13-15)得 令n1=1460r/min,d1=140mm,查表13-3得 。 由式(13-9)得传动比为 查表13-5得 。 由 查表13-7得 ,查表13-2得KL=1,由
15、此可得 取4根,13.5 V带传动的计算,8、求作用在带轮轴上的压力FQ 查表13-1得q=0.17kg/m,由式(13-17)得单根V带的初拉力为 作用在轴上的压力为 9、带轮结构设计(省略),13.5 V带传动的计算,13.6 V带轮的结构,带轮的材料:常用铸铁,有时也采用钢或塑料和木材。,带轮的结构,实心式-直径小;,实心式,13.6 V带轮的结构,腹板式-中等直径;,dh = (1.82)ds d0=( dh +dr) /2 dr = de -2(H+) H 见图13 - 8 s= (0.2 0.3) B s11.5s s20.5s,腹板式一,带轮的材料:常用铸铁,有时也采用钢或塑料和木材。,带轮的结构,实心式-直径小;,13.6 V带轮的结构,腹板式-中等直径;,dh = (1.82)ds d0=( dh +dr) /2 dr = de -2(H+) H 见图13 - 8 s= (0.2 0.3) B s20.5s,带轮的材料:常用铸铁,有时也采用钢或塑料和木材。,带轮的结构,实心式-直径小;,腹板式二,13.6