机械原理与机械设计 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 张策 第十七章 带传动与链传动

《机械原理与机械设计 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 张策 第十七章 带传动与链传动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理与机械设计 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 张策 第十七章 带传动与链传动（106页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第十七章 带传动和链传动,内容简介,本章包括带传动和链传动两部分内容。带传动主要介绍带传动的分类、工作原理和普通V带传动的设计。链传动主要介绍链轮结构、链传动的运动特性、受力分析和滚子链传动的设计计算，对齿形链传动计算只作简单介绍。,学习要求,1、了解带传动、链传动的类型、工作原理、特点和应用； 2、熟悉普通V带轮的结构、规格与基本尺寸； 3、掌握带传动的受力分析、应力及应力分布图、弹性滑动和打滑的基本概念； 4、掌握带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的设计计算方法和参数选取原则； 5、了解滚子链的的结构、规格、基本尺寸和链轮的主要几何尺寸； 6、掌握滚子链传动的运动特性； 7、掌握滚子

2、链传动的效形式、设计准则、设计计算方法和参数选取原则；,本章重点,1、带传动、链传动的类型、工作原理、特点和应用； 2、带传动的受力分析、应力及应力分析、弹性滑动和打滑 3、带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的参数选取原则 4、滚子链传动的运动特性和参数选取原则,第一节 概 述,概 述,学习要求： 了解带传动、链传动的特点和一般应用。 带传动 链传动,概 述,带传动 带传动由主动带轮、从动带轮和传动带组成 （图17-1），其使用的挠性曳引元件是传动带，靠 带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力 带传动使用的挠性曳引元件是传动带，传动带 具有较大弹性，按工作原理，带传动分摩擦型普通 带传动和啮

3、合型同步带传动。,概 述,图17-1,概 述,带传动的主要特点是： 、有缓冲和吸振作用； 、运行平稳，噪声小； 、结构简单，制造成本低； 、可通过增减带长以适应不同的中心距要求； 、普通带传动过载时带会在带轮上打滑，对其他机件有保护作用； 、传动带的寿命较短； 、传递相同圆周力时，外廓尺寸和作用在轴上的载荷比啮合传动大； 、带与带轮接触面间有相对滑动，不能保证准确的传动比。,概 述,目前，带传动所能传递的最大功率为700kW，工 作速度一般为530m/s，采用特种带的高速带传动 可达60m/s，超高速带传动可达100m/s。带传动的传 动比一般不大于7，个别情况可到10。 链传动 链传动使用的

4、挠性曳引元件是传动链，通过链 轮的轮齿与链条的链节相互啮合实现传动 链传动。依据链条结构的不同，有套筒链传 动、滚子链传动和齿形链传动。,概 述,链传动的特点： 、平均传动比准确，并可用于较大的中心距； 、传动效率较高，最高可达98； 、不需张紧力，作用在轴上的载荷较小； 、容易实现多轴传动； 、能在恶劣环境（高温、多灰尘等）下工作； 、瞬时传动比不等于常数，链的瞬时速度是变化的，故传动平稳性较差，速度高时噪声较大。,概 述,链传动主要用于两轴中心距较大的动力和运动 的传递，广泛用在农业、采矿、冶金、起重、运 输、石油和化工等行业。 通常，滚子链传动的功率小于100kW，链速小于 15m/s。

5、优质滚子链传动的功率最高可达5000kW，链 速可达35m/s。高速齿形链可达40m/s。,第二节 带 传 动,带传动,学习要求： 了解带传动的类型、工作原理、特点和应用；熟悉普通V带轮的结构、规格与基本尺寸；掌握带传动的受力分析、应力及应力分布图、弹性滑动和打滑的基本概念；掌握带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的设计计算方法和参数选取原则。,带传动,普通带传动的类型 普通带传动的计算基础 普通V带传动设计 普通带传动的张紧装置 同步带传动（简介）,带传动,普通带传动的类型： 根据传动带的截面形状，摩擦型带传动可分为： 、平带传动 、V带传动 、圆带传动 V带传动又可分为： 、普通V带传

6、动 、窄V带传动 、联组V带传动 、多楔带传动 、大楔角V带传动 、宽V带传动等,带传动,根据带传动的布置形式可分为 、开口传动（图17-5）、 、交叉传动 、半交叉传动（图17-1）。 普通V带传动 窄V带传动 联组V带传动 多楔带传动,带传动,普通V带传动： V带以其两侧面与轮槽接触（图17-2a），由于楔形槽可 以增大法向压力，在初拉力相同的条件下，V带传动产生的 摩擦力较平带传动（图17-2b）大，可传递更大的载荷。 图中，FQ为带对带轮的压紧力；FN为平带轮对带的反 力；FNV为V带轮侧面对带的反力；为带与带轮间的摩擦因 数；为带轮的槽楔角，普通V带为32、34、36或40。由 力的

7、平衡条件可知：,带传动,图17-2,带传动,由此得V带传动的摩擦力为： 式中 ， 为V带与带轮间的摩擦力。 V带与带轮间的当量摩擦因数v为 对于普通V带，若取0.3，则平均V0.511.7。该 结果表明，在其他条件相同的情况下，V带传动较平带传动 的工作能力提高了很多。,带传动,窄V带传动： 窄V带传动是近年来国际上普遍应用的一种V带 传动。带的承载层采用合成纤维绳或钢丝绳。普通V 带高与节宽比为0.7，窄V带高与节宽比为0.9（图 17-3）。窄V带有SPZ、SPA、SPB和SPC四种型号，其 结构和有关尺寸已标准化。 窄V带承载能力高，滞后损失少。窄V带传动的 最高允许速度可达4050m/

8、s，适用于大功率且结构 要求紧凑的传动。,带传动,17-3,带传动,联组V带传动： 其特点是几条相同的V带在顶面联成一体的V带（图17- 4a）。它克服了普通V带二带间的受力不均匀，减少了各单 根带传动的横向振动，因而使带的寿命提高。其缺点是要求 较高的制造和安装精度。 多楔带传动 其特点是在平带的基体下做出很多纵向楔（图17-4b）， 带轮也做出相应的环形轮槽。可传递较大的功率。由于多楔 带轻而薄，工作时弯曲应力和离心应力都小，可使用较小的 带轮，减小了传动的尺寸。由于多楔带有较大的横向刚度， 可用于有冲击载荷的传动。其缺点是制造和安装精度要求较 高。,带传动,17-4,带传动,17-5,带

9、传动,普通带传动的计算基础 带传动中的作用力 带的应力 弹性滑动和打滑,带传动,带传动中的作用力： 带传动带呈环形，并以一定的初拉力（ ）套 在一对带轮上（带传动图17-6a），使带和带轮相互压紧。 带在工作前 其两边拉力均为 （图17-6a）， 称 为初拉力。 工作时 由于要克服工作阻力，带在绕上主动 轮的一边被进一步拉紧，其拉力 大到 ， 称为 紧边拉力；带的另一边被放松，其拉力由 减小到 ， 称为松边拉力（图17-6b）。 带的两边拉力之差，称为带传动的有效拉力F， 即： F (17-1),带传动,17-6,带传动,有效拉力F与带传动传递的功率P及带速v的关系为： PFv （17-2）

10、该式说明，带速一定时，有效拉力越大，则带传动传递 的功率也越大，即带传动的工作能力越强。 带的有效拉力等于带轮接触弧上摩擦力的总和。在一定 条件下，摩擦力有一极限值，当需要传递的有效拉力超过该 值时，带就会在轮面上打滑。打滑是带传动的主要失效形式 之一。 带工作时松紧边拉力不等，但总长度不变，故紧边增加 的长度与松边减少的长度相等，假设带的材料服从胡克定 律，则紧边增加的拉力与松边减少的拉力相等。 即：,带传动,或 (17-3) F1 和F2的关系可用下式表示： (17-4) 式中，为包角，即带与带轮接触弧所对应的中 心角；e为自然对数的底。 若带速v10m/s，则通常可忽略离心力qv2，此时

11、 上式简化为F1/F2e，即为著名的欧拉公式。,带传动,联立式（17-1）和式（17-4），可得紧边拉力F1 和松边拉力F2为 (17-5) (17-6) 将式（17-5）和式（17-6）带入式（17-3）可得 反映带传动工作能力的最大有效拉力Fmax，即 (17-7),带传动,该式说明： 1）最大有效拉力与初拉力 成正比。控制初拉力对带传动的设计和使用是很重要的。 过小不能传递所需载荷，而且容易颤动； 过大使带的磨损加剧，寿命缩短。 2）最大有效拉力随包角、摩擦因数（与带、带轮的材料及工况有关）的增大而增大。通常设计时要求120。 3）离心力qv2使最大有效拉力减小。 上述各公式是按平带传动

12、推导的，用于V带传动时，应将各式中的摩擦因数用当量摩擦因数v代替。,带传动,式(17-4)推导如下： 取一微段带dl（图17-7），带上各力的平衡条件为： 沿垂直方向 式中dF为紧边拉力增量；dFN为带轮给微段带的正 压力；q为带的线质量。 取： 略去二阶无穷小量，上式为 (a),带传动,17-7,带传动,沿水平方向 式中，为带与带轮间的摩擦因数。 取 1，得 (b) 由式(a)、(b)得 (c) 在摩擦力的极限状态即将要打滑时，积分式(c)，得 (17-）,带传动,带的应力 1紧边拉应力 和松边拉应力 由紧边拉力 和松边拉力 引起 (17-8) 式中，A为带的截面积。 2弯曲应力b 传动带绕

13、带传动经带轮时产生，该应力可近似按 下式确定 (17-9) 式中，E为带的弹性模量；h为带的高度；d为带轮的 直径。,带传动,3离心拉应力c 由带的离心拉力Fc （Fcqv2）产生 (17-10) 图17-8给出了带的应力分布情况。由图可知，带 在工作过程中，其应力是不断变化的。最大应力发生 在紧边进入小带轮处（图中b点）。 带的最大应力为max： (17-11) 式中 b1为带绕经小带轮时产生的弯曲应力。,带传动,17-8,带传动,弹性滑动和打滑 1. 弹性滑动 由于带是弹性体，受力不同时伸长量不等，使带传动在 工作中发生弹性滑动。如图17-9所示，带自b点绕上主动轮 时，带的速度与主动轮的

14、速度相等，当带由b点转到c点时， 带的拉力由F1逐渐减小到F2，与此同时，带的单位长度的伸 长量也随之逐渐减小，从而使带沿带轮表面相对退缩（由c 向b方向），这种现象称为弹性滑动。同理，在从动轮上产 生带相对带轮表面相对伸长的弹性滑动（由e 向f方向）。 b、c点与小带轮包角1对应；e、f点与大带轮包角2对 应。,带传动,17-9,带传动,由于带传动工作时，紧边和松边的拉力不等， 所以弹性滑动是不可避免的。 弹性滑动除造成功率损失和带的磨损外，还导 致从动轮的圆周速度 低于主动轮的圆周速度 ， 其降低程度用滑动率表示 考虑弹性滑动影响的传动比为 (17-12) 式中， 、 为主、从动轮转速；

15、、 为 主、从动轮直径。,带传动,滑动率一般可取1%2%，粗略计算时可忽略不计。 2. 打滑 弹性滑动并不是发生在全部接触弧上，而是只发 生在带离开带轮一侧的部分弧段上（图17-9中 和 ），称该弧段为动弧，无弹性滑动的弧为静弧 （图17-9中 和 ），两段弧所对应的中心角分别 称为动角和静角。 带传动不传递载荷时，动角为零。随着载荷的增 加，动角逐渐增大，而静角则之间减小。当动角 增大到1时达到极限状态（静角为零），由于过载 使带传动的有效拉力F达到最大值，带将开始打滑。,带传动,由于带在小轮上的包角较小，所以打滑总是在小轮 上发生。 打滑是由于载荷过大引起的，它会造成带的严 重磨损并使带的运动处于不稳定状态，故正常使用 中带传动不应出现打滑现象。,带传动,普通V带传动设计 普通V带和带轮 带传动的设计准则 设计计算和参数选择,带传动,普通V带和带轮 1.普通V带结构 普通V带由顶胶、承载层、底胶和包布组成（图 17-10）。承载层是胶帘布或绳芯。绳芯结构的柔韧 性好，适用于转速较高和带轮直径较小的场合。 按截面尺寸普通V带分为：Y、Z、A