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1、输送机带传动装置典型零部件的设计与选用,学习情境三,带轮与带的设计与选用,目录,任务一 带轮与带的设计与选用,1,任务二 平键的设计与选用,2,任务一 带轮与带的设计与选用,任务描述,已知电动机为Y132S1-2型，额定功率=5.5Kw，满载转速 2900rmin；齿轮减速器输入轴转速设计要求为 1450rmin；运输装置工作时有轻度冲击，每天工作1016h，试设计此带传动。,任务知识,带传动的类型及应用；,带传动工作原理及运动特性；,带传动特点及应力分析；,V带型、V带轮的结构、材料与标记；,普通V带传动中带与带轮的设计与选用方法。,任务技能,熟悉普通V带的结构、截面尺寸及标记方法；,能够根
2、据传递功率大小进行普通V带的带型和根数的选择；,能够正确进行普通V带轮的材料选择与结构设计；,学会普通V带传动的设计方法和步骤；,了解带传动有关国家标准及行业标准，熟练运用（查选）带传动设计时所需的各类图表。,带传动的类型及应用,1,带传动是最常用的挠性传动，挠性传动借助挠性元件(带)传递运动和动力。这类传动用在中心距较远的两轴之间传递运动和力，结构简单，易于制造，得到了广泛的应用。,一、带传动的组成 带传动由主动轮1、从动轮3、传动带2及机架组成。,啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。,二、带传动的工作原理与类型,摩擦传动：当主动轮
3、转动时，由于带和带轮间的摩擦力， 便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动）。,三、带传动的特点,结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲减振； 摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。,四、传动带的类型,带采用基准宽度制，即用带的基准线的位置和基准宽度来确定带在轮槽中的位置和轮槽的尺寸。,带传动的应用,在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。,五、带传动的应用实例,力：物体间的相互机械作用，使物体的运动状态或形状尺寸发生改变。（外效应和内效应） 力的三要素及表示方法 力系与等效力系（合力和分力） 平衡与平衡力系 刚体：在外力作用下，大小和形状保持不变
4、的物体。静力学中研究的物体均可视为刚体。,带传动的受力分析,2,一、力学知识链接-力与受力分析 1.静力分析的基本概念,力的三要素及表示方法,物体间机械作用的形式是多种多样的，力对物体的效应取决于力的大小、方向和作用点，这三者被称为力的三要素。 力矢量用一条有向线段表示，线段的长度表示力的大小；线段的方位和箭头表示力的方向；线段的起点或终点表示力的作用点，力的国际单位为牛顿（N）。,一、力学知识链接-力与受力分析 1.静力分析的基本概念,公理1 二力平衡公理 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。 对于变形体而言，二力平衡公理
5、只是必要条件，但不是充分条件。,一、力学知识链接-力与受力分析 2.静力学公理,公理2 加减平衡力系公理：在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 推论1 力的可传性原理 作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用效应。（如图）,一、力学知识链接-力与受力分析 2.静力学公理,公理3 力的平行四边形法则 作用在刚体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小、方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。,一、力学知识链接-力与受力分析 2.静力学公理,推论2 三力平衡汇交原理：作用在刚体上三个
6、相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线通过汇交点。,一、力学知识链接-力与受力分析 2.静力学公理,公理4 作用与反作用公理 两物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且大小相等、方向相反、沿同一条直线，分别作用在这两个物体上。 作用力与反作用力互相依存、同时出现、同时消失，分别作用在相互作用的两物体上。 作用力与反作用力与二力平衡公理中的两个力有着本质的区别。,一、力学知识链接-力与受力分析 2.静力学公理,约束：能限制某些物体运动的其它物体。 约束反力(反力)：约束对非自由体的作用。 反力的作用点是约束与非自由体的接触点 反力的方向总是与该约束所能限制的运动方向相反
7、 反力的大小总是未知的。在静力学中可以利用相关平衡条件求出约束反力。,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,约束的基本类型 柔性约束 光滑面约束 光滑铰链约束 固定端约束,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,柔性约束及其反力FT 柔性约束特点：柔软易变形，只能承受拉，不能承受压。柔性约束只能限制非自由体沿约束伸长方向的运动而不能限制其它方向的运动。 约束反力：只能是拉力，作用在与非自由体的接触点处，作用线沿柔索背离非自由体。,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,平带传动约束力,光滑面约束及其反力F
8、N 光滑面约束特点：无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承受压而不能承受拉，只能限制物体沿接触面法线方向的运动而不能限制物体沿接触面切线方向的运动。 约束反力：垂直于接触处的公切面，而指向非自由体。,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,齿轮传动及其受力分析,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,光滑铰链约束及其反力FN 光滑铰链约束特点：两非自由体相互联接后，接触处的摩擦忽略不计，只能限制两非自由体的相对移动，而不能限制两非自由体的相对转动的约束，包括中间铰链约束、固定铰链约束和活动铰支座三种类型。 约束反力
9、：通过铰链中心，大小、方向均未确定。一般用一对通过铰链中心，大小未知的正交分力来表示。但其中二力构件、活动铰支座的反力方向是可以确定的。,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,中间铰链约束,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,固定铰链支座,活动铰链支座,固定端约束及其反力FN 光滑铰链约束特点：一杆插入固定面的力学模型，如车刀与工件分别夹持在刀架和卡盘上，都是固定不动的。 约束反力：固定端既限制了非自由体的垂直与水平移动，又限制了非自由体的转动，故此在平面问题中，可将固定端约束的约束反力简化为一组正交的约束反力与
10、一个约束力偶。,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,一、力学知识链接-力与受力分析 3.约束与约束反力,固定端约束的实例及表示方法,恰当地选取研究对象，正确地画出构件的受力图是解决力学问题的关键。画受力图的具体步骤如下： 1.明确研究对象，画出分离体； 2.在分离体上画出全部主动力； 3.在分离体上画出全部约束反力。,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,例1 一重为G的球体A，用绳子BC系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体A的受力图。,G,A,D,B,C,G,A,D,B,FT,FN,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,例2 如图所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接而成。
11、设半拱自重不计，在半拱AB上作用有载荷F，试画出左半拱片AB的受力图。,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,当一个构件不计自重和摩擦力，只受两个力作用下处于平衡一般称为二力构件，若二力构件的形状为杆状则称之为二力杆。在平衡状态下，这两个力必过两个力的作用点的连线。,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,例3 如图曲柄冲压机工作简图，皮带轮重为G，冲头C及连杆BC的重量忽略不计，冲头C所受工作阻力为Q。试画出带轮A、连杆BC、冲头C和整个系统的受力图。,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,例4,B,C,A,GAB,W,FW,B,G
12、AB,C,A,FNM,FNM,M,M,GC,GC,F,FAX,FAY,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,例5 重量为G的均匀直杆，其端靠在光滑铅垂墙的顶角处，端放在光滑的水平地面上，在点D处用一水平绳索拉住（见下图）。试画出杆的受力图。,一、力学知识链接-力与受力分析 4.受力图,二、带传动受力分析,尚未工作状态,工作状态,F0F1,F0 F2,紧边,松边,尚未工作状态,带传动尚未工作时，带所受的拉力称为初拉力，用 F0 表示。,工作状态,带传动工作时，一边拉紧，称为紧边；另一边放松，称为松边。,设带的总长度不变，则 F1F0F0F2,即： F1 F22F0,主动,从动,（1）,有效
13、拉力 F F1 F2,有效拉力 F（N）的大小取决于所传递的功率 P（kW）。,即,有效拉力 F 是由带与带轮接触面上的摩擦力提供的。当传递的功率超过极限摩擦力（即过载）时，将发生“打滑”现象。,打滑是由过载引起的一种失效形式。(这种打滑是可以避免的）,（2）,注：打滑总是发生在小轮上。,三、力学知识链接 应力,1.杆件轴向拉伸与压缩的概念及特点,F,F,F,F,受力特点：,外力(或外力的合力)沿杆件的轴线作用，且作用线与轴线重合。,变形特点 ：,杆沿轴线方向伸长(或缩短)，沿横向缩短(或伸长)。,发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉(压)杆。,2. 拉(压)杆的轴力和轴力图,轴力:,外力引起
14、的杆件内部相互作用力的改变量。,拉(压)杆的内力。,F,F,m,m,F,FN,F,FN,由平衡方程可求出轴力的大小 ：,规定：FN的方向离开截面为正(受拉),指向截面为负(受压)。,内力：,轴力图：,2.拉（压）杆的轴力和轴力图 以上求内力的方法称为截面法，截面法是求内力最基本的方法。步骤：截、取、代、列 注意：截面不能选在外力作用点处的截面上。,用平行于杆轴线的x坐标表示横截面位置，用垂直于x的坐标FN表示横截面轴力的大小，按选定的比例，把轴力表示在x-FN坐标系中，描出的轴力随截面位置变化的曲线，称为轴力图。,F,F,m,m,x,FN,例1： 已知F1=20KN，F2=8KN，F3=10K
15、N，试用截面法求图示杆件指定截面11、22、33的轴力,并画出轴力图。,解:外力FR，F1，F2， F3将杆件分为AB、BC和CD段，取每段左边为研究对象，求得各段轴力为：,F2,FN1,F2,F1,FN2,F2,F1,F3,FN2,FN3,FN1=F2=8KN,FN2=F2 - F1 = -12KN,FN3=F2 + F3 - F1 = -2KN,轴力图如图:,x,FN,C,D,B,A,3.拉（压）杆横截面上的应力,应力的概念： 内力在截面上的集度称为应力(垂直于杆横截面的应力称为正应力，平行于横截面的称为切应力)。 应力是判断杆件是否破坏的依据。 应力的单位是帕斯卡，简称帕，记作Pa，即l平方米的面积上作用1牛顿的力为1帕， 1Nm21Pa。 1kPa103Pa，1MPa106Pa，1GPa109Pa,3.拉(压)杆横截面上的应力,根据杆件变形的平面假设和材料均匀连续性假设可推断：轴力在横截面上的分布是均匀的，且方向垂直于横截面。所以，横截面的正应力计算公式为：,=,（MPa）,FN 表示横截面轴力（N） A 表示横截面面积（mm2）,F,F,m,m,n,n,F,F
