机械设计第九版带传动.ppt

第三篇 机械传动,一.传动的重要性：,二.机械传动分类：,机械传动,按传动比 是否变化分,摩擦传动,摩擦轮传动,带传动,啮合传动,直接接触,靠中间件,齿轮、蜗杆及螺旋传动,链、同步带传动,定传动比传动,变传动比传动,有级变速传动,无级变速传动,按传力 方式分,直接接触,靠中间件,1.调整速度：减速箱，变速器； 2.改变运动形式：回转，摆动，直线运动； 3.一台原动机带多个执行机构； 4.安全、维护、尺寸等需要（如分离、制动）。,三.机械传动类型选择概要,主要指标：效率高，尺寸小，运动形式，满足生产条件和工作要求。,1.功率与效率（ P141表2）,2.速度（ P142表3）： 速度是传动的主要运动特性之一。不同的运动形式受 不同因素的限制，如动载荷、离心力、振动、发热等影响。,3.工作环境：空间大小、噪声、防尘、防爆。,效率是评定传动性能的主要指标之一。,效率低不适于大功率、经常工作的机械。,传递功率受多种因素的影响，如传动原理、承载能 力、载荷分布、工作速度、制造精度、工作效率等。 啮合传动的功率大于摩擦传动；,本篇内容： 带传动 链传动 齿轮传动 蜗杆传动,第八章 带传动,基本要求： 1）熟悉带的工作原理、传动特点及应用范围； 2）掌握带传动的受力分析、弹性滑动与打滑现象、失效形式、 设计准则； 3）掌握V带传动的设计方法以及提高带传动承载能力的措施； 4）了解各种类型传动带的结构形式、特点和应用，并加以比 较。着重了解平带传动V带传动的特点。 5）了解带传动的张紧方式和带轮的结构设计。,重 点： 1）带传动的工作情况分析、弹性滑动与打滑现象、失效形式、 设计准则； 2）提高带传动承载能力的措施； 3）平带传动、V带传动的特点。,8-1 概 述,一.带传动的组成及工作原理：,带张紧在两带轮上，工作前带已受到预拉力的作用，使带与带轮接触面间产生压力。工作时，主动轮通过摩擦力使带运动，带通过摩擦力使从动轮转动。 因摩擦力在一定范围内变动，故在一定的范围内，随着工作阻力矩的增大，摩擦力矩也相应增大。当阻力矩大于最大摩擦力矩时，出现打滑现象，这时主动轮转动而带和从动带轮均不动，传动失效。,按带的截面形状分类有,平带,V带,特殊截面带,同步带,二. 带传动的类型：,按轴的位置关系有:,按照传动比分类： 定传动比； 有级变速； 无级变速,带传动的主要类型,四. V带的类型与结构,普通V带、窄V带、宽 V带、大楔角V 带、汽车V带等。,三. 带传动的特点：,1.中心距大。可传递多个相距较远轴之间的运动； 2.能缓冲减振，运转平稳无噪音； 3.对摩擦式传动具有过载保护作用； 4.不需要润滑，环境易清洁； 5.结构简单，维修方便，价格低廉； 6.适用于高速传动； 7.瞬时传动比不恒定，效率较低，寿命较短； 8.需张紧，对轴和轴承的压力大； 9.因摩擦易产生静电，不宜用于有易燃物场所。,V带的类型：,抗拉体： 帘布：制造方便 绳芯：柔软易弯曲有利提高寿命， 材料可为化学纤维或棉织物。,普通V带已标准化。普通V带按截面尺寸由小到大的顺序分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号（各型号的截面 尺寸见P145表8-1）。,普通V带,组成：顶胶、底胶、抗拉体、包布,相对高度 的V带称普通V带(bP带轮的节宽)。,节线：当带纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线；,节面：由全部节线组成的面；,节宽：带的节面的宽度。用bp表示。,名词解释,V带的基准长度：位于基准直径上周线长度。用Ld表示， 见 P145表8-2。,基准直径：,节圆直径：V带轮上与V带节宽相对应的带轮的直径 。,窄V带,窄V带按截面尺寸分为SPZ、SPA、SPB、SPC四种型号。,相对高度 V带称窄V带。比普通V带传递的功率大。,五. 几何计算,将 带入经整理得：,在角 较小的情况下，有：,四.应用范围：主要用于两轴平行且转向相同的场合。以及对传动比无精确要求的中小功率传动。,一般：,82 带传动工作情况分析,一. 带传动中的力分析：,工作前：带以一定的张紧力安装在带轮上，带受初拉力F0,工作时：由于带与轮的摩擦，形成紧边 和松边,有效拉力,以 、 分别表示带速和传递的名义功率，则有：,在一定的条件下，摩擦力有一极限值，如果工作阻力超过极限值，带就在轮面上打滑，传动不能正常工作。,以主动轮为隔离体：,Ff,二.带传动的最大有效拉力及其影响因素：,现以平带为例：,略去高阶微量 ，并考虑到 、 则有：,临界条件下带的一微段受力如图所示，有：,柔韧体摩擦的欧拉公式,返回,从上式可看出，影响有效拉力的因素有三个：,因f vf ， f Fec，故在相同的条件下，V带能传递较大的功率。或者说，在相 同的条件下，V带传动的结构较紧凑；,包角F ec；, F0F ec。,F0越大越好吗？越 小呢？,式中,则,三. 带的应力分析：,1.离心拉应力：,于是带的离心拉力为：,离心拉应力为：,如图所示,由微段弧长的力平衡式有,2.紧、松边拉应力：,3.弯曲应力：,结论：带在变应力作用下工作,疲劳破坏必然是其失效形式之一。应力以紧边开始绕上小带轮处最大。,四. 带传动弹性滑动：,如图所示，带自a点绕上主动带轮时，带与带轮相切点的速度是相等的，此时带所受拉力最大，带的应变最大。但当带沿弧ab继续前进时，带的拉力逐渐减小直至F2，带的应变也相应减小到最小，因此，带在跟随带轮前进的同时还逐渐向后缩，从而导致带的速度落后于带轮的线速度。 同样的情况也发生在从动轮上，但这时由于拉力渐增，应变也渐增，因此带的实际速度领先于带轮的线速度。,从动轮对主动轮速度的相对降低率称为滑动率。,传动比,弹性滑动与打滑：1）区别： 2）带来的后果：,外载荷增加，使得,带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。,可以避免的,产生的原因,造成的后果,打滑的特点,打滑,即有：,83 普通V带传动的设计计算,一. 设计准则和单根V带的基本额定功率,1.失效形式,2）磨损,1）打滑,Fec Ffmax 使带传动传递功率不超过许用值，转 矩一定时取较大带轮直径； 控制初拉力F0和小轮包角1,3）带的疲劳破坏,弹性滑动 提高V带的耐磨性 打 滑 降低带轮表面的粗糙度,疲劳断裂max 减小max，如限制V带带轮的最小直径以控 制b1,控制工作拉力和离心力； 改变带的材料，提高。,2.设计准则 在保证不打滑的条件下,使带具有一定的疲劳强度和寿命。,选择带的型号,确定带的根数,确定带轮结构、张紧等,3.V带设计的目的：,带满足疲劳强度要求的条件为：,在满足设计准则的情况下，单根带能传递的最大功率为：,4.单根带的基本额定功率,或,带的有效拉力,在载荷平稳、包角为180o和特定带长条件下,由实验、分析计算求得不同型号单根普通V带传递的基本额定功率P0见P151表8-4,5.实际工作条件下对P0的修正,四.V带传动的设计步骤和方法,已知原始数据：P、n1、n2(i12)、传动位置要求及工作条件 设计的内容：1）带：规格（截面形状）、长度、根数； 2）传动中心距； 3）带轮结构设计。 4）张紧设计,1.确定计算功率：,根据计算功率Pca和小带轮转速n1由P157图8-11选取。,3. 带轮的基准直径：,Pca= KAP,2.选带型：,标准化（表8-9）,小带轮直径不宜太小，否则弯曲应力过大，带的寿命太短。设计中应 (P155表8-7)，较理想的情况是使对应的带速V在1020m/s。,4.验算带速：,普通V带：,窄V带：,带速v在1020m/s较好,2）中心距太小,带的寿命短,同时传递的有效圆周力也小；中心距也不能太大,否则外廓尺寸过大。合适的中心距为：,1）若环境已定，则由环境定。,5.确定中心距a与基准长度Ld：,考虑到安装调整及补偿F0的需要，中心矩范围为：,6.验算包角1：,8.预紧力F0：,太小则传递的有效拉力小；太大则带寿命短，对轴的压力大。,7.带的根数：,z10主要是为了使带受力均匀，结构不致太大。,为后面轴、轴承的计算打基础,10.带轮的结构设计,精确：,适当增大带轮直径（或提高带速）； 适当增加带长； 适当增加带的根数（一般小于10根）； 增大包角。,9.压轴力Fp（单根）:,提高V带承载能力的措施：,8-4 V带轮的设计,一.带轮的结构设计：,1.设计要求：,1）质量小，且质量分布均匀，高速时需作动平衡实验； 2）工艺性好； 3）无大的铸造应力； 4）轮槽的粗糙度不高于3.2，以减少磨损； 5）多根带时，各轮槽的尺寸精度应一致，使各根带受均匀。,2.带轮的材料：,HT150、HT200； 高速：铸钢； 小功率：非金属、铸铝,3.带轮的结构： V带带轮轮芯部分的结构随带轮的大小不同可以是实心、腹板、孔板和轮辐式的，各部分的结构和尺寸见教材或手册。,带轮的结构,盘式（实心式）,腹板式,孔板式,带轮结构尺寸见图8-14，轮槽尺寸见表8-11。 （轮槽夹角40）,轮辐式,8-5 V带传动的张紧、安装与防护,V带传动的张紧：,1.定期张紧装置,2.自动张紧装置,3.采用张紧轮的张紧装置,张紧轮的放置： 1）松边内侧，使带只受单向弯曲； 2）尽量靠近大带轮，避免1减小过多； 3）轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮。,V带传动的安装：,V带传动的防护：,各带轮的轴线应平行（开口传动）,置于铁丝网或保护罩之内。,设计例题,例：试设计一鼓风机用普通V带传动.已知:动力机为Y系列三相异步电机,功率P=7.5kW,转速n1=1440rpm,风机转速n2=630rpm,每天工作16小时，希望中心距不超过700mm。,解：,1.计算功率： Pca =KAP=1.27.5=9kW,2.选择带的型号： 由图8-11选择A型,3.带轮直径（表8-6）,取,取,带速合适,转速误差：,4.确定带长：,由表8-2取：Ld=2000(2000)mm,实际中心距：,表8-4a，Po=1.93(2.27)；,由表8-5,表8-2,由表8-4b查出,7.对轴的压力：,张紧力：,取z=5(4)根,轴上载荷：,8.结构设计：（略）,5.小带轮包角：,6.带的根数：,思考题,1.简述带传动的优缺点。 2.在动力传动中，为什么V带传动比平带传动用的多？ 3.V带截面的楔角都是40o，为什么随着带轮计算直径的减小轮槽的楔角要小于40o呢(p157,表8-10)？ 4.试根据理论公式分析：影响带传动传递功率大小的因素有哪些？他们是怎样影响带传动的传递功率的？ 5.带传动为何会存在弹性滑动?该现象能避免吗？带传动在什么情况下会出现打滑？若出现打滑,则首先出现在那个轮？ 6.带传动的设计准则是什么？ 7.设计V带传动时，带速太低或太高有什么不好？,8.今有一V带传动，