第3章 挠性传动设计

1、第第3章章 挠性传动设计挠性传动设计 帅康空调风机箱帅康空调风机箱 纺织机械纺织机械 3.1 带传动设计带传动设计 3.2 链传动设计链传动设计 传传 动动 带带 摩擦带摩擦带 啮合带啮合带 普通平带普通平带 普通带普通带 多楔带传动多楔带传动 圆形带传动圆形带传动 高速带传动高速带传动 窄窄带传动带传动 同步带传动同步带传动 齿孔带传动齿孔带传动 1.带传动的类型与结构带传动的类型与结构 3.1.1带传动的类型、特点及应用带传动的类型、特点及应用 3.1 带传动设计带传动设计 A )A )平带平带 b)Vb)V带带 c)c)多楔带多楔带 d)d)圆带圆带 a)a)同步齿形带传动同步齿形带传动

2、 b)b)齿孔带传动齿孔带传动 摩擦带传动的类型摩擦带传动的类型 啮合带传动啮合带传动 2. 摩擦带带传动的特点摩擦带带传动的特点 摩擦带传动主要优点：摩擦带传动主要优点： (1)结构简单，成本低，加工和维护方便；结构简单，成本低，加工和维护方便； (2)适用于两轴中心距较大的传动（可达适用于两轴中心距较大的传动（可达15m）；）； (3)带具有良好的弹性，能缓冲吸振，因而传动平稳，无噪声；带具有良好的弹性，能缓冲吸振，因而传动平稳，无噪声； (4)过载时带与带轮间会出现打滑，可防止损坏其他零件。过载时带与带轮间会出现打滑，可防止损坏其他零件。 摩擦带传动的主要缺点是：摩擦带传动的主要缺点是：

3、 (1)外廓尺寸较大，结构不够紧凑；外廓尺寸较大，结构不够紧凑； (2)带与带轮之间存在一定的弹性滑动，不能保证恒定的传动带与带轮之间存在一定的弹性滑动，不能保证恒定的传动 比，传动精度比，传动精度 和传动效率较低；和传动效率较低； (3)需要张紧装置；需要张紧装置； (4)带的寿命较短，需经常更换；带的寿命较短，需经常更换； (5)传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大。传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大。 3.带传动的应用带传动的应用 V V带传动应用于中小功率（通常不大于带传动应用于中小功率（通常不大于100KW），带速一般），带速一般 为为v=525 m/s，使用高速环形胶

4、带时可达，使用高速环形胶带时可达60 m/s60 m/s，使用锦纶片，使用锦纶片 复合平带时，可达复合平带时，可达80 m/s，传动比，传动比i7，传动效率，传动效率0.900.95，传，传 动比要求不十分准确的机械。动比要求不十分准确的机械。 同步齿形带的带速为同步齿形带的带速为4050m/s，传动比，传动比i10，传递功率可，传递功率可 达达200KW，效率高达，效率高达98%99%。同步齿形带的应用日益广泛，。同步齿形带的应用日益广泛， 目前，主要用于计算机、数控机床、纺织机械、烟草机械等中目前，主要用于计算机、数控机床、纺织机械、烟草机械等中 小功率要求速比准确的传动中。小功率要求速比

5、准确的传动中。 3.1.2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析 a. 带轮不转动时带轮不转动时 1） 带传动不分松边和紧边带传动不分松边和紧边 2）带所受的拉力均为张紧力带所受的拉力均为张紧力F0 b. 带轮空转时带轮空转时 1）松紧边差异不明显松紧边差异不明显 2）带受力情况近似于带轮不转动时的状况带受力情况近似于带轮不转动时的状况 1. 带传动时的受力分析带传动时的受力分析 1 2 o1 F0 F0 o2 F0 F0 o2o1 c. 带传动正常工作时带传动正常工作时 1）带传动出现松边和紧边带传动出现松边和紧边 3）紧边拉力紧边拉力 F1大于松边拉力大于松边拉力 F2。对应。对应L和

6、和L抵消，抵消， 紧边力的增量紧边力的增量F与松边力的与松边力的 减量减量F抵消抵消 o1 F2 F1 o2 F1 2001 FFFF 021 2FFF 2）在正常工作状态下，带属于弹性在正常工作状态下，带属于弹性 变形，变形，且变形后，带的全且变形后，带的全 长不变长不变。即：即：带紧边的拉伸变形量带紧边的拉伸变形量L与松边的收缩变形量与松边的收缩变形量 L相抵消。相抵消。 紧边紧边 松边松边 F2 o1 F2 F1 dP1 f F f F 4） 带对轮摩擦力（带对轮摩擦力（蓝色箭头蓝色箭头），带轮给带向前作用的动摩擦力），带轮给带向前作用的动摩擦力 （红色箭头红色箭头）。）。 取带为分离体

7、，所有力对取带为分离体，所有力对o1点取矩点取矩 1000 VF P e 21 FFFf 21 FFFF fe V P Fe 1000 o1 F2 F1 o2 F1 F2 B 0 2 1d f d F 2 1 1 d d F 2 1 2 d d F 联立以上各式：联立以上各式： 021 2FFF 2 01 e F FF 2 02 e F FF 问题问题1： F0 与带传动能力的关系与带传动能力的关系； Fe 与与 P 、V 的关系。的关系。 结论：结论： 当其它条件（如带和带轮材料匹配）不变，张紧力当其它条件（如带和带轮材料匹配）不变，张紧力 F0 的大小决定了摩擦力的大小决定了摩擦力Ff（

8、Ff = Fe ）的大小）的大小，即决定即决定 了带传动能力的高低。了带传动能力的高低。 问题问题2：是否张紧力越大越好是否张紧力越大越好？ 21 FFFF fe V P F e 1000 1000 VF P e 带传动的最大有效圆周力及其影响因素带传动的最大有效圆周力及其影响因素 欧拉公式欧拉公式 1）欧拉公式推导的前提：欧拉公式推导的前提：带传动即将打滑带传动即将打滑(过载引起过载引起）时）时 2）欧拉公式推导的模型：欧拉公式推导的模型：小带轮上带长为小带轮上带长为 的微单元体受力的微单元体受力dl （具体推导过程请参考有关教材）（具体推导过程请参考有关教材） 欧拉公式欧拉公式 f eFF

9、 21 e自然对数的底（自然对数的底（e=2.718） f摩擦系数。摩擦系数。V带用带用 V f 带轮包角，应代入小带轮包角带轮包角，应代入小带轮包角 1 1 180 21 () dd dd 57.5 a d F F+dF d 2 d 2 fdN dN 最大有效拉力最大有效拉力 2001 FFFF 021 2FFF 21 FFFF fe 2 01 e F FF 2 02 e F FF 联立以下各式：联立以下各式： 得到最大有效圆周力为得到最大有效圆周力为： 与与 成正比成正比 0 F ec F 0 F 随随 增大而增大增大而增大 ec F 随随 增大而增大增大而增大f ec Ff f eFF

10、21 对对 有影响的几个参数：有影响的几个参数： ec F 0 1 1/ 2 1 1/ f f e F e 0 F ec Ff 0 F 在在 ， ， 三者中三者中 ，对，对 影响影响 最大的是张紧力最大的是张紧力 0 Ff ec F 0 F 1 1 f ec f e FF e 2 1 1 ec f FF e 0 1 2 1 f ec f e FF e 平带与平带与V V带的摩擦力比较带的摩擦力比较 前提：前提： 所受张紧力相同所受张紧力相同,即即 带对带轮的压紧力带对带轮的压紧力Q相等。相等。 Q Q N/2N/2 平带所受的摩擦力为平带所受的摩擦力为 QffNF f V带所受的摩擦力为带所受

11、的摩擦力为 N QN 2/ 2/ 2 sin Q N f FNf ffV 当当=40，3 V QfQf 即：即：V带传动能力约为平皮带传动能力约为平皮 带传动能力的带传动能力的三倍三倍 sin 2 Q f sin 2 f Q V Qf 显然，在相同条件下，显然，在相同条件下，V带带 能传递较大的功率。或者说，能传递较大的功率。或者说， 在相同功率下，在相同功率下，V带传动的带传动的 结构较为紧凑。因此，结构较为紧凑。因此，V带带 传动比平带传动应用更为广传动比平带传动应用更为广 泛。泛。 2. 带的应力分析带的应力分析 : A F 1 1 s紧边拉应力紧边拉应力 A F 2 2 :s 松边拉应

12、力松边拉应力 a) 拉应力拉应力 s s 21 s ss s,FF 21 o1 o2 1 2 2 c q A s b)离心应力离心应力 离心应力沿带长处处相等离心应力沿带长处处相等 离心应力离心应力 弯曲应力与与带轮直径弯曲应力与与带轮直径dd成反比成反比 21bb s ss s c) 弯曲应力弯曲应力 d b d h Es 1 1 d b d h Es 2 2 d b d h Es 最大应力发生在皮带绕入最大应力发生在皮带绕入小带轮紧边小带轮紧边处处 11maxbC ssss 1 o 2 o1 2 max s C s 1 s 1b s 2b s 1 n o1o2 3. 带的弹性滑动和打滑带的

13、弹性滑动和打滑 a)a)弹性滑动弹性滑动 C1 A1 A2 C2 静弧静弧 11C A 22C A 动弧动弧 11B C 22B C 在静弧处，带速与轮速相等，无相对滑动在静弧处，带速与轮速相等，无相对滑动 在主动轮动弧段，带除了与轮速一致的速度外，还有相对于在主动轮动弧段，带除了与轮速一致的速度外，还有相对于 轮速反方向的收缩速度轮速反方向的收缩速度VS( 相对滑动速度相对滑动速度) 致使带速落后于轮速致使带速落后于轮速V1 在从动轮动弧段，带除了与轮速一致的速度外，还有与轮速在从动轮动弧段，带除了与轮速一致的速度外，还有与轮速 方向相同的拉伸速度方向相同的拉伸速度VS( 相对滑动速度相对滑

14、动速度) 致使带速致使带速V高于轮速高于轮速V2 结论：结论： 弹性滑动不可避免弹性滑动不可避免。主动轮上，带的相对滑动。主动轮上，带的相对滑动 与轮速方向相反，从动轮相对滑动与轮速方向一致与轮速方向相反，从动轮相对滑动与轮速方向一致 12 VVV B1 VS V1 B2 VS V2 弹性变形弹性变形 导致弹性滑动导致弹性滑动 弹性滑动属于弹性滑动属于 正常工作现象正常工作现象 无法避免无法避免. 弹性滑动对带传动的影响为：弹性滑动对带传动的影响为： (1)使传动比不恒定，从动轮的圆周速度低于主动轮；使传动比不恒定，从动轮的圆周速度低于主动轮； (2)产生摩擦功率损失，降低了传动效率；产生摩擦

15、功率损失，降低了传动效率； (3)引起带的磨损，使带的温度升高。引起带的磨损，使带的温度升高。 b) 打滑打滑 打滑定义打滑定义当动弧扩展到当动弧扩展到整个接触弧整个接触弧时，这种现象被称作时，这种现象被称作打滑打滑 打滑现象打滑现象严重时，轮转带不动。严重时，轮转带不动。 打滑的原因打滑的原因带疲劳后松弛，或传动过载。带疲劳后松弛，或传动过载。 打滑的次序打滑的次序打滑首先始于小带轮打滑首先始于小带轮 F1 o1 F2 1 A1 C1 打滑的性质打滑的性质打滑属于失效打滑属于失效 ？ B 打滑对带传动的影响为：打滑对带传动的影响为： (1)使带的磨损加剧，寿命下降；使带的磨损加剧，寿命下降；

16、 (2)急剧发热烧带；急剧发热烧带； (3)从动轮转速急剧下降，导致传动失效。从动轮转速急剧下降，导致传动失效。 打滑可以避免打滑可以避免 避免打滑的措施避免打滑的措施 设计合理设计合理 适时张紧或更换带适时张紧或更换带 避免过载避免过载 c)滑动率滑动率 滑动率的意义滑动率的意义描述描述从动轮圆周速度从动轮圆周速度相对于相对于主动轮圆周速度主动轮圆周速度的的 降低程度降低程度 滑动率滑动率%100 1 21 12 )1( 100060 11 1 ndd 100060 22 2 ndd )1 ( 1 2 2 1 d d d d n n i =1%2% 1 2 2 1 d d d d n n i

17、 1122 )1(ndnd dd 一般传动中，常取：一般传动中，常取： 1. V V带的结构和标准带的结构和标准 常用的常用的V带主要有两种：带主要有两种： 普通普通V带带 窄窄V带带 共分：共分：Y、Z、A、B、C、D E七种类型七种类型 共分：共分：SPZ、SPA、SPB、SPC 四种类型四种类型 本章重点介绍的内容本章重点介绍的内容 普通普通V带传动带传动 a)V带的特点带的特点 整体呈无接头的环状；整体呈无接头的环状； 结构分为两种结构分为两种 帘布芯结构帘布芯结构 绳芯结构绳芯结构 抗拉体抗拉体 顶胶顶胶 包布包布 底胶底胶 3.1.3 带传动的设计计算带传动的设计计算 b)V带及带

18、轮的带及带轮的基准宽度基准宽度和和基准直径基准直径 节面节面 V带弯曲后横截面的变形带弯曲后横截面的变形 顶胶变窄顶胶变窄 底胶变宽底胶变宽 节面宽度不变节面宽度不变 节宽节宽bP 是带的是带的基准宽度基准宽度（公称宽度）（公称宽度） 带轮上，与带节宽带轮上，与带节宽bP 相等的槽宽相等的槽宽bd 为带轮的节宽为带轮的节宽（基准宽度、公称宽度）（基准宽度、公称宽度） 基准宽度基准宽度（公称宽度）（公称宽度） 带的基准宽度带的基准宽度 bP 带轮的基准宽度带轮的基准宽度bd dp bb bP bd bP dd 基准直径基准直径（公称直径）（公称直径） 带轮基准宽度带轮基准宽度bd所在的直径所在的

19、直径dd 带的公称长度带的公称长度 Ld 节面节面 bd bP 节线节线 基准长度已经标准化。普通基准长度已经标准化。普通V带的标记为：型号带的标记为：型号 基准长度基准长度 标准号。标记实例：标准号。标记实例：B型带，基准长度为型带，基准长度为1000mm，标记为：，标记为： B1000 GB1154489。普通。普通V带已标准化，按截面尺寸分为带已标准化，按截面尺寸分为Y、Z、 A、B、C、D、E七种型号，尺寸依次增大，各型号的截面尺寸七种型号，尺寸依次增大，各型号的截面尺寸 见课本中表见课本中表3.2。 2. 设计准则和单根设计准则和单根V带的基本额定功率带的基本额定功率P0 a) 带传

20、动的设计准则带传动的设计准则 在保证不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命在保证不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命 b)单根单根V带的基本额定功率带的基本额定功率P0 ( 设计准则依失效形式而定）设计准则依失效形式而定） 0 1000 ec F P 1 1 f ec f e FF e 由：由： ) 1 1 ( 1 f ec e FF) 1 1 ( 1 s f e A 1b s C s smax s由：由： 1 s 1 s得出：得出： s 1b s C s 1 1 (1) ec f FA e s )( 1Cb sss ) 1 1 ( f e A 0 1000 ec F P 1 1 ()(

21、1) 1000 bC f A e sss 试验得出：试验得出： s h d jL CL 3600 11。1 特定带长特定带长 平稳工作条件平稳工作条件 包角包角180 实验限制条件：实验限制条件： C由带的材质和结构决定的试验常数；由带的材质和结构决定的试验常数； d L带的基准长度；带的基准长度； j带的某一点绕行一周所绕过的带轮数；带的某一点绕行一周所绕过的带轮数； h L带的寿命；带的寿命； 带速。带速。 单根单根V带的基本额定功率带的基本额定功率P0见表见表3.4 考虑到具体使用条件与实验条件的不同，对在实验条件下得考虑到具体使用条件与实验条件的不同，对在实验条件下得 到的到的基本额定

22、功率基本额定功率P0进行修正得到进行修正得到额定功率额定功率P 3. 单根单根V带的额定功率带的额定功率P L KKPPP )(0 0 0P 考虑传动比大于考虑传动比大于1引入的功率增量（表引入的功率增量（表3.5） K 当实际包角不等于实验限制的包角当实际包角不等于实验限制的包角180 时引入的包角系数时引入的包角系数 表表3.6） L K 当实际带长不等于实验限制的特定带长时引入的带长系数当实际带长不等于实验限制的特定带长时引入的带长系数 （表（表3.4） 4. 带传动的设计计算和参数选择带传动的设计计算和参数选择 所需传递的额定功率所需传递的额定功率P； 小带轮转速小带轮转速n1 设计内

23、容设计内容 基准直径基准直径dd ； a.已知条件和设计内容已知条件和设计内容 设计的已知条件一般包括：设计的已知条件一般包括： 带传动的工作条件（载荷状况、运转情况）带传动的工作条件（载荷状况、运转情况） ； 传动位置（水平、垂直、倾斜布置）和总体尺寸限制；传动位置（水平、垂直、倾斜布置）和总体尺寸限制； 大带轮转速大带轮转速n2或传动比或传动比i 基准长度基准长度L；带的型号；带的型号；传动中心距传动中心距a； 结构尺寸；结构尺寸； 根数根数Z； 带轮的材料；带轮的材料； 带的初拉力；带的初拉力； 压轴力；压轴力； 张紧装置。张紧装置。 带传动的设计计算带传动的设计计算 b)设计步骤和方法

24、设计步骤和方法 （1）确定计算功率确定计算功率PcPKP Ac P 名义功率，名义功率，KW KA 工作情况系数。查表工作情况系数。查表3.7 （2）选择带型选择带型 选择带型的依据选择带型的依据 c P 1 n、 3000 5000 2000 1600 4000 200 800 500 100 400 300 1000 小带轮的转速小带轮的转速 n1 ( r / min) 1250 2500 0.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250 普通普通V带选型图带选型图 Z A B C D E d1=5071 d1=8010

25、0 d1=112140 d1=125140 d1=160200 d1=200315 d1=355400 d1=450500 d1=80100 计算功率计算功率Pca /KW/KW b)设计步骤和方法设计步骤和方法 应该满足的条件：应该满足的条件： min1dd dd d b d h Es 1）初选小带轮的基准直径）初选小带轮的基准直径 1d d , 1d d（3）确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径 2d d 为了提高寿命，对为了提高寿命，对 应选较大值。应选较大值。 1d d 2）验算带的速度）验算带的速度V 1 1 1 60 1000 d d n 应使应使 max 较为适宜的带速为较为适宜

26、的带速为 s/m20 一般带速范围：一般带速范围： smVsm/25/5 d d1、d d2圆整成表圆整成表3.8的尺寸系列。这导致转速误差，因此需按的尺寸系列。这导致转速误差，因此需按 下式验算传动比：下式验算传动比： 2 1 /100%5% d d d iii d （4）确定中心距确定中心距a并选择带的基准长度并选择带的基准长度 Ld 设计顺序：设计顺序： 0d L d L 0 aa 0 a1） 0 a d L 3） 0d L 查表查表3.3,参考参考 选用选用 d L 2） 0d L a4） min a max a 12 0.7() dd dd 12 2() dd dd 0 2a 21

27、() 2 dd dd 2 21 0 () 4 dd dd a a0.015 d L a0.03 d L 问题：问题：中心距过大或过小各有何不利影响中心距过大或过小各有何不利影响？ ？ 0d L 2 0 0 dd LL aa （5）验算主动轮上的包角验算主动轮上的包角 1 1 问题：问题：当小带轮包角小于当小带轮包角小于90时，应采取何措施时，应采取何措施 （6）确定带的根数确定带的根数 Z 查查表表3.5、表表3.2 带的根数一般不超过带的根数一般不超过10根根 ? 180 21 () dd dd 57.5 a ？ 问题：问题：如果设计结果如果设计结果 Z10 ，如何解决，如何解决？ ？ K包

28、角系数 包角系数 L K 带长系数带长系数 90 改选型号改选型号 适度提高带速适度提高带速 提高提高P0、P0（见表（见表3.3、3.4） 00 () c L P z PP K K （7）确定带的预紧力（张紧力）确定带的预紧力（张紧力） F0 0 F 2 q 1 1 2 1 V V f f ec e e F 考虑离心力影响考虑离心力影响 理论计算常用：理论计算常用： 工程计算常用公式：工程计算常用公式： 2 min0 )5 . 2( 500)( q ZK PK F c F0 F0 1 FP （8 ）计算带传动作用在轴上的力（压轴力计算带传动作用在轴上的力（压轴力） FQ F0 F0 FP a

29、 b c 1 2 sin2 1 0 ZFF Q 带传动参数选择带传动参数选择 a)中心距中心距a 适度大的中心距对传动有利适度大的中心距对传动有利 o1o2 o1o2 1 1 增大包角，提高传动能力；增大包角，提高传动能力； 减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。 中心距过大中心距过大 带振动，传动不平稳；带振动，传动不平稳； 结构尺寸过大。结构尺寸过大。 中心距过小中心距过小 包角减小，传动能力降低；包角减小，传动能力降低； 单位时间内带的循环次数增加，带的寿命缩短。单位时间内带的循环次数增加，带的寿命缩短。 初估中心距：初估中心距：

30、 0 a 12 0.7() dd dd 12 2() dd dd 1d r 1d r 2d r 2d r b)传动比传动比i 当中心距一定时，传动比越大，小带轮包角越小，传动能力当中心距一定时，传动比越大，小带轮包角越小，传动能力 1 2 2 1 d d d d n n i a 3 5 i a 常用传动比：常用传动比： 52i 3 4 i推荐值：推荐值： 1 1 c)带轮的基准直径带轮的基准直径 小带轮直径应满足关系：小带轮直径应满足关系： min1 )(ddd 表表8-6 V 带轮的最小基准直径带轮的最小基准直径 槽形槽形ZYBACDE （d）min /mm205075125200 3555

31、00 小带轮直径过小的不利影响小带轮直径过小的不利影响 导致有效圆周力过大，使带的根数增多，轮宽增大，且载荷导致有效圆周力过大，使带的根数增多，轮宽增大，且载荷 在带间分配不均，运转不稳；在带间分配不均，运转不稳； 100060 11 1 ndd V P F e 1000 Z 使带的弯曲应力增大。使带的弯曲应力增大。 b b d h E s d)带速带速 适宜的带速：适宜的带速：sm/255 最高带速：最高带速：sm/30 max 带速过高带速过高 离心应力增大；离心应力增大； 单位时间内带的循环次数增大，导致带疲劳，降低带的寿命。单位时间内带的循环次数增大，导致带疲劳，降低带的寿命。 带速过

32、低带速过低 导致有效圆周力过大，使带的根数增多，轮宽增大，且载荷导致有效圆周力过大，使带的根数增多，轮宽增大，且载荷 在带间分配不均，运转不稳；在带间分配不均，运转不稳； 2 c q A s 带传动一般应放在带传动一般应放在高速级高速级 传动功率传动功率P一定时，一定时，Fe变小，根数变小，根数Z少，带截面小结构紧凑；少，带截面小结构紧凑； 在一般转速范围内，基本额定功率在一般转速范围内，基本额定功率P0 随转速升高而增大，随转速升高而增大， 能充分发挥带的传动能力能充分发挥带的传动能力 ；（；（P0值变化见表值变化见表3.4） V P F e 1000 带传动具有缓冲吸振和过载保护功能。带传

33、动具有缓冲吸振和过载保护功能。 3.1.4 V带传动的张紧、安装和防护带传动的张紧、安装和防护 张紧的目的张紧的目的维持足够的摩擦力维持足够的摩擦力 调整螺钉调整螺钉 滑道式张紧装置滑道式张紧装置 1) 滑道式滑道式 a)定期张紧装置定期张紧装置 1. V带的张紧与调整带的张紧与调整 2) 摆架式摆架式 调整螺钉调整螺钉摆架式张紧装置摆架式张紧装置 b)自动张紧装置自动张紧装置 销轴销轴 浮动摆架浮动摆架 电动机按装在浮动摆架上，利用电动机的自重，使带轮电动机按装在浮动摆架上，利用电动机的自重，使带轮 随同电动机绕固定轴摆动，以自动保持张紧力随同电动机绕固定轴摆动，以自动保持张紧力 c)采用张

34、紧轮的装置采用张紧轮的装置 利用平衡重自动张紧利用平衡重自动张紧：张紧轮设置在：张紧轮设置在松边外侧靠小轮松边外侧靠小轮处处 以增大小带轮包角。以增大小带轮包角。 中心距不可调时中心距不可调时：张紧轮设置在：张紧轮设置在松边内侧靠大轮松边内侧靠大轮处处 以免反向弯曲降低寿命以免反向弯曲降低寿命 ，同时尽量不减少小带轮包角，同时尽量不减少小带轮包角 G 2、 V 带传动的防护（详见教材）带传动的防护（详见教材） 例题例题 设计某带式输送机传动系统中第一级用的普通设计某带式输送机传动系统中第一级用的普通V带传动。已知带传动。已知 电动机功率电动机功率P=4Kw。转速。转速n=1440r/min,

35、传动比传动比i =3.4，每天工作，每天工作8小小 时时。 解：解：1. 确定计算功率确定计算功率Pc 由表由表3.7查得工况系数查得工况系数KA =1.1, 故：故： PKP Ac KW4 . 441 . 1 2. 选择选择V带的型号带的型号 根据根据Pc,，n1 由图由图3.11 。选用。选用A型带型带。 1）初选小带轮基准直径初选小带轮基准直径 dd1 ，由表由表，由表由表3.8 取小带轮直径取小带轮直径 dd1 =90mm。 3. 确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径dd 并验算带速并验算带速 2）验算带速验算带速 100060 11 ndd smsm/30/5故带速合适。故带速合适。

36、 sm/78. 6 100060 144090 3）计算大带轮的基准直径。根据式计算大带轮的基准直径。根据式3.20得得 12dd idd 由表由表3.8取直径系列值取直径系列值 ：dd2 =315mm 验算传动比误差合适验算传动比误差合适 4. 确定确定V 带的中心距带的中心距a 和基准长度和基准长度Ld 1）根据式（根据式（3.22），初定中心距），初定中心距 a0 =500mm。 2）由式（由式（3.23 ）计算带所需的基准长度）计算带所需的基准长度 0 2 12 2100 4 )( )( 2 2 a dd ddaL dd ddd 5002 5004 )90315( 2 )31590(

37、2 mm1661 由表由表3.3选带的基准长度选带的基准长度Ld = 1600mm。 904 . 3mm306 0 a 12 0.7() dd dd 12 2() dd dd 3）按式由式按式由式(3.24)计算实际中心距计算实际中心距a 2 0 0 dd LL aamm470) 2 16611600 500( 中心距的变化范围为：中心距的变化范围为： 1600015. 0470 d Laa015. 0 max 5. 验算小带轮上的包角验算小带轮上的包角1 。由式。由式(3.26)得得 a dd dd 3 .57 )(180 121 180 mm430 d Laa015. 0 min mm51

38、51600015. 0470 152 470 3 .57 )90315( 90 包角合适包角合适 6. 计算计算V带的根数带的根数Z 1）计算单根计算单根V带的额定功率带的额定功率P 。 由由dd1 =90mm ，n1 =1440r/min， 表表3.6、3.3得：得： 查表查表3.4 得：得：KWP064. 1 0 根据：根据： n1 =1440r/min，i=3.4，A型带，查表型带，查表3.5 得：得：KWP17. 0 0 2）计算计算V带的根数带的根数Z 99. 0,925. 0 L KK 额定功率为：额定功率为： L KKPPP )( 00 99. 0925. 0)17. 0064.

39、 1 (KW13. 1 P P Z c 13. 1 4 . 4 89. 3取取 Z =4 )12001440( 12001450 93. 007. 1 93. 0 0 P 根据表根据表3.4查值求得：查值求得： 问题问题1：当带根数超过当带根数超过10根时，如何修改设计？根时，如何修改设计？ 问题问题2：带传动应放在高速级还是低速级？为什么？带传动应放在高速级还是低速级？为什么？ 7. 计算单根计算单根V带的初拉力的最小值（带的初拉力的最小值（F0）min 。 由由表表3.2查得查得A型带的单位长度质量型带的单位长度质量q =0.1kg/m. 2 min0 )5 . 2( 500)( q ZK

40、 PK F ca 78. 64925. 0 4 . 4)925. 05 . 2( 500 2 sin)(2)( 1 min0min FZF Q N143 8. 计算压轴力计算压轴力FQ 2 78. 61 . 0 14342 2 152 sin N1110 9. 带轮的结构设计（带轮的结构设计（略略） 计算压轴力的目的是什么计算压轴力的目的是什么? 3.2 链传动设计链传动设计 倍速输送链倍速输送链 3.2.1 链传动的类型、特点及应用链传动的类型、特点及应用 a)链传动的组成链传动的组成 主、从动链轮主、从动链轮 链条链条 b)链传动的主要类型链传动的主要类型 传动链类型之一：传动链类型之一：

41、套筒滚子链套筒滚子链 输送用平顶链输送用平顶链 曳引链曳引链 按功能分按功能分 1）传动链）传动链 2）输送链）输送链 3）起重链）起重链 链传动的特点链传动的特点 具有中间挠性件的啮合传动。具有中间挠性件的啮合传动。 按排数分按排数分 1）单排链）单排链 2）多排链）多排链 p pt 双排滚子链双排滚子链 三排滚子链三排滚子链 c)链传动的功率、转速范围和传动比链传动的功率、转速范围和传动比i 功率：功率：100 KW 以下以下 转速：转速：Vmax15m/s imax=8 d)链传动的传动性质链传动的传动性质啮合传动啮合传动 e) 链传动的使用场所链传动的使用场所 两轴相距较远，不宜采用齿

42、轮的场所。一般放在传动系统的两轴相距较远，不宜采用齿轮的场所。一般放在传动系统的 低速级。低速级。 f) 链传动的优缺点链传动的优缺点 优点优点 1）无弹性滑动和打滑，具有准确的平均传动比；无弹性滑动和打滑，具有准确的平均传动比； 2）传动效率高；传动效率高； 3）链条不需要像带那样张得很紧，压轴力较小；链条不需要像带那样张得很紧，压轴力较小； 4 ) 结构紧凑；结构紧凑； 5）能适应较为恶劣的工作环境，如高温、低速重载；能适应较为恶劣的工作环境，如高温、低速重载； 6）制造安装精度要求低，成本低廉制造安装精度要求低，成本低廉 7)远距离传动（大中心距传动）时，比齿轮轻便。远距离传动（大中心距

43、传动）时，比齿轮轻便。 主要缺点为主要缺点为 1）两平行轴之间不能反向转动；两平行轴之间不能反向转动； 2）瞬时传动比不恒定；瞬时传动比不恒定； 3）磨损后易跳齿；磨损后易跳齿； 4）工作时有噪音；工作时有噪音； 5）不宜在载荷变化大和急速反向传动中应用。不宜在载荷变化大和急速反向传动中应用。 本章重点讨论的内容本章重点讨论的内容 传动链中的套筒滚子链传动链中的套筒滚子链 a)滚子链的组成滚子链的组成 内链板内链板 外链板外链板 套筒套筒 销轴销轴 滚子滚子 各元件间的相对运动关系各元件间的相对运动关系 有相对转动有相对转动 销轴销轴 套筒套筒 滚子滚子 套筒套筒 内链板内链板套筒套筒 无相对

44、转动（过盈配合）无相对转动（过盈配合） 链的磨损主要发生在链的磨损主要发生在 销轴与套筒的接触面上销轴与套筒的接触面上 销轴销轴 外链板外链板 外链板外链板 内链板内链板 间隙配合间隙配合 1.套筒滚子链的结构和规格套筒滚子链的结构和规格 b)滚子链链板的形状滚子链链板的形状 8字形字形按抗拉等强度设计按抗拉等强度设计 c) 滚子链的接头形式滚子链的接头形式 1）链节数为偶数时）链节数为偶数时 开口销开口销大节距大节距 弹簧卡片弹簧卡片小节距小节距 2）链节数为奇数时）链节数为奇数时 过度链节过度链节 FF 问题问题：为避免采用过渡链：为避免采用过渡链 节，合理的链长应为链节节，合理的链长应为

45、链节 距长度的什么倍数距长度的什么倍数? d)滚子链的基本参数滚子链的基本参数 1）节距）节距 P 其值越大，各零件的尺寸相应增大，承载能力越大；其值越大，各零件的尺寸相应增大，承载能力越大； P 2）滚子直径）滚子直径 d d b1 3）内链节内宽）内链节内宽 b1 节距节距 P 为主要参数为主要参数 e)滚子链的标记滚子链的标记 08 A - 188 GB1243.183 链号链号 系列系列 排数排数 节数节数 标准标准 编号编号 节距节距=链号链号25.4/16（mm） mm. . P712 16 425 08 d1 d re df a)a)链轮的基本参数及主要尺寸链轮的基本参数及主要尺

46、寸 齿面圆弧半径：齿面圆弧半径：r re e ri 齿沟圆弧半径：齿沟圆弧半径： r ri i 齿沟角齿沟角： da 链轮的节距：链轮的节距：p -p -弦长弦长 p 分度圆直径：分度圆直径： 链轮主要尺寸计算公式链轮主要尺寸计算公式： Z p d 180sin df=d- -d1 齿顶圆直径：齿顶圆直径： ()Zcotpda18054.0 齿根圆直径：齿根圆直径： 360360 Z Z 2. 链轮的齿形链轮的齿形 1) 端面齿形端面齿形 ：三圆弧一直线三圆弧一直线 d 180180 Z Z r3 r2 b)链轮齿形链轮齿形 aa r1 b d c rx bf1 ra ptpt ra 2) 轴

47、面齿形轴面齿形 ：圆弧圆弧+ +直线直线 单排链轮单排链轮 轴面齿形轴面齿形 多排链轮多排链轮 轴面齿形轴面齿形 零件工作图：零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。 材料与热处理：材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。 齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。 直线 baba A型型 h bf1 bf2 bf3 1. .链传动的运动分析链传动的运动分析 如果链条能整周包绕到链轮上，将会形成一个正多边形，这个如果链条能整周包绕到链轮上，将会形成一个正多边形，这个 正多边形的边

48、长为节距正多边形的边长为节距P，边数为链轮齿数边数为链轮齿数z。 a） 链的平均链速和传动比链的平均链速和传动比 链轮转一周，随之转过的链长为链轮转一周，随之转过的链长为zP，平均速度平均速度： 1 1 60 1000 z n P 平均传动比为平均传动比为: 1 12 2 n i n 2 1 z z 22 / 60 1000 z n P m s 3.2.2 链传动的运动分析和力分析链传动的运动分析和力分析 A dd1 b）链的瞬时链速和传动比）链的瞬时链速和传动比 Vy1 1 Vx 1）主动轮）主动轮A 铰链点的速度分析铰链点的速度分析 1A 1 cos x 11 sin y 的变化范围：的变

49、化范围： 22 11 2 1 ) z ( 1 1 360 当当=0，链速最大，链速最大， maxmaxX 当当 , 2 1 链速最小，链速最小， min11 R 1 1 2 d d 11 cosR 11 sinR 11 R 1 180 cos z V1 11 cos0R 2 1 0 链速链速Vx作周期性变化作周期性变化 B 2 2）从动轮）从动轮B铰链点的速度分析铰链点的速度分析 222 R 联立：联立： 1 180 z 1 180 z 的变化范围：的变化范围： 2 180 z 2 180 z 的变化范围：的变化范围： 由于由于、时时变化，瞬时时变化，瞬 时传动比时传动比iS不为常数不为常数

50、2 cos x 22 cosR 22 sin y 22 sinR 11 cosR 22 cosR 1 cos x 11 cosR vX vy2 1 2 S i 2 cosR 1 cosR 2 cos x 22 cosR 2 180 Z 2 180 Z v2 cosR cosR iS 1 2 2 1 由上式可知，即使由上式可知，即使 1 为常数，由于为常数，由于， 时时变化，从动时时变化，从动 轮角速度轮角速度 2 和瞬时传动比和瞬时传动比 is 也不等于常数，这就是链传动也不等于常数，这就是链传动 的的运动不均匀性。运动不均匀性。也被称作链传动的也被称作链传动的多边性效应多边性效应 多边形效应

51、多边形效应 1 180 z 1 180 z 的变化范围：的变化范围： 2 180 z 2 180 z 的变化范围：的变化范围： B 问题：问题：链传动的链传动的多边形效应多边形效应是如何产生的是如何产生的？是否可以避免是否可以避免？ P 链节距链节距 链传动的链传动的多边形效应多边形效应是因链条围绕在链轮上是因链条围绕在链轮上形成正多边形形成正多边形 而引起的。这个多边形越明显，多边形效应越明显。而引起的。这个多边形越明显，多边形效应越明显。 齿数齿数Z越少，链节距越少，链节距 P越大，越大，多变形多变形 效应越效应越 明显明显 P 1 R 1 2sinPR 1 1 180 2sinR Z 只

52、有在只有在Z1 = Z2 ( R1 = R2 )， 且传动的中心距恰为节距且传动的中心距恰为节距P的整数的整数 倍时（倍时（和和才会时时相等）传动比才会时时相等）传动比 才会在整个啮合过程中保持不变，即才会在整个啮合过程中保持不变，即恒等恒等1。 o1o2 a = ZP 链传动不存在多边形效应的条件：链传动不存在多边形效应的条件： （1）大小链轮齿数相等：大小链轮齿数相等：Z1 = Z2 ( R1 = R2 ) （2）中心距中心距 a 为节距为节距 P 的整数倍。的整数倍。 1 2 S i 2 cosR 1 cosR 1 1 cos 1 cos R R R1R2 11 22 c) 链传动的动载

53、荷链传动的动载荷 1)链条前进的加速度引起的动载荷链条前进的加速度引起的动载荷 2)从动链轮角加速度引起的动载荷从动链轮角加速度引起的动载荷 dt d R J Fd 2 2 2 J从动轮的转动惯量；从动轮的转动惯量； R2从动轮的分度圆半径从动轮的分度圆半径 2从动轮的角速度从动轮的角速度； 当当V， P ， Z， cd maF 1 m紧边链条的质量紧边链条的质量 C a链条前进的加速度链条前进的加速度 当当, z 1 180 x C d a dt 11 cos d R dt 2 max11 1 180 sin C aR Z 2 1 2 P 1 21 2 cos cos R R 链节和链轮啮合

54、瞬间的相对速度链节和链轮啮合瞬间的相对速度 导致冲击动载荷的产生。导致冲击动载荷的产生。 3)链条沿垂直方向的分速度链条沿垂直方向的分速度Vy的变化引起的动载荷的变化引起的动载荷 4)链条和链轮啮合引起的冲击动载荷链条和链轮啮合引起的冲击动载荷 y yy dV Fmam dt 11 sin y 11 sinR 22 sin y 22 sinR 链节与链轮啮合时有一定的链节与链轮啮合时有一定的 相对速度相对速度 B A B A A B A B A B VA VAB b) 松边拉力松边拉力 fC FFF 2 链速，（链速，（m/s）；）； P传递的功率传递的功率，（，（KW）；）； e F 有效圆

55、周力有效圆周力，（，（N）：）： P Fe 1000 f F链条松边垂度引起的悬垂拉力 链条松边垂度引起的悬垂拉力： 2 (sin)10 ff FKqa 2. 链传动的受力分析链传动的受力分析 F1F1 F2 F2 a)紧边拉力紧边拉力 fCe FFFF 1 C F离心力引起的拉力（离心力引起的拉力（N）：）： 2 qFC 2 10 ff FK qa (P174) q 单位长度链条的质量，（单位长度链条的质量，（kg/m）；）； 3.2.3 套筒滚子链的设计计算套筒滚子链的设计计算 a)a)失效分析失效分析 1 )链的疲劳破坏链的疲劳破坏 链板链板疲劳断裂疲劳断裂 套筒、滚子表面套筒、滚子表面

56、疲劳点蚀疲劳点蚀 链条的链条的疲劳强度疲劳强度是决定链是决定链 传动承载能力的主要因素传动承载能力的主要因素 2 )链条铰链的磨损链条铰链的磨损 3 )链条铰链的胶合链条铰链的胶合 4 )链条静力拉断链条静力拉断 发生场所发生场所：高速重载：高速重载 发生场所发生场所：低速（：低速（V0.6m/s），过载），过载 销轴和套筒表面的胶合销轴和套筒表面的胶合 销轴和套筒表面比压大，两者又有销轴和套筒表面比压大，两者又有 相对滑动，因而引起磨损相对滑动，因而引起磨损 P Fe 1000 1.套筒滚子链传动的设计约束分析套筒滚子链传动的设计约束分析 b)b)功率曲线图功率曲线图 1) 单排链的极限功率

57、曲线单排链的极限功率曲线 1 2 3 极限功率极限功率P0/kw 小链轮转速小链轮转速n1/（r/min） 1由链板疲劳强度限定由链板疲劳强度限定 2由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定 3由销轴和套筒胶合限定由销轴和套筒胶合限定 曲线的得出：曲线的得出：实验实验 各曲线的适用范围：各曲线的适用范围： 曲线曲线1润滑良好，中等润滑良好，中等 （一般）（一般） 速度链传动。速度链传动。承载能力取决承载能力取决 链板的疲劳强度。链板的疲劳强度。 曲线曲线2较高速度链传动。较高速度链传动。承载能力承载能力 取决滚子、套筒冲击疲劳强度。取决滚子、套筒冲击疲劳强度。 曲线曲线3高速链

58、传动。高速链传动。承载能承载能 力由销轴和套筒力由销轴和套筒胶合胶合限定。限定。 各曲线的适用范围：各曲线的适用范围： 曲线曲线1润滑良好，中等润滑良好，中等 速度速度 曲线曲线2较高速度链传动较高速度链传动 曲线曲线3高速链传动高速链传动 讨论：讨论：在一般转速范围内，随着在一般转速范围内，随着 转速增高，单根链承载能力转速增高，单根链承载能力 过了过了A点后，随着点后，随着n1，P0 1 2 3 极限功率极限功率P0/kw 小链轮转速小链轮转速n1/（r/min） 1由链板疲劳强度限定由链板疲劳强度限定 2由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定 3由销轴和套筒胶合限定由销

59、轴和套筒胶合限定 A B 过了过了B点后，随着点后，随着n1，P0下下 降的速度显著加快降的速度显著加快 0 0 10 0 0.1 0.1 0. 0. 0. 0. 10 0 0 0 10 0 10 10 0 0 0 0 额定功率额定功率P min)/r(n1 40A 36A 32A 28A 24A 20A 16A 12A 10A 08A 问题：链号的选取问题：链号的选取 依据什么参数？依据什么参数？ 20 25.4 16 p 31.75mm 8 25.4 16 P 12.7mm 2)额定功率曲线额定功率曲线 其试验条件为：其试验条件为： 1）主动链轮和从动链轮安装在水平平行轴上；）主动链轮和从

60、动链轮安装在水平平行轴上； 2）主动链轮齿数）主动链轮齿数z1=25； 3）无过渡链节的单排滚子链，）无过渡链节的单排滚子链， 4）链条长）链条长Lp=120个链节；个链节； 5）传动比）传动比i=3； 6）链条预期使用寿命）链条预期使用寿命15000h； 7）工作环境温度在）工作环境温度在-5+70之间；之间； 8）两链轮共面，链条保持规定的张紧度；）两链轮共面，链条保持规定的张紧度； 9）平稳运转，无过载、冲击或频繁起动；）平稳运转，无过载、冲击或频繁起动； 10）清洁的环境，合适的润滑。）清洁的环境，合适的润滑。 考虑到多数情况下实际工作条件与试验条件不一致。故必考虑到多数情况下实际工作