安工大机械设计基础8带传动和链传动

1、v总 论v带传动v链传动基本要求基本要求: :v熟悉普通熟悉普通V V带的结构、标准、张紧方法和装置带的结构、标准、张紧方法和装置v掌握带传动的工作原理、受力情况、弹性滑动、打滑掌握带传动的工作原理、受力情况、弹性滑动、打滑v掌握掌握V V带传动的失效形式、设计准则、参数选择、设计方法带传动的失效形式、设计准则、参数选择、设计方法v掌握链传动链传动的工作情况掌握链传动链传动的工作情况运动不均匀性分析运动不均匀性分析v掌握滚子链传动的设计计算方法、主要参数选择掌握滚子链传动的设计计算方法、主要参数选择v了解链传动的布置、张紧和润滑等了解链传动的布置、张紧和润滑等机械设计基础带传动和链传动中心距较

2、大的传动中心距较大的传动, 采用环形挠性元件传动采用环形挠性元件传动减少零件数量，简化传动装置，降低成本减少零件数量，简化传动装置，降低成本链传动链传动机械设计基础带传动和链传动摩擦型摩擦型啮合型啮合型挠性传动挠性传动带传动带传动8-1 带传动的特点8-2 带传动的分类8-3 带传动的受力分析8-4 带的耐久性8-5 弹性滑动及传动比8-6 普通V带传动的设计计算8-7 V带轮的结构8-8 带传动的使用维护机械设计基础带传动和链传动一、带传动组成一、带传动组成v主动带轮主动带轮1、从动带轮、从动带轮2、环形带、环形带二、工作原理二、工作原理v静止时，静止时，两边拉力相等；两边拉力相等；v传动时

3、，传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），拉力大的一边称为主动边（紧边），v 拉力小的一边为从动边（松边）拉力小的一边为从动边（松边）v靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力机械设计基础带传动和链传动F1F2Ff12F0F0F0F0三、带传动的优缺点三、带传动的优缺点优点：优点：v远距离传动远距离传动v可缓冲、减振，运转平稳可缓冲、减振，运转平稳v过载保护过载保护v结构简单结构简单, 精度低精度低, 成本低成本低机械设计基础带传动和链传动缺点：缺点：v外廓尺寸大外廓尺寸大v弹性滑动，传动比不固弹性滑动，传动比不固定，效率低定，效率低v轴与轴承受力大轴与

4、轴承受力大v寿命短寿命短v需要张紧装置需要张紧装置v不宜用于高温不宜用于高温, 易燃场合易燃场合一、按传动形式分一、按传动形式分v开口传动开口传动：两轴平行，同向回转：两轴平行，同向回转v交叉传动交叉传动：两轴平行，反向回转：两轴平行，反向回转v半交叉传动半交叉传动：两轴交错，不能逆转：两轴交错，不能逆转 二、按带的截面分二、按带的截面分v平带传动：底面是工作面，可实现多平带传动：底面是工作面，可实现多种形式的传动种形式的传动v带传动：带两侧面是工作面，当量带传动：带两侧面是工作面，当量摩擦系数大，承载力大，只用于开口摩擦系数大，承载力大，只用于开口传动传动v多楔带传动：具平、带的优点多楔带传

5、动：具平、带的优点v同步带传动同步带传动：具带与链传动的特点：具带与链传动的特点机械设计基础带传动和链传动一、带受力变化二、紧松边拉力关系三、最大有效拉力机械设计基础带传动和链传动一、带受力变化一、带受力变化静止时，静止时，两边拉力相等两边拉力相等=F0张紧力张紧力工作时工作时:v拉力增加拉力增加紧边：紧边： F0F1 紧边拉力紧边拉力v拉力减少拉力减少松边：松边： F0F2 松边拉力松边拉力工作状态工作状态: 带两边拉力不相等带两边拉力不相等 紧松边判断：紧松边判断：v绕进主动轮的一边绕进主动轮的一边紧边紧边机械设计基础带传动和链传动F1F2F0F0F0F0Ff紧边紧边松边松边二、紧松边拉力

6、关系二、紧松边拉力关系紧边由紧边由F0F1拉力增加，带增长拉力增加，带增长松边由松边由F0F2 拉力减少，带缩短拉力减少，带缩短总长不变总长不变 带增长量带缩短量带增长量带缩短量F1F0F0F2 ; F1F22F0 有效拉力有效拉力: F1 - F2 即带所传递的圆周力即带所传递的圆周力F圆周力圆周力F：F = F1 - F2 = Ff机械设计基础带传动和链传动F1F2F0F0F0F0Ff紧边紧边松边松边若带传动的力大于若带传动的力大于Ff ?三、最大有效拉力三、最大有效拉力打滑：打滑：外载荷引起的圆周力大于全部摩擦力，带将沿外载荷引起的圆周力大于全部摩擦力，带将沿轮面发生全面滑动，从动轮转速

7、急剧降低轮面发生全面滑动，从动轮转速急剧降低甚至不动的现象。是带传动的主要失效形甚至不动的现象。是带传动的主要失效形式，应避免。式，应避免。a a 小带轮的包角小带轮的包角此时，摩擦力达到最大此时，摩擦力达到最大带所能传递的最大圆周力带所能传递的最大圆周力机械设计基础带传动和链传动a afeFF21 )11(121a afeFFFF F0越大越好吗？越大越好吗？越小呢？越小呢？F1F2Ff紧边紧边松边松边影响因素：影响因素：v初拉力初拉力F0Fv包角包角F，带与带轮接触弧越长带与带轮接触弧越长总摩擦力越大总摩擦力越大v摩擦系数摩擦系数 f F柔韧体的欧拉公式：柔韧体的欧拉公式：v? 带传动工作

8、时带传动工作时,作用于带上有哪些应力作用于带上有哪些应力?它们的分布及大小它们的分布及大小有什么特点有什么特点?最大应力发生在什么部位最大应力发生在什么部位?为什么要限制带速？为什么要限制带速？带的应力：带的应力：拉应力、弯曲应力、离心拉应力拉应力、弯曲应力、离心拉应力v由带弯曲运动产生的离心拉应力由带弯曲运动产生的离心拉应力:cv由拉力产生的拉应力由拉力产生的拉应力:s s1、s s2：机械设计基础带传动和链传动AF /11 s sAF /22 s s112dyEb s s222dyEb s sv由带弯曲产生的弯曲应力由带弯曲产生的弯曲应力: b1,b2Aqvc/2 s s变应力变应力疲劳破

9、坏疲劳破坏最大应力最大应力: s smax=s s1+s sb1+s sc发生位置发生位置: 紧边进入小带轮接触处紧边进入小带轮接触处v什么是弹性滑动什么是弹性滑动, 什么是打滑什么是打滑? 对传动有什么影响？对传动有什么影响？v为什么会发生弹性滑动或打滑为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免是否可以避免?一、一、弹性滑动弹性滑动v分析：分析：带是弹性体带是弹性体v弹性形变弹性形变：机械设计基础带传动和链传动EAF F1F2紧边紧边松边松边弹性滑动弹性滑动定义：定义：v由于带的松边与紧边拉力不等，使由于带的松边与紧边拉力不等，使带的两边弹性变形不等所引起的带带的两边弹性变形不等所引起的带与

10、带轮之间的与带轮之间的微量相对滑动。微量相对滑动。产生的原因：产生的原因：v带的弹性、松边与紧边拉力差带的弹性、松边与紧边拉力差变形量改变，变形量改变，相对轮滑动相对轮滑动弹性滑动的特点：弹性滑动的特点：v弹性滑动不可避免弹性滑动不可避免v F 弹性滑动弹性滑动 弹性滑动范围弹性滑动范围 后果：后果：v带速滞后于主动轮，超前于从动轮带速滞后于主动轮，超前于从动轮v1 v带带 v2 ，v1 v2 v带传动传动比不稳定带传动传动比不稳定机械设计基础带传动和链传动F1F2紧边紧边松边松边%100121vvv弹性滑动率：弹性滑动率：)1 (1221 ddddnni12dddd 如果弹性滑动扩如果弹性滑

11、动扩展到整个接触弧展到整个接触弧? 二、打滑二、打滑定义：定义：v带沿带轮面发生全面滑动带沿带轮面发生全面滑动产生的原因：产生的原因：v外载外载F 弹性滑动扩展到整个接触弧弹性滑动扩展到整个接触弧全面滑动全面滑动(打滑打滑)特点：特点：v打滑可以避免，而且应当避免打滑可以避免，而且应当避免v短时打滑起到过载保护作用短时打滑起到过载保护作用v打滑先发生在小带轮处打滑先发生在小带轮处 后果：后果：v打滑打滑带的剧烈磨损带的剧烈磨损从动轮转速剧烈降低从动轮转速剧烈降低失效失效机械设计基础带传动和链传动F1F2紧边紧边松边松边?如何防止打滑如何防止打滑 一、V带的结构二、普通V带标准三、V带传动设计计

12、算机械设计基础带传动和链传动一、一、V带的结构带的结构v伸张层伸张层( (顶胶顶胶) )、强力层、强力层( (抗拉体抗拉体) )、压缩层、压缩层( (底胶底胶) )、包布层、包布层摩擦力分析：摩擦力分析：v比较平带与比较平带与V V带带机械设计基础带传动和链传动FnFnFV =?FVFnnfFfF nfFfF2 VvVFfFf 2/sin 二、普通二、普通V带标准带标准v普通普通V带：带：Y、Z、A、B、C、D、E七种七种v窄窄V带：带：SPZ、SPA、SPB、SPC四种四种v截面尺寸见表截面尺寸见表8-18-1机械设计基础带传动和链传动三、三、V带传动设计计算带传动设计计算1 带传动失效形式

13、及设计准则2 单根V带能传递的功率3 设计步骤机械设计基础带传动和链传动1 带传动失效形式及设计准则带传动失效形式及设计准则v失效形式：失效形式：打滑、带的疲劳损坏打滑、带的疲劳损坏v设计准则：设计准则：FFFfmax、 s smax=s s1+s sb1+s scs sv设计依据：设计依据：保证不打滑的条件下，使带具有一定保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命的疲劳强度或寿命具体做法：具体做法：v确定单根带所能传递的许用功率确定单根带所能传递的许用功率v根据带传动的设计功率根据带传动的设计功率v确定带安全工作的根数确定带安全工作的根数机械设计基础带传动和链传动2 单根单根V带能传递

14、的功率带能传递的功率v保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命v基本额定功率可查表基本额定功率可查表8-2a、表、表8-2bv基本额定功率确定条件基本额定功率确定条件：i =1,=1,特定带长，工作平稳特定带长，工作平稳v实际工作中单根带所能传递的许用功率：实际工作中单根带所能传递的许用功率：机械设计基础带传动和链传动1000)11 (100010veFFvPfa不打滑不打滑不疲劳破坏不疲劳破坏1000)11)(1AvefCbasss1000)11 (1veAfasLKKPPPa)(000长度系数长度系数包角系数包角系数时的功率增量时的功

15、率增量1i3 设计步骤设计步骤v已知条件及设计内容：已知条件及设计内容：机械设计基础带传动和链传动已知条件已知条件设计内容设计内容传递的名义功率传递的名义功率P P 主动轮转速主动轮转速n1 1从动轮转速从动轮转速n2 2 或传动比或传动比i 传动位置要求传动位置要求 工况条件、原动机类型等工况条件、原动机类型等V V带的型号、长度和根数带的型号、长度和根数带轮直径和结构带轮直径和结构传动中心距传动中心距 a验算带速验算带速 v 和包角和包角计算初拉力和压轴力计算初拉力和压轴力7、计算带的根数、计算带的根数 z2、根据、根据n1、 Pc 选择带的型号选择带的型号3、确定带轮基准直径、确定带轮基

16、准直径dd1、dd2带轮愈小，弯曲应力愈带轮愈小，弯曲应力愈大，所以大，所以dd1 dmin dd2 = i dd1(1)，圆，圆整成标准值整成标准值 700aKKPPPPPzLcc具体步骤具体步骤1、确定计算功率、确定计算功率 Pc KAP机械设计基础带传动和链传动工况系数，工况系数，查表查表8-34、验算带速、验算带速v (v525m/s)N5、确定中心距、确定中心距 a 及带长及带长 Ld6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1N z 7 ？NY8、确定初拉力、确定初拉力 F09、计算压轴力、计算压轴力 FQ10、带轮结构设计、带轮结构设计问题：带传动适合于问题：带传动适合于高速级还是低

17、速级？高速级还是低速级？根据图根据图8-10 0012011203.57180adddda 205 . 2500qvzvKPKFcaa2sin210azFFQ带基准长度，表带基准长度，表8-1a 过小，带短，易疲劳过小，带短，易疲劳a 过大，易引起带的扇动过大，易引起带的扇动确定中心距确定中心距初定中心距初定中心距 a0 0.7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)机械设计基础带传动和链传动初算带长初算带长Ld0 计算实际中心距计算实际中心距 a02122100422addddaLddddd200ddLLaa（圆整）（圆整）取基准带长取基准带长 Ld(表表65)v基本结构型式基本结构型

18、式按带轮直径确定按带轮直径确定 v实心式、腹板式、椭圆轮辐式实心式、腹板式、椭圆轮辐式v具体轮槽尺寸见表具体轮槽尺寸见表8-7机械设计基础带传动和链传动?ddv为什么要张紧？为什么要张紧？ 调整调整F0 增大增大Fv但安装制造误差、塑性变形但安装制造误差、塑性变形 F0不保证不保证 设张紧装置设张紧装置常见的张紧装置常见的张紧装置:v调整中心距调整中心距定期张紧定期张紧自动张紧自动张紧v调整张紧轮调整张紧轮机械设计基础带传动和链传动v自动张紧自动张紧调整中心距调整中心距v定期张紧定期张紧机械设计基础带传动和链传动v平带传动：张紧轮设置在平带传动：张紧轮设置在 处处调整张紧轮调整张紧轮v带传动：

19、张紧轮设置在带传动：张紧轮设置在 处处机械设计基础带传动和链传动松边内侧靠大轮松边内侧靠大轮(带只能单向弯曲，避免过多减小包角）带只能单向弯曲，避免过多减小包角）松边外侧靠小轮松边外侧靠小轮(平带可以双向弯曲，应尽量增大包角平带可以双向弯曲，应尽量增大包角) )范例范例8-9 链传动的特点8-10 链传动结构8-11 链传动的主要参数及其选择8-12 链传动的计算8-13 链传动的使用维护机械设计基础带传动和链传动一、构成一、构成v主动链轮、从动链轮、链主动链轮、从动链轮、链二、工作原理二、工作原理v靠链轮轮齿与链节的啮合传递靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力运动和动力v有中间挠性件的啮合传

20、动有中间挠性件的啮合传动三、特点三、特点v优点：优点：v远距离传动远距离传动v工作可靠工作可靠, 效率效率较高较高v平均传动比恒定平均传动比恒定 i = z2/z1 v压轴力压轴力Fp小于带传动的小于带传动的v结构紧凑结构紧凑(与带传动比较与带传动比较)v缺点：缺点：v运动不均匀运动不均匀 (z小、小、 p大大 不均不均匀匀)v瞬时传动比不恒定瞬时传动比不恒定v传动平稳性差传动平稳性差(冲击、振动大，冲击、振动大，噪音高噪音高动载荷动载荷 不宜高速不宜高速传动传动)外廓尺寸大外廓尺寸大机械设计基础带传动和链传动一、链v滚子链v齿形链二、链轮机械设计基础带传动和链传动一、链一、链v传动链可分为：

21、滚子链、齿形链传动链可分为：滚子链、齿形链1 滚子链（套筒滚子链）滚子链（套筒滚子链）组成组成:v内、外链板，套筒，销轴，滚子内、外链板，套筒，销轴，滚子机械设计基础带传动和链传动配合状况配合状况:v内链板、套筒之间内链板、套筒之间过盈配合过盈配合v外链板、销轴之间外链板、销轴之间过盈配合过盈配合v套筒、销轴之间套筒、销轴之间间隙配合间隙配合，使内外链板能相对转动使内外链板能相对转动v链板形状的特点链板形状的特点等强度等强度内链板内链板 外链板外链板 套筒套筒 销轴销轴 滚子滚子参数参数v节距节距p相邻两销轴中心之距离相邻两销轴中心之距离 v链长链长 链节数链节数机械设计基础带传动和链传动v链

22、节数为偶数时，刚好内、外链节数为偶数时，刚好内、外链板相连，再用开口销或弹簧链板相连，再用开口销或弹簧锁住活动销轴；为奇数时，采锁住活动销轴；为奇数时，采用过渡链节用过渡链节 （用过渡链节联接）（用过渡链节联接）奇数奇数（直接联接）（直接联接）偶数偶数 pL2 齿形链齿形链v无声链无声链结构：结构：v链板链板(带两个齿，交错并列铰带两个齿，交错并列铰接接) 、导板、导板(防侧向窜动防侧向窜动)机械设计基础带传动和链传动v由许多以铰链连接的齿形链板锁构成由许多以铰链连接的齿形链板锁构成传动平稳，无声链；链板的齿形与链轮轮传动平稳，无声链；链板的齿形与链轮轮齿互相啮合齿互相啮合特点：特点：v优点：

23、优点：传动平稳、无噪声，承受冲击性能传动平稳、无噪声，承受冲击性能好，工作可靠好，工作可靠v适宜场合：高速传动或运动精度要求较高，适宜场合：高速传动或运动精度要求较高，传动比大和中心距较小传动比大和中心距较小v缺点：缺点：结构复杂，价格较高，且制造较难结构复杂，价格较高，且制造较难二、链轮二、链轮1 基本参数基本参数v基本参数：基本参数：节距节距p、套筒外径、套筒外径d1、齿数、齿数z、排、排距距p1v分度圆直径：分度圆直径：被链轮节距等分的圆，被链轮节距等分的圆，d=p/(sin180/z)v齿顶圆直径齿顶圆直径: da机械设计基础带传动和链传动2 齿形齿形v端面齿形：三圆弧一直线端面齿形：

24、三圆弧一直线 （零件工作图上不画）（零件工作图上不画）v轴面齿形：轴面齿形：(工作图上要画工作图上要画)v工作图应标明：链节距工作图应标明：链节距p、齿数、齿数z、分度圆直径、分度圆直径d以及顶圆直径以及顶圆直径da3 材料材料v材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度v小链轮材料好些小链轮材料好些v低碳钢低碳钢(渗碳淬火渗碳淬火)、中碳钢、中碳钢(表面淬火表面淬火)、铸钢、夹布胶木、铸钢、夹布胶木(平稳、噪音小平稳、噪音小)二、链轮二、链轮1 基本参数基本参数v基本参数：基本参数：节距节距p、套筒外径、套筒外径d1、齿数、齿数z、排、排距距p1v分度圆

25、直径：分度圆直径：被链轮节距等分的圆，被链轮节距等分的圆，d=p/(sin180/z)v齿顶圆直径齿顶圆直径: da机械设计基础带传动和链传动2 齿形齿形v端面齿形：三圆弧一直线端面齿形：三圆弧一直线 （零件工作图上不画）（零件工作图上不画）v轴面齿形：轴面齿形：(工作图上要画工作图上要画)v工作图应标明：链节距工作图应标明：链节距p、齿数、齿数z、分度圆直径、分度圆直径d以及顶圆直径以及顶圆直径da3 材料材料v材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度v小链轮材料好些小链轮材料好些v低碳钢低碳钢(渗碳淬火渗碳淬火)、中碳钢、中碳钢(表面淬火表面淬火)、

26、铸钢、夹布胶木、铸钢、夹布胶木(平稳、噪音小平稳、噪音小)一、链条速度二、传动比三、链轮齿数四、链节距五、中心距和链条长度机械设计基础带传动和链传动一、链条速度一、链条速度假定：假定：主动边总处于水平位置主动边总处于水平位置链轮抽象成正多边形，边长为链轮抽象成正多边形，边长为 p链速：链速： 机械设计基础带传动和链传动平均链速：平均链速：相当于多边形轮的传动相当于多边形轮的传动 cos)2/(11dv smpnzpnzv/1000601000602211 二、传动比二、传动比v平均传动比，瞬时速度、传动比平均传动比，瞬时速度、传动比是变化的，且是变化的，且z越少，转速越不越少，转速越不均匀均匀

27、机械设计基础带传动和链传动称为称为多边形效应多边形效应v0= 1r 1v1221zznni 三、链轮齿数三、链轮齿数v表表8-12，小链轮齿数选用奇，小链轮齿数选用奇数，这是因为链条的链节数数，这是因为链条的链节数一般用偶数，这样磨损较为一般用偶数，这样磨损较为均匀均匀机械设计基础带传动和链传动小链轮齿数小链轮齿数 z1 愈多，传动愈平稳，动载荷减小愈多，传动愈平稳，动载荷减小通常取通常取 z1 17，且传动比，且传动比 i 越小，越小， z1可越多可越多大链轮齿数大链轮齿数 z2 i z1 ，常取，常取 z2 120，以防止脱链，以防止脱链四、链节距四、链节距p p最主要的参数。它是相邻链节中心之间的距离最主要的参数。它是相邻链节中