机械设计第8章带传动PPT教案

1、会计学1机械设计第机械设计第8章带传动章带传动教学要求：1）了解带传动的类型、工作原理、特点及应用；2）了解V带与V带轮的结构形式；3）掌握带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动和打滑等基本理论；4）掌握带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的设计计算和参数选择原则5）了解带传动的维护和张紧。重点：1）带传动的工作情况分析（力和应力分析、弹性滑动和打滑）2）普通V带传动的设计计算 1）弹性滑动和打滑产生的机理；2）为何带传动一般布置在机器的高速级传动？学习本章须解决的两个问题：第1页/共49页8-1 带传动概 述 组成： 主动轮1、从动轮2、传动带3 工作原理： 靠带与带轮间的摩擦或啮合作用来

2、传递运动和动力。1n2n12潘存云教授研制vv3带传动是一种挠性传动第2页/共49页2）啮合型带传动：靠带齿与轮齿间的啮合传递运动 (同步带传动) 一、带传动的类型1）摩擦型带传动：靠带与带轮间的摩擦力传递运动 (平带和V带传动)1、按工作原理不同:第3页/共49页2、按横截面形状不同:1）平带平带的带体薄、软、轻，具有良好的耐弯曲性能，适用于小直径带轮传动。高速运行时，带体容易散热，传动平稳。第4页/共49页2）V带普通V带窄V带宽V带应用最广的带传动，在同样的张紧力下，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。第5页/共49页 由于带与轮槽之间是V型槽面摩擦，故可产生比平带更大的摩擦力，因而能

3、传递较大的功率。在工业上，应用最广泛。FQFQFN /2 /2FN2FN2平带传动-平面摩擦带传动-槽面摩擦摩擦力: F f = FN f = f FQFN= FQFN2FQ= 2sin /2FN=FQsin /2摩擦力: F f = FN ff=FQsin /2= FQ fvff v=sin /2-当量摩擦系数 40, sin /20.3 f v3 f= 3 f FQ 第6页/共49页3）多楔带汽车发动机 多楔带兼有平带柔性好和带摩擦力大等优点，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。解决了多根V带长短不一而受力不均的状况。第7页/共49页4）同步带啮合传动，兼有带传动和齿轮传动的优点，吸振、i

4、准确，在汽车、机器人中广泛应用。第8页/共49页普通带窄带齿形带宽带联组带大楔角带二、V带的类型与结构 V带是一种标准件-应用最广第9页/共49页普通V带组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶帘布结构：抗拉强度高，制造方便。 绳芯结构：柔韧性好，抗弯强度高，适用转速较高、带轮直径较小的场合；但承载能力没有帘布结构的传动带高。第10页/共49页 V带楔角 =40； V带轮槽角 Fec。带将在带轮上发生全面的相对滑动，这种现象称为打滑。当带在带轮上即将打滑时，摩擦力达到极限值Fec，此时紧边和松边拉力之间的关系可用欧拉公式来表示。 当初拉力F0一定时，随着P，Fe，F

5、f，但摩擦力总有一极限值Fec。故能传递的极限功率为：kWvFPec1000lim(P75KW)第20页/共49页影响临界摩擦力的因素： 1）初拉力F0，F0 Ffc 2）包角 Ffc Fec ，对传动有利。F0 过大 带的磨损加剧,加快松弛,降低寿命。F0 过小 影响带的工作能力，容易打滑。3）摩擦系数 f Fec ，对传动有利。 当轮与带的配对材料为：胶对铸铁 f 带轮多用铸铁制造。0111211ffecfcfeFFFFee220201eeFFFFFF联立：第21页/共49页三、带的应力分析 1. 拉应力紧边：MPaAF11MPaAF22松边：2. 离心拉应力MPaAqvAFcc23. 弯

6、曲应力MPadhEdb2121 bbdddd2121 FF q带单位长度上的质量A带的截面面积第22页/共49页应力分布情况示意图max1b2c2n1n21b1cb11max2最大应力max出现在带的紧边开始绕上小(主动)带轮处。离心拉应力拉应力变应力状态 循环一定次数 疲劳破坏第23页/共49页四、带的弹性滑动与打滑 1. 弹性滑动产生的机理： 带受拉力产生弹性变形，而拉力不同弹性变形量也不同。1）带的紧边在A1点绕上主动轮时： 带的受力：F1 带的速度：v = v1 当带由A1B1运动时： 带拉力：F1F2 减小 带的弹性变形量减小（带收缩）， 即带一边随带轮前进，一边又向后收缩，使带的速

7、度：v v12）从动轮上：正好相反，即： v v221vvv即有：B1A1C1第24页/共49页产生的原因：1）带具有弹性；2）紧边、松边有拉力差。注意：弹性滑动是带传动不可避免的固有特性。定义：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量相对滑动带的弹性滑动 。1）从动轮的圆周速度v2低于主动轮v1；2）降低了传动效率；3）引起带的磨损；4）使带温度升高。弹性滑动会引起下列后果：第25页/共49页2121dddnind理论传动比实际传动比)1 (1221ddddnni2. 带传动的传动比：%100121vvv12)1 (vv或)/(6000011d1smndv)/(6000022d2smndv其

8、中：通常 =0.01 0.02，一般工程计算可以忽略不计，则 弹性滑动导致：从动轮的v2主动轮的v1，其相对降低率可用滑动率 来表示： 第26页/共49页传递功率P 增加，使得Fe Fec 过载带的磨损加剧，从动轮转速急速下降，直至传动失效。可以避免的，也必须避免。产生的原因造成的后果打滑的特点打滑3. 带传动的打滑： 1）正常工作时：Fe 1 打滑首先发生在哪个带轮上？第27页/共49页打滑：当带传递功率所产生的载荷超过临界摩擦力(或临界有效拉力)时，带将在轮上全面滑动，即整体打滑。注意：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑可起到过载保护的作用。a）弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免

9、的；b）打滑是由于过载引起的，是可以避免的，而且 必须避免。第28页/共49页8-3 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P0失效形式：打滑和带的疲劳破坏设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。为避免打滑，须限制有效拉力不超过临界值。为保证带具有一定的疲劳强度，应使：带在临界打滑状态下的有效拉力：11max cbcb 11 )11 ()11 (11vvffeceAeFF（对于V带用 fv 代替 f ）第29页/共49页011( )(1)10001000vecbcfF vAvPkWe单根V带处于临界打滑状态时所能传递的功率：基本额定功率基本额定功率P0 是在特

10、定的试验条件下得到的：特定条件：1）载荷平稳； 2）包角 =180，即 i=1； 3）特定带长。第30页/共49页200 400 800 950 1200 1450 1600 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000小带轮基准直径 d1/ mm表8-4a 单根普通V带的基本额定功率P0（包角 = 、特定基准长度、载荷平稳时） 型号ZABC50 0.04 0.06 0.10 0.12 0.14 0.16 0.17 0.19 0.20 0.22 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.3156 0.04 0.06 0.12 0.14 0

11、.17 0.19 0.20 0.23 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 90 0.10 0.14 0.24 0.28 0.33 0.36 0.40 0.44 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.5675 0.15 0.26 0.45 0.51 0.60 0.68 0.73 0.79 0.84 0.92 1.00 1.04 1.08 1.09 1.0 0.8090 0.22 0.39 0.68 0.77 0.93 1.07 1.15 1.25 1.34 1.50 1.64 1.75 1.83 1.87 1.82

12、1.5 180 0.59 1.09 1.97 2.27 2.74 3.16 3.40 3.67 3.93 4.32 4.54 4.58 4.40 4.00 1.81 125 0.48 0.84 1.44 1.64 1.93 2.19 2.33 2.50 2.64 2.85 2.96 2.94 2.80 2.51 1.09 140 0.59 1.05 1.82 2.08 2.47 2.82 3.00 3.23 3.42 3.70 3.85 3.83 3.63 3.24 1.29 280 1.58 2.89 5.13 5.85 6.90 7.76 8.13 8.46 8.60 8.22 6.80

13、4.26 小带轮转速 n1/( r/min)200 1.39 2.41 4.07 4.58 5.29 5.84 6.07 6.28 6.34 6.02 5.01 3.23 224 1.70 2.99 5.12 5.78 6.71 7.45 7.75 8.00 8.06 7.57 6.08 3.57 450 4.51 8.20 13.8 15.23 16.59 16.47 15.57 13.29 9.64 第31页/共49页二、单根V带的额定功率PrLrKKPPP)(00P0 当 i 1时，单根V带额定功率的增量；见表8-4b式中：K 包角修正系数， 见表8-5 KL 长度修正系数， 见表8-2

14、 实际工作条件与试验条件不同，应对表中的P0进行修正。实际工作条件下单根V带的额定功率 Pr为：第32页/共49页三、带传动的参数选择初选： 0.7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)1. 中心距 aa1，单位时间内带的应力循环次数，带寿命带容易颤动，传动的平稳性，传动的整体尺寸 7 i2. 传动比 ii1，带传动易打滑 推荐值：i = 2 5第33页/共49页3. 带轮的基准直径 bKWvFPe1000smndvd/ 100060dd P给定时，v ，Fe，带的根数 带轮宽度，各带间受力不均设计时应保证：dd ( dd )min见表8-6 槽 型 Y Z A B C D E （dd

15、）min 20 50 75 125 200 355 500表8-6 V带轮的最小基准直径bdhEd 为避免弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。第34页/共49页4. 带速vv 一般推荐：v = 5 25 m / s vmax 30 m / s c，带的循环次数，带疲劳强度和寿命KWvFPe1000smndvd/ 100060 P一定时，Fe，带的根数，传动尺寸为充分发挥带的工作能力和减少传动的总体尺寸带传动常设置在多级传动中的高速级第35页/共49页四、带传动的设计计算已知条件：P、n1、n2（或i ）、传动位置要求及工作条件等。设计内容：确定带型、长度、根数、中心距、带轮基准直径等。1. 已

16、知条件和设计内容kw PKPAcaKA -工作情况系数，见表8-72. 设计步骤和方法（1） 确定计算功率Pca名义功率或电机的额定功率第36页/共49页表8 -7 工作情况系数载荷变动很小载荷变动小载荷变动较大载荷变动很大工 况KA空、轻载启动重载启动液体搅拌机、通风机和鼓风机、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机。每天工作小时数 / h 16 16 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 带式输送机、旋转式水泵和压缩机、发电机、金属切削机床、印

17、刷机、旋转筛、木工机械。制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械等。破碎机（旋转式、颚式）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）。第37页/共49页（2） 选择V带的型号根据Pcan1查图8-11（3）确定带轮的基准直径 dd 并验算带速 v 初选小带轮的基准直径 dd1由带型表8-6表8-8选取 dd1ddmin 验算带的速度smndvd/10006011一般：v = 5 25 m/s vmax 30 m/s第38页/共49页12ddidd 计算从动轮的基准直径 dd2按表8-8圆整为直径系列使其在画图、设计制造方面都较方便（4）确定中心距 a ，并

18、选择V带的基准长度Ld推荐： 0.7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2) 初算带长 Ld0021221004)()(22addddaLddddd 初定中心距 a0 根据Ld0 查表8-2选取基准长度:LdLd0第39页/共49页002ddLLaa中心距变动范围：( a - 0.015 Ld ) ( a + 0.03 Ld )考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。 计算实际中心距 a（5） 验算小带轮上的包角1LcaKKPPPz)(00（6）确定带的根数 z 10 根改选横截面积较大的带型，可减少带的根数。21118057.3120 (90 )dddda至少a，1， 可加大中心距或增

19、加张紧轮。第40页/共49页2min0)5.2(500qvzvKPKFca（7） 确定带的初拉力 F0单根V带所需的最小初拉力：新安装的V带：F0 = 1.5 ( F0 )min安装时，应保证F0上述数值运转后的V带：F0 = 1.3 ( F0 )min第41页/共49页（8）计算带传动的压轴力FPZF0ZF01FP2cos20zFFP由力平衡条件：FPZF0ZF02sin2)22cos(21010zFzF 不考虑带两边的拉力差，压轴力近似按带两边的预紧力F0的合力来计算：第42页/共49页2. 带轮的材料常用带轮材料为铸铁：HT150 和 HT200。8-4 V带轮结构设计3. 带轮的结构形式四种典型结构：实心式、腹板式、孔板式、轮辐式 1. V带轮设计的要求摩擦系数： 橡胶铸铁 f =0.8 橡胶钢 f =0.4质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。第43页/共49页带传动设计的步骤:1