带链传动的教案

带链传动的教案第1页/共61页

带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传递运动和动力的，当主动轴和从动轴相距较远时，常采用这两种传动。在这种场合下，与应用广泛的齿轮传动相比，具有结构简单、成本低廉、两轴距离大等优点。一、带传动三、同步带传动二、链传动第2页/共61页§11-1

带传动设计第3页/共61页拖拉机大理石切割机机器人关节第4页/共61页潘存云教授研制印刷机械潘存云教授研制矿山机械

潘存云教授研制动平衡机潘存云教授研制建筑机械潘存云教授研制试验台第5页/共61页一、带传动的组成、类型和工作原理1、带传动的组成带传动一般由主动带轮1、从动带轮3、紧套在两带轮上的传动带2组成，如图所示。当主动轮转动时，通过带和带轮工作表面之间的摩擦力或啮合作用促使传动带运动，再通过传动带驱动从动轮转动并传递动力。潘存云教授研制潘存云教授研制2、带传动的类型根据工作原理不同，带传动分为摩擦型和啮合型两种类型。第6页/共61页3、带传动的工作原理1）摩擦型带传动的工作原理

传动带张紧在主、从动轮上，如图（a）所示，带与两轮的接触面间产生正压力。依靠挠性带与带轮接触面间的摩擦力来传递运动和动力。

2）啮合型带传动的工作原理啮合型带传动依靠同步带上的齿与带轮齿槽之间的啮合来传递运动和动力，如图（b）所示，通常称为同步带传动。第7页/共61页4、带传动的特点及应用带传动的优点：1、可用于两轴中心距离较大的传动；2、带具有弹性，可缓和冲击和振动载荷，运转平稳，无噪声；3、当过载时，带即在轮上打滑，可防止其他零件损坏；4、结构简单，设备费低，维护方便。带传动的缺点：1传动的外廓尺寸较大；2不能保证固定的传动比；3轴及轴承上受力较大；4效率较低；5带的寿命较短；6不易用于易燃易爆的场合。通常，带传动用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。常用的普通V带带速v=5~30m/s，传动功率P≤100kW，传动比i≤10，传动效率为0。90~0。97。第8页/共61页二、带传动的主要传动形式1、按照传动比分类定传动比、有级变速、无级变速。第9页/共61页2、根据传动的布置情况1）开口传动

在这种传动中，两轴平行且都向同一方向回转。它是应用最广泛的一种带传动形式。第10页/共61页2）交叉传动（图a）交叉传动用来改变两平行轴的回转方向。由于带在交叉处互相摩擦，使带很快地磨损，因此采用这种传动时，应选用较大的中心距（amin≥20b，b为带宽度）和较低的带速（vmax≤15m/s)。3）半交叉传动（图b）半交叉传动用来传递空间两交错轴间的回转运动，通常两轴交错角为90º。交叉传动和半交叉传动只用于平带传动。第11页/共61页三、摩擦型带传动的种类、特点和应用摩擦型带传动中，根据挠性带截面形状的不同，可划分为平带传动（包括普通平带、片基平带）、V带传动（包括普通V带、窄V带、齿形V带、宽V带、联组V带、大楔角Ｖ带）、多楔带传动、圆形带传动等形式。第12页/共61页普通平带平带轮胶帆布平带、编织带（整卷出售、接头）、高速带（无接头）。带的挠性较好，带轮制造方便，适合于两轴平行、转向相同的较远距离传动。尤其是轻质薄型的各式高速平带，较为广泛地应用于高速传动，或中心距较大或两轴交又或半交又传动等使用场合。1、平带传动的种类、特点和应用平带的截面形状为矩形，与带轮轮面相接触的内表面为工作面。平带分类：普通平带、片基平带。第13页/共61页2、V带传动的种类、特点和应用

V带的截面形状为等腰梯形，与带轮轮槽相接触的两侧面为工作面，在相同初拉力和相同摩擦系数的情况下，V带传动产生的摩擦力比平带传动的摩擦力更大，因而V带传动能力强，结构更加紧凑，广泛应用于机械传动中。第14页/共61页V带分类：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、齿形V带、联组V带等注：一般多使用普通V带，目前窄V带的使用亦日趋广泛潘存云教授研制第15页/共61页组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。潘存云教授研制帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶节线：弯曲时与自由状态相比保持不变的一条周线。节面：全部节线构成的面。V带通常都制成无接头的环形带。V带的结构在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。位于带轮基准直径上的周线长度称为带的公称长度Ld。dbd第16页/共61页1）普通V带在一般机械传动中应用最为广泛，传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮间是V形槽面摩擦，故可产生比平型带更大的有效圆周力（约为３倍）。普通Ｖ带有包布型Ｖ带和切边型Ｖ带两类。包布型Ｖ带切边型Ｖ带Ｖ带轮第17页/共61页

V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld

。bbdhφ

型号YZABCDEF顶宽b610131722323850节宽

bd5.38.5111419273242

高度h46810.513.51923.530

楔角φ截面面积A/mm2

1847811382304766921173表8-1普通V带的截面尺寸（GB11544—89）40˚普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E等型号,其截面依次增大。已标准化YZABCDEF普通V带的尺寸（φ=40˚，h/bd

=0.7）第18页/共61页2）窄V带

φ=40˚，h/bd=0.9的V带称为窄V带。与同型号的普通Ｖ带相比,窄V带的高度为普通V带的1.3倍所以其横向刚度较大；自由状态下，带的顶面为拱形，受力后绳芯为排齐状，因而带芯受力均匀；带的侧面为内凹曲面，带在轮上弯曲时，带侧面变直，使之与轮槽保持良好的贴合；与普通V带相比，高度相同时，宽度减小1/3，而承载能力提高1.5~2.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。包布窄Ｖ带窄Ｖ带轮第19页/共61页窄V带有：SPZ、SPA、SPB、SPC和3V、5V、8V两种系列型号型号。bh40˚型号宽度b/mm高度h/mm

3V9.5(3/8英寸)8A,B型

5V16.0(5/8英寸)13.5B,C,D型8V25.4(1英寸)23D,E,F型窄窄V带的结构及截面尺寸可替代的普通V带第20页/共61页3）宽V带宽Ｖ带主要用于无级变速装置的中间挠性摩擦件，因此常称为无级变速带带体宽，可有较大变速的范围的；带体较薄，以减小弯曲应力和纵向截面变形，但其横向变形较大，因此比普通Ｖ带寿命短；为使调速机构灵活，使用时应保持良好的润滑。宽Ｖ带第21页/共61页多楔带轮4）多楔带多楔带相当于干带与多根V带的组合，不足。兼有平带和V带的优点，工作接触面数多，摩擦力大，柔韧性好，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。解决多根V带长短不一而受力不均。与V带传动一样，多楔带传动也具有带的厚度较大，挠性较差，带轮制造比较复杂等不足。轿车发动机第22页/共61页四、带传动的受力分析1、带传动的有效拉力1）初拉力（F0）静止时，两边受到的初拉力相等。2）紧边拉力F1和松边拉力F2如果近似认为带工作时的总长度不变，则带紧边拉力的增加量，应等于松边拉力的减少量，即F1-F0=F0-F2

或F1+F2=2F0第23页/共61页3）有效拉力Fe紧边拉力与松边拉力的差值称为带传动的有效拉力Fe。有效拉力就是带传递的圆周力。在带传动中，有效拉力F并不是作用于某固定点的集中力，而是带和带轮接触面上各点摩擦力的总和，故整个接触面上的总摩擦力Fμ则则则带传动所能传递的功率P为第24页/共61页2、带传动的极限有效拉力及其影响因素带传动中，当其他条件不变且初拉力F0一定时，带和带轮之间的摩擦力有一极限值，该极限值限制着带传动的能力。1）极限有效拉力力Fe

当带有打滑趋势时，带和带轮间的摩擦力达到极限值，亦即带传动的有效拉力达到最大值，有

式中e为自然对数的底；μ为摩擦系数（对V带，为当量摩擦系数μV）；α1带在小带轮上的包角；q每米带长的质量。若带速很低，离心力可以忽略不计，则带在带轮上打滑时有该式为著名的欧拉公式带与带轮之间的极限摩擦力，即带传动的极限有效拉力为第25页/共61页2）影响极限有效拉力的因素初拉力F0F0大，Fe大。但F0过大时，带磨损严重，带容易松弛，从而降低带的使用寿命；F0过小时，工作潜力不能充分发挥，易于跳动与打滑。包角α1

α1大，Fe大。通常对于平带，取α1

≥150度。对于V带，取α1

≥120度。摩擦系数μ、相同条件下，μ大，Fe大。带的单位质量q和带速v

q和v小，Fe大。在一定功率P下，V过小，则传递的Fe就大，即要带传动的结构大，V带的根数多，否则容易打滑．V过大，带的离心力大，Felim下降较多，承载能力反而降低．一般况下，带速控制在5m／s＜25m／s之内．第26页/共61页增大小轮包角的结构措施①合理安排松边、紧边的位置②合理张紧第27页/共61页中国地质大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制α2n1n2α1δmaxδ1δb2δcδb1δ2离心应力拉应力

五、带传动的应力分析1、紧边和松边拉力产生的拉应力δ1、δ22、离心力产生的拉应力δc3、弯曲应力δb1、δb24.应力分布及最大应力

σmax最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。第28页/共61页六、带传动的弹性滑动与打滑1、带传动的弹性滑动及传动比带传动工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。由于带的紧边与松边所受的拉力不等，使两边带的单位伸长量也不等，从而导致带与轮接触面之间的微量相对滑动。这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。弹性滑动引起的后果是：从动轮的圆周速度v2低于主动轮v1，降低了传动效率，引起带的磨损，使带的温度升高。从动轮的圆周速度低于主动轮圆周速度的相对降低率称为滑动ε

。ε=v1-v2/v1

因此，带传动的实际传动比不是定值，即传动比不准确。第29页/共61页2、带的打滑若带所传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑使带的磨损加剧，传动效率降低，使传动失效，因而在正常工作中应当避免出现打滑现象。弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是由于过载引起的带在带轮上的全面滑动，应当避免。打滑可以避免，弹性滑动不能避免，选用弹性模量大的带材料，可降低弹性打滑。

第30页/共61页弹性滑动打滑相同点带是弹性体，受力后产生弹性伸长，使带与带轮在接触弧上产生相对滑动不同点受力正常工作时，受紧边拉力F1与松边拉力F2作用要求带所传递的圆周力超过了带与带轮间的摩擦力极限值，即过载现象带受力后产生弹性伸长，带相对于带轮在接触弧上局部的滑动（只发生在滑动角）带受力后产生弹性伸长，带相对于带轮在接触弧上全面滑动（即由滑动角扩大到几何包角）性质是正常现象，不可避免是失效形式，必须避免影响不能保证准确的传动比，因为v1>v>v2降低传动效率，因为有速度损失引起带的磨损引起带发热，容易疲劳，寿命短使带的磨损加剧从动轮转速急剧降低，使传动失效可防止损坏其他零件，起安全保护作用第31页/共61页七、V带轮的结构V带轮首先应满足强度要求，同时又要质量小，质量分布均匀，结构工艺性好，轮槽侧面要精细加工，以减少带的磨损。V带轮常用灰铸铁制造，一般用HT150或HT200。速度较高时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接。小功率时可用铸铝或塑料。带轮由轮缘、轮辐或轮毂三部分组成。带轮可分为实心轮、腹板轮和椭圆腹轮三种，其典型结构如图8-12。（1）实心轮（图8-8a）直径较小时采用。（2）腹板轮（图8-8b）中等直径的带轮采用。直径较大的，可以在腹板上开孔。（图8-9）。图8-8第32页/共61页（3）椭圆腹轮（图8-10）大直径带轮都采用这种结构。图8-9图8-10第33页/共61页八、张紧装置和带传动的维护带使用一段时间后会产生残余伸长，使带的张紧力下降。应设法重新把带张紧。常见的张紧装置有：1、调节两轴中心距的张紧装置（图8-11a、图8-11b）接近于水平布置的传动，可采用图8-11a所示的结构。接近于垂直布置的传动，可采用图8-11b所示的结构。图8-11第34页/共61页2、具有张紧轮的装置

若中心距不能调节时，可采用具有张紧轮的传动，将张紧轮压在带上，以保持带的张紧。（图8-12）图8-12通常张紧轮装在松边外侧靠近小带轮处。缺点是：带受到变向的弯曲，使带的寿命缩短；传动不能逆转；设备费较高等在中心距小及传动比大的情况下，采用张紧轮可提高传动能力。第35页/共61页

带传动的维护1.安装时，两轴必须平行，两个带轮的轮槽必须对准，否则会加速带的磨损，甚至使带自带轮上脱下来。2.带传动一般应加防护罩，以保证安全。3.在更换V带时，同一带轮上的带必须同时更换，不能新旧带并用，以免长短不一而受力不均。4.胶带不宜与酸、碱或油等接触；工作温度不应超过60ºC。第36页/共61页设计：潘存云节园节线组成：同步带（同步齿形带）是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。

同步带传动简介结构特点：横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，带轮轮面也制成相应的齿形。传动特点：靠带齿与轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。Pb重要参数优点：1.传动比恒定；2.结构紧凑；3.由于带薄而轻，抗拉强度高，故带速高达40m/s，传动比可达10，传递功率可达200KW；4.效率高，高达0.98。缺点：成本高；对制造和安装要求高。pb节距第37页/共61页§11-2链传动设计第38页/共61页一

链传动的类型、特点和应用1、链传动的组成及主要类型链传动是由具有特殊齿廓的主动链轮、从动链轮和一条闭合的链条组成（图8-14）。依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力图8-14按用途不同，链可分为传动链、起重链和输送链。第39页/共61页2、链传动的特点链传动兼有带传动和齿轮传动的特点。主要优点是1）可用于两轴中心距较大的传动；2）传动效率较高；3）与带传动比较，它的平均传动比能保持不变；4）作用在轴上的压力比带传动小；5）结构紧凑。

其缺点是：1）瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差；2）只限于平行轴间的传动；2）无过载保护作用；工作时噪声较大。3）安装精度要求较高等。3、链传动的应用因其经济、可靠，广泛用于农业、采矿、起重、运输、石油、化工行业的机械传动中。第40页/共61页二

传动链的结构特点1、链的种类和结构传动链可分为滚子链和齿形链两种。1.）滚子链（图8-15）即套筒滚子链，它是有内链板1、套筒2、销轴3、外链板4和滚子5构成。图8-15相邻两滚子外圆中心之间的距离称为节距p。单排链、多排链。滚子链已标准化，标记为链号-排数*整数滚节数标准编号例：16A—1*90GN1243.1—83A系列、节距为25.40mm。第41页/共61页链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。套筒滚子链的剖面结构：滚子套筒销轴内链板外链板

第42页/共61页链条的主要参数节距p：节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。p越大，

链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。结构类型：单排链和多排链。滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列.pppt双排滚子链第43页/共61页设计：潘存云设计：潘存云链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。过渡链节第44页/共61页2）齿形链（图8-16）

齿形链由许多以铰链连接起来的齿形链板构成。

工作时，链板的齿形部分与链轮轮齿相啮合，传动平稳，噪声小，故又称为无声链。图8-16第45页/共61页设计：潘存云优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承

受冲击载荷的能力高。缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。应用场合：多应用于高速（链速可达40m/s）或运动精度要求较高的场合。齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。p直边直边O60˚第46页/共61页2、链轮

链轮的齿形应保证在链条与链轮的良好啮合的情况下，使链条铰链能自由地进入和退出啮合。对于滚子链，标准规定的端面齿形如图8-17。链轮的结构和齿轮很相似，但也有区别：齿廓不同，齿宽通常要比齿轮的小。

直径小的链轮可与轴制成一体；直径较大的链轮可有多种不同的结构型式，也可做成齿圈能更换的结构（图8-18）。图8-17第47页/共61页图8-18第48页/共61页链轮的结构实心式——小直径第49页/共61页孔板式——中等直径链轮的结构实心式——小直径第50页/共61页设计：潘存云设计：潘存云组合式——大直径，齿圈可更换。孔板式——中等直径链轮的结构实心式——小直径第51页/共61页链轮的材料

链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。材料热处理热处理后硬度应用范围

15、2050~60HRCz<25，有冲击载荷的主从动轮35正火160~200HBS在正常工作条件下，齿数Z>25的链轮40、50、ZG310-570淬火、回火40~50HRC无剧烈振动及冲击的链轮15Cr、20Cr50~60HRC渗碳、淬火、回火有动载荷及传递角大功率的重要链轮Z<25Q235、Q23735SiMn、焊接后退火140HBS中等速度、传递较大功率的链轮35SiMn、40Cr35CrMo淬火、回火40~50HRC使用优质链条、重要的链轮灰铸铁(HT150以上)淬火、回火260~280HBSz>50的从动链轮渗碳、淬火、回火功率小于6kW、速度较高、要求传动平稳和噪声小的脸轮夹布胶木第52页/共61页β1、链传动的速度分析链条的平均线速度：平均传动比为：R1ω1ω1分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿AB方向，νAB链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。其大小为：三、链传动的运动特性

潘存云教授研制R1链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：第53页/共61页β为相位角：链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和顺时传动比都作周期性变化。变化范围ββνxAB180˚z1180˚z1潘存云教授研制R1R1ω1链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。链速分量:ω1第54页/共61页同理，对于从动轮，也有：ββνxAB180˚z1180˚z1潘存云教授研制R1R1ω1上式表明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随γ、β的变化作周期性的