机械设计基础少学时第讲

机械设计基础少学时第讲第一页，共六十六页，编辑于2023年，星期六第六章带传动和链传动第一节带传动概述第二节普通V带传动的结构及尺寸参数第三节带传动的工作原理第四节普通V带传动的设计计算第五节带传动的张紧装置及安装维护第六节链传动及其结构第七节链传动的运动特性与受力分析第八节滚子链传动的设计计算第九节链传动的正确使用和维护第二页，共六十六页，编辑于2023年，星期六本讲小结1、普通V带传动的设计步骤2、带传动的张紧装置及安装维护3、链传动的组成、特点及应用4、滚子链及链轮的结构和主要尺寸计算第三页，共六十六页，编辑于2023年，星期六首钢矿业公司培训中心第四页，共六十六页，编辑于2023年，星期六第四节普通V带传动的设计计算返回本章普通V带传动的设计，是在给定的条件下确定带传动的参数。一、确定V带的截型和带轮基准直径二、确定中心距和V带基准长度三、确定V带的根数四、计算皮带的初拉力六、带轮的尺寸及结构设计一般设计步骤如下。五、计算作用在轴上的载荷例6-1第五页，共六十六页，编辑于2023年，星期六课间休息第六页，共六十六页，编辑于2023年，星期六1、传动的用途、工作情况及原动机的类型、起动方式；设计条件2、传递的功率；3、大、小带轮的转速等。返回本节第七页，共六十六页，编辑于2023年，星期六1、选取V带的截型、计算基准长度和根数；设计内容5、设计传动的张紧装置。4、计算作用在轴上的载荷；3、确定带轮的结构与尺寸；2、确定传动的中心距；返回本节第八页，共六十六页，编辑于2023年，星期六确定V带的截型和带轮基准直径返回本节1、计算设计功率2、选择V带截型4、验算带速3、确定带轮的基准直径小带轮大带轮根据计算功率Pd和小带轮转速n1，由选型图初选带的型号，选用较小截面的截型，会使带的根数增加；选用较大截面的截型，会使传动结构尺寸增大，但所需带的根数将相应减少。第九页，共六十六页，编辑于2023年，星期六计算设计功率返回设计功率是根据带传递的功率、载荷性质、连续工作时间等确定的，即式中，Pd是设计功率(kW)；KA是工况系数，见表；P是带传动的名义功率(kW)。第十页，共六十六页，编辑于2023年，星期六确定小带轮的基准直径返回为了减小弯曲应力，应尽可能选用较大的带轮直径。但直径增大会加大传动的外廓尺寸，故应根据实际情况选取适当的带轮直径。V带轮的基准直径系列小带轮的基准直径ddl可根据普通V带选型图确定。选定小带轮基准直径应符合基准直径系列尺寸。第十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带选型图图中所列带轮基准直径为相应截型小带轮的荐用的基准直径ddl，起始值为其最小基准直径。返回第十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期六确定大带轮的基准直径当要求传动比误差较小时，应考虑滑动率按下式计算：大带轮基准直径可按下式计算：选取的大带轮直径也要符合基准直径系列尺寸V带轮的基准直径系列返回第十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期六验算带速返回一般应使带速v=5～25m/s，较适宜的速度v=10～20m／s。带速的计算式为普通V带质量较大,带速较高,会因惯性离心力过大而降低带与带轮间的正压力,从而降低摩擦力和传动能力；带速过低,则在传递相同功率的条件下，有效拉力F增大,要求带的根数较多。式中，各参数的量纲：v(m/s)；ddl(mm)；n1(r/min)。第十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期六工况系数KA返回第十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带选型图若由Pd和，nl确定的坐标点靠近两种截型的交界处，可先取两种截型计算，然后进行分析比较来决定取舍。返回第十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期六确定中心距和V带基准长度返回本节1、初选中心距a0

2、确定V带基准长度Ld3、计算实际中心距a4、验算小带轮包角α1第十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期六初选中心距所以，一般可根据传动的需要初选中心距a0，即中心距过大，则带的长度增加，传动中易引起带的振颤。中心距过小，当带速一定时，单位时间内带绕经带轮的次数增多，带的应力循环次数增加，易造成带的疲劳损坏。V带传动中心距应适宜返回第十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期六确定V带基准长度根据带传动的几何关系、带轮的基准直径及初选中心距，计算所需V带基准长度Ld0，然后按基准长度系列选取V带基准长度Ld。返回第十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带的基准长度及长度修正系数返回第二十页，共六十六页，编辑于2023年，星期六计算实际中心距根据选定的Ld，可计算带传动的实际中心距a，即返回考虑安装调整和补偿张紧力的需要，通常将带传动设计成中心距可调的结构，其调整范围为第二十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期六验算小带轮包角一般要求1≥120°，个别情况可小到90°。返回小带轮包角计算式为由上式可知，小带轮包角1随中心距a的增大及传动比i=dd2/dd1的减小而增大，故可通过适当增大中心距或减小传动比来增大小轮包角。包角是影响带传动工作能力的主要参数之一。包角大,带的承载能力高；反之易打滑。第二十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期六确定V带的根数式中：Pd为设计功率（kW）

P1为单根普通V带的基本额定功率(kW)，它是1=2=180°(i=1)、特定带长、载荷平稳条件下，单根V带所能传递的功率,见表P0为单根普通V带基本额定功率的增量(kW)

,它是考虑i≠1时带绕在大带轮上产生的弯曲应力比绕在小带轮上的小，使所能传递的功率有所增加,见表K为包角修正系数,考虑到

180°时,对传动能力的影响,见表KL为长度修正系数，考虑带不为特定长度时的修正系数，见表带的根数越多，则带轮越宽，越容易导致各根带受载不均，故通常控制带的根数z≤10。返回本节第二十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期六单根普通V带的基本额定功率下一页第二十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期六单根普通V带的基本额定功率(续)返回第二十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期六单根普通V带基本额定功率的增量返回第二十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期六包角修正系数返回第二十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带的基准长度及长度修正系数返回第二十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期六计算皮带的初拉力返回本节初拉力不足，产生的摩擦力较小，传动易打滑，带的工作能力不能充分发挥；初拉力过大，将降低带的寿命，增大轴与轴承的受力。较适宜的初拉力：为了保证带传动的正常工作，应使带具有一定的初拉力。式中：F0为初拉力（N）；Pd计算功率（kW）；v为带速(m/s)；z为带的根数；Kα为包角修正系数；q是单位带长的质量(kg/m)；第二十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期六计算作用在轴上的载荷返回本节为了设计轴与轴承，需计算带传动作用在轴上的载荷FQ，通常取带两边初拉力的合力作近似计算，即第三十页，共六十六页，编辑于2023年，星期六带轮的尺寸及结构设计根据设计计算得出的带轮基准直径的大小和带速的大小，选择带轮材料，确定带轮结构形式，并绘制出带轮零件图。具体参见第二节“V带轮的材料和结构”或有关机械设计手册。返回本节第三十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期六例6-1设计一电动机与减速器之间的普通V带传动。已知：电动机功率P=5kW，转速n1=1460r/min，减速器输入轴转速n2=320r/min，载荷变动微小，负载起动，每天工作16h，要求结构紧凑。下一页解:查表工况系数表查V带选型图查V带选型图和V带轮的基准直径系列取带轮基准直径系列第三十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期六例6-1(续)下一页查普通V带的基准长度第三十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期六例6-1(续)返回本节查普通V带的带长修正系数查包角修正系数查额定功率增量表查基本额定功率表查普通V带截面的基本参数和尺寸第三十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期六工况系数KA返回第三十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带选型图若由Pd和nl确定的坐标点靠近两种截型的交界处，可先取两种截型计算，然后进行分析比较来决定取舍。返回第三十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期六V带轮的基准直径系列返回第三十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带的基准长度返回第三十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带的带长修正系数返回第三十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期六单根普通V带的基本额定功率返回第四十页，共六十六页，编辑于2023年，星期六单根普通V带基本额定功率的增量返回第四十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期六包角修正系数返回第四十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期六普通V带截面的基本参数和尺寸返回第四十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期六第五节带传动的张紧装置及安装维护返回本章一、带传动的张紧装置带工作一段时间后会产生塑性伸长，导致初拉力降低，影响正常传动。为了使带产生并保持一定的初拉力，带传动应设置张紧装置。中心距可调的张紧装置常用的张紧装置按中心距是否可调分为两类。中心距不可调的张紧装置二、V带传动的安装与维护在V带传动在安装与使用过程中应注意的事项第四十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期六中心距可调张紧装置图a、b为定期调整张紧装置，当带需要张紧时，通过调整螺栓改变电动机的位置，加大传动中心距，使带获得所需的张紧力。图a适用于两轴中心连线水平或倾斜不大的传动，图b适用于两轴中心连线铅垂或近于铅垂方向的传动。图c所示为自动张紧装置，电动机固定在摆架上，靠电动机与摆架的自重实现张紧。自动张紧装置常用于中、小功率的传动。返回本节第四十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期六中心距不可调张紧装置图a所示为定期调整装置，通过定期调整张紧轮达到使带张紧的目的。在这种张紧装置中，张紧轮压在带的松边内侧，避免了带的反向弯曲；而且张紧轮应尽量靠近大带轮，防止因张紧而导致小带轮包角减小过多。图b所示为自动张紧装置，重锤使张紧轮自动压在松边的外侧。为了增大小带轮包角，张紧轮应靠近小带轮。这种张紧使带受到反向弯曲，从而会降低带的寿命。中心距不可调时，用张紧轮实现张紧。返回本节第四十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期六注意事项2）为了保证安全，带传动一般应安装防护罩，并在使用过程中定期检查、调整带的张紧力。返回本节

1）安装时两带轮轴线必须平行，两轮轮槽中线必须对正，以减轻带的磨损。3）带不宜与酸、碱、油一类的介质接触，工作温度一般不应超过60℃，以防带的迅速老化。4）多根带并用时，为避免各根带受载不均，带的配组代号应相同。若其中一根带松弛或损坏，应全部同时更换，以免新旧带并用时，新带短、旧带长而加速新带的磨损。第四十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期六第六节链传动及其结构返回本章一、链传动的组成二、链传动的特点及应用三、链的结构传动链按结构不同主要有齿形链滚子链本章主要介绍滚子链传动的基本知识与设计计算。四、链轮的齿形五、链轮的结构及材料第四十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期六链传动的组成如图所示，链传动由主动链轮、从动链轮和挠性环形链组成，通过链与链轮轮齿的啮合传递运动和动力，属于具有中间挠性件的啮合传动。返回本节第四十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期六链传动的特点及应用与带传动相比，其优点：①没有滑动，能保证准确的平均传动比；②低速时可传递较大的载荷，传动效率较高；③不需要很大的张紧力，作用在轴及轴承上的载荷较小；④在油污、温度较高等恶劣环境中仍能正常工作；⑤在工作条件相同的情况下，结构比较紧凑。与齿轮传动相比，链传动结构简单，对制造和安装的精度要求较低，能适用于中心距较大的传动。缺点：①只能用于平行轴之间的传动；②瞬时链速不稳定，瞬时传动比不准确，因此传动平稳性较差，冲击和噪声较大；③不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用；④制造费用比带传动高。通常链传动允许的传动比imax=7，传递的功率P≤100kW，链速v≤15m／s，传动效率η=0.94～0.97，广泛应用于农业、矿山、机床、起重运输等机械中。返回本节第五十页，共六十六页，编辑于2023年，星期六滚子链滚子链应用较广，其结构如图所示。销轴与外链板、套筒与内链板之间均采用过盈配合，而销轴与套筒、套筒与滚子之间则采用间隙配合，从而使套筒可绕销轴、滚子可绕套筒转动。当链与链轮啮合时，滚子与链轮轮齿之间为滚动摩擦，有效地消减了链与轮齿的磨损。相邻两销轴中心之间的距离称为链节距，用p表示，它是链的主要参数。链节距越大，则各部尺寸越大，所能传递的功率也越大。链的内、外链板均为“∞”字形，使链板各横截面接近等强度并减轻质量。下一页第五十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期六滚子链(续)链的长度用链节数Lp表示。链节数最好为偶数，以便在接头处恰好为内链板与外链板相搭接。接头处可用钢丝锁销、开口锁销或弹簧卡片将销轴与联接链板固定(图a、b、c)。当链节数为奇数时，需要用过渡链节闭合链条(图d)。过渡链节在工作中不仅受拉力，而且受附加弯矩的作用，一般应尽量避免使用。但是，这种链节的弹性较好，可以缓冲和吸振，故在重载、有冲击、经常正反转条件下工作时，可采用全部由过渡链节组成的弯板链下一页第五十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期六滚子链(续)在需要传递较大功率时，可采用多排链，如双排链或三排链。多排链可视为几条单排链用长销轴联接构成。通常，排数越多承载能力越大，但制造和装配误差也越大，各排链受载不均现象越严重，故排数一般不超过4。滚子链已经标准化，分为A、B两种系列，常用A系列，其尺寸及主要参数见表。例：A系列、节距31.75mm、双排、60节的滚子链标记为链的标记方法为：链号一排数×链节数标准号20A—2×60GB／T1243—1997返回本节第五十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期六滚子链的主要参数返回第五十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期六齿形链返回本节如图所示，齿形链是由成组的齿形链板左右交错排列，并用铰链联接而成，链板两侧为直边，夹角一般为60°。与滚子链相比，这种链传动平稳，承受冲击的性能好，噪声小，但价格较贵，结构复杂，也较重，多用于高速(链速可达40m／s)和运动精度要求较高的场合。第五十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期六链轮的齿形返回本节图a所示是目前最常用的滚子链链轮的端面齿形，由三段圆弧(aa、ab、cd)和一段直线(bc)组成，具有较好的啮合性能。因这种齿形是用标准刀具加工的，故在链轮零件图上不必画出轮齿的端面齿形，只需注明“齿形按3RGB/T1243—1997规定制造”即可。但必须画出轮齿的轴向齿形，且其轴向齿形和尺寸应符合GB/T1243—1997的规定，见滚子链链轮的轴向齿廓尺寸绕在链轮上的链节销轴中心所在的圆周称为链轮的分度圆，其直径用d表示，链轮的主要尺寸计算公式第五十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期六滚子链链轮的轴向齿廓尺寸滚子链的主要参数表返