机械设计基础 带传动和链传动 课件

主讲人：田艳行Beltdriveandchaindrive机械设计基础模块七带传动和链传动带传动简介普通V带及V带轮带传动的工作分析一二三普通V带传动的设计计算四链传动简介五带传动简介一带传动的类型带传动是利用张紧在带轮上的传动带与带轮的摩擦或啮合来传递运动和动力的。一、带传动的类型及应用摩擦型带传动简图一、带传动的类型及应用1.摩擦型带传动带的传动类型和横截面形状一、带传动的类型及应用1.摩擦型带传动1)平带传动如图(a)所示,平带传动结构简单,带轮也容易制造。常用的平带有橡胶布带、皮革带、编织带(棉织、毛织、丝织)和强力锦纶带等。平带传动可以用于交叉传动和角度传动,传动形式多样,传动中心距大,在农业机械(如脱粒机、磨粉机等)中应用较多。带的传动类型和横截面形状一、带传动的类型及应用1.摩擦型带传动2)V带传动在机械传动中,应用最广的是V带传动,如图(b)所示。V带的横截面呈梯形,两侧面为工作面。根据槽面摩擦原理,在同样的张紧力下,V带比平带传动能力高。V带传动又可分为普通V带传动、窄V带传动、多楔带传动、大楔角V带传动、宽V带传动等。多楔带传动如图(c)所示。带的传动类型和横截面形状一、带传动的类型及应用1.摩擦型带传动3)圆带传动如图(d)所示,圆带便于快速装拆,传递的功率较小,一般用于轻型机构,如缝纫机等。带的传动类型和横截面形状一、带传动的类型及应用1.摩擦型带传动啮合型带传动是指同步带传动,同步带传动是靠带上的齿与带轮上齿槽的啮合作用来传递运动和动力的。同步带传动工作时带与带轮之间不会产生相对滑动,能够获得准确的传动比,因此它兼有带传动和齿轮传动的特性和优点。同步带传动的速度最大可到80m/s,单级传动比可达10,传动效率可达98%~99%,传动功率可到几百千瓦,现已广泛用于各种精密仪器、计算机、汽车、数控机床和石油机械。同步带内周有一定形状的齿,如图所示。同步带传动一、带传动的类型及应用2.啮合型带传动带传动的主要优点有以下几点。(1)适用于中心距较大的场合。(2)带是挠性物,可以缓冲、吸振,噪声小,传动平稳。(3)当过载时,带与带轮之间会打滑,保护其他零部件免受损坏。(4)结构简单,制造与维护方便,成本低。二、带传动的特点由于是摩擦传动,因此带传动也有以下缺点。(1)外廓尺寸太大。(2)带在带轮上有相对滑动,传动比不恒定。(3)传动效率较低,寿命较短。(4)常需要张紧装置,支承带轮的轴和轴承受力较大。(5)不宜用于高温、易燃等场所。

二、带传动的特点普通V带及V带轮二V带结构一、普通V带的结构和尺寸1.普通V带的结构普通V带是楔角为40°、截面为梯形的环形带。V带通常制成没有接头的环形,其截面形状为等腰梯形。V带结构如图所示,由顶胶、抗拉体、底胶和包布组成。抗拉体是承受负载拉力的主体,有帘布芯结构和绳芯结构两类。前者抗拉强度较高,制造方便,应用较广;后者柔性好,抗弯强度高,适用于带轮直径较小、速度较高的场合。为了提高承载能力,近年来已广泛使用合成纤维绳芯或钢丝绳芯。V带的尺寸已经标准化,其标准有截面尺寸和V带基准长度。一、普通V带的结构和尺寸2.普通V带的尺寸1)截面尺寸

V带按其截面尺寸由小到大的顺序排列,共有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,各型号的截面尺寸见下表。

一、普通V带的结构和尺寸2.普通V带的尺寸一、普通V带的结构和尺寸注：超出此表范围的可查机械设计手册。一、普通V带的结构和尺寸

V带轮由轮缘、腹板(轮辐)和轮毂三部分组成。轮缘是带轮的工作部分,制有梯形轮槽。轮毂是带轮与轴的连接部分,轮缘与轮毂用轮辐(腹板)连接成一个整体。V带轮按腹板结构的不同分为实心带轮、腹板带轮、孔板带轮、轮辐带轮,如图所示。直径较小时可采用实心带轮;中等直径带轮采用腹板带轮;直径大于350mm时可采用轮辐带轮。V带轮的类型二、V带轮1.V带轮的结构和尺寸

二、V带轮1.V带轮的结构和尺寸二、V带轮二、V带轮对带轮的主要要求是质量小且分布均匀,工艺性好,与带接触的工作表面要仔细加工,以减少带的磨损;转速高时要进行动平衡;铸造和焊接的带轮内应力要小。带轮的常用材料为灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等,其中灰铸铁应用最广,常用的牌号为HT150或HT200。当带轮圆周速度较大时,可用球墨铸铁或铸钢;小功率传动时,可用铸铝或工程塑料。二、V带轮2.V带轮的材料1)定期张紧在水平布置或与水平面倾斜不大的带传动中,可用如图(a)所示的张紧装置。通过调节螺钉来调整电动机的位置,加大中心距,以达到张紧的目的。其调节方法是将装有带轮的电动机安装在滑轨上,在调整带的初拉力时,用调节螺钉将电动机推移到所需要的位置。在垂直或接近垂直的传动中,可以采用如图(b)所示的摆架式结构。电动机固定在摆动架上,通过旋动调节螺钉上的螺母来调节。张紧装置三、带传动的张紧与维护1.调节中心距2)自动张紧这种方法常用于小功率以及近似垂直布置的带传动。图(c)所示为自动张紧装置,将装有带轮的电动机安装在摆动架上,利用电动机及摆动架的重量使带轮随同电动机绕固定轴摆动,自动调整中心距达到张紧的目的。张紧装置三、带传动的张紧与维护1.调节中心距张紧装置当带传动的中心距不能调节时,可以采用张紧轮对传动带进行张紧。三、带传动的张紧与维护2.采用张紧轮1)定期张紧这种方法用于中心距固定的带传动,如图(d)所示,张紧轮一般安装在传动带松边靠近大轮的内侧,使传动带只受单向弯曲。2)自动张紧这种方法用于中心距较小而传动比较大的平带传动中,但传动带的寿命较短。如图(e)所示,张紧轮安装在传动带松边的外侧,它使带承受反向弯曲,会降低带的使用寿命。三、带传动的张紧与维护2.采用张紧轮张紧装置(1)带传动装置外面应加防护罩,以保证安全,防止带与酸、碱或油接触而被腐蚀,也不宜曝晒。(2)应定期检查V带,若发现一根松弛或损坏则应全部更换。(3)切忌在有易燃、易爆气体的环境中使用带传动,以免发生危险。(4)带传动不需要润滑,禁止往带上加润滑油或润滑脂,应及时清理带轮槽内及传动带上的油污。(5)带传动的工作温度不应超过60℃。(6)如果传动装置要闲置一段时间后再用,应将传动带放松。(7)存放V带时,应悬挂在架子上或平放在货架上,以免受压变形三、带传动的张紧与维护3.带传动的维护带传动的工作分析三带传动的受力分析

一、带传动的受力分析

带传动的受力分析一、带传动的受力分析

一、带传动的受力分析带传动的受力分析

一、带传动的受力分析

一、带传动的受力分析

二、带传动的应力分析1.由紧边和松边拉力产生的应力

二、带传动的应力分析2.离心应力

带的弯曲应力二、带传动的应力分析3.由带的弯曲产生的弯曲应力显然,带的弯曲应力因带轮的直径不同而不同,带轮的直径越小,带的弯曲应力越大,故传动带在小带轮上的弯曲应力大于在大带轮上的弯曲应力。为了避免带的弯曲应力过大,各种型号的普通V带都规定了最小带轮基准直径,见下表。二、带传动的应力分析3.由带的弯曲产生的弯曲应力

带的应力分布二、带传动的应力分析3.由带的弯曲产生的弯曲应力带传动在工作时,由于带是弹性体,受到拉力后会产生弹性变形。因为紧边与松边的拉力不同,所以带的变形量也会不同。如图所示,带由紧边绕过主动轮进入松边时,带的拉力减小,其弹性伸长量也减小。带在绕过主动轮的过程中,相对于轮面向后收缩,带与主动轮轮面间出现局部相对滑动,导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度。当带由松边绕过从动轮进入紧边时,拉力增加,带逐渐被拉长,沿轮面产生向前的弹性滑动,使带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的相对滑动,称为弹性滑动。弹性滑动二、带传动的应力分析3.由带的弯曲产生的弯曲应力

二、带传动的应力分析3.由带的弯曲产生的弯曲应力

二、带传动的应力分析3.由带的弯曲产生的弯曲应力普通V带传动的设计计算四带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳断裂。因此,带传动的设计准则为:在保证不打滑的条件下,带有一定的疲劳强度。一、设计准则和单根V带的功率1.设计准则

一、设计准则和单根V带的功率2.单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率

一、设计准则和单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率

一、设计准则和单根V带的功率一、设计准则和单根V带的功率在设计V带传动时,一般来说,原始数据和已知条件有原动机的类型、带传动的用途和工作条件、所需传递的功率、小带轮和大带轮的转速或传动比、对传动的位置以及外廓尺寸的要求等。V带传动设计计算的内容包括传动带设计计算和带轮设计计算两部分。传动带设计计算的主要内容是选择传动带的型号,确定传动带的基准长度和根数,计算传动的中心距和压轴力等。一、设计准则和单根V带的功率

二、设计计算的一般步骤和方法1.确定设计功率PC二、设计计算的一般步骤和方法1.确定设计功率PC

普通V带选型图二、设计计算的一般步骤和方法2.选择带型

一、设计准则和单根V带的功率3.确定带轮的基准直径并验算带速

一、设计准则和单根V带的功率3.确定带轮的基准直径并验算带速

一、设计准则和单根V带的功率3.确定带轮的基准直径并验算带速

一、设计准则和单根V带的功率4.确定中心距和带长

一、设计准则和单根V带的功率4.确定中心距和带长

一、设计准则和单根V带的功率5.验算小带轮上的包角

一、设计准则和单根V带的功率6.确定V带根数

作用在轴上的压轴力一、设计准则和单根V带的功率7.计算初拉力和压轴力

一、设计准则和单根V带的功率7.计算初拉力和压轴力作用在轴上的压轴力确定带轮的结构和尺寸包括以下内容:确定结构类型、结构尺寸、轮槽尺寸、材料,画出带轮工程图样。一、设计准则和单根V带的功率8.确定带轮的结构和尺寸正确的安装、使用和加强维护,是保证带传动正常工作、延长传动带使用寿命的有效途径。平行安装三、带传动的安装与维护1.带传动安装要求(1)两带轮轴线应相互平行,两带轮相对应的轮槽应对齐,其误差不得超过20',如图所示。(2)安装V带时,应先缩小中心距,将V带套入槽中后,再调整增大中心距并予以张紧,不应将V带硬往带轮上撬,以免损坏V带的工作表面和降低V带的弹性。(3)V带在轮槽中应有正确的位置,带的顶面应与轮外缘平齐,底面与轮槽底面间应有一定间隙,以保证带两侧工作面与轮槽全部贴合。(4)用多根V带传动时,为避免载荷分布不均,V带的配组代号应相同,不同厂家生产的V带、新旧V带不能同组使用。2.带传动维护要求(1)为了便于V带的装卸,带轮应布置在轴的外伸端;要加防护罩,以免发生意外事故;要保护工作环境,防止酸、碱、油等污损传动带,防止日光曝晒。(2)切忌在有易燃、易爆气体的环境中(如煤矿井下)使用带传动,以免发生危险。(3)定期检查,如有一根带松弛或损坏,应及时并全部更换新带。平行安装三、带传动的安装与维护链传动简介五链传动是由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条组成的,如图所示,以链作为中间挠性件,靠链与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。链传动一、链传动的组成与工作原理按用途的不同,链可分为传动链、起重链和牵引链。起重链和牵引链主要用于起重机械和运输机械,传动链主要用于一般机械,其中传动链最常用。传动链的种类很多,主要有滚子链和齿形链两种,如右图所示。齿形链滚子链二、链传动的类型与应用链传动是具有中间挠性件的啮合传动,与带传动相比较,其主要特点有以下几点。(1)链传动能获得准确的平均传动比,但瞬时传动比不恒定。在工况相同时,链传动结构更为紧凑,传动效率较高。(2)链传动所需张紧力小,故链条对轴的压力较小。(3)链传动可在高温、油污、潮湿等恶劣环境中工作。(4)链传动中心距较大而结构简单,对制造与安装精度要求较低。(5)链传动平稳性差,有噪声,磨损后易发生跳齿和脱链,急速反向转动的性能差。链传动主要用于平均传动比要求准确,且两轴相距较远,工作条件恶劣,不宜采用带传动和齿轮传动的场合。链传动广泛用于矿山机械、冶金机械、起重运输机械及机床、汽车、摩托车、自行车等机械传动中。通常链传动的传递功率P≤100kW,传动比i≤8,链速v≤15m/s,传动效率为95%~98%。二、链传动的类型与应用链传动的失效形式主要有以下几种。三、链传动的失效形式(1)链板疲劳破坏。链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下,经过一定的循环次数,链板会发生疲劳破坏。正常润滑条件下,链板疲劳强度是限制链传动承载能力的主要因素。(2)滚子、套筒的冲击疲劳破坏。链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受,在反