机械设计基础（第3版）课件 第9章 挠性传动

2第9章挠性传动

挠性传动主要包括带传动和链传动。它们都是通过挠性曳引元件，在两个或多个传动轮之间传递运动和动力。

带传动中所用的挠性曳引元件为各种型式的传动带，按其工作原理分为摩擦型带传动和啮合型带传动。

链传动中所用的曳引元件为各种型式的传动链。链传动通过链条的各个链节与链轮轮齿相互啮合实现传动。

3第1节带传动的工作原理、类型和特点第2节带传动的工作情况第3节V带及V带轮第4节普通V带传动的设计第5节带传动的张紧与维护第6节链传动的工作原理及特点第7节链与链轮第8节链传动的工作情况第9节链传动的设计计算第10节链传动的合理布置与润滑第9章挠性传动

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带传动一般是由主动轮、从动轮紧套在两轮上的传动带及机架组成。原动机转动带的传动过程：驱动主动轮主动轮转动从动轮转动带与轮的摩擦第1节带传动的工作原理、类型和特点

5第1节带传动的工作原理、类型和特点

6啮合型带传动第1节带传动的工作原理、类型和特点

7V带传动第1节带传动的工作原理、类型和特点

8平带传动第1节带传动的工作原理、类型和特点

9多楔带传动第1节带传动的工作原理、类型和特点

10圆带传动第1节带传动的工作原理、类型和特点

111）带具有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳，噪声小；优点：2）过载时带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏，起安全保护作用；3）适用于中心距较大的场合；4）结构简单，装拆方便，成本较低。1）带在带轮上有相对滑动，传动比不恒定；缺点：2）传动效率低，带的寿命较短；3）传动的外廓尺寸大；4）需要张紧，支撑带轮的轴和轴承受力较大；5）不宜用于高温、易燃等场合。第1节带传动的工作原理、类型和特点

12摩擦力方向判断。紧边和松边的形成

紧边、松边的拉力差等于接触面间摩擦力总和Ff，称为带传动的有效拉力。第2节带传动的工作情况

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当Ff达到极限Fflim时，带的紧边拉力F1与松边拉力F2的关系可用柔性体摩擦的欧拉公式表示为欧拉公式——柔韧体摩擦公式应用一：负载-->所需要的最小初拉力？应用二：初拉力-->所能传递的最大负载？注意：欧拉公式只适用于临界状态下的受力分析第2节带传动的工作情况

141）初拉力F0。Fflim与F0成正比。F0越大，带与带轮之间的正压力越大，传动时的摩擦力就越大。若F0过小，则带的传动能力不能充分发挥，容易发生打滑。但F0过大，带的寿命降低，轴和轴承受力大。2）包角α。α越大，Fflim越大。因α增加，带与带轮间的接触弧间摩擦力总和增加，从而提高传递载荷的能力。3）摩擦系数f。f越大，Fflim越大。摩擦系数与带和带轮的材料、表面状况、工作环境条件有关。

预紧力F0↑→最大有效拉力Fec↑

包角α↑→最大有效拉力Fec↑

摩擦系数f↑→最大有效拉力Fec↑第2节带传动的工作情况

151、拉应力2、离心拉应力

当带沿带轮作圆周运动时，带上每一质点都受离心力作用。离心力对带产生的离心拉力为：

离心力产生的离心拉应力在带的所有横剖面上都是相等的。第2节带传动的工作情况

163、弯曲应力最大应力位置数值带的紧边开始绕上小轮处带受变应力

带轮基准的直径越小，带越厚，带的弯曲应力越大。普通V带传动，为防止过大的弯曲应力，对每种型号的V带都规定了最小带轮基准直径ddmin。第2节带传动的工作情况

17通过分析可知，带传动时，皮带中存在着三种应力由拉力产生的拉应力由离心力产生的离心拉应力由皮带绕过带轮因弯曲而产生的弯曲应力三种应力共同作用，使带处在变应力条件下工作，故带易发生疲劳破坏。第2节带传动的工作情况

18由于带的弹性变形而引起带在轮面上滑动的现象，称为弹性滑动

主动轮:胶带边走边缩短

从动轮:胶带边走边伸长带的紧边进入主动轮的速度=主动轮圆周速度带的松边进入从动轮的速度=从动轮圆周速度

丢转速主、从动轮的圆周线速度不相等>产生原因固有特性，不可避免带是弹性体两边拉力差速度相等速度相等第2节带传动的工作情况

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带传动时，带与轮面之间存在着弹性滑动，这使得从动带轮的圆周速度v2总是低于主动带轮的圆周速度v1。v2相对于v1的降低率称为带传动的滑动率e：

当ε为1％～2％，在一般传动中可以不计。第2节带传动的工作情况

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当带传动的载荷增大时，有效拉力F相应增大。当有效拉力F达到或超过与小带轮间的摩擦力总和的极限值时，带与带轮在整个接触弧上发生相对滑动。这种现象称为打滑。

打滑使带传动的运动处于不稳定状态，带会受到严重的磨损，不能正常工作，这是必须避免的。（坏处、好处）弹性滑动VS打滑第2节带传动的工作情况

21普通V带：带的型号YZABCDE节宽基准直径当带垂至于底边弯曲时，在带中保持长度不变的周线（节线）所组成的面（节面）的宽度。基准长度与节宽相对应的带轮直径（节径）。位于测量带轮的基准直径上的周线长度。第3节V带及V带轮

22V带轮槽尺寸标准轮槽角

vs

楔角基准长度

vs

基准直径第3节V带及V带轮

23第3节V带及V带轮

241、主要失效形式1）打滑：当传递的圆周力F超过了带与带轮间摩擦力的总和的极限时，发生过载打滑，使传动实效。2）疲劳破坏：传动带在变应力的反复作用下，发生裂纹、脱层、松散，直至断裂。2、设计准则

在保证带传动不发生打滑的前提下，充分发挥带传动的能力，并使传动具有一定的疲劳强度和寿命。第4节普通V带传动的设计

251、不打滑条件2、疲劳强度条件同时满足两个条件的传动功率为（单根V带基本额定功率）不打滑不疲劳破坏第4节普通V带传动的设计

26特定试验条件特定长度单根带所能传递的基本额定功率不打滑8.3.1单根普通V带的基本额定功率不疲劳破坏实际工作中单根带所能传递的许用功率（额定功率）带长修正系数包角修正系数时的功率增量第4节普通V带传动的设计

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已知条件：

设计内容。

传动的用途和工作情况；传递的功率P；主动轮、从动轮的转速n1、n2（或传动比i）；传动位置要求和外廓尺寸要求；原动机类型等。

带的型号、长度和根数，带轮的尺寸、结构和材料，传动的中心距，带的初拉力和压轴力，张紧及防护装置等。8.3.2设计计算的已知条件和设计内容第4节普通V带传动的设计

281、确定设计功率Pn

根据传递的功率P、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设计功率。

按表8-7选取工况系数，在反复启动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合KA应乘以1.2。设计功率Pd=KAP单根V带基本额定功率P0单根V带额定功率[P]名义功率P设计/计算功率Pd/Pca

若干系数

若干系数第4节普通V带传动的设计

29工作情况系数KA工作情况KA空、轻载启动重载启动每天工作小时数/h＜1010～16＞16＜1010～16＞16载荷变动微小离心式水泵和压缩机、轻型输送机等1.01.11.21.11.21.3载荷变动小压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、木工机械等1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、起重机、冲剪机床、纺织机械、橡胶机械、重载输送机、磨粉机等1.21.31.41.41.51.6载荷变动大破碎机、摩碎机等1.31.41.51.51.61.8第4节普通V带传动的设计

302、选择带型

根据带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1初选带型。第4节普通V带传动的设计

313、确定带轮基准直径dd1、dd2

国家标准中规定了带轮的最小基准直径和带轮的基准直径系列。型号YZABCDE20507512520035550020、22.4、25、28、31.5、…2500带轮直径系列

当其他条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。选择小带轮直径应使，并取标准值。

大轮基准直径：

当忽略滑动率：第4节普通V带传动的设计

324、验算带速

带速太高则离心力大，使带与带轮间的正压力减小，传动能力下降，易打滑。带速太低则要求有效拉力F过大，使带的根数过多。一般v在5～25m/s之间。5、确定中心距和带长

根据初算带长选取相近的基准长度Ld。

实际中心距a：第4节普通V带传动的设计

336、验算包角

小轮包角：7、确定带的根数

带的根数z应根据计算值圆整。当z过大时，应改选带轮基准直径或改选带型，重新设计

一般要求小轮包角：型号YZABC、D、E推荐轮槽数1-31-41-51-63-10第4节普通V带传动的设计

348、确定初拉力

既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的单根V带的初拉力应为：9、计算压轴力

为了设计轴和轴承，应计算V带对轴的压力FQ。FQ可近似地按两边初拉力的合力计算。第4节普通V带传动的设计

352、带传动的张紧装置根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；张紧的目的运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。

常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。1、带传动的布置第5节带传动的张紧与维护

362、带传动的张紧装置1）定期张紧装置第5节带传动的张紧与维护

378.3.4带传动的结构设计2、带传动的张紧装置2）自动张紧装置第5节带传动的张紧与维护

38第5节带传动的张紧与维护

39第6节链传动的工作原理及特点链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。

40与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，径向压轴力小，适于低速情况下工作。与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。链传动的特点和应用第6节链传动的工作原理及特点

41第7节链与链轮链传动的类型按所用链条分滚子链传动套筒链传动板式链传动齿形链传动

42滚子链滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成；内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈配合；滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。外链板内链板套筒滚子销轴过盈配合间隙配合第7节链与链轮

43链条的接头处的固定形式有：第7节链与链轮

44第7节链与链轮

45第7节链与链轮

46直径小的链轮常制成实心式，如图a；中等直径的链轮常制成辐板式，如图b；大直径（d>200mm）的链轮常制成组合式，可将齿圈用螺栓联接在轮毂上，如图c将齿圈焊接在轮毂上，如图d链轮的结构图a图b图c图d第7节链与链轮

47轮齿的齿形应保证链节能平稳地进入和退出啮合，受力良好，不易脱链，便于加工。规定最大和最小齿槽形状。常用的是三圆一直齿形。链轮的齿形第7节链与链轮

48链轮上被链条节距等分的圆称为分度圆，其直径用d表示链轮的基本参数及主要尺寸第7节链与链轮

49齿顶圆直径齿根圆直径d1为滚子直径第7节链与链轮

50链轮的轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。因小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢（如Q235、Q275、45、ZG310-570等），灰铸铁（如HT200）等。重要的链轮可采用合金钢。当大链轮用铸铁制造时，小链轮通常都用钢。链轮的材料第7节链与链轮

51第8节链传动的工作情况

链条的每个链节是刚性的，链条绕上链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮子之间的传动，边数为链轮的齿数。

设z1、z2为两链轮的齿数，p为节距（mm），n1、n2为两链轮的转速（r/min），则链条平均线速度（简称链速）为

52链传动的平均传动比为：链条铰链A点上下运动分速度前进分速度第8节链传动的工作情况

53A点的前进分速度上下运动分速度在

到

，即由

到

的范围内变化。第8节链传动的工作情况

54主动轮上某处前进分速度从动轮某处的前进分速度链传动的瞬时传动比=？第8节链传动的工作情况

55由此可知，当主动轮以角速度等速转动时，链条的瞬时速度周期性地由小变大，又由大变小，每转过一个节距变化一次多边形效应

链条在垂直于链节中心线方向的分速度，也作周期性变化，从而使链条上下抖动。由于链速是变化的，工作时不可避免地要产生振动和动载荷。链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，称为链传动的多边形效应。第8节链传动的工作情况

56链传动的运动冲击

链条速度和从动链轮角速度的周期性变化，产生附加动载荷,链条加速度为：由于链条前进的加速度引起的动载荷为第8节链传动的工作情况

57链传动的受力分析链传动工作时，紧边和松边的拉力不相等。紧边所受的拉力F1为工作拉力Ft、离心拉力Fc和悬垂拉力Fr之和松边所受的拉力F2为离心拉力Fc

和悬垂拉力Fr之和第8节链传动的工作情况

58滚子链传动的设计计算和主要参数选择

一般设计链传动时的已知条件为：传动的用途和工作情况，原动机的类型，需要传递的功率，主动轮的转速，传动比以及外廓安装尺寸等。

设计计算一般包括：确定滚子链的型号、链节距、链节数，选择链轮的齿数、材料、结构、绘制链轮工作图并确定传动的中心距。第9节链传动的设计计算

59第9节链传动的设计计算链传动的失效形式

60第9节链传动的设计计算

61滚子链传动的设计计算和主要参数选择1.链的节距和排数