《机械设计基础 第4版》 课件 朱龙英 第9、10章 带传动、链传动

第9章带传动教学要求、重点与难点9.1带传动的类型、特点和应用9.2带传动的工作原理9.3普通Ｖ带传动的设计计算9.4带传动的使用和维护小结作业教学要求、重点与难点

一、教学要求

了解带传动的类型及特点；了解带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动及传动比；掌握V带传动的设计计算；了解带传动的张紧装置。

二、教学重点与难点

重点：带传动工作情况分析；V带传动的设计计算和参数选择

。

难点：V带传动的设计计算和受力分析。

返回章目录主动带轮1(主动轮)；从动带轮3(从动轮)；传动带2。一、带传动的组成及其主要类型1．带传动的组成9.1带传动的类型、特点和应用

啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。2．传动原理

摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和Ｖ带传动）。3．带传动的特点结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲减振；

摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。4．带传动的类型

平带传动：结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。有开口、交叉、半交叉传动。Ｖ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。只有开口传动。

多楔带传动：兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。

同步带传动：是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。

圆形带传动：小功率，低速传动。二、V带材料及结构1.V带的截面结构：帘布结构和绳芯结构

2.V带的材料组成：（1）包布层（2）伸张层（顶胶）（3）压缩层（底胶）（4）强力层：由几层帘布或棉线（或尼龙）绳构成。3.V带型号：

V带型号有Y,Z,A,B,C,D,E等七种。4.基准长度Ld(公称长度)

标注：例如：A2240－A型带其公称长度是：Ld=2240mm三、V带带轮材料和结构1.带轮的材料常用灰铸铁，如HT150、HT200。

2.带轮的结构形式主要有以下几种：①实心式；②腹板式；③孔板式；④轮辐式。图8-1带轮的结构四、带传动的特点和应用

优点：①具有良好的弹性，能缓冲吸振，没有接头，传动较平稳，噪音小；②有过载保护作用，可以防止其他器件损坏；③结构简单，制造和维护方便，成本低；④适用于中心距较大的场合。缺点：①工作中有弹性滑动，使传动效率降低，不能保持准确的传动比；②传动的外廓尺寸较大；③由于需要张紧，使带轮轴上受力较大；④带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不宜用于易燃易爆的场合。应用场合：带传动多用于两轴中心距较大，传动比要求不严格的机械中五、开口带传动的几何关系中心距、带长、带轮基准直径、、包角

返回章目录9.2带传动的工作原理一、带传动中力分析

设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。定义由负载所决定的传动带的有效拉力为F＝1000P/v，则有F＝Ff。尚未工作状态

工作状态

带传动的最大有效拉力F，由欧拉公式确定，即：由欧拉公式可知：欧拉公式给出的是带传动在极限状态下(有打滑趋势）各力之间的关系，或者说是给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fcr。

预紧力F0↑→最大有效拉力F

↑

包角α↑→最大有效拉力F↑

摩擦系数f↑→最大有效拉力F↑取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有：F＝Ff＝F1－F2；因此有：F1＝F0＋F／2；F2＝F0－F／2；包角的概念当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。

带传动在工作过程中带上的应力有三种：二、带中的应力分析1.拉应力：紧边拉应力、松边拉应力：2.

离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力：3.弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力：

带传动在工作过程中带上的最大应力：

为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。

最大应力发生在紧边绕进小轮a点处。变应力作用，带产生疲劳破坏。三、弹性滑动和滑动率带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。或其中：因此，传动比为：若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值Fec后，则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。但弹性滑动无法避免。弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2＜主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用滑动率ε来表示：

返回章目录9.3普通Ｖ带传动的设计计算一．Ｖ带传动的主要失效形式及设计准则带传动的主要失效形式：是打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。二．Ｖ带传动的设计

设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及工作条件等。1、设计数据及内容

设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸等。2、设计步骤与方法①确定计算功率Pca

：P——传递的额定功率（KW）KA—工况系数，查表8-3

②选择带型号：根据Pca，n1

通过查图8-2型号选择图，确定带型号。③定带轮直径（验算带速V）:小轮直径D1min

D1>Dmin

查表8-4b)验算带速V通常要求:V=5~25m/s如果带速V太小:

由公式P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，带的寿命下降。如果带速V太大:

带传动的离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力变小，传递载荷能力下降。④求中心距a和带的基准长度Ld

a)初选a0b)由a0定计算长度（开口传动）

c)按表8-2定相近的基准长度Ld

d)由节线长度Ld求实际中心距e)考虑到中心距调整、补偿F0，中心距a应有一个范围⑤验算小轮包角如果不满足，采取如下措施：

1）增大中心距a；

2）加张紧轮。小轮包角应该⑦确定带的张紧力F0（单根带）

⑧求带作用于轴的压力FQ

带传动的总体评价：ZVFQF0a>120°2~410~20小适当小⑥计算带的根数Z例8-1：返回章目录

第四节带传动的使用和维护1）安装时必须先缩小中心距，然后装上Ｖ带，再予以调紧。2）保持带清洁，不宜在阳光下暴晒，避免老化；3）避免新旧带混合使用。因为旧带已有一定的永久变形，混合使用新旧带会加速新带的损坏。应用使用过的旧带补全后继续工作或全部更换新带；4）为保证安全生产，带传动应设置防护罩；5）带传动工作一段时间后，要产生永久变形，导致张紧力减小，因此要重新调整张紧力。一、Ｖ带传动的使用1.根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作。2.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。3.张紧装置常见带传动的张紧装置有：二、Ｖ带传动的张紧1）定期张紧装置2、自动张紧装置3、张紧轮装置

张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。

返回章目录本章小结1．摩擦带传动是靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。传动平稳，有过载保护作用，但不能保持准确传动比。2．带在工作时有拉应力、离心应力和弯曲应力三种。3．弹性滑动是由于带工作时紧边和松边存在拉力差，而引起带与轮之间局部而微小的相对滑动，是不可避免的。打滑则是由于过载而引起的带在带轮上的全面滑动，使传动失效。4．带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。5．带传动的设计准则为：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。6.V带传动设计的主要内容：确定V带的型号、长度、根数、中心距、带轮直径、材料、结构以及对带轮轴的压力等。返回章目录作业

9-49-59-8返回章目录带的弹性滑动带轮结构选择带型带的受力分析F1F1F2F2F0F0F0F0第10章链传动教学要求、重点与难点10.1链传动的类型、特点及应用10.2传动链的结构、主要参数及尺寸10.3链传动的设计10.4链传动的布置、张紧和润滑小结作业教学要求、重点与难点

一、教学要求了解链传动的类型、滚子链的结构及应用；了解链传动的运动特点、滚子链传动的设计计算；了解链传动的张紧和润滑。

二、教学重点与难点

重点：链传动的结构、主要参数；链传动的设计计算。

难点：链传动的设计计算。

返回章目录10.1链传动的类型、特点及应用链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。1.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。2.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。

3.链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。

三、应用用在要求工作可靠、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。

一、链传动的组成及主要类型2.类型：传动链、起重链和曳引链。1.组成：主动链轮、链条和从动链轮。传动链：套筒滚子链和齿形链。二、链传动的特点

返回章目录10.2传动链的结构、主要参数及尺寸◆套筒滚子链是由滚子、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联接；◆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一、套筒滚子链及链轮

1、套筒滚子链的结构◆套筒滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。

2．套筒滚子链传动的主要参数及几何尺寸1)链条节距

：相邻两销轴中心之间的距离。2)链的排数

3)链长4)链条节数

设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。3．链条接头处的联接形式1)用开口销联接

该联接形式多用于大节距链。2)用弹簧卡片联接

该联接形式多用于小节距链。可标记为：16A—1×90GB1234.1—83。4．滚子链的标注形式

滚子链已标准化，GB1243.1-83。其链号、尺寸、极限拉伸载荷见表9-1。滚子链的标记为:

链号排数链节数标准编号

—×例如：A系列、节距为25.40mm、单排、90节的滚子链。5.滚子链链轮1)链轮的齿形链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。

链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形（如下图所示）。图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为r1、r2和r3；b-c线段为直线段。

2)链轮的基本参数

节距p、分度圆d、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿数z。3)链轮的主要尺寸链轮的主要尺寸标注在下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。

4)链轮的结构◆小直径的链轮可制成整体式；◆中等尺寸的链轮可制成孔板式；◆大直径的链轮可制成组装式。

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。整体式链轮孔板式链轮组合式链轮常用的链轮材料：碳素钢和合金钢。

5)链轮的材料：二、齿形链

1．齿形链的工作原理齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。

齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。

与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠。多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。2．齿形链的分类齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。圆销式轴瓦式滚柱式

3．齿形链的特点

返回章目录10.3链传动的设计一、链传动的运动分析

在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距p。根据下图分析，链传动的平均速度为：

1、平均传动比所以，链传动的平均传动比为：链条铰链A点的前进分速度：链条铰链A点的上下运动分速度：

2、瞬时传动比

由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。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，故称为链传动的多边形效应。所以链传动瞬时传动比为：

3、链传动的动载荷

链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。

链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链节距越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。

二、链传动的设计计算1、失效形式

链传动的失效形式有链的疲劳破环、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合以及链条的静力拉断。额定功率P0/kW小链轮转速n1/(r/min)额定功率曲线

2、功率曲线极限功率曲线

上图示为润滑良好的单排链的极限功率曲线图。由图可见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。额定功率P0/kW小链轮转速n1/(r/min)

考虑到链传动的实际工作条件与标准实验条件的不同，引入修正系数，链所需传递的功率按下式确定：

式中：Kz为小链轮齿数系数；KL为链长系数；KP为多排链系数。链条节距

p可根据功率P0和小链轮转速

n1由额定功率曲线选取。4．链传动的中心距和链节数

链传动的中心距过大或过小对传动都会造成不利影响。设计时一般取中心距a0=(30～50)p，最大取a0max=80p。

链条的长度以链节数Lp来表示，链节数为：计算出的Lp应圆整为整数，最好取为偶数，链传动的中心距为：5．验算链速≤15m/s6．计算链传动作用在轴上的压轴力

返回章目录10.4链传动的布置、张紧和润滑一、链传动的布置