机械基础电子教案6-带传动

章节名称带传动概述授课形式讲授课时1班级电气、机电教学目的1、熟悉带传动的特点及类型；安装和维护。2、掌握三角带的构造、标准。教学重点带传动的特点、与应用。教学难点1、了解带传动的受力分析方法，熟悉带传动的应力分布规律。2、理解弹性滑动、打滑的概念及区别。辅助手段多媒体及教具教学进程及说明★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）带传动是由主动轮，从动轮和传动带所组成，靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。一、带传动的特点和类型1．带传动的特点与其它传动形式相比较，带传动具有以下特点：(1)由于传动带具有良好的弹性，所以能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，无噪声。但因带传动存在滑动现象，所以不能保证恒定的传动比。(2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时，传动带在轮缘上会打滑，从而可以避免其它零件的损坏，起到安全保护的作用。但传动效率较低，带的使用寿命短；轴、轴承承受的压力较大。(3)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。⑷结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。但不适用于高温、有易燃易爆物质的场合。2．带传动的类型带传动可分为平型带传动、三角带传动、圆形带传动和同步带传动等。(1)平型带传动

平型带的横截面为矩形，已标准化。常用的有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动和交叉式传动等。开口式传动，两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动，两带轮转向相反，传动带容易磨损。(2)三角带传动

三角带的横截面为梯形，已标准化。三角带传动是把三角带紧套在带轮上的梯形槽内，使三角带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。在相同条件下三角带传动比平型带传动的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角带的传动能力为平带的3倍。故三角带传动能传递较大的载荷，获得了广泛的应用。(3)圆形带传动圆形带常用皮革制成，也有圆绳带和圆锦纶带等，它们的横截面均为圆形。圆形带传动只适用于低速、轻载的机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。(4)同步带传动同步带传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动和动力的。由于钢丝绳受载荷作用时变形极小，又是啮合传动，所以同步带传动的传动比较准确。二、三角胶带的构造和标准1．三角胶带的构造三角胶带都制成无接头的环形。它由包布层、伸张层、强力层和压缩层四个部分组成。包布层多由胶帆布制成，它是三角带的保护层。伸张层和压缩层主要由橡胶组成，当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。强力层由几层棉帘布或一层线绳制成，用来承受基本的拉力。2．三角胶带的标准三角胶带是标准件，由专业工厂生产。按截面尺寸的大小，三角胶带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。线绳结构的三角胶带目前只生产Y、A、B、C四种型号。三角带的内周长度称公称长度。三角带中性层的长度称节线长度。例如“B2400”表示三角带型号为B型，内周长2400mm。三、带传动的受力分析1、静止时带预紧套在带轮上，带轮两边的张紧力相等，为初拉力（F0）。2、带负载传动时带与带轮接触面间有摩擦力，带绕上主动轮的一边被拉紧（紧边），拉力由F0增大到F1；另一边（松边）拉力由F0降至F2。有效拉力：紧边与松边拉力的差值（F1-F2）为带传动中起传递转矩作用的拉力。又称有效圆周力Ft。Ft=F1-F2=ΣFf实际上有效圆周力等于带与带轮之间的摩擦力总和ΣFf。假定带工作时总长度不变，则F1-F0=F0-F2所以F1+F2=2F0则紧边拉力F1=F0+Ft/2松边拉力F2=F0-Ft/23、临界状态时在预紧力F0一定时，传递的有效拉力Ft等于极限摩擦力Flim时。带将打滑。带能传递的最大圆周力为Ftmax=F1（1-1/efα1）带传动的应力分析传动带工作时产生三种应力：拉应力工作时由紧边拉力F1和松边拉力F2引起的应力。σ1=F1/A（MPa）σ2=F2/A（MPa）弯曲应力传动带弯曲时产生的应力。3、离心拉应力传动带绕带轮作圆周运动时带上每一质点都不可避免地受离心力作用而产生离心拉应力各截面处应力是不相等的，传动带紧边绕入小带轮处应力最大σmax=σ1+σb1+σC（MPa）三、滑动分析弹性滑动传动带具有一定的弹性，受到拉力后要产生弹性伸长，拉力大伸长量也大。传动带工作时，紧边拉力F1比松边拉力F2大，所以紧边比松边的弹性变形量大。当传动带绕入主动带轮时，轮上的A点和带上的B点重合，线速度相等。随着主动带轮的转动，带上B点的拉力由F1减少到F2，带的伸长量也相应地减少。这样轮上的A点到了A1点时，带上的B点才到B1点，，B1点滞后于A1点。由此可见，传动带随主动带轮运动的过程中，由向后的微小滑动，使带的线速v落后于主动轮的线速度V1。传动带绕入从动轮时，带上的C点和轮上的D点重合。传动带是由松边过渡到紧边的，所以带所受的拉力F2增大到F1，带的变形量也逐渐增加。带上的C点已到C1点时，轮上的D点才到D1点，D1点滞后于C1点。可见传动带在从动轮表面有向前的微小滑动，使传动带的速度V大于从动轮的线速度V2。由传动带的弹性变形而引起的滑动称为弹性滑动。弹性滑动在带传动中是不可避免的。因此带传动不能保证有准确的传动比。2、打滑当传动所需要的圆周力大于极限摩擦力时，传动带将在带轮轮缘上产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑时，传动带的速度迅速下降，使传动失效。带传动正常工作时是不允许打滑的。四、带传动的失效形式和设计准则带传动的主要失效形式：打滑，疲劳破坏。带传动设计准则：既要保证传动带具有足够的传动能力，不打滑；又要保证传动带具有足够的疲劳强度，达到预期使用寿命。五、三角带传动设计的原始数据和主要内容1、三角带传动的原始数据一般为：（1）传递的功率Ｐ（ＫＷ）；（2）大、小带轮的转速n2、n1(r/min)或传动比；（3）传动对外廓尺寸的要求；（4）传动的用途和工作条件。2、三角带传动主要内容：（1）确定三角带的型号，根数和长度；（2）选定传动的中心距；（3）带轮基准直径及结构尺寸；（4）计算初拉力和带对轴的压力。六、三角带传动的设计步骤1、确定计算功率Ｐｃ计算功率Ｐｃ是根据所传递的名义功率Ｐ及三角带传动的工作情况确定的．Ｐｃ＝ＫＡＰ选择三角带型号根据计算功率Pc和小带轮转速n1,由图9-8选取三角带的型号。(若Pc、V的交点落在交线附近,可同时用两种型号作为两个方案计算,然后比较,选取。)3.确定大、小带轮的直径d１,d２初选小带轮的直径当三角带的型号确定后,小带轮直径愈小,结构愈紧凑,三角带的弯曲应力σb1则愈大,三角带寿命降低,d1愈小,圆周速度愈小,单根三角带传递的功率Po也愈小，故对最小直径加以限制,d1max见表。校核带的速度v带速:V=πd1n1/60×1000（m/s）V愈小,单根三角带传递功率Po的能力愈小,传递功率P时,所需带的根数愈多。但V过高,使离心力过大,带与带轮间的正压力降低,从而使摩擦力减小。故带速在5m/s～25m/s较合适，否则要调整带轮的直径,以调整带速。计算大带轮的直径d2=(n1/n2)d1=id1(mm)计算后得d2值按表9-4圆整。d初定中心距a0`中心距过小,结构紧凑,单位时间绕带轮次数增加,应力循环次数增加,寿命下降,小带轮包角α1也会减小,降低传动能力.中心距过大,速度大时,会产生颤动,传动尺寸也增大.一般取值:0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)若设计时未提中心距要求,可估算:a0=(1～1.5)d2(2)初算带的基准长度LdL0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0（mm）根据L0和三角带型号,由表9-1选取相应的Lp。(3)确定实际中心距a近似计算:a=a0+(Lp-L0)/2（mm）考虑调整,补偿的需要,中心距的变化范围:amin=a-0.015Ld（mm）amax=a+0.03Ld（mm）（4）校核小带轮包角α1小带轮包角近似计算:α1＝1800－(d2－d1)×°／a≥1200由上式可见,α1与i有关,i愈大,d2-d1的差值愈大,则α1愈小.故三角带的传动比一般取i<7,必要时可达10。一般i=2～5。也可用增大中心距a的方法增大α1。Z=Pc/(P0+ΔP0)KαKLKqKα—包角系数见表9-5。Kq—强力层材质系数见表9-6。KL—长度系数见表9-7。胶带根数Z取整数为避免载荷分布不均,带的根数不宜过多,一般不宜超过8根。0适当的初拉力是保证带正常工作的重要因素。初拉力不足:摩擦力小,可能打滑。初拉力过大:会使胶带寿命降低,对轴及轴承的压力增大。单根三角带初拉力可按下式计算:F0α-1)+qv2（N）为了设计支承带轮的轴和轴承,需确定带对轴的压力Q,若不考虑拉力差,则压力Q可近似按两边的张紧力F0的合力来计算。Q=2ZF0cos(β/2)=2ZF0cos(900-α1/2)=2ZF0sin(α1/2)（N）七、三角带轮的结构三角带轮重量轻,结构工艺性好,质量分布均匀。轮槽工作表面粗糙度Ra为1.6～3.2,具有一定尺寸精度，可延长带的使用寿命。1、材料:铸铁,常用HT150、HT200。转速高时：用铸钢、钢的焊接结构低速、小功率时：用铝合金、塑料。2、三角带典型结构：（4种）实心式：当带轮直径d≤（2.5-3）dS(带轮轴孔直径)采用。腹板式:当带轮直径d≤300mm时采用。孔板式:当带轮直径d≤300mm时采用。轮辐式:当带轮直径d≥300mm时采用。八、带传动的张紧装置1、定期张紧装有带轮的电动机安装在移动导轨上,旋转调节螺钉以增大或减小中心距，从而达张紧或松开的目的。电动机安装在摆动底座上,通过旋转调整螺母来调节中心距，达到张紧目的。2、自动张紧把电动机安装在的摇摆架上,利用电动机的自重,使带轮随电动机绕固定轴摆动,以达到自动张紧的目的。3、采用张紧轮若中心距不能调整,可采用张紧轮张紧。图所示张紧装置适宜平带传动。图所示张紧装置适宜三角带传动，张紧轮一般安装在松边内侧,使带只受单弯曲;同时尽量靠近大带轮,以免减小小带轮的包角。张紧轮直径可小于小带轮直径，其轮槽尺寸与带轮相同。九、带传动的维护为了延长使用寿命，保证正常运转，须掌握正确的使用与维护。1．带传动在安装时，必须使两带轮轴线平行，轮槽对正，否则会加剧磨损。安装时应缩小中心距后套上，然后调整。2．严防与矿物油、酸、碱等腐蚀性介质接触，也不宜在阳光下曝晒。3．为保证安全，带传动应加防护罩。十、本次课小结本次课重点通过带图形说明带传动的工作原理，从本质上讲解带传动是一种摩擦传动。V带的工作面是两侧面，能传递较大圆周力。带传动工作情况的分析主要讲力分析、应力分析，通过分析说明打滑是可以避免的，而弹性滑动不能避免。从而引出带传动的设计准则为：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。十一、布置作业练习册