第8章带传动2015全解.ppt

1、作者：,受横向载荷,或,作者：,作者：,作者：,作者：,铰制孔螺栓,第8章 带传动,8-1 带传动的概述,8-2 带传动的工作情况分析,8-3 V带传动的设计计算,8-4 V带轮的结构设计,8-5 带传动的张紧装置,8-6 同步带传动简介,8-1 概述,1. 带传动的组成,主动轮1、从动轮2、环形带3。,工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力托动从动轮一起同向回转。,应用实例：皮带输送装置。,类型,平带,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,2. 带传动的类型,普通平带,类型,平型带,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,普通平

2、带,普通带,窄带,齿形带,宽带,普通带是应用最广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮槽之间是V型槽面摩擦，故可以产生比平型带更大的有效拉力（约3倍）。,联组带,大楔角带,2. 带传动的类型,抗拉体,平型带,普通平带,普通带,窄带,齿形带,宽带,类型,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,联组带,大楔角带,2. 带传动的类型,组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。,基准长度：V带的名义长度，按照一定的方式测量得到,节宽： 基准长度Ld,3. V带的结构与尺寸,在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。,V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线

3、长度称为基准长度Ld 。,普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E等型号,已标准化,普通V带的尺寸 （ =40，h/bd =0.7）, =40，h/bd =0.9的V带称为窄V带。,与普通V带相比，高度相同时，宽度减小1/3，而承载能力提高1.52.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。,4. 带传动的几何关系,中心距a,包角:,因较小,代入得:,带长:,带长:,已知带长时，由上式可得中心距 :,5. 带传动的特点,1. 适用于中心距较大的传动；,2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；,3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏；,4. 结构简单、成本低廉。,缺点：,

4、1. 传动的外廓尺寸较大；,2. 需要张紧装置；,3. 由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；,4. 带的寿命较短；,5. 传动效率较低。,优点：,作者：,应用：两轴平行、且同向转动的场合（称为开口传动），中小功率电机与工作机之间的动力传递。,V带传动应用最广，带速： v=525 m/s 传动比：i=7 效率： 0.90.95,6. 带传动的应用实例,试验仪器,滑动轴承试验台,实例:,作者：,矿山机械,动平衡机,试验台,建筑机械,8-2 带传动的工作情况分析,静止时，带两边的初拉力相等：,传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：,F1 = F2 = F0,为了可靠工作，带必须以一定的

5、初拉力张紧在带轮上。,F1 F2,F1 ，紧边,F2 松边,紧边,松边,设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：,F1 F0 = F0 F2,F0 = (F1 + F2 )/2,一、带传动中的力分析,取与主动轮接触的带为分离体，带上诸力对主动轮中心的力矩平衡，则总摩擦力Ff与两边拉力F1 、F2对轴心的力矩为：,称 F1 - F2为有效拉力Fe，等于传动带工作面上总摩擦力,Fe = F1 - F2,且传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系：,得： Ff = F1 - F2,= Ff,联立 F0 = (F1 + F2 )/2求得：,F1 = F0 + Fe /2 F2 = F0 -

6、Fe /2,Ff d/2- F1 d/2 + F2 d/2 =0,P -KW,在带速一定的条件下，带传动所能传递的功率P取决于带传动中的有效拉力Fe，即带与带轮之间的有效摩擦力Ff， 当其他条件不变且初拉力Fo一定时，摩擦力Ff有一极限值，这个极限值就限制着带传动的承载能力能力,当带与带轮之间出现打滑趋势时，摩擦力达到最大值，有效拉力也达到最大。,取一小段弧进行分析：,正压力：dN,两端的拉力：F 和F+dF,力平衡条件：,摩擦力： f dN,二、带传动的最小初了拉力及和临界摩擦力,由力平衡条件：,积分得：,紧边和松边的拉力之比为：,绕性体摩擦的欧拉公式,联立求解：, 1 2,用1 ,影响最大

7、有效拉力因素：,1）预紧力F0, F0 Fec ,2）包角 总摩擦力Ff Fec ，对传动有利。,F0过大, 带的磨损加剧, 加快松弛,降低寿命。,F0过小, 影响带的工作能力，容易产生打滑。,3）摩擦系数 f Fec ，对传动有利。,影响 f 的因素有材料、表面状况、带的截面形状。,V带传动与平皮带传动初拉力相等时，它们的法向力则不同。,平带的极限摩擦力分析:,N=Q,N=Q/sin(/2),V带的极限摩擦力分析 ：,f v-当量摩擦系数, f v f,Fec=N f = Q f,在相同条件下 ，V带能传递较大的功率。 或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。,用 f v 代替 f 后，

8、得以下计算公式：,三、带传动的应力分析,1. 拉应力,紧边拉应力：,松边拉应力：,A为带的横截面积,2.离心力产生的拉应力,带在微弧段上产生的离心力：,离心力 Nc在微弧段两端会产生拉力 Fc。,由力平衡条件得：,离心拉应力：,3.弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力,设h为带的厚度；,D为带轮基准直径,则有：,弯曲应力与带轮直径成反比，为了避免弯曲应力过大，带轮直径不得小于最小值。,弯曲应力为:,E为带的弹性模量；,4. 应力分布及最大应力,最大应力max出现在紧边开始绕上小带轮处。,离心应力,拉应力,5. 作用在轴上的力,由力平衡条件得静止时轴上的压力为：,作者：,四、 带的弹性

9、滑动与打滑,四、 带的弹性滑动与打滑,设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量与带中拉里的大小成正比,这种因带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动 被称为弹性滑动。,带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。,带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。,总有：v2 v1,得从动轮的转速：,带传动的传动比：,V带传动的滑动率=0.010.02，一般可忽略不计。,定义：,为滑动率。,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。,

10、作者：,8-3 V带传动的设计计算,一、V带的传动的设计准则,带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。,设计准则： 在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。,带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。,二、单根普通V带的基本额定功率,单根带所能传递的有效拉力为：,传递的功率为：,为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：,max =1 +b1 + c ,1 = b1 - c,代入得：,在 =，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得 P0 称为单根带的基本额定功率。 (详见下页表),max =1 +b1 + c ,作者：,研制,作者：,

11、带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。,1 = -b - c,代入得：,在 =，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得 P0 称为单根带的基本额定功率。,max =1 +b + c ,实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正。修正结果称为单根V带的额定功率Pr,作者：,作者：,研制,三、普通V带的型号和根数的确定,计算功率：,三、普通V带的型号和根数的确定,计算功率：,KA -工作情况系数,型号的确定: 根据Pca和小带轮的转速n1，由选型图确定。,-点击按钮,3000,5000,200

12、0,1600,4000,200,800,500,100,400,300,1000,小带轮的转速,n1 ( r / min),1250,2500,0.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250,普通V带选型图,Z,A,B,C,D,E,d1=5071,d1=80100,d1=112140,d1=125140,d1=160200,d1=200315,d1=355400,d1=450500,d1=80100,dd1=224630 mm,三、普通V带的型号和根数的确定,计算功率：,KA -工作情况系数 详见表13-6 P205,型号

13、的确定: 根据Pca和小带轮的转速n1，由选型图确定。,根数的确定:,作者：,当带的转速与功率一定时，减小主动轮直径，则带速将降低，单根V带所能传递的功率降低，从而导致V带根数的增加。这样不仅增加了带轮的宽度，而且也增加了载荷在带之间分配的不均匀性；减小带轮直径，则带的弯曲应力大，寿命降低。为了避免弯曲应力过大，小带轮的基准直径就不能过小。一般情况下，应保证：dd1dmin,四、主要参数的选择,1.带轮直径与带速,四、主要参数的选择,1.带轮直径与带速,20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112

14、 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 475 500 530 560 630 670 710 750 800 900 1000,大带轮的直径d2：,dd1 、dd2：必须符合带轮的基准直径系列：,作者：,带速：,P一定时，提高速度可以降低带传动的有效拉力，相应地减少带的根数或v带的横截面积，总体上减少带传动的尺寸；但是提高带速过高，v带中的离心应力增大，使得单根V带所能传递的功率降低，同时增加了单位时间内带的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命。带速过低，单

15、根带所能传递的功率降低，带的根数增加，带传动的能力得不到发挥。V=525m/s,2.中心距、带长和包角,推荐范围：0.7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2),初定V带基准长度：,根据Ld0由表13-2选取接近的基准长度Ld，然后计算中心距：,中心距变动范围为：考虑带轮的制造位差、带长误差、传动的安装、调整和V带张紧的需要。,(a-0.015Ld) (a +0.03Ld),中心距增大，可以增大带轮的包角，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的疲劳寿命；但是中心距过大，则会加剧带的波动，降低带传动的平稳性，同时增大带传动的整体尺寸。中心距过小，情况相反。,作者：,小轮包角：,一般应使

16、1120 或90 ,否则可加大中心距或增加张紧轮。,传动比：传动比大，会减小包角，当包角减小到一定程度，带传动就会打滑。i=7。推荐值i=25,1 2,小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力，通常打滑发生在小带轮上发生。,3.初拉力,保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件。初拉力过小，则带传动的传动能力减小，易出现打滑，初拉力过大，则带的寿命降低。带对轴和轴承的压力增大。确定初拉力时，既要发挥带的承载能力，又要保证带的寿命。,设计带传动的原始数据是：传动用途、载荷性质、传递功率、带轮转速以及对传动的外廓尺寸的要求等。,设计带传动的主要任务是：选择合理的传动参数、确 定V带型号、长度和根

17、数；确定带轮材料、结构和尺寸。,带传动设计的步骤:,1.求计算功率；,2.选择普通V带型号；根据计算功率和小带轮转速选择带的型号,3.求带轮的基准直径d1 、d2 ；,4.验算带速 ；,5.求V带的基准长度Ld和中心距a；,6.验算小带轮的包角；,7.求V带根数z；,8.求作用在带轮轴上的压力FQ；,9.带轮的结构设计。,设计结果：带型、带根数Z、带长L、中心距a、带轮 基准直径d的1 、d2,1V带轮设计的要求,结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。,轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。,各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。,2带轮的材料,通常采用铸铁，

18、常用材料的牌号为HT150和HT200。,转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。,小功率时可用铸铝或塑料。,8-4 V带轮的结构设计,3带轮的结构形式与尺寸,四种典型结构：实心式、腹板式、孔板式、轮辐式,带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径和转速选择结构形式。根据带的截型确定轮槽尺寸。带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。,实心式-直径小；dd2.5d,实心式,带轮的结构,dh = (1.82)ds d0=( dh +dr) /2 dr = de -2(H+) H 见图13 - 8 s= (0.2 0.3) B s20.5s,腹板式,腹板式-中等直径,dd300mm；,实心式-直径小,dd2.5d ；,带轮的结构,腹板式-中等直径；,dh = (1.82)ds d0=( dh +dr) /2 dr = de -2(H+) H 见图13 - 8 s= (0.2 0.3) B s11.5s s20.5s,孔板式,实心式-直径小；,孔板式-中等直径dd100mm；,带轮的结构,轮辐式-d