华科机械设计第5章-挠性传动设计.ppt

机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计挠性传动设计5-1 概概 述述具有中间挠性件的传动方式。具有中间挠性件的传动方式。包括：包括：带传动带传动、链传动链传动和和绳传动绳传动挠性传动挠性传动 工作原理工作原理 摩擦传动摩擦传动：V带、平带、多楔带、圆带传动等带、平带、多楔带、圆带传动等啮合传动：啮合传动：同步带传动、链传动等同步带传动、链传动等本章主要讨论普通本章主要讨论普通本章主要讨论普通本章主要讨论普通 V V 带传动和滚子链传动的设计带传动和滚子链传动的设计带传动和滚子链传动的设计带传动和滚子链传动的设计 一、挠性传动的类型一、挠性传动的类型普通普通V带是标准件，七种型号：带是标准件，七种型号：Y、Z、A、B、C、D、E选型选型设计设计2021/9/231机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计概述挠性传动设计概述平带的摩擦力为：平带的摩擦力为：V带的摩擦力为：带的摩擦力为：f v 当量摩擦系数，显然当量摩擦系数，显然 f v f相同条件下，相同条件下，相同条件下，相同条件下，V V带的摩擦力大于平带，传动能力更强带的摩擦力大于平带，传动能力更强带的摩擦力大于平带，传动能力更强带的摩擦力大于平带，传动能力更强二、普通二、普通 V 带与平带摩擦力之比较带与平带摩擦力之比较f 摩擦系数摩擦系数平面摩擦平面摩擦楔形面摩擦楔形面摩擦2021/9/232机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计概述挠性传动设计概述三、带传动的几何尺寸三、带传动的几何尺寸V 带的基准长度带的基准长度 Ld：在节线层上量得的带周长在节线层上量得的带周长V 带轮的基准直径带轮的基准直径 dd：与节线相对应的带轮直径与节线相对应的带轮直径带轮包角和中心距带轮包角和中心距：1 1 小带轮包角小带轮包角小带轮包角小带轮包角 2 2 大带轮包角大带轮包角大带轮包角大带轮包角 1 1 b2带绕过小带轮带绕过小带轮时的弯曲应力时的弯曲应力带绕过大带轮带绕过大带轮时的弯曲应力时的弯曲应力弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上。2021/9/2310机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计带传动挠性传动设计带传动带横截面的应力为三部分应力之和。带横截面的应力为三部分应力之和。各剖面的应力分布为：各剖面的应力分布为：最大应力发生在最大应力发生在 紧边刚进入小带轮处紧边刚进入小带轮处紧边刚进入小带轮处紧边刚进入小带轮处:由此可知，带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。由此可知，带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。c c 1 1 2 2 b1b1 b2b2 maxmax2021/9/2311机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计带传动挠性传动设计带传动两种滑动现象：两种滑动现象：三、带传动的弹性滑动和传动比三、带传动的弹性滑动和传动比1、弹性滑动、弹性滑动打打 滑滑 是带传动的一种失效形式，应避免是带传动的一种失效形式，应避免弹性滑动弹性滑动 正常工作时的微量滑动现象，不可避免正常工作时的微量滑动现象，不可避免弹性滑动是如何产生的？弹性滑动是如何产生的？因因 F1 F2故松、紧边单位长度故松、紧边单位长度上的变形量不等。上的变形量不等。带绕过主动轮时拉力带绕过主动轮时拉力逐渐减小，带逐渐收逐渐减小，带逐渐收缩，使带相对于主动缩，使带相对于主动轮的转向向后滑动。轮的转向向后滑动。同样的现象也发生在同样的现象也发生在从动轮上。但情况有从动轮上。但情况有何不同？何不同？产生弹性滑动的原因：产生弹性滑动的原因：F F1 1F F2 2v v2 2 v v1 1静弧静弧滑动弧滑动弧v v1 1v v2 2滑动弧等于接触弧长时转变成打滑滑动弧等于接触弧长时转变成打滑所以打滑总是先出现在小带轮上所以打滑总是先出现在小带轮上 是由是由 弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形 和和 拉力差拉力差拉力差拉力差 引起的。引起的。c12021/9/2312机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计带传动挠性传动设计带传动弹性滑动引起的不良后果：弹性滑动引起的不良后果：使从动轮的圆周速度低于主动轮使从动轮的圆周速度低于主动轮，即，即 v2 1 从动轮直径增大，从动轮直径增大，传动能力提高，则额定功率增加传动能力提高，则额定功率增加额定功率增量为额定功率增量为P0，查表，查表5-3。带长不等于特定带长带长不等于特定带长 带越长，单位时间内的应力循环次数越少，带越长，单位时间内的应力循环次数越少，为此，引入带长修正系数为此，引入带长修正系数 KL。包角包角不等于不等于（因为（因为 i 1）1 1，传动能力有所下降，引入包角修正系，传动能力有所下降，引入包角修正系数数 K，K1b2 减小，减小，2021/9/2316机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计带传动挠性传动设计带传动则在实际工作条件下，单根则在实际工作条件下，单根 V 带的额定功率为：带的额定功率为：三、普通三、普通 V 带传动的设计计算带传动的设计计算（一）已知条件及设计内容（一）已知条件及设计内容传递的名义功率传递的名义功率P；已知条件已知条件主动轮转速主动轮转速n1；从动轮转速从动轮转速n2 或传动比或传动比 i；传动位置要求传动位置要求；工况条件、原动机类型等。工况条件、原动机类型等。V带的型号、长度和根数；带的型号、长度和根数；设计内容设计内容带轮直径和结构；带轮直径和结构；传动中心距传动中心距 a；验算带速验算带速 v 和包角和包角1；计算初拉力和压轴力。计算初拉力和压轴力。所需所需 V 带根数：带根数：实际工作条件下需要传递的功率实际工作条件下需要传递的功率2021/9/2317机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计带传动挠性传动设计带传动（二）设计步骤和方法（二）设计步骤和方法1、确定设计功率、确定设计功率 PC KA P2、根据、根据 n1、PC 选择选择 V 带型号带型号工况系数，工况系数，查表查表 5-63、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径 dd1、dd2带轮愈小，弯曲应力愈带轮愈小，弯曲应力愈大，所以大，所以dd1 ddmin dd2=i dd1(1）圆整成标准值圆整成标准值4、验算带速、验算带速 v（v530m/s）N5、确定中心距、确定中心距 a 及带长及带长 Ld6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角17、计算带的根数、计算带的根数 zN z 7？YN8、确定初拉力、确定初拉力 F09、计算压轴力、计算压轴力 FQ10、带轮结构设计、带轮结构设计及张紧装置设计及张紧装置设计 问题：带传动适合于问题：带传动适合于高速级还是低速级？高速级还是低速级？2021/9/2318机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计带传动挠性传动设计带传动 初定中心距初定中心距 a0 0.7(dd1+dd2)a0 2(dd1+dd2)初算带长初算带长 Ld0 计算实际中心距计算实际中心距 aa 过小：带短过小：带短,易疲劳易疲劳,1小小a 过大：易引起带的抖动过大：易引起带的抖动（圆整）（圆整）取基准带长取基准带长 Ld（表（表 5-8）2021/9/2319机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动5-4 链传动设计链传动设计一、链传动的类型及特点一、链传动的类型及特点按用途不同，链分为按用途不同，链分为传动链传动链传动链传动链、起重链起重链起重链起重链和和曳引链曳引链曳引链曳引链。滚子链应用较多，且为标准件。滚子链应用较多，且为标准件。与带传动相比，链传动的优缺点：与带传动相比，链传动的优缺点：可在恶劣的环境下工作，压轴力小；可在恶劣的环境下工作，压轴力小；传递功率比带传动大，效率较高；传递功率比带传动大，效率较高；适用的速度比带小，适用的速度比带小，v 15 m/s；瞬时速比变化，振动、噪声大。瞬时速比变化，振动、噪声大。传动链常用：传动链常用：滚子链滚子链滚子链滚子链 和和 齿形链齿形链齿形链齿形链传动链用于传递运动和动力，传动链用于传递运动和动力，v 15m/s、P 100kW、i 8 可做成变速器，如变速自行车；可做成变速器，如变速自行车；2021/9/2320机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动滚子链的主要参数包括：滚子链的主要参数包括：p 节距节距节距节距，相邻两销轴中心距；，相邻两销轴中心距；Lp 链节数链节数链节数链节数，表示链的长度，表示链的长度，n 链排数链排数链排数链排数，滚子链可做成单排或多排链。，滚子链可做成单排或多排链。滚子链分滚子链分A、B两个系列，常用两个系列，常用A系列系列链节数若为奇数，接头处需采用链节数若为奇数，接头处需采用链节数若为奇数，接头处需采用链节数若为奇数，接头处需采用过渡链节，会产生附加弯矩过渡链节，会产生附加弯矩过渡链节，会产生附加弯矩过渡链节，会产生附加弯矩滚子链标记：滚子链标记：链号链号排数排数链节数链节数 标准编号标准编号链号链号25.4/16节距节距 p例：例：10A10A2132 GB1243.12132 GB1243.12006 2006 常取常取偶数偶数偶数偶数，以便首尾相连；，以便首尾相连；1025.4/1615.875 p2021/9/2321机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动二、链传动的运动特性分析二、链传动的运动特性分析1、链传动的、链传动的平均速度平均速度及及链轮抽象成链轮抽象成正多边形正多边形正多边形正多边形，边长为，边长为节距节距节距节距 p p，边数等于，边数等于链轮齿数链轮齿数链轮齿数链轮齿数 z z 故链的平均速度：故链的平均速度：平均传动比：平均传动比：链轮每转一圈，转过的链长为链轮每转一圈，转过的链长为 z p平均传动比平均传动比即：平均速度和平均传动比均为常数即：平均速度和平均传动比均为常数即：平均速度和平均传动比均为常数即：平均速度和平均传动比均为常数2021/9/2322机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动1假定：主动边总处于水平位置假定：主动边总处于水平位置链速：链速：则则 的变化范围：的变化范围：2、链传动运动的不均匀性、链传动运动的不均匀性A 点圆周速度：点圆周速度：垂直分速度：垂直分速度：链节所对应链节所对应的中心角：的中心角：当当=1/2时：时：当当=0 时：时：所以：所以：所以：所以：z z1 1 1 1 v v 的变化的变化的变化的变化。v 的变化使链条抖动。的变化使链条抖动。2021/9/2323机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动B 点圆周速度为点圆周速度为v2，角速度，角速度2则：则：故瞬时传动比：故瞬时传动比：故瞬时传动比：故瞬时传动比：瞬时速比瞬时速比瞬时速比瞬时速比及及从动轮角速度从动轮角速度从动轮角速度从动轮角速度周期性变化周期性变化,这种现象称为这种现象称为多边形效应多边形效应多边形效应多边形效应。由于运动的不均匀性，引起振动和冲击，由于运动的不均匀性，引起振动和冲击，所以链传动常用于速度较低的场合。所以链传动常用于速度较低的场合。在从动轮上：在从动轮上：特例特例特例特例：当当当当 z z1 1z z2 2、且、且、且、且 a anpnp，则则则则 i i 恒定恒定恒定恒定2021/9/2324机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动产生动载荷的原因产生动载荷的原因:故转速愈高、节距愈大，加速度越大、动载荷越大。故转速愈高、节距愈大，加速度越大、动载荷越大。故转速愈高、节距愈大，加速度越大、动载荷越大。故转速愈高、节距愈大，加速度越大、动载荷越大。3、链传动的动载荷、链传动的动载荷 链速链速 v 的加速度的加速度=1/2时，时，a 最大：最大：链条的垂直分速度链条的垂直分速度 v 的变化的变化导致链横向振动。导致链横向振动。链条啮入时会产生啮合冲击链条啮入时会产生啮合冲击措施：齿数尽量取多些措施：齿数尽量取多些措施：齿数尽量取多些措施：齿数尽量取多些 节距尽量取小些节距尽量取小些节距尽量取小些节距尽量取小些 置于低速场合置于低速场合置于低速场合置于低速场合2021/9/2325机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动1、失效形式、失效形式 铰链磨损铰链磨损导致节距变长，引起跳齿或脱链；导致节距变长，引起跳齿或脱链；三、链传动的失效形式及功率曲线三、链传动的失效形式及功率曲线 链板疲劳断裂链板疲劳断裂由于变应力作用产生疲劳断裂；由于变应力作用产生疲劳断裂；冲击疲劳破坏冲击疲劳破坏反复冲击使滚子、套筒疲劳破坏；反复冲击使滚子、套筒疲劳破坏；胶胶 合合润滑不良且速度过高使销轴套筒间产生胶合；润滑不良且速度过高使销轴套筒间产生胶合；过载拉断过载拉断载荷过大引起静强度破坏。载荷过大引起静强度破坏。2021/9/2326机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动2、链传动的极限功率曲线、链传动的极限功率曲线各种失效形式限定了链传动所能传递的极限功率的范围各种失效形式限定了链传动所能传递的极限功率的范围各种失效形式限定了链传动所能传递的极限功率的范围各种失效形式限定了链传动所能传递的极限功率的范围俗称俗称“帐篷曲线帐篷曲线”磨损失效磨损失效链板疲链板疲劳破坏劳破坏滚子冲击滚子冲击疲劳破坏疲劳破坏胶合失效胶合失效阴影线内为阴影线内为 极极限功率范围限功率范围润滑不良或工润滑不良或工作条件恶劣时作条件恶劣时n n1 1P P2021/9/2327机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动3、滚子链传动的额定功率曲线（单排链）、滚子链传动的额定功率曲线（单排链）根据根据特定条件下特定条件下特定条件下特定条件下的实验结果，经修正后得到常用的实验结果，经修正后得到常用滚子链的额定功率曲线。滚子链的额定功率曲线。小小链链轮轮转转速速n1链链额额定定功功率率P0确确定定链链号号特定条件特定条件特定条件特定条件:z119、Lp100节、单排链节、单排链 2021/9/2328机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动实际情况下的修正系数：实际情况下的修正系数：单排链单排链链长链长齿数齿数齿数系数齿数系数 Kz 或或 Kz（表（表 5-12）链长系数链长系数 KL（图（图 5-17）多排链系数多排链系数 KP（表（表 5-13）实验条件实验条件实际情况引入修正系数实际情况引入修正系数特定条件下单排链所能传递的功率：特定条件下单排链所能传递的功率：P0实际情况下链条所能传递的功率：实际情况下链条所能传递的功率：P0KzKLKpP0链传动的计算功率链传动的计算功率:要求要求则则:P 需传递的名义功率需传递的名义功率工作点落在曲工作点落在曲线顶点的左侧线顶点的左侧（链板疲劳）（链板疲劳）工作点落在曲工作点落在曲线顶点的右侧线顶点的右侧（冲击疲劳）（冲击疲劳）KA 工况系数（表工况系数（表 5-11）由由由由 P P0 0、n n1 1查图查图查图查图5 5-1515确定确定确定确定链号（链号（链号（链号（按单排链查按单排链查按单排链查按单排链查）单排链所需单排链所需单排链所需单排链所需额定功率：额定功率：额定功率：额定功率：2021/9/2329机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动四、链传动主要参数的选择四、链传动主要参数的选择链轮齿数链轮齿数小链轮齿数小链轮齿数 z1 愈多，愈多，传动愈平稳，动载荷减小。传动愈平稳，动载荷减小。通常取通常取 z1 17，且传动比且传动比 i 越小，越小，z1可越多（表可越多（表5-14）。）。大链轮齿数大链轮齿数 z2 i z1(圆整圆整)，常取常取 z2 120，以防止脱链以防止脱链。节距节距 p节距节距 p 越大，承载能力越大。越大，承载能力越大。但但 p 过大，运动越不均匀，冲击越大，且结构庞大。过大，运动越不均匀，冲击越大，且结构庞大。所以，所以，高速重载时，宜选小节距多排链；高速重载时，宜选小节距多排链；高速重载时，宜选小节距多排链；高速重载时，宜选小节距多排链；低速重载时，宜选大节距单排链低速重载时，宜选大节距单排链低速重载时，宜选大节距单排链低速重载时，宜选大节距单排链中心距中心距 a常取常取 a（3050）p因链节数常取偶数，故因链节数常取偶数，故齿数常取奇数齿数常取奇数齿数常取奇数齿数常取奇数，使磨损均匀。，使磨损均匀。a 过小，易疲劳；过大，易抖动。过小，易疲劳；过大，易抖动。amax 80p2021/9/2330机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动10、v 0.6m/s时时应校核静强度应校核静强度五、滚子链传动的设计方法五、滚子链传动的设计方法1、选择齿数、选择齿数 z1（按传动比（按传动比 i）2、确定齿数、确定齿数 z2z1i 1203、确定链排数、确定链排数5、确定系数、确定系数KA、Kz、KL及及Kp6、计算所需的额定功率、计算所需的额定功率P07、根据、根据n n1 1及及P P0 0查额定查额定功率曲线，确定链的功率曲线，确定链的型号型号型号型号和和节距节距节距节距4、初定中心距和链节数、初定中心距和链节数8、计算实际中心距、计算实际中心距 a9、计算压轴力、计算压轴力 FQ中心距一般设计中心距一般设计成可调整的。成可调整的。极限拉伸载荷极限拉伸载荷查表查表 5-102021/9/2331机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计链传动挠性传动设计链传动 六、链传动的润滑六、链传动的润滑油壶加油油壶加油油浴润滑油浴润滑飞溅润滑飞溅润滑油泵喷油润滑油泵喷油润滑七、链轮结构七、链轮结构2021/9/2332机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计挠性传动设计轴上受力较小轴上受力较小传动装置复杂传动装置复杂过载无保护过载无保护缓冲性不好缓冲性不好靠摩擦传动靠摩擦传动靠啮合传动靠啮合传动缓冲、吸振缓冲、吸振过载保护过载保护传动装置简单传动装置简单轴上受力较大轴上受力较大传动比恒定传动比恒定传动比不恒定传动比不恒定外廓尺寸较小外廓尺寸较小外廓尺寸较大外廓尺寸较大寿命较长寿命较长寿命较短寿命较短靠啮合传动靠啮合传动振动冲击较大振动冲击较大过载无保护过载无保护传动装置简单传动装置简单轴上受力较小轴上受力较小瞬时速比变化瞬时速比变化外廓尺寸较大外廓尺寸较大寿命较长寿命较长齿轮传动齿轮传动V V带传动带传动滚子链传动滚子链传动速度适应范围广速度适应范围广适合于高速级适合于高速级适合于低速级适合于低速级几种传动形式的优、缺点比较：几种传动形式的优、缺点比较：2021/9/2333机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计小结挠性传动设计小结本本本本 章章章章 小小小小 结结结结 带传动的工作原理及特点带传动的工作原理及特点摩擦传动，结构简单，中心距大，平稳，吸振，适摩擦传动，结构简单，中心距大，平稳，吸振，适合于高速级（转速高则转矩小，有利于带传动）合于高速级（转速高则转矩小，有利于带传动）带传动受力分析、应力分析带传动受力分析、应力分析F、Ff、F1、F2、F0之间的关系，欧拉公式的含义；之间的关系，欧拉公式的含义；三种应力，变化规律，与带传动参数之关系三种应力，变化规律，与带传动参数之关系 弹性滑动弹性滑动产生的原因，不可避免，使传动比不恒定，与打滑产生的原因，不可避免，使传动比不恒定，与打滑有本质区别有本质区别 失效形式及设计准则失效形式及设计准则打滑、疲劳破坏；在保证不打滑的前提下使带具有打滑、疲劳破坏；在保证不打滑的前提下使带具有足够的疲劳寿命足够的疲劳寿命2021/9/2334机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计小结挠性传动设计小结 各参数对带传动工作能力的影响各参数对带传动工作能力的影响F0、dd1、a、Ld、i、v、z、型号等；如何选择型号等；如何选择 V带传动的设计步骤和方法带传动的设计步骤和方法 链传动的工作原理及特点链传动的工作原理及特点啮合传动，中心距大，瞬时速比周期性变化，振动，啮合传动，中心距大，瞬时速比周期性变化，振动，适合于低速级适合于低速级 链传动运动的不均匀性链传动运动的不均匀性多边形效应，设计参数（如多边形效应，设计参数（如 p、z 等）对运动的影响等）对运动的影响 滚子链传动的失效形式，参数选择滚子链传动的失效形式，参数选择z、p、Lp、a、排数等、排数等2021/9/2335机械设计机械设计第五章第五章 挠性传动设计小结挠性传动设计小结作作 业业 四四54、55不用绘制带轮的零件工作图不用绘制带轮的零件工作图题题 54 说明：说明：题题 55 说明：说明：“瞬时速度波动值瞬时速度波动值”指速度的最大值指速度的最大值和最小值和最小值2021/9/2336