机械设计基础带传动及其设计资料.ppt

7.17.1带传动概述带传动概述 第七章带传动及其设计第七章带传动及其设计 17.1.1带传动的组成、分类及工作原理带传动的组成、分类及工作原理 啮合型带传动啮合型带传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便：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）。拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。摩擦型带传动摩擦型带传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，：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（平带和带传动）便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动）。带传动的类型带传动的类型平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在平带传动，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。传动中心距较大的场合应用较多。带传动是在一般机械传动中应用最广的带传带传动是在一般机械传动中应用最广的带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。生更大的摩擦力。多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，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。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：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。用带轮直径可较小。21.V带的结构带的结构2.V带的类型带的类型按照带的截面高度按照带的截面高度h与其节宽与其节宽bp的比值不同，的比值不同，V带又分为带又分为 带带普通带普通带窄带窄带半宽带半宽带宽带宽带h/bp 0.7 h/bp 0.9 h/bp 0.5 h/bp 0.3 7.1.2V带的结构和类型带的结构和类型 33.普通普通V带的型号带的型号 表表121 普通普通V带截面尺寸（摘自带截面尺寸（摘自GB/T 11544-2008）型号型号YZABCDE节宽节宽bp5.38.51114192732顶宽顶宽b6101317223238高度高度h4.06.08.011141925楔角楔角 40mm44.V带的基本尺寸带的基本尺寸 当当V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的一带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的一条周线称为条周线称为节线节线；由全部节线构成的面称为由全部节线构成的面称为节面节面；（1）节线）节线（2）节面）节面节面宽度称为节面宽度称为节宽节宽bp。（3）节宽）节宽bp（4）基准直径）基准直径d 在在V带轮上与所配用带轮上与所配用V带的节宽带的节宽bp相对相对应的带轮直径称为应的带轮直径称为基准直径基准直径d。（5）基准长度）基准长度Ld V带在规定的张带在规定的张 紧力下，位于带轮基准直径上的紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为周线长度称为基准长度基准长度Ld。5（5）普通）普通V带标记示例：带标记示例：B 1600 GB/T115442008 B型号（型号（B型）型）1600基准长度（基准长度（1600mm）GB/T115442008标准号标准号 6 表表7-2 普通普通V带基准长度系列（摘自带基准长度系列（摘自GB/T13575.1-2008）（单位：（单位：mm）Ld200224250280315355400450500560630710800900100011201250140016007型号YZABLd1800200022402500280031503550400045005000560063007100800090001000011200125001400016000型号ABCDE实心带轮实心带轮腹板带轮腹板带轮孔板带轮孔板带轮椭圆轮幅带轮椭圆轮幅带轮对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、与普通与普通V带接触的槽面应光洁，以减轻带的磨损。对于铸造和焊接带接触的槽面应光洁，以减轻带的磨损。对于铸造和焊接带轮、内应力要小带轮、内应力要小。带轮由带轮由轮缘轮缘、轮幅和轮毂轮幅和轮毂三部分组成。三部分组成。带轮结构形式带轮结构形式：轮缘部分的轮槽尺寸按轮缘部分的轮槽尺寸按V带型号带型号查教材表查教材表73。7.1.3 V带轮带轮 71.包角包角 带与带轮接触弧所对带与带轮接触弧所对应的中心角称为应的中心角称为包角包角。2.基准长度基准长度Ld 3.中心距中心距 a7.1.4带传动的主要几何参数带传动的主要几何参数 81.改变带传动的中心距改变带传动的中心距 7.1.5V带传动的张紧装置带传动的张紧装置 92.张紧轮装置张紧轮装置 10工作前工作前:两边初拉力相等两边初拉力相等。工作时工作时:两边拉力变化。两边拉力变化。紧边紧边 F0F1；松边松边 F0F27.27.2带传动的受力分析及运动特性带传动的受力分析及运动特性 7.2.1带传动的受力分析带传动的受力分析 112.最大有效拉力：最大有效拉力：柔韧体摩擦的欧拉公式：柔韧体摩擦的欧拉公式：F1F2ef （77）切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！1.有效拉力有效拉力：紧边、松边拉力之差：紧边、松边拉力之差，也等于摩擦力的总和，也等于摩擦力的总和即即 FF1F2f12设带的总长度不变，根据线弹性假设：设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1F0F0F2；或：；或：F1 F22F0；(74)将式（将式（75）代入式（）代入式（74）得）得（76）将式（将式（76）代入式（）代入式（77）整理后，可得到带传动所）整理后，可得到带传动所能传递的最大有效圆周力能传递的最大有效圆周力（78）133.带传动打滑带传动打滑带带传传动动工工作作时时，从从动动轮轮上上工工作作阻阻力力矩矩T 2所所产产生生的的圆圆周周阻阻力力F 为为若若传动带将在带轮上打滑传动带将在带轮上打滑。打滑是带传动的一种失效形式，将会加速带的磨损，从动打滑是带传动的一种失效形式，将会加速带的磨损，从动轮转速急速降低，带传动失效，应避免。轮转速急速降低，带传动失效，应避免。14带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉带传动在工作时，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。力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。7.2.2带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间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，称为的相对运动，称为弹性滑动弹性滑动。15或因此，传动比为：因此，传动比为：弹性滑动导致弹性滑动导致：从动轮的圆周速度从动轮的圆周速度v2带的圆周速度带的圆周速度v 主动轮的圆周速度主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用，速度降低的程度可用滑动率滑动率来表示：来表示：其中其中16弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动与打滑的区别：1.产生原因产生原因打滑是由过载引起的；弹性滑动是由于带具有弹性且两边具打滑是由过载引起的；弹性滑动是由于带具有弹性且两边具有拉力差引起的。有拉力差引起的。2.能否避免能否避免打滑是可避免的，弹性滑动是不可避免的一种物理现象打滑是可避免的，弹性滑动是不可避免的一种物理现象。联系：弹性滑动量变的积累而引起打滑质变的发生。联系：弹性滑动量变的积累而引起打滑质变的发生。171.紧边拉应力紧边拉应力 1和松边拉应力和松边拉应力 2拉应力拉应力 1F1/A（MPa），2=F2/A （MPa）式中：式中：F1、F2紧边、松边拉力（紧边、松边拉力（N）；）；A带的截面积（带的截面积（mm2）。）。7.2.3传动带的应力分析传动带的应力分析 182.弯曲应力弯曲应力 b 而而MEI/，WI/y0，d/2（MPa）（）（713）式中：式中：E带材料的弹性模量（带材料的弹性模量（MPa）；）；y0传动带截面的中性层至最外层的距离（传动带截面的中性层至最外层的距离（mm）；）；d 带轮基准直径（带轮基准直径（mm）；）；中性层曲率半径（中性层曲率半径（mm）；）；I 惯性矩（惯性矩（mm4）。）。193.离心拉应力离心拉应力 c 微段带上的离心力微段带上的离心力 设离心力在传动带中引起的拉力为设离心力在传动带中引起的拉力为Fc，取微段带，取微段带dl为分离体，则根据为分离体，则根据平衡条件可得平衡条件可得 Fc=qv 2 因此，带中的离心拉应力因此，带中的离心拉应力 c为为 (MPa)（714）20结论：结论：从应力分布图中可以看出从应力分布图中可以看出：（2）带的最大应力出现在紧边进入主动轮处，值为）带的最大应力出现在紧边进入主动轮处，值为（1）带是在变应力下工作的，当应力循环次数达到一定数值后，）带是在变应力下工作的，当应力循环次数达到一定数值后，带将产生疲劳破坏。带将产生疲劳破坏。带的应力分布图：带的应力分布图：21打滑打滑、疲劳破坏、疲劳破坏 1.失效形式失效形式2.设计准则设计准则 在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。7.37.3普通普通V V带传动的设计带传动的设计 7.3.1失效形式和设计准则失效形式和设计准则 22带传动不发生打滑且有足够疲劳寿命带传动不发生打滑且有足够疲劳寿命 应满足应满足由实验知，在由实验知，在108109次循环应力下为次循环应力下为 由前知最大有效圆周力由前知最大有效圆周力 即即7.3.2单根单根V带的额定功率带的额定功率23单根单根V带所能传递的功率为带所能传递的功率为 在传动比在传动比i=1（即包角（即包角=180）、特定带长、载荷平稳条）、特定带长、载荷平稳条件下由式（件下由式（7-16）计算所得的单根普通）计算所得的单根普通V带所能传递的基本额带所能传递的基本额定功率定功率P1值列于表值列于表7-5。即即(kW)（7-16）在实际工况下，单根在实际工况下，单根V带所能传递的额定功率为带所能传递的额定功率为 P1=(P1+P1)K KL (7-17)式中：式中：P1 传动比传动比i1时时 的功率增量（表的功率增量（表7-5）；）；K 包角修正系数包角修正系数（表（表7-6）；）；KL 长度修正系数（表长度修正系数（表7-7）。）。24已知的条件：已知的条件：设计计算的主要内容：设计计算的主要内容：1）传动的用途、工作情况和原动机类型；）传动的用途、工作情况和原动机类型；2）传递的功率）传递的功率P；3）大、小带轮的转速）大、小带轮的转速n2和和n1；4）对传动的尺寸要求等。）对传动的尺寸要求等。1）V带的型号、长度和根数；带的型号、长度和根数；2）中心距；）中心距；3）带轮基准直径及结构尺寸；）带轮基准直径及结构尺寸；4）作用在轴上的压力等。）作用在轴上的压力等。7.3.3V带传动设计计算和参数选择带传动设计计算和参数选择 25设计计算步骤设计计算步骤：1确定计算功率确定计算功率Pc Pc=KA P (kW)式中：式中：P传递的额定功率（传递的额定功率（kW）；）；KA工况系数（表工况系数（表78）。）。2选择选择V带型号带型号 根据计算功率根据计算功率Pc和小带轮转速和小带轮转速n1由图由图715选择选择V带型号。带型号。3确定带轮基准直径确定带轮基准直径d1和和d2 一般取一般取d1dmin（表（表74），比规定的最小基准直径略大），比规定的最小基准直径略大些。大带轮基准直径可按些。大带轮基准直径可按d2=(n1/n2)d1计算。计算。注：大、小带轮直径一般均应按带轮基准直径系列圆整（表注：大、小带轮直径一般均应按带轮基准直径系列圆整（表79）。）。264验算带的速度验算带的速度v 带速一般在带速一般在v=525m/s内为宜内为宜。5确定中心距确定中心距a和和V带基准长度带基准长度Ld(1)根据空间结构初选根据空间结构初选a0 0.7(d1+d2)a02(d1+d2)(2)初算基准长度初算基准长度Ld0(3)根据根据Ld0值，由表值，由表72选定相近的基准长度选定相近的基准长度Ld(4)确定实际中心距确定实际中心距a 276验算小带轮上的包角验算小带轮上的包角 1 一般要求一般要求 1120（特殊情况允许（特殊情况允许 190）。如）。如 1小于此值，小于此值，可适当加大中心距可适当加大中心距a；若中心距不可调时，可加张紧轮。；若中心距不可调时，可加张紧轮。1也与传动比也与传动比i有关有关,i越大，则越大，则 1越小越小。通常为了在中心。通常为了在中心距不过大的条件下保证包角不致过小，所用传动比不宜过大。距不过大的条件下保证包角不致过小，所用传动比不宜过大。普通普通V带传动一般推荐带传动一般推荐i7，必要时可到，必要时可到10。7确定确定V带根数带根数z 为使每根为使每根V带受力比较均匀，所以根数不宜太多，通常应带受力比较均匀，所以根数不宜太多，通常应小于小于10根，否则应改选根，否则应改选V带型号，重新设计。带型号，重新设计。288确定初拉力确定初拉力F0 单根单根V带适当的初拉力为带适当的初拉力为(N)9确定作用在轴上的压力确定作用在轴上的压力FQ 297.47.4同步带传动同步带传动 7.4.1 同步带传动的特点及应用同步带传动的特点及应用 同步带传动是由一根内圆表面设有等间距齿的环形带及具同步带传动是由一根内圆表面设有等间距齿的环形带及具有相应齿槽的带轮所组成的传动装置。有相应齿槽的带轮所组成的传动装置。同步带传动综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，同步带传动综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，靠带齿与带轮的靠带齿与带轮的啮合啮合来传递运动和动力。来传递运动和动力。能保证准确的传动比，传动精度较高，可做到主动轮和从能保证准确的传动比，传动精度较高，可做到主动轮和从动轮同步传动。动轮同步传动。缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格，成缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格，成本较高。本较高。广泛应用于要求传动比准确的中、广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如纺织、机床、烟草、小功率传动中，如纺织、机床、烟草、轻工、化工、冶金、仪器仪表、食品、轻工、化工、冶金、仪器仪表、食品、石油、汽车等各行各业各种类型的机械石油、汽车等各行各业各种类型的机械传动中。传动中。307.4.2同步带传动的参数同步带传动的参数 节距节距pb是同步带传动最基本的参数，它是在规定张紧力下，是同步带传动最基本的参数，它是在规定张紧力下，同步带相邻对称两齿中心线的直线距离（图同步带相邻对称两齿中心线的直线距离（图7-19）。）。节线是指当同步带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不节线是指当同步带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的周线（图变的周线（图7-19），节线长），节线长Lp为为公称长度公称长度。图图7-19317.4.3同步带传动的设计计算同步带传动的设计计算 同步带疲劳断裂，带齿的剪切和压溃以及同步带两侧边、同步带疲劳断裂，带齿的剪切和压溃以及同步带两侧边、带齿的磨损。带齿的磨损。失效形式失效形式设计准则设计准则 保证同步带一定的疲劳强度和使用寿命是设计同步带传动的保证同步带一定的疲劳强度和使用寿命是设计同步带传动的主要依据。主要依据。327.4.3同步带传动的设计计算同步带传动的设计计算 已知的条件：已知的条件：设计计算的主要内容：设计计算的主要内容：1）传动的用途、工作情况和原动机类型；）传动的用途、工作情况和原动机类型；2）传递的功率）传递的功率P；3）大、小带轮的转速）大、小带轮的转速n2和和n1；4）对传动的尺寸要求等。）对传动的尺寸要求等。1）同步带的型号、长度及齿数；）同步带的型号、长度及齿数；2）中心距；）中心距；3）带轮节圆直径及齿数、带宽及带轮结构尺寸等。）带轮节圆直径及齿数、带宽及带轮结构尺寸等。33设计计算步骤设计计算步骤：1确定计算功率确定计算功率Pd Pd=KA P (kW)式中：式中：P传递的额定功率（传递的额定功率（kW）；）；KA工况系数（表工况系数（表713）。）。2.选择同步带型号选择同步带型号根据计算功率根据计算功率Pd和小带轮转速和小带轮转速n1由图由图720选择同步带型号选择同步带型号。3.确定带轮齿数和节圆直径确定带轮齿数和节圆直径小带轮的齿数小带轮的齿数z1zmin，zmin由带型和小带轮的转速由表由带型和小带轮的转速由表7-14确定。在带速和安装尺寸允许时，确定。在带速和安装尺寸允许时，z1尽可能选取较大值。尽可能选取较大值。大带轮齿数大带轮齿数z2=iz1。344.验算同步带的速度验算同步带的速度v（m/s）一般应使一般应使 大小带轮节圆直径由式（大小带轮节圆直径由式（7-22）计算得到）计算得到将大小带轮节圆直径计算结果根据表将大小带轮节圆直径计算结果根据表7-15取为标准直径。取为标准直径。355.确定中心距确定中心距a和同步带带长和齿数和同步带带长和齿数(1)根据空间结构初选根据空间结构初选a0 0.7(d1+d2)a02(d1+d2)(2)初算长度初算长度L0(3)根据式（根据式（7-23）算得的）算得的L0值，应由表值，应由表7-13选定相近的标准节选定相近的标准节线长线长Lp及其齿数及其齿数z，然后再确定实际中心距，然后再确定实际中心距a。366.计算小带轮啮合齿数计算小带轮啮合齿数zm应圆整成整数。应圆整成整数。7.计算带宽计算带宽然后根据表然后根据表7-12选取相近而略大的标准值选取相近而略大的标准值。378.确定作用在轴上的压力确定作用在轴上的压力FQ9.确定带轮的尺寸和结构确定带轮的尺寸和结构(略略)387.57.5其他带传动简介其他带传动简介7.5.1齿孔带传动齿孔带传动 齿孔带传动由具有特殊轮齿的传动轮及具有等距孔的传动带齿孔带传动由具有特殊轮齿的传动轮及具有等距孔的传动带组成。齿孔带传动适用于重量轻、传动转矩小、传动精度较高的组成。齿孔带传动适用于重量轻、传动转矩小、传动精度较高的场合。场合。397.5.2拖动式带传动拖动式带传动 拖动式带传动是将挠性传动件的两端直接固定在主动件和拖动式带传动是将挠性传动件的两端直接固定在主动件和从动件上，当主动件转动时，能立即拖动挠性传动件，进而拖从动件上，当主动件转动时，能立即拖动挠性传动件，进而拖动从动件，能够把主动件上的运动和力矩精确地传递给从动件，动从动件，能够把主动件上的运动和力矩精确地传递给从动件，从而消除了在这些元件之间可能产生的任何相对滑动。从而消除了在这些元件之间可能产生的任何相对滑动。返回目录返回目录下一章下一章40