07第7章-带传动解析优秀PPT.ppt
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1、第七章第七章带带 传传 动动(Transmission of Belts)1.了解带传动的类型、工作原理、特点及应用;了解带传动的类型、工作原理、特点及应用;2.驾驭带传动的受力分析、应力分析、主要失效形式及设计计驾驭带传动的受力分析、应力分析、主要失效形式及设计计算准则;算准则;3.学会一般学会一般V带传动设计计算方法,并能合理地确定各种参数。带传动设计计算方法,并能合理地确定各种参数。一一.教学目标教学目标二二教学重点和难点教学重点和难点难点:难点:1)带的弹性滑动与打滑的区分带的弹性滑动与打滑的区分;2)保证带不打滑的条件与影响因素保证带不打滑的条件与影响因素;3)保证带具有确定乏累寿命
2、的条件和影响因素。保证带具有确定乏累寿命的条件和影响因素。重点:重点:1)带传动的受力分析和应力分析带传动的受力分析和应力分析;2)带传动的主要失效形式及设计计算准则带传动的主要失效形式及设计计算准则;3)一般一般V带传动的设计计算。带传动的设计计算。第一节第一节 带传动概述带传动概述一、带传动的组成及工作原理一、带传动的组成及工作原理组成组成带传动由主动轮带传动由主动轮1(drivingpulley)、从动轮、从动轮2(drivenpulley)和传动带和传动带3(belt)组成。组成。传动原理传动原理工作时依靠带与带轮之间的摩擦工作时依靠带与带轮之间的摩擦(friction)或或啮合啮合(
3、meshing)来传递运动和动力。来传递运动和动力。主动轮主动轮1从动轮从动轮2传动带传动带3n优点优点(advantages):n1)中心距变更范围大,适宜远距离传动;)中心距变更范围大,适宜远距离传动;n2)过载时将引起带在带轮上打滑)过载时将引起带在带轮上打滑(slip),可以防止其它零件,可以防止其它零件的损坏;的损坏;n3)制造和安装精度不严格,结构简洁、价格低廉;)制造和安装精度不严格,结构简洁、价格低廉;n4)能起到缓冲)能起到缓冲(shock)和吸取振动和吸取振动(vibration),传动平稳,传动平稳,噪音小;噪音小;n5)维护便利,不须要润滑等。)维护便利,不须要润滑等。
4、n缺点缺点(disadvantages):n1)摩擦型带传动有弹性滑动()摩擦型带传动有弹性滑动(creep),不能保持精确的传动),不能保持精确的传动比(比(exactspeedratio),传动效率较低;),传动效率较低;n2)传递同样大的圆周力时,轮廓尺寸和轴上的压力较大;)传递同样大的圆周力时,轮廓尺寸和轴上的压力较大;n3)打滑现象使得带的寿命较短;)打滑现象使得带的寿命较短;n4)带与带轮间会产生摩擦放电现象,不适宜高温、易燃、易)带与带轮间会产生摩擦放电现象,不适宜高温、易燃、易爆的场合。爆的场合。二、带传动的特点二、带传动的特点三、带传动的主要类型与应用三、带传动的主要类型与应
5、用类型类型平带传动平带传动V带传动带传动多楔带传动多楔带传动摩擦型摩擦型(frictiontype)啮合型啮合型(meshingtype)同步带同步带(timingbelt)圆形带圆形带 摩擦牵引力大摩擦牵引力大摩擦牵引力大摩擦牵引力大牵引力小,用于仪器牵引力小,用于仪器V带传动应用最广,通常带速带传动应用最广,通常带速v=525m/s,传动比:,传动比:i7,传递功率传递功率P700kW,效率效率0.90.96。同步带传动兼有带传动和啮合传动的优点,既可保证传动比精确,也可同步带传动兼有带传动和啮合传动的优点,既可保证传动比精确,也可保证较高的传动效率(保证较高的传动效率(98以上);适应的
6、传动比较大,可达以上);适应的传动比较大,可达10,且适,且适应于较高的速度,带速可达应于较高的速度,带速可达50ms。(1)平带传动)平带传动(flat-beltdrives)半交叉传动半交叉传动(quarter-turndrives)交叉传动交叉传动(crossed-beltdrives)工作面工作面应用不太广,应用不太广,例如:高速磨例如:高速磨床。床。(2)V带传动带传动(V-beltdrives)V带带也称三角带也称三角带工作面工作面QFNFNQFN承载实力较平带承载实力较平带大,常多根并用。大,常多根并用。应用最为广泛,应用最为广泛,如发动机。如发动机。其截面形态为圆形,牵引实力小
7、,其截面形态为圆形,牵引实力小,常用于仪器和家用机械中。常用于仪器和家用机械中。相当于平带与多根相当于平带与多根V带的组合兼有两者带的组合兼有两者的优点,适于传递功率较大要求结构紧的优点,适于传递功率较大要求结构紧凑场凑场合。合。(3)多楔带传动)多楔带传动(multipleV-beltdrives)(4)圆形带传动)圆形带传动(round-beltdrives)抗拉体是承受负载拉力的主体。目前普遍接受化学纤维织物。抗拉体是承受负载拉力的主体。目前普遍接受化学纤维织物。顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。接受弹性好的胶料。顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。接受弹性好的胶料。包布材料接受橡
8、胶帆布,可起耐磨和疼惜作用。包布材料接受橡胶帆布,可起耐磨和疼惜作用。四、一般四、一般V带和带和V带轮的结构带轮的结构包布包布顶胶顶胶抗拉体抗拉体底胶底胶帘布结构帘布结构线绳结构线绳结构标准标准V带都制成无接头的环形带带都制成无接头的环形带,其横截面结构如图所示,其横截面结构如图所示。V带有一般带有一般V带、宽带、宽V带、窄带、窄V带、大楔角带、大楔角V带、汽车带、汽车V带等等,带等等,都是标准件,在手册中都可以查到。一般多运用一般都是标准件,在手册中都可以查到。一般多运用一般V带。带。V带楔角带楔角 为为40,按截面尺寸由小到大一般,按截面尺寸由小到大一般V带国家标准带国家标准规定有规定有Y
9、、Z、A、B、C、D、E等等7种型号。种型号。当带垂直底边弯曲时,带中原长度保持不变的一当带垂直底边弯曲时,带中原长度保持不变的一条周线称作条周线称作节线节线,而全部节线所组成的面称作,而全部节线所组成的面称作节面节面(或中性层)(或中性层),节面的宽度称作,节面的宽度称作节宽节宽,用,用bp表示。其表示。其截面尺寸见截面尺寸见P141表表7-2。bpY YZ ZA AB BC CD DE E节宽节宽(bp):基准直径(节径)基准直径(节径)dd:在轮槽基准宽度处的直径。:在轮槽基准宽度处的直径。基准长度基准长度Ld:V带在规定的张紧力下,位带在规定的张紧力下,位于测量带轮的基准直径上的周线长
10、度称为于测量带轮的基准直径上的周线长度称为(参见(参见P142表表7-3)。dd一般一般V带的标记均由带型、基准长带的标记均由带型、基准长度和标准号组成。度和标准号组成。A1400GB/T11541997如:如:bd基准宽度基准宽度bd:V带的节面在轮槽内的相应位置的宽度。带的节面在轮槽内的相应位置的宽度。标记:标记:五、带传动的参数五、带传动的参数(parameters)中心距中心距a(centerdistance):当带处于张紧状态时,两带轮当带处于张紧状态时,两带轮轴线间的距离称为中心距轴线间的距离称为中心距a。带长带长L(beltlength):带的计算长度。带的计算长度。式中式中“”
11、适用大轮包角适用大轮包角 2,“”适用小轮包角适用小轮包角 1包角包角(contactangle):带与带轮接触弧所对的中心角。带与带轮接触弧所对的中心角。带的主要几何参数之间有如下近似关系:带的主要几何参数之间有如下近似关系:其次节其次节 摩擦型带传动的工作状况分析摩擦型带传动的工作状况分析一、受力分析一、受力分析(forceanalysis)Ffn2FfF1带工作前:带工作前:带工作时:带工作时:此时,带只受此时,带只受初拉力初拉力F0作用作用n1F2F2紧边紧边(tightside)进入主动轮的一边进入主动轮的一边由于摩擦力的作用:由于摩擦力的作用:由于摩擦力的作用:由于摩擦力的作用:紧
12、边拉力紧边拉力-由由F0增加到增加到F1;松边拉力松边拉力-由由F0减小到减小到F2。F1F0F0松边松边(slackside)退出主动轮的一边退出主动轮的一边Ff=F1F2=FF有效拉力,即圆周力(有效拉力,即圆周力(peripheralforce)假设工作后传动带总长度不变(即紧边拉伸增量假设工作后传动带总长度不变(即紧边拉伸增量松边松边拉伸减量)拉伸减量),且带为线弹性体,则,且带为线弹性体,则F1F0F0F2F0(F1F2)/2PFv/1000kWP 增大时,增大时,所需的所需的F 加大,但加大,但Ff 不行能无限增大。不行能无限增大。当当Ff达到极限值达到极限值Fflim时,带传动处
13、于即将打滑的临界状时,带传动处于即将打滑的临界状态。此时,态。此时,F1达到最大,而达到最大,而F2达到最小,并且满足以下关系:达到最小,并且满足以下关系:F与传递功率与传递功率P为的关系为:为的关系为:同时依据力平衡条件有同时依据力平衡条件有(1)(2)(3)柔韧体摩擦欧拉公式柔韧体摩擦欧拉公式(4)欧拉公式反映了带传动丢失工作实力之前,紧、松边拉力的最大比值。欧拉公式反映了带传动丢失工作实力之前,紧、松边拉力的最大比值。打滑:打滑:二、带传动的最大有效圆周拉力二、带传动的最大有效圆周拉力当带所要传递的圆周力当带所要传递的圆周力F 超过超过带与轮面之间的极限摩带与轮面之间的极限摩擦力总和擦力
14、总和Ff时,带与带轮将发生显著的相对滑动。时,带与带轮将发生显著的相对滑动。当带有打滑趋势时,摩擦力达到极限值,当带有打滑趋势时,摩擦力达到极限值,带的有效拉力也带的有效拉力也达到最大值。达到最大值。Fmax=F1F2初拉力初拉力初拉力初拉力F F00:Fmax 与与F0 成正比,增大成正比,增大F0有利于提高带的传动实力,避开打有利于提高带的传动实力,避开打滑。滑。但但F0过大,将使带发热和磨损加剧,从而缩短带的寿命。过大,将使带发热和磨损加剧,从而缩短带的寿命。三、影响最大有效圆周拉力的几个因素:三、影响最大有效圆周拉力的几个因素:初拉力的限制:安装初拉力的限制:安装V带时,应按规定的初拉
15、力张紧。对带时,应按规定的初拉力张紧。对于中等中心距的带传动,也可凭阅历安装,带的张紧程度以大于中等中心距的带传动,也可凭阅历安装,带的张紧程度以大拇指能将带按下拇指能将带按下15mm为宜。新带运用前,最好预先拉紧一段为宜。新带运用前,最好预先拉紧一段时间后再运用。时间后再运用。包角包角包角包角 :因为因为因为因为 越大,带和带轮接触面间的摩擦力总和也越大,传越大,带和带轮接触面间的摩擦力总和也越大,传越大,带和带轮接触面间的摩擦力总和也越大,传越大,带和带轮接触面间的摩擦力总和也越大,传动实力就增加。动实力就增加。动实力就增加。动实力就增加。Fmax摩擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数 f fv
16、v:f fv vFmax因为因为因为因为fvfv越大,摩擦力就越大,传动实力增加。越大,摩擦力就越大,传动实力增加。越大,摩擦力就越大,传动实力增加。越大,摩擦力就越大,传动实力增加。对于对于对于对于V V带,应接受当量摩擦系数带,应接受当量摩擦系数带,应接受当量摩擦系数带,应接受当量摩擦系数fvfv由由离心力离心力(centrifugalforce)产生的拉应力;产生的拉应力;由由弯曲弯曲(bend)产生的弯曲应力。产生的弯曲应力。紧边拉应力:紧边拉应力:1F 1/AMPa松边拉应力:松边拉应力:2F2/AMPa由紧边和松边由紧边和松边拉力(拉力(pullforce)产生的拉应力;产生的拉应
17、力;工作时,带横截面上的应力由三部分组成:工作时,带横截面上的应力由三部分组成:A带的横截面积带的横截面积,1、拉力、拉力F1、F2产生的拉应力产生的拉应力1、2四、带传动的应力(四、带传动的应力(stress)分析)分析2、离心力产生的拉应力、离心力产生的拉应力c虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段,虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段,留意:留意:但其产生的离心拉力(或拉应力)却作用于带的全但其产生的离心拉力(或拉应力)却作用于带的全长,且各剖面到处相等。长,且各剖面到处相等。带的密度带的密度带绕过带轮时发生弯曲,由材力公式得带的弯带绕过带轮时发生弯曲,由材力公式得带的弯曲应力:曲应力
18、:传动带的高度传动带的高度带的弹性带的弹性模量模量明显:明显:dd故:故:b1b2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时带绕过大带轮时的弯曲应力的弯曲应力与离心拉应力不同,弯曲与离心拉应力不同,弯曲应力只作用在绕过带轮的那应力只作用在绕过带轮的那一部分带上一部分带上。ddb3、带弯曲而产生的弯曲应力、带弯曲而产生的弯曲应力b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。最大应力发生在最大应力发生在:紧边起先进入小带轮处。紧边起先进入小带轮处。带受变应力作用,这将使带产生乏累破坏。带受变应力作用,这将使带产生乏累破坏。各剖面的应力分布为:各剖面的应力分布
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