机械设计基础之机械设计－第7章：带传动2009.ppt

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1、第七章第七章F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与特点FV V型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV V型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置第一节第一节F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与特点FV V型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV V型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置机械传动分类及特点机械传动分类及特点机械传动的特

2、点主要体现在传动效率、单级传动机械传动的特点主要体现在传动效率、单级传动比、传动功率、中心距、传动准确性、无级调速、比、传动功率、中心距、传动准确性、无级调速、过载保护、寿命、噪声、价格等等过载保护、寿命、噪声、价格等等机械传动分类机械传动分类 直接接触传动直接接触传动 有中间机件的传动有中间机件的传动摩擦传动摩擦传动 摩擦轮传动摩擦轮传动 带传动带传动 绳传动绳传动 摩擦无级变速器摩擦无级变速器 摩擦无级变速器摩擦无级变速器啮合传动啮合传动 齿轮传动齿轮传动 链传动链传动 蜗杆传动蜗杆传动 同步带传动同步带传动 螺旋传动螺旋传动 凸轮机构等凸轮机构等带传动的组成带传动的组成p带传动利用中间挠

3、性件将主动轴的运动和动力传给带传动利用中间挠性件将主动轴的运动和动力传给一定距离以外的平行的从动轴。一定距离以外的平行的从动轴。p带传动一般由主动轮、从动轮和环形传动带组成。带传动一般由主动轮、从动轮和环形传动带组成。带传动的工作原理带传动的工作原理p静止时，两边拉力相等静止时，两边拉力相等p传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），拉力小的一边为从动边（松边）拉力小的一边为从动边（松边）p靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力F1F2Ff12F0F0F0F0第二节第二节F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与

4、特点FV型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置带传动的类型（带传动的类型（1）按工作原理分类按工作原理分类摩擦传动型带传动摩擦传动型带传动安装时带已经被拉紧，靠带与安装时带已经被拉紧，靠带与带轮间的摩擦力完成传动。带轮间的摩擦力完成传动。啮合传动型带传动啮合传动型带传动同步带通过带轮齿与带齿的啮合完成通过带轮齿与带齿的啮合完成传动。传动。带传动的类型（带传动的类型（2）按带截面形状分类按带截面形状分类平带传动平带传动：截面为扁平矩

5、形，：截面为扁平矩形，底面是工作面，可实现多种底面是工作面，可实现多种形式的传动形式的传动带传动带传动：亦称三角带，截：亦称三角带，截面为等腰梯形，带两侧面是面为等腰梯形，带两侧面是工作面，当量摩擦系数大，工作面，当量摩擦系数大，承载力大，只用于开口传动承载力大，只用于开口传动多楔带传动多楔带传动：具平、带的：具平、带的优点优点FVFnFnFnFV 带传动的类型（带传动的类型（3）按传动形式分类按传动形式分类开口开口传动传动 两轴平行，同向回转两轴平行，同向回转 交叉交叉传动传动 两轴平行，反向回转两轴平行，反向回转 半交叉半交叉传动传动 两轴交错，不能逆转两轴交错，不能逆转 带传动的特点带传

6、动的特点优点优点远距离传动远距离传动缓冲减振，运转平稳缓冲减振，运转平稳过载保护过载保护结构简单，结构简单，精度低，精度低，成本低成本低缺点缺点外廓尺寸和轴上压力大外廓尺寸和轴上压力大传动比不固定，效率低传动比不固定，效率低带的寿命短带的寿命短需要张紧装置需要张紧装置不宜用于高温和易燃场合不宜用于高温和易燃场合第三节第三节F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置V型带的结构组成型带

7、的结构组成伸张层伸张层(顶胶顶胶)压缩层压缩层(底胶底胶)强力层强力层(抗拉体抗拉体)包布层包布层强力层强力层(帘布、线绳帘布、线绳)填充物填充物(橡胶、帆布橡胶、帆布)外包层（耐磨耐油胶布）外包层（耐磨耐油胶布）帘布芯帘布芯 线绳芯线绳芯V型带的类型型带的类型普通带：普通带：Y Y、Z Z、A A、B B、C C、D D、E E 窄带：窄带：SPZSPZ、SPASPA、SPBSPB、SPCSPC 传递功率较大，允许速度传递功率较大，允许速度 和挠曲次数较高，结构紧凑和挠曲次数较高，结构紧凑当带弯曲时当带弯曲时中性层带长不变中性层带长不变截面带楔角截面带楔角变化变化(减小减小)带轮轮槽角带轮轮

8、槽角 0 04040V型带的截面尺寸型带的截面尺寸带在规定的张带在规定的张紧力下，位于带紧力下，位于带轮基准直径上的轮基准直径上的周线长度，即周线长度，即V带的公称长度带的公称长度基准直径基准直径d dd与带节面对应的与带节面对应的带轮的直径带轮的直径基准长度基准长度L Ld dV带轮的结构带轮的结构结构组成结构组成轮缘安装带轮缘安装带轮辐联接轮缘与轮毂轮辐联接轮缘与轮毂轮毂安装轴轮毂安装轴 轮缘轮缘轮辐轮辐轮毂轮毂基本结构型式基本结构型式实心式实心式 腹板式腹板式椭圆辐式椭圆辐式孔板式孔板式V带轮的设计要求与材料带轮的设计要求与材料l质量小、工艺性好、质量分布均匀、质量小、工艺性好、质量分布

9、均匀、内应力小、高速，静动平衡内应力小、高速，静动平衡l工作面应精细加工工作面应精细加工带轮设计要求带轮设计要求带轮材料带轮材料l灰铸铁灰铸铁HT150HT150、HT200HT200常用常用l铸钢、焊接（钢板）高速铸钢、焊接（钢板）高速 l铸铝、塑料小功率铸铝、塑料小功率 第四节第四节F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置带的受力分析带的受力分析静止状态静止状态工作状态工作状态

10、紧边拉力增加：紧边拉力增加：F F0 0F F1 1（紧边拉力）（紧边拉力）松边拉力减少：松边拉力减少：F F0 0F F2 2（松边拉力）（松边拉力）F F1 1 F F2 212F0F0F0F0两边拉力相等两边拉力相等:F F0 0（张紧力或初拉力）（张紧力或初拉力）F1F2Ff12绕进主动轮的一边为紧边绕进主动轮的一边为紧边绕出从动轮的一边为紧边绕出从动轮的一边为紧边绕出主动轮的一边为松边绕出主动轮的一边为松边绕进从动轮的一边为松边绕进从动轮的一边为松边带的有效圆周力带的有效圆周力F1F212考虑带为弹性体，考虑带为弹性体，紧边拉力增加导致紧边拉长紧边拉力增加导致紧边拉长 1松边拉力减小

11、导致松边缩短松边拉力减小导致松边缩短 2假定带的总长度不变假定带的总长度不变F F1 1F F0 0F F0 0F F2 2F F1 1F F2 22 2F F0 0Ff取主动轮上的带分析取主动轮上的带分析F F1 1r r（F F2 2F Ff f）r rF F1 1F F2 2F Ff f有效圆周力有效圆周力F 1 1 2 2根据胡克定律根据胡克定律带与带轮间的摩擦力带与带轮间的摩擦力主动轮作用于带上的摩擦力的方向与轮圆周速度方向一致主动轮作用于带上的摩擦力的方向与轮圆周速度方向一致带作用于从动轮上的摩擦力的方向与带运动方向一致带作用于从动轮上的摩擦力的方向与带运动方向一致紧边拉力与松边拉

12、力的关系紧边拉力与松边拉力的关系欧拉公式欧拉公式dFNdldF+dFFd/2d/2F2F1fdFN最大有效圆周力最大有效圆周力F F1 1F F2 22 2F F0 0F F1 1F F2 2F Ff fF F1 1F F0 0F Ff f/2/2F F2 2F F0 0-F Ff f/2/20 0maxmax，压紧力越大摩擦力越大，过大会加剧带的磨损压紧力越大摩擦力越大，过大会加剧带的磨损maxmax，包角包角越大，带与带轮接触弧越长，总摩擦力越大越大，带与带轮接触弧越长，总摩擦力越大 maxmax问题：带传动的松边在上还是在下好？问题：带传动的松边在上还是在下好？带传动的功率带传动的功率P

13、 =Fv/1000 (kw)带速一定时，功率与有效圆周力成正比带速一定时，功率与有效圆周力成正比带传动带传动f f 有限，有限，P P=f f v v有限，要提高有限，要提高P P可增大可增大v v，故宜故宜将带传动布置在高速级将带传动布置在高速级问题：带传动适合于高速级还是低速级？问题：带传动适合于高速级还是低速级？第五节第五节F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置带传动工作时

14、的应力及其分布带传动工作时的应力及其分布由紧边和松边拉力产生的拉应力由紧边和松边拉力产生的拉应力 1 1F F1 1/A/A，2 2F F2 2/A/A，1 12 2带与轮接触弧处的拉应力自紧边向松边方向递减带与轮接触弧处的拉应力自紧边向松边方向递减由带弯曲产生的弯曲应力由带弯曲产生的弯曲应力b1b12E2Eh h/d dd1d1，b2b22E2Eh h/d dd2d2 仅分布于带与轮接触弧区域仅分布于带与轮接触弧区域d dd1d1 v带带 v2，v1 v2 （2）带传动传动比不稳定带传动传动比不稳定F1F2紧边紧边松边松边弹性滑动弹性滑动率：率：带的弹性滑动（带的弹性滑动（2）接触弧静弧滑动

15、弧接触弧静弧滑动弧 包角静角滑动角包角静角滑动角静弧在带绕入带轮的一侧静弧在带绕入带轮的一侧滑动弧在带绕出带轮的一侧滑动弧在带绕出带轮的一侧打滑打滑l随着有效拉力增大，滑动角也增大。随着有效拉力增大，滑动角也增大。l当当传传递递的的载载荷荷（实实际际的的圆圆周周力力）达达到到最最大大有有效效圆圆周周力力时时，皮皮带带就就会会沿沿轮轮面面全全面面滑滑动动（即即滑滑动动角角等等于于整整个个包包角角），此此为为带带传传动动的失效形式之一，的失效形式之一，打滑打滑。l打滑首先发生在小带轮处打滑首先发生在小带轮处l打打滑滑可可以以避避免免（控控制制有有效效拉拉力力、提提高高最最大大有效拉力）有效拉力）l

16、打滑可起到过载保护作用打滑可起到过载保护作用带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则失效形式失效形式打滑；带的疲劳损坏打滑；带的疲劳损坏设计准则设计准则FF Ffmax；max=1+b1+c 设计依据设计依据保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命单根带允许传递的最大功率单根带允许传递的最大功率不打滑不打滑不疲劳破坏不疲劳破坏平型带平型带V型带型带将上式中的摩擦系数将上式中的摩擦系数 替换成当量摩擦系数替换成当量摩擦系数 e e，得到单，得到单根根V V型带允许传递的最大功率型带允许传递的最大功率单根带的基本额定功率单根带的基

17、本额定功率P0在特定条件下（平稳载荷、传动比在特定条件下（平稳载荷、传动比i i1 1、特定带长），、特定带长），带能传递的功率带能传递的功率由带结构及材质决定的实验常数由带结构及材质决定的实验常数许用应力许用应力带轮数（通常取带轮数（通常取2）带的基准长度带的基准长度指数（普通指数（普通V带取带取11.1）带的寿命带的寿命教材教材p328表表31-3和和p329表表31-4提高带传动工作能力的措施提高带传动工作能力的措施n增大摩擦系数增大摩擦系数（材料、带速、滑动率）（材料、带速、滑动率）n增大包角增大包角（减小传动比、增大中心距、采用张紧装置）（减小传动比、增大中心距、采用张紧装置）n采用

18、新型带传动采用新型带传动n采用高强度带材料采用高强度带材料第七节第七节F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置设计内容设计内容传递的名义功率传递的名义功率P P 主动轮转速主动轮转速n n1 1从动轮转速从动轮转速n n2 2或传动比或传动比i 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、原动机类型等已知条件已知条件V V带的型号、长度和根数带的型号、长度和根数带

19、轮直径和结构带轮直径和结构传动中心距传动中心距a a验算带速验算带速v v 和包角和包角计算初拉力和压轴力计算初拉力和压轴力设计内容设计内容设计步骤设计步骤7 7、计算带的根数、计算带的根数 z z2 2、根据、根据n n1 1、P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v(v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1Nz z

20、 7 7？N NY Y8 8、确定初拉力、确定初拉力 F F0 09 9、计算压轴力、计算压轴力 F FQ Q1010、带轮结构设计、带轮结构设计设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v(v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1NK KA A教材教材p332p332表表3

21、1-731-7教材教材p332p332图图31-1531-15和和p333p333图图31-1631-16，并由，并由p319p319表表31-31-1 1得截面尺寸得截面尺寸设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v(v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1N带轮越小，弯

22、曲应力越大带轮越小，弯曲应力越大小带轮基准直径小带轮基准直径d dd1d1 d dminmin带轮越大，传动尺寸越大带轮越大，传动尺寸越大大带轮直径大带轮直径d dd2d2=i=id dd1d1带轮基准直径按教材带轮基准直径按教材p334p334表表31-831-8取整取整Y 20 Z 50 SPZ 63A 75 SPA 90B 125 SPB 140C 200 SPC 224D 355E 500dmin设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率

23、 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v(v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1Na a L L 1 1 a a N N t t 初算带长初算带长确定基准带长确定基准带长教材教材p320表表31-2确定中心距确定中心距0.55(dd1+dd2)a0 2(dd1+dd2)初算中心距初算中心距设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计

24、算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v(v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1N包角包角摩擦力摩擦力传动能力传动能力 1 120o设计步骤设计步骤7 7、计算带的根数、计算带的根数 z z2 2、根据、根据n n1 1、P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d2z z 7 7？N NY Y8 8、确定初拉力、确定初拉力 F F0 09 9、计算压轴力、计算压轴力 F F

25、Q Q1010、带轮结构设计、带轮结构设计单根带的许用功率单根带的许用功率 P P=(=(P P0 0+P P0 0)K KK KL LK K-包角系数包角系数K KL L-长度系数长度系数带的根数：带的根数：z z=P Pc c/P P 11d dd2d2b2b2承载力承载力传动功率传动功率P P0 0 0 0设计步骤设计步骤7 7、计算带的根数、计算带的根数 z z2 2、根据、根据n n1 1、P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d2z z 7 7？N NY Y8 8、确定初拉力、确定初拉力 F F0 09 9、计算压

26、轴力、计算压轴力 F FQ Q1010、带轮结构设计、带轮结构设计第八节第八节F概述概述F带传动的分类与特点带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构型带与带轮的结构F带传动的受力分析带传动的受力分析F带传动的应力分析带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计型带传动的设计F张紧装置张紧装置调整张紧力的必要性调整张紧力的必要性n没有张紧力就没有带传动没有张紧力就没有带传动n调整张紧力能保证有效拉力调整张紧力能保证有效拉力n安装制造误差、工作后的塑性变形安装制造误差、工作后的塑性变形张紧力变化张紧力变化张紧方法与装置张紧方法与装置n调整中心距调整中心距n采用张紧装置采用张紧装置张紧方法与装置张紧方法与装置n调整中心距调整中心距n采用张紧装置采用张紧装置带传动带传动：张紧轮设置在：张紧轮设置在松边松边内侧靠大轮内侧靠大轮处处(带只能单带只能单向弯曲，避免过多减小包角）向弯曲，避免过多减小包角）平带传动平带传动：张紧轮设置在：张紧轮设置在松边松边外侧靠小轮外侧靠小轮处处(平带可以双平带可以双向弯曲，应尽量增大包角向弯曲，应尽量增大包角)