北科大《机械设计》教学课件第7章 挠性传动设计.pdf

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1、第第7章挠性件传动设计章挠性件传动设计n7.1带传动设计带传动设计n7.2链传动设计链传动设计PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 7.1带传动设计带传动设计n概述概述n带传动工作情况分析带传动工作情况分析nV计算带传动设计计算带传动设计n带传动结构设计带传动结构设计PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 概述概述n带传动组成带传动组成n带传动分类带传动分类n带传动的特点带传动的特点n传动带的规格传动带的规格PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 带传动组成带传动组成主动轮主动轮从动轮从动轮环形传动带环形传动带PD

2、F 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 带传动组成带传动组成主动轮从动轮主动轮从动轮环形传动带环形传动带PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 带传动分类带传动分类平带平带同步带同步带啮合传动啮合传动带带多楔带多楔带圆带圆带摩擦传动摩擦传动PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1 1平型带平型带平型带平型带带长可调整，带薄，弯曲应力小，工作面为内侧。带长可调整，带薄，弯曲应力小，工作面为内侧。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 2 2型带型带型带型带为环形带，工作面为两侧，摩擦力大。为环形带，

3、工作面为两侧，摩擦力大。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 3 3圆型带圆型带圆型带圆型带截面小，承载小。截面小，承载小。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 4 4多楔带多楔带多楔带多楔带具有平型带和型带的优点。具有平型带和型带的优点。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 5 5同步齿形带同步齿形带同步齿形带同步齿形带靠啮合传动，不靠摩擦传动。靠啮合传动，不靠摩擦传动。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 带传动的特点带传动的特点1、传动平稳、噪音小、可缓冲和吸振；、传动平稳、噪

4、音小、可缓冲和吸振；2、过载时，带可在带轮上打滑，对其它零件起过、过载时，带可在带轮上打滑，对其它零件起过载载保护保护作作用用；3、适用于适用于两两轴中心距较轴中心距较大大场场合；合；4、结构、结构简单简单，制造制造、安装安装和和维修维修成成本较低本较低；5、存存在在弹弹性滑动性滑动现象现象，传动，传动比比不不恒定恒定，且且传动传动效效率低率低，寿命较短寿命较短，不，不宜用宜用在在易燃易燃、易爆场易爆场合；合；6、一般还需要一般还需要有有张紧装置张紧装置。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 普通普通V带的带的剖剖面面尺寸尺寸分为分为：Y、Z、A、B、C、D、E（表

5、（表7.1）ZAY传动带的规格传动带的规格长长度度为为系列值系列值Ld表表7.2PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析1.工作工作原理原理2.受受力分析力分析3.应力分析应力分析4.带传动的带传动的弹弹性滑动性滑动PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 1.工作工作原理原理靠摩擦力靠摩擦力来来传传递运递运动动及及动力的传动。动力的传动。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 F0F0F0F02.受受力分析力分析欧拉公式欧拉公式2001FFFF=()21021FFF+=且且则则

6、主动轮主动轮即将绕进即将绕进主动轮的带主动轮的带拉拉力力增加增加，F0 F1，称紧边称紧边；即将绕进即将绕进从动轮的带从动轮的带拉拉力力减减小，小，F0 F2，称松边称松边；n1F1F1F2F2n2工作工作后：后：摩擦力摩擦力工作工作前：前：F0PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 21FFFFft=有有效拉效拉力力传传递扭矩递扭矩211dFTt=带传动的有带传动的有效拉效拉力力与与Ff有有关关，Ff不不能无限制增能无限制增大，大，FtFf，带，带与与带轮带轮之间产生之间产生打滑。打滑。必必须求出须求出不打滑的不打滑的最最大圆大圆周周力。力。PDF 文件使用 pdfFa

7、ctory Pro 试用版本创建 ()02cos2cos=+NfdFddFFdF()02sin2sin=+NdFddFFdFdFNfdFN沿切线方向沿切线方向受受力平力平衡衡：沿法线方向沿法线方向受受力平力平衡衡：2dPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 略去高阶略去高阶无无穷穷小，小，且且12cos,22sindadd整整理理得得：FddFdFfdFNN=0dFfFd=FdFfd=两两边边积积分分：dFFfdFF=1210fFF=21lnPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 feFF=21欧拉公式欧拉公式欧拉公式欧拉公式为挠性为挠性体体摩擦的摩

8、擦的基基本公式本公式，最最大有大有效拉效拉力力 Ftc不不能能超超过过欧拉公式欧拉公式的的限制限制，即：即：1120+=fftceeFF不打滑不打滑所所能能传传递递的的最最大圆大圆周周力力PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 而预而预拉拉力为力为：()+=+=11221210fftceeFFFF要要 T，即即 Ftc，只只有有 Ff；而而要要 Ff，只只有有f,，F0；材料材料一定一定，f 一定一定；F0，带，带会会拉拉断断；，中心距中心距a、i、加张紧装置加张紧装置，使使结构结构复杂复杂，弯曲应力弯曲应力；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建

9、以以上为平型带的计算上为平型带的计算公式公式，若若为为V型带型带则用则用代替代替f v代入代入公式即公式即可。可。，因因为为 f vf，所以所以，同，同样样情况情况下下V型型带可传带可传递递更更大大扭矩扭矩。2sinffv=2sinNQFF=NQFF=vQQNffFfFfFF=2sinfFfFFQNf=FNPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 应力分析应力分析n传动带在工作传动带在工作中中承承受受三种三种应力应力n1、拉拉应力应力n2、离离心拉心拉应力应力n3、弯曲应力、弯曲应力PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 拉拉 应应 力力紧边拉紧边

10、拉应力应力松边拉松边拉应力应力AF11=AF22=由由于于F1F2，所以所以1 2，即紧边拉即紧边拉应应较较大。大。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 离心拉应力离心拉应力离离心拉心拉力为力为2qvFc=离离心拉心拉应力为应力为AqvAFcc2=式中：式中：q传动带传动带单单位位长长度度的的质量质量（表（表7.1）；带的圆带的圆周速周速度度；离离心心力力产生产生的的拉拉应作应作用于用于带的带的全全长，长，是是一一个个定值定值。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 弯曲应力弯曲应力弯曲应力弯曲应力式中：式中：带的带的弹弹性性模量模量；y0

11、带的带的中中性性层至最外层层至最外层距距离离；dd带轮带轮基准直径基准直径。弯曲应力弯曲应力只发只发生生在在包角所包角所对的圆对的圆弧部弧部分，分，而而且且带轮带轮直径直径愈愈小，带小，带愈厚愈厚，弯曲应力，弯曲应力愈愈大，大，即即1 2。dbdEy02=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 带传动总应力最大值带传动总应力最大值最最大大值值发发生于生于传动带在传动带在紧边进紧边进入入小带轮小带轮处处。11maxbc+=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 带传动的弹性滑动带传动的弹性滑动由由于于带的带的弹弹性性变变形形而而产生产生的带的带

12、与与带带轮轮之间之间的的相相对对运运动动。21vvvff由由于弹于弹性滑动，性滑动，使得使得ABABABA”B”PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 滑动滑动系系数数通通常常用用滑动滑动系系数数表表示示主、从动轮主、从动轮圆圆周速周速度度相相对对降降低率低率，即：即：12121121nnddnvvv=()=11221ddnni而实际而实际传动传动比比式中式中:d1、d2分分别别为大小带轮为大小带轮节节圆圆直径直径。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 传动比传动比通通常取常取:=0.01 0.02所以实际所以实际传动传动比比:()1202.1

13、01.1ddi=从动轮从动轮转速转速:()121298.099.0nddn=一般一般传动传动中：中：1221ddnni=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 注注意意弹弹性滑动性滑动与与打滑打滑是是两两个个不同的概不同的概念念，弹弹性滑动性滑动是由是由于于带具有带具有弹弹性性且紧边与松边存且紧边与松边存在在拉拉力力差而差而产生产生的，的，是是不可不可避免避免的的现象现象；而而打滑打滑是是由由过载过载（即（即外外载载荷荷大大于于有有效拉效拉力力）引引起的，不起的，不过载过载就就不不会会打滑，打滑打滑，打滑将将使使传动传动失失效效，打滑应，打滑应该该且能且能够够避免避免。P

14、DF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 V带传动设计计算带传动设计计算带传动的带传动的失失效效形形式及式及设计设计准准则则型带传动的设计计算型带传动的设计计算PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 主主要要失失效效形形式：式：打滑打滑带带疲劳疲劳拉拉断断。为为满足满足不打滑不打滑条条件件：10001110001veFvFPvft=为不为不发发生生疲劳疲劳拉拉断断：+=11maxbc带传动的带传动的失失效效形形式及式及设计设计准准则则PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 同时同时满足满足上两上两式式，即即可可保保证证不不失

15、失效效，将将上上式式转转换换得得：单单根根型带的型带的许许用用功功率率 11bc带传动的带传动的失失效效形形式及式及设计设计准准则则()kw 10001110AvePvfbc=由实由实验确验确定定带的带的许许用拉用拉应力应力值后值后，由由上上式式求得求得的的功功率率P0值值见见表表7.4。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 当当实际实际工作工作条条件件与与上述上述条条件不同时，可对件不同时，可对表中表中的的P0值进值进行行修修正正，修修正正量量为为P0，其，其值值见见表表7.4，这这样样，单单根根型型胶胶带的带的许许用用功功率率可可表表示示为为：()LKKPPP0

16、00+=式中：式中：K包角包角系系数数，见见表表7.3；KL带长带长系系数数，见见表表7.2。实实验条验条件件：载载荷荷平稳，平稳，包角包角为为180，即即传动传动比比 i1，带长为特带长为特定定长长度度。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 型带传动的设计计算型带传动的设计计算型带传动设计计算型带传动设计计算任务任务是是：选择选择合合理理的的传动传动参参数数，确确定定型带型型带型号号、长、长度度和和根根数数，确确定定带轮带轮材料材料及及结构结构尺寸尺寸。普通普通型带型带与与窄窄型带在设计型带在设计原理原理上上是是一一样样的，的，只是由只是由于于宽宽度制度制不同，在

17、不同，在几何几何尺寸尺寸计算计算上有上有差别差别。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 普通普通型带传动设计型带传动设计n、中心距中心距a和传动带和传动带节线节线长长度度Ldn、包角包角n、传动、传动比比i和带轮和带轮直径直径d1、d2n、传动带、传动带速速度度vn、型带、型带根根数数z计算计算n、确确定定预预拉拉力力F0及及作作用用在在轴轴上的上的径向径向压压力力FQPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 中心距中心距a和传动带和传动带基准基准长长度度Ld节线节线长长度：度：()()addddaLd422212120+20ddLLaa+设

18、计时，可设计时，可初选初选a0，求得求得Ld，再再取取标标准准长长度度Ld，则则实际实际中心距中心距a近似近似为为：a，易易引引起起颤颤动，动，使使传动不平稳；传动结构传动不平稳；传动结构。a，降降低低了了传动传动能能力；力；Ld，传动带，传动带寿命寿命。一般一般取取()()21027.0dda+Ld标标准准值值PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 包角包角，Ff，Ftc，易易打滑。打滑。通通常常要：要：1ooo120180180121=add特特殊殊情况情况下下允许允许：。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 传动比i和带轮直径d1、d

19、2na一定一定时，时，i，1，传动，传动能能力力。ni，d2，传动结构，传动结构。n通通常常限制限制 i=25。nd，b，传动带，传动带寿命寿命。nd，v，当当P一定一定时，时，Ft，z。n规规定定了了小带轮的小带轮的最最小小直径直径值值dmin和带轮和带轮标标准准直径直径d，其，其系列值系列值见见表表7.6。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 传动带传动带速速度度vnv1，Ft，z。nv1，FC，离离心心力力，N，Ff。nv1，疲劳疲劳寿命寿命。n一般：一般：v1=525 m/s10006011=ndvPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建

20、 型带根数z计算n型带型带根根数数z按按下下式式计算计算()LAcaKKPPPKPPz+=00式中：式中：ca 传动传动功功率率；KA工作工作状状况况系系数数，见见表表11.3。由由于于每根每根带带张紧张紧程程度度难难以以完完全全一一致致，根根数数过多过多将将使使传传动带动带受受载不载不均匀均匀。所以所以通通常常z根根，最最多不多不超超过过根根。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 设计步设计步骤骤：1）计算计算Pca2）查查带的型带的型号号：Pca、n1 P159图图7.83）计算计算d1、d2，验验算算v4）确确定中心距定中心距a，基准基准长长度度Ld5）验验算

21、算16）计算计算P0、k、kL、P0、kA7）计算计算z8)计算计算F0P161式式(7.27)9)计算计算压压轴轴力力FQ式式(7.28）PKPAca=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 带传动结构设计带传动结构设计V带轮结构设计带轮结构设计带传动的带传动的张紧装置张紧装置PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 V带轮结构设计带轮结构设计PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 带传动的带传动的张紧装置张紧装置可调可调中心距中心距不可调不可调中心距中心距中心距中心距是是否否可调可调定定期期调整调整自自动调整动调整是是否否

22、定定期期调整调整PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 可调可调中心距定中心距定期期调整调整PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 可调可调中心距中心距自自动调整动调整PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 不可调不可调中心距定中心距定期期调整调整不不可可调调中中心心距距自自动动调调整整PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 7.2 链传动链传动概述概述滚子滚子链链轮的结构设计链链轮的结构设计链传动的链传动的运运动分析动分析链传动的链传动的失失效效分析分析链传动的链传动的额额定定功功率率曲曲

23、线线链传动的设计链传动的设计PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 概述概述链传动链传动由由装装在平在平行行轴轴上的主、从动链轮和上的主、从动链轮和绕绕在链轮上在链轮上的环形链的环形链条条所所组成，组成，以以链作链作中间中间挠性件，靠链挠性件，靠链与与链轮轮齿链轮轮齿的啮合的啮合来来传传递运递运动和动力。动和动力。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 特点特点与与带传动带传动相相同，同，均均为挠性件传动。为挠性件传动。真正挠性件部分挠性件传动链有传动链有套筒滚子套筒滚子链链（简称（简称滚子滚子链链）、齿形链、齿形链等等类型。类型。PDF 文

24、件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 滚子滚子链链结构结构简单简单，可，可适适应应恶劣恶劣环环境境，噪，噪声声较较大、大、适用于适用于链链速速较低较低处处。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 齿齿形形链链齿形链工作平稳、噪齿形链工作平稳、噪声声较较小、小、允许允许链链速速较较高高、承、承受受冲冲击击载载荷荷能能力力较较好好和轮齿和轮齿受受力力较较均匀均匀；但但结构结构复杂复杂、装装拆困难拆困难、价价格格较较高高、重重量量较较大大并并且且对对安装安装和和维护维护的的要要求求也也较较高高。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建

25、3 1内链内链板板2外外链链板板3销销轴轴4套筒套筒5滚子滚子滚子滚子链的结构链的结构PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 尽尽量量用用偶偶数数链链节节，接接头头处处用用钢丝锁钢丝锁销销或或弹弹簧卡簧卡片片等等止锁止锁件件将将销销轴与轴与连连接接链链板板固固定定。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 当当链链节数节数为为奇奇数数时，时，则必则必须须加加一一个个过过渡渡链链节节。过。过渡渡链链节节的链的链板板在工在工作时作时受受有有附附加加弯弯矩矩，故故应应尽尽量避免量避免采采用用奇

26、奇数数链链节节。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 滚子滚子链的链的基基本本参参数数滚子滚子链和链轮啮合的链和链轮啮合的基基本本参参数是数是：节节距距p，Lp链链节数节数（链长链长）主、从动链轮齿主、从动链轮齿数数z1、z2PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 滚子滚子链链轮的结构设计链链轮的结构设计PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 min/21rnni=平均sradCi/21=瞬12C链传动的链传动的运运动分析动分析PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 cos1vvvx=sin1

27、vvvy=111Rv=cos1vvvx=sin2vvvy=cos222vRv=coscos2112RR=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1000601000602211=npznpzv平均Czznni=1221平均CRRis=coscos1221PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 v/2/2/2v/2/2/2PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 讨论：讨论：2、随随z1、z2；i(),2f=1、z、p、（变化范围越大）（变化范围越大）i、2，振动，振动；z、pi

28、、2（变化小），平稳（变化小），平稳PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3、要、要i=C=z1=z2a/p=整数，保证同相位变化；整数，保证同相位变化；多边形效应多边形效应2、iC，p、z；上述链传动运动不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上述链传动运动不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。传动的多边形效应。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 链板疲劳；链板疲劳；套筒、滚子点蚀；套筒、滚子点蚀；冲击疲劳断裂；冲击疲劳断裂；1、疲劳疲劳破坏破

29、坏链传动的链传动的失失效效分析分析2、铰铰链链磨损磨损磨损磨损（后）（后）p掉掉链链3、胶胶合合4、链、链条条静静载载拉拉断断v=FKnFSA静强静强度度校核校核:PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 设计步设计步骤骤及及参参数数选择选择已知已知：n1、n2（i）、P。求求：链链号号（p）、z1、z2、Lp、a。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1）确确定定z1、z2、iz1平稳平稳z1 z2重重量量，易易跳跳齿齿z1zminP169表表7.8z2zmax=120i6 i=23.5i（啮合齿啮合齿数数减减少少）z工作工作磨损磨损一般一般 z

30、选选奇奇数数，LP 选偶选偶数数，以以便便均匀均匀磨损磨损PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2）计算计算P0PKKPKmzA08.1119 z5.1119 z小链轮齿小链轮齿数数系系数数Kz滚子套筒滚子套筒冲冲击疲劳击疲劳(位位于于功功率率曲曲线线顶顶点点右右侧侧)链链板疲劳板疲劳(位位于于功功率率曲曲线线顶顶点点左左侧侧)失失效效形形式式表表7-10 小链轮齿小链轮齿数数系系数数KzPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3）节节距距p按按P0及及n1 查查链链号号确确定定p（P165，表表7.7）注意注意Km与与p之间关系之间关系Km p，

31、传动平稳，传动平稳，易易偏偏载；载；Km p，速速度度波波动，动，易易掉掉链。链。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 4）a、Lp=0a（3050）p012210222apzzzzpaLp+=若若过大、过长过大、过长易易掉掉链；链；若若过小，过小，包角包角小，工作小，工作能能力力PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 5）压压轴轴力力FQFKFQQ=6)低低速速静强静强度度校核校核KQ为为压压轴轴力力系系数数,P17184lim=FKnFSAPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 布布置置PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 张张紧紧PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 润润滑滑PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 本章重点：本章重点：n带传动、链传动的工作带传动、链传动的工作原理原理，特点。，特点。n传动带传动带中中各各力力之间关系之间关系。n弹弹性滑动，性滑动，弹弹性滑动性滑动与与打滑打滑区区别别。n链传动的链传动的运运动不动不均匀均匀性。性。n具具体体设计。设计。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 作业：作业：P171 题题7.2、7.3PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建