07第7章-带传动解析.ppt
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1、第七章第七章带带 传传 动动(Transmission of Belts)1.1.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;2.2.掌握带传动的受力分析、应力分析、主要失效形式及设计计掌握带传动的受力分析、应力分析、主要失效形式及设计计算准则;算准则;3.3.学会普通学会普通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)1)带的弹性滑动与打滑的区别带的弹性滑动与打滑的区别;2)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)
2、3)保证带具有一定疲劳寿命的条件和影响因素。保证带具有一定疲劳寿命的条件和影响因素。重点:重点:1)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)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)3)普通普通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
3、摩擦(friction)或或啮合啮合(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 1)中心距变化范围大,适宜远距离传动;)中心距变化范围大,适宜远距离传动;n2 2)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),可以防止其它零件的损坏;,可以防止其它零件的损坏;n3 3)制造和安装精度不严格,结构简单、价格低廉;)制造和安装精度不严格,结构简单、价格低廉;n4 4)能起到缓冲)能起到缓冲(shock)和吸收振动和吸收振动(vibration),传动平稳,噪音小;,传动平稳,噪音小;
4、n5 5)维护方便,不需要润滑等。)维护方便,不需要润滑等。n缺点缺点(disadvantages):n1)摩擦型带传动)摩擦型带传动有弹性滑动(有弹性滑动(creep),),不能保持准确的传动比(不能保持准确的传动比(exactspeedratio),传动效率较低;),传动效率较低;n2 2)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 3)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 4)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。)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。二、带传动
5、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,同步带传动兼有带传动和啮合传动的优点,既可保证传动比准确,也可既可保证传
6、动比准确,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承载能力较平带承载能力较平带大,常多根并用。大,常多根并用。应用
7、最为广泛,应用最为广泛,如发动机。如发动机。其截面形状为圆形,牵引能力小,其截面形状为圆形,牵引能力小,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。目前普遍采用化学纤维织物。抗拉体是承受负载拉力的主体。目前普遍采用化学纤维织物。顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。采用弹性好的胶料
8、。顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。采用弹性好的胶料。包布材料采用橡胶帆布,可起耐磨和保护作用。包布材料采用橡胶帆布,可起耐磨和保护作用。四、普通四、普通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带有普通带有普通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。一般多使用普通都是标准件,在手册中都可以查到。一般多使用普通V带。带。V带带楔角楔角 为为40,按截面尺寸
9、由小到大,按截面尺寸由小到大普通普通V带国家标准带国家标准规定有规定有Y、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
10、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普通普通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
11、带长L(beltlength):带的计算长度。带的计算长度。式式中中“”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:第二节第二节 摩擦型带传动的工作情况分析摩擦型带传动的工作情况分析一、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
12、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:紧边拉力紧边拉力 -由由 F F0 0 增加到增加到 F F1 1;松边拉力松边拉力 -由由 F F0 0 减小到减小到 F F2 2。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(即假设工作后传动带总长度不变(即紧边拉伸增量紧边拉伸增量 松松边拉伸减量边拉伸减量),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,
13、所需的所需的F 加大,但加大,但Ff不可能无限增大。不可能无限增大。当当Ff达到极限值达到极限值Fflim时,带传动处于即将打滑的临界状态。时,带传动处于即将打滑的临界状态。此时,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:同时根据力平衡条件有同时根据力平衡条件有(1 1)(2 2)(3 3)柔韧体摩擦欧拉公式柔韧体摩擦欧拉公式(4 4)欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前,紧、松边拉力的最大比值。欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前,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
14、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能力,避免打滑。有利于提高带的传动能力,避免打滑。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
15、。三、影响最大有效三、影响最大有效圆周圆周拉力的几个因素:拉力的几个因素:初拉力的控制:安装初拉力的控制:安装V带时,应按规定的初拉力张紧。对带时,应按规定的初拉力张紧。对于中等中心距的带传动,也可凭经验安装,带的张紧程度以大于中等中心距的带传动,也可凭经验安装,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。新带使用前,最好预先拉紧一段为宜。新带使用前,最好预先拉紧一段时间后再使用。时间后再使用。包角包角包角包角 :因为因为因为因为 越大,带和带轮接触面越大,带和带轮接触面越大,带和带轮接触面越大,带和带轮接触面间的摩擦力总和也越大,传间的摩擦力总和也越大,传间的摩擦力总和也越大,
16、传间的摩擦力总和也越大,传动能力就增强。动能力就增强。动能力就增强。动能力就增强。Fmax摩擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数 f fvv:f fv vFmax因为因为因为因为f fv v 越大,摩擦力就越大,传动能力增加。越大,摩擦力就越大,传动能力增加。越大,摩擦力就越大,传动能力增加。越大,摩擦力就越大,传动能力增加。对于对于对于对于V V带,应采用当量摩擦系数带,应采用当量摩擦系数带,应采用当量摩擦系数带,应采用当量摩擦系数 f fv v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
17、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带的横带的横截面积截面积,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,注意:注意: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
18、面处处相等。长,且各剖面处处相等。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:传动带的高度传动带的高度带的弹性带的弹性模量模量显然:显然:dd故:故:b1b2带带绕过小带轮绕过小带轮时的弯曲应力时的弯曲应力带带绕过大带轮时绕过大带轮时的弯曲应力的弯曲应力 与离心拉应力不同,弯与离心拉应力不同,弯曲应力只作用在绕过带轮的曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上那一部分带上 。d dd db3、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:
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- 07 传动 解析
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