机械设计基础带传动与链传动.pptx

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1、136 V带轮的结构138 链传动的特点和应用 1310 链传动的运动分析和受力分析 135 普通V带传动的计算139 链条和链轮 1312 滚子链传动的计算 第1页/共80页 中心距较大的传动,采用环形挠性元件传动，减少零件数量，简化传动装置，降低成本。链传动摩擦型啮合型挠性传动带传动第2页/共80页1313-1 1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用1 1、带传动组成、带传动组成 主动带轮主动带轮1、从动带轮、从动带轮2、环形带、环形带2 2、工作原理、工作原理 静止时，静止时，两边拉力相等；两边拉力相等；传动时，传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），拉力大的一边称为主动边（紧边），拉

2、力小的一边为从动边（松边）拉力小的一边为从动边（松边）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3页/共80页3 3、带传动的分类带传动的分类带传动的分类带传动的分类按传动形式分：按传动形式分：开口传动：开口传动：两轴平行，同向回转两轴平行，同向回转 交叉传动：交叉传动：两轴平行，反向回转两轴平行，反向回转 半交叉传动：两轴交错，不能逆转半交叉传动：两轴交错，不能逆转 第4页/共80页按带的截面分：按带的截面分：平带传动：底面是工作面，可实现多种形式的传动平带传动：底面是工作面，可实现多种形式的传动带传动：带两侧面是工作面

3、，当量摩擦系数大，承带传动：带两侧面是工作面，当量摩擦系数大，承载力大，只用于开口传动载力大，只用于开口传动多楔带传动：具平、带的优点多楔带传动：具平、带的优点同步带传动：具带与链传动的特点同步带传动：具带与链传动的特点第5页/共80页 设小、大带轮的直径为d1、d2，带长为L。中心距a、包角4 4、带传动参数、带传动参数第6页/共80页5 5、带传动的张紧方式、带传动的张紧方式带传动常用的张紧方法是调节中心距。第7页/共80页中心距不能调节，可采用具有张紧轮的装置。第8页/共80页6 6、带传动的特点、带传动的特点优点：1）适用于中心距较大的传动；2）带具有良好的挠性挠性，可缓和冲击吸收振动

4、；3）具有过载保护作用；4）结构简单，成本低。缺点：1）外廓尺寸大；2）需要张紧装置；3）由于带的打滑，不能保持精确的传动比；4）带的寿命短；5）传动效率低。第9页/共80页7 7、带传动的主要性能：、带传动的主要性能：带速V：一般为V=525ms；平型带45V带710同步齿型带10 通常，带传动用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。目前V带传动应用最广。传动比i：效率：传动效率0.900.95第10页/共80页1 1、带传动的受力分析带传动的受力分析安装时，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上.Ffn2FfF1带工作前：带工作时：F0F0此时，带只受初拉力F0作用n1F2F2由于摩擦力的作

5、用：由于摩擦力的作用：紧边拉力-由 F0 增加到 F1；松边拉力-由 F0 减小到 F2。Ff 带轮作用于带的摩擦力F1132 带传动的受力分析第11页/共80页两边拉力之差称有效拉力F（或圆周力，是 Ff 的总和）:设带的总长度不变：F1-F0(紧边拉力增量)F0-F2(松边拉力减量)F0(F1 F 2)/2F1 F0 F/2F2 F0 F/2由F=F1 F2P F v/1000 kWP 增大时，所需的F(即Ff)加大。但Ff 不可能无限增大。带所传递的功率为:当Ff 达到极限值Fflim 时，带传动处于即将打滑的临界状态。此时，F1 达到最大，而F2 达到最小。第12页/共80页 欧拉公式

6、反映了带传动丧失工作能力之前，紧、松边拉力的最大比值。在临界状态,摩擦力达到极值，带的有效拉力也达到极值。这时，松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:挠性体摩擦公式欧拉公式2 2、带传动的最大有效圆周拉力、带传动的最大有效圆周拉力第13页/共80页F=F1 F2联解：得：此时的F 为临界状态时，带能产生的最大有效拉力又F1 F0 F/2 当带需传递的圆周力大于带能产生的最大有效拉力时带与带轮将发生显著的相对滑动打滑第14页/共80页讨论：影响最大有效拉力的几个因素：初拉力初拉力F F0 0：但带发热和磨损加剧，缩短寿命但带发热和磨损加剧，缩短寿命包角包角 ：,F故应限制小带轮的最小包角故应限制小

7、带轮的最小包角 1 1摩擦系数摩擦系数 f f ：f fFV V带采用当量摩擦系数带采用当量摩擦系数 f fv v F F0 0 F，V V带的当量摩擦系数带的当量摩擦系数 f fv v是多少？是多少？第15页/共80页QFNQFNFN平带传递的摩擦力：V带传递的摩擦力:第16页/共80页由离心力产生的拉应力；由弯曲产生的弯曲应力。由紧边和松边拉力产生的拉应力；工作时，带横截面上的应力由三部分组成：13-3 带的应力分析Ffn2FfF1n1F2F2F1第17页/共80页1、拉力F1、F2 产生的拉应力1、2 紧边拉应力：1 F 1/A MPa松边拉应力：2 F2/A MPaA 带的横截面积，第

8、18页/共80页2、离心力产生的拉应力c先求离心力产生的拉力：dFNC在微单元弧段dl，离心力为：离心力引起的拉力Fc：第19页/共80页 虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段，但其产生的离心拉力（或拉应力）却作用于带的全长，且各剖面处处相等。离心拉力 Fc 产生的拉应力为：注意：第20页/共80页 带绕过带轮时发生弯曲，由材力公式得带的弯曲应力：节线至带最外层的距离带的弹性模量显然：d故：b 1 b 2带绕过小带轮时的弯曲应力带绕过大带轮时的弯曲应力db 3、带弯曲而产生的弯曲应力b带的基准直径第21页/共80页带横截面的应力为三部分应力之和。最大应力发生在:紧边开始进入小带轮处。带受变应

9、力作用，这将使带产生疲劳破坏。由此可知：第22页/共80页当有两个带轮时，带传动一周，完成两个应力循环。带的应力循环总次数N为：带轮数，一般k=2寿命（h）带速（m/s）带长（m）第23页/共80页 一平皮带传动，传递的功率P=15kW，带速v=15m/s，带在小轮上的包角1=170o（2.97rad），带的厚度=4.8mm，宽度b=100mm，带的密度=110-3kg/cm3，带与轮面间的摩擦系数f=0.3。求（1）传递的圆周力；（2）紧边、松边拉力；（3）由于离心力在带中引起的拉力；（4）所需的预拉力；（5）作用在轴上的压力。例13-1第24页/共80页（1）传递的圆周传递的圆周力力（2）

10、紧边、松边拉力两边拉力之差称有效拉力F，或圆周力。F=F1-F2第25页/共80页（3）求由于离心力产生的拉求由于离心力产生的拉力：力：该平带每米长的质量为：第26页/共80页（4）所需的预拉力所需的预拉力第27页/共80页（5）作用在轴上的压力作用在轴上的压力F0FQ1F0F0F0FQ第28页/共80页1 1、弹性滑动、弹性滑动 F1F2紧边松边F0F2F0F2F1F113-413-4 带传动的弹性滑动和传动比带是弹性体弹性形变：于是，带在带轮上就有相对滑动。第29页/共80页 定义：定义：由于带的两边弹性变形不等所引起的带与带轮之间的由于带的两边弹性变形不等所引起的带与带轮之间的微微量量相

11、对滑动。相对滑动。产生的原因产生的原因：由弹性变形和拉力差引起的。由弹性变形和拉力差引起的。特点特点：弹性滑动弹性滑动不可不可避免；避免；F 弹性滑动弹性滑动 后果：后果：带带速速滞滞后后于于主主动动轮轮，超超前前于于从从动动轮轮v1 v带带 v2，v1 v2；带传动传动比不稳定带传动传动比不稳定第30页/共80页对比一下打滑对比一下打滑打滑是打滑是带沿带轮面发生全面滑动。带沿带轮面发生全面滑动。产生的原因产生的原因：FFfmax 打滑打滑特点特点：打滑打滑可以可以避免避免，而且应当避免而且应当避免 短时打滑起到过载保护作用短时打滑起到过载保护作用 打滑先发生在小带轮处打滑先发生在小带轮处 后

12、果：后果：打滑打滑带的剧烈磨损带的剧烈磨损从动轮转速剧烈降低从动轮转速剧烈降低失效失效F1F2紧边松边第31页/共80页传动比i：反映了弹性滑动的大小，随载荷的改变而改变。载荷越大，越大，传动比的变化越大。滑动率弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率。2 2、传动比、传动比实际传动比理论传动比对于V带：0.010.02,一般计算时可忽略不计第32页/共80页13-513-5 普通普通V V带传动的计算带传动的计算抗拉体是承受负载拉力的主体。顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。外壳用橡胶帆布包围成型。一、V带的规格1、结构：第33页/共80页2、带的节线与节面节线：当带受纵向弯曲时，带中保持长度

13、不变的任一周线；节面：全部节线构成的面。节宽：带的节面宽度。当带受纵向弯曲时，节宽保持不变。bp第34页/共80页带轮的基准直径d：v带的节面宽度bp对应的直径。带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度。皮带的基准长度Ld：见表13-2bpd第35页/共80页3、带的型号普通v带：楔角为40o，相对高度（h/bd）为0.7的三角带。表13-1。bpbh普通普通V带：带：Y、Z、A、B、C、D、E七种七种窄窄V带：带：SPZ、SPA、SPB、SPC四种四种第36页/共80页2、单根V带的许用功率二、单根普通单根普通V带的许用功率带的许用功率1、带传动的主要失效形式打滑：带与带轮之间的显著

14、滑动，过载引起。疲劳：变应力引起。带设计准则：在保证不打滑的前提下，具有足够的 疲劳寿命。要保证带的疲劳寿命，应使最大应力不超过许用应力：临界状态时的最大有效拉力为：第37页/共80页 由此得单根带所能传递的功率（基本额定功率）：第38页/共80页 表133列出了在特定条件下单根普通V带所能传递的功率。特定条件：传动平稳；i 1，12；特定带长Ld 当实际工作条件与特定条件不同时，要对P0 值加以修正，即可得到实际工作条件下，单根普通带所能传递的功率，称为许用功率 P0：第39页/共80页 包角不等于，传动能力有所下降，引入包角修正系数K。带越长，单位时间内的应力循环次数越少，则带的疲劳寿命越

15、长。相反，短带的寿命短。引入带长修正系数 KL。传动比 i 1，从动轮直径增大，b2减小，传动能力提高，则额定功率增加。查表13-5查表13-7查表13-2 P0 功率增量K 包角修正系数KL 带长修正系数第40页/共80页三、带的型号和根数的确定工况系数，查表138。计算功率:根数:型号:计算功率PC(KW)转速n1(r/min)第41页/共80页四、主要参数的选择1.带轮直径和带速小轮直径d1应该大于等于最小直径dmin带型d minYZABCDE205075125200355500普通V带轮的基准直径系列 20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67

16、 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 900 1000 第42页/共80页带速:要求:V=2025m/s离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，传递载荷能力V太小:由P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，寿命 V太大:问题：如太小或太大，如何处理？第43页/共80页2、中心距、带长和包角初定：计算：表13-2选

17、接近的基准长度Ld修正中心距：验算：问题：如包角太小，如何处理？第44页/共80页3、预拉力4、轴上压力第45页/共80页带轮材料:结构尺寸:1）实心式 2)腹板式3）轮辐式V25m/s:铸钢或钢板冲压后焊接小直径 da（2.53）d中等直径 da300mm直径很大 da350mm136 V带轮的结构第46页/共80页例13-2 设计一通风机用V带传动。异步电动机驱动。n1=1460r/min,n2=640r/min,P=9kW,每日两班制工作。解:1、确定计算功率 根据表13-8，取 2、选普通V带型号根据 由图13-15确定带型为B型第47页/共80页3、求带轮基准直径d1、d2由表13-

18、9，B型带，dmin=125，取 d1=140mm大带轮直径：由表13-9，取标准带轮直径d2=315mm 验算大带轮转速误差：4、校核带速v 带速符合要求。第48页/共80页5、确定中心距a及V带基准长度Ld初定中心距a0：取a0=700mm。由表13-2：实际中心距a：第49页/共80页6、验算小带轮包角 7、计算V带根数Z表13-3，P0=2.82kw;,表13-5，P0=0.46kw;表13-7，K=0.97表13-2，KL=1取Z=4第50页/共80页8、计算轴上的压力FQ表13-1，q=0.17kg/m9、带轮结构设计：略第51页/共80页1、组成：主动链轮 从动链轮 环形链条2、

19、工作原理：以链条作中间挠性元件，靠链与链轮的啮合来传递动力和运动。3、特点：平均传动比准确，无滑动 作用在轴上压力小，对轴承的摩擦小；结构紧凑，能在恶劣的环境下工作；优点：138 链传动的特点和应用第52页/共80页瞬时链速和瞬时传动比不是常数传动不平稳 传动时有噪音、冲击缺点：4、链传动的主要性能：闭式0.950.98；开式0.900.93；通常i 8通常P100kw；通常v15m/s；传动功率：传动效率：单级传动比：传动速度：中心距：amax 56m第53页/共80页例：第54页/共80页一、链条传动链可分为：滚子链、齿形链传动链可分为：滚子链、齿形链138 链传动的特点和应用1、滚子链（

20、套筒滚子链）组成:第55页/共80页Pt为排距双排链：材料：碳素钢、合金钢+热处理提高强度、耐磨性第56页/共80页参数：参数：节距节距p相邻两销轴中心之距离相邻两销轴中心之距离 链长链长 链节数链节数偶数：偶数：用开口销或弹簧卡锁住活动销轴用开口销或弹簧卡锁住活动销轴奇数：采用过渡链节第57页/共80页2、齿形链、齿形链 又称无声链，链板的齿形与链又称无声链，链板的齿形与链轮轮齿互相啮合。轮轮齿互相啮合。特点：特点：优点：优点：传动平稳、无噪声，承受冲击性传动平稳、无噪声，承受冲击性能好，工作可靠能好，工作可靠缺点：缺点：结构复杂，价格较高，且制造较结构复杂，价格较高，且制造较难难适宜场合：

21、高速传动或运动精度要求较适宜场合：高速传动或运动精度要求较高，传动比大和中心距较小高，传动比大和中心距较小结构：链板(带两个齿，交错并列铰接)导板(防侧向窜动)第58页/共80页二、链轮 国标仅规定了下列参数的最大最小值：1）链轮齿槽的齿面圆弧半径 re 2）齿沟圆弧半径ri 3）齿沟角的极限值 这样规定：使齿廓曲线设计有很大灵活性。符合上述规定的端面齿形有很多，最常用的是“三圆弧一直线”1、齿形：端面齿形第59页/共80页“三圆弧一直线”能保证链节能平稳地计入及退出啮合aa、ab、cd、bc（零件工作图上不画）轴面齿形（零件工作图上要画）第60页/共80页被链轮节距等分的圆：被链轮节距等分的

22、圆：d=p/(sin180/z)2、基本尺寸分度圆直径：齿顶圆直径:da齿根圆直径:df第61页/共80页3、材料、材料材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度材料要求：保证轮齿具有足够的耐磨性、强度灰铸铁、碳钢、铸钢、合金钢灰铸铁、碳钢、铸钢、合金钢 （小链轮材料选好些）（小链轮材料选好些）4、链轮结构整体式整体式孔板式孔板式组合式组合式第62页/共80页一、链传动的运动分析1310 链传动的运动分析和受力分析链轮可抽象成正多边形，主动边总处于水平位置平均链速：（相当于多边形传动）平均传动比：第63页/共80页瞬时链速：瞬时链速不是常数，且z越少，转速越不均匀多边形效应由于故第64页/共80

23、页瞬时传动比：第65页/共80页二、链传动的受力分析圆周力：F=1000P/v悬垂拉力:Fy=Kyqga(Ky垂度系数)离心拉力:Fc=qv2紧边拉力:F=F+Fc+Fy松边拉力:F=Fc+Fy压轴力：FQ=(1.2-1.3)F第66页/共80页一、链轮齿数一、链轮齿数小链轮小链轮齿数不宜太少，按表齿数不宜太少，按表13-2选选以降低多边形效应以降低多边形效应 13-11 主要参数及其选择链轮齿数选用奇数，这是因为链条的链节数一般用偶数第67页/共80页大链轮大链轮齿数不宜太多，一般齿数不宜太多，一般z2 120以防止脱链以防止脱链第68页/共80页二、链节距二、链节距最主要的参数。它是相邻链

24、节中心之间的距离最主要的参数。它是相邻链节中心之间的距离节距节距 p 越大，承载能力越大越大，承载能力越大但但 p 过大，运动越不均匀，冲击越大，且结构庞大过大，运动越不均匀，冲击越大，且结构庞大 高速重载时，宜选小节距多排链高速重载时，宜选小节距多排链 低速重载时，宜选大节距单排链低速重载时，宜选大节距单排链第69页/共80页三、中心距和链的节数三、中心距和链的节数中心距：中心距：a=(30-50)p,amax=80p a太小太小包角小；包角小；a太大太大链条易抖动链条易抖动链条长度：常以链节数Lp表示。为使松边有适当的垂度，实际a比计算的小a=90.002-0.004）a圆整、取偶数:得实

25、际的Lp初定a0:计算a:第70页/共80页8-12 8-12 滚子链传动的计算一、链传动的失效形式一、链传动的失效形式1.链条静力拉断链条静力拉断 发生在发生在低速（低速（v0.6ms）时。过载）时。过载 引起。引起。2.链板的疲劳破坏（板断裂，套筒、滚子点蚀）链板的疲劳破坏（板断裂，套筒、滚子点蚀）发生在发生在中速（中速（正常润滑）正常润滑）时。变应力时。变应力引起。引起。3.滚子套筒的冲击破坏（滚子套筒的冲击破坏（套筒、滚子破裂套筒、滚子破裂）发生在中高速时。反复冲击发生在中高速时。反复冲击引起。引起。4.销轴套筒的胶合销轴套筒的胶合 发生在高速时。发生在高速时。高速高速+冲击冲击油膜破

26、坏油膜破坏 温度温度 引起。引起。5.链条铰链的磨损链条铰链的磨损 发生在开式传动或润滑不良中。发生在开式传动或润滑不良中。失效与：链速有关、润滑状态有关失效与：链速有关、润滑状态有关第71页/共80页实际使用区域二、功率曲线图4321极限功率曲线n1P曲线1-正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；曲线2-链板疲劳强度限定的极限功率；曲线3-滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线4-铰链胶合限定的极限功率；密封润滑不良 在一定寿命下，通过试验，可得一种失效形式对应的一种极限功率曲线。第72页/共80页图图13-3313-33为为不同型号不同型号滚子链滚子链的的极限功率曲极限功率曲线

27、线反映了反映了P P0 0，n n1 1,型号之间的关系型号之间的关系该曲线在特定条件下制定：(1)两轮共面；(2)z1=19；(3)Lp=120；(4)载荷平稳；(5)按推荐方式润滑；(6)Lh=1500h；(7)相对伸长量3%问题：（1）何为推荐方式润滑？（2）不能按推荐方式润滑会怎样？（3）实际条件与特定条件不同时 如何处理？第73页/共80页问题（问题（1 1）：）：推荐的润滑方式推荐的润滑方式第74页/共80页人工定期润滑人工定期润滑滴油润滑滴油润滑油浴润滑油浴润滑压力喷油润滑压力喷油润滑第75页/共80页问题（2）不能按推荐方式润滑会怎样？不能按推荐方式润滑或润滑不良时，P0值会降

28、低：当 v 1.5m/s 时，降低到50%P0 当 1.5 7m/s 时，传动不可靠问题（3）实际条件与特定条件不同时如何处理？对P0值加以修正：P0=P0 KZ KmKZ 表13-3 Km表13-4第76页/共80页三、链传动计算计算功率：PC=KAP （KA工况系数，表13-15）满 足：PC P0 即 PC P0 KZ Km(1)v 0.6m/s：(2)v 0.6m/s:校核静力安全系数:Q 链的极限载荷，表13-11F1紧边拉力第77页/共80页13-13 13-13 链传动的润滑与布置一、链传动的润滑一、链传动的润滑润滑方式：图13-34润 滑 油：表13-16全损耗系统用油、工业齿轮油第78页/共80页二、布置（表13-17）第79页/共80页感谢您的观看。第80页/共80页