机械设计课件第8章带传动.pptx
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1、2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 第第8章带传动章带传动8-1带传动的概述带传动的概述 8-2带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析 8-3V带传动的设计计算带传动的设计计算 8-4V带轮的结构设计带轮的结构设计 8-5带传动的张紧装置带传动的张紧装置 带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的,适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比,它们具有结构简单,成本低廉等优点。8-6同步带传动简介同步带传动简介 8-7带传动的设计实例带传动的设计实例 第1页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专
2、用 作者:潘存云教授 8-1带传动的概述带传动的概述1.带传动的组成带传动的组成 主动轮主动轮1、从动轮、从动轮2、环形带、环形带3。工作原理:工作原理:安装时带被张紧在带轮上,产生的安装时带被张紧在带轮上,产生的初拉力初拉力使得带与带轮之间产生使得带与带轮之间产生压力压力。主动轮转动时,依靠。主动轮转动时,依靠摩摩擦力擦力托动从动轮一起同向回转。托动从动轮一起同向回转。3潘存云教授研制1n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制潘存云教授研制 应用实例:皮带输送装置。应用实例:皮带输送装置。第2页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授
3、 类类型型平带平带V 型带型带多楔带多楔带摩擦型摩擦型啮合型啮合型圆形带圆形带2.带传动的类型带传动的类型潘存云教授研制普通平带普通平带片基平带片基平带片基层潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制布层覆盖层工作面覆盖层第3页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制类类型型平型带平型带V 型带型带多楔带多楔带摩擦型摩擦型啮合型啮合型圆形带圆形带普通平带普通平带片基平带片基平带普通带普通带窄带窄带齿形带齿形带宽带宽带普通带是应用最广泛的一种传动带,其传动功普通带是应用最广泛的一种传动带,其传动功率大,结构简
4、单,价格便宜。由于带与带轮槽之间是率大,结构简单,价格便宜。由于带与带轮槽之间是V型槽面摩擦,故可以产生比平型带更大的有效拉力型槽面摩擦,故可以产生比平型带更大的有效拉力(约(约3倍)。倍)。联组带联组带大楔角带大楔角带2.带传动的类型带传动的类型第4页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 平型带平型带普通平带普通平带片基平带片基平带普通带普通带窄带窄带齿形带齿形带宽带宽带类类型型V 型带型带多楔带多楔带摩擦型摩擦型啮合型啮合型圆形带圆形带联组带联组带大楔角带大楔角带潘存云教授研制2.带传动的类型带传动的类型第5页/共77页2023
5、/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制抗拉体平型带平型带普通平带普通平带片基平带片基平带普通带普通带窄带窄带齿形带齿形带宽带宽带类类型型V 型带型带多楔带多楔带摩擦型摩擦型啮合型啮合型圆形带圆形带联组带联组带大楔角带大楔角带2.带传动的类型带传动的类型潘存云教授研制第6页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 3.3.3.3.带传动的主要传动形式带传动的主要传动形式带传动的主要传动形式带传动的主要传动形式1 1 1 1)按照传动比分类)按照传动比分类)按照传动比分
6、类)按照传动比分类 定传动比、有级变速、无级变速。定传动比、有级变速、无级变速。定传动比、有级变速、无级变速。定传动比、有级变速、无级变速。第7页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 2 2)根据传动的布置情况)根据传动的布置情况a a、开口传动、开口传动 在这种传动中,两轴平行且都向同一方向回转。它是应用最广泛在这种传动中,两轴平行且都向同一方向回转。它是应用最广泛的一种带传动形式。的一种带传动形式。第8页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 b b、交叉传动、交叉传动
7、(图(图a a)交叉传动用来改变两平行轴的回转方向。由于带在交叉处互相交叉传动用来改变两平行轴的回转方向。由于带在交叉处互相摩擦,使带很快地磨损,因此采用这种传动时,应选用较大的中心摩擦,使带很快地磨损,因此采用这种传动时,应选用较大的中心距(距(a aminmin 20b 20b,b b为带宽度)和较低的带速(为带宽度)和较低的带速(v vmaxmax 15m/s)15m/s)。c c、半交叉传动、半交叉传动(图(图b b)半交叉传动用来传递空间两交错轴间的回转运动,通常两轴交半交叉传动用来传递空间两交错轴间的回转运动,通常两轴交错角为错角为9090。交叉传动和半交叉传动只用于交叉传动和半交
8、叉传动只用于平带传动平带传动。第9页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制组成:组成:抗拉体、顶胶、底胶、包布。抗拉体、顶胶、底胶、包布。潘存云教授研制帘布芯结构帘布芯结构绳芯结构绳芯结构包布包布顶胶顶胶抗拉体抗拉体底胶底胶节线节线节面节面节线:节线:弯曲时保持原长不变的一条周线。弯曲时保持原长不变的一条周线。节面:节面:全部节线构成的面。全部节线构成的面。4.V4.V带的结构与尺寸带的结构与尺寸在在V带轮上,与所配用带轮上,与所配用V带的节面宽度带的节面宽度bp相对应的带轮直径称为相对应的带轮直径称为基准直径基准直径
9、d。d潘存云教授研制bp第10页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 V带在规定的张紧力下,位于带轮基准直径上的周线带在规定的张紧力下,位于带轮基准直径上的周线长度称为长度称为基准长度基准长度Ld。标准长度系列详见下页表。标准长度系列详见下页表8-2,bbph 型型 号号 Y Z A B C D E F 顶宽顶宽b 6 10 13 17 22 32 38 50节宽节宽 bp 5.3 8.5 11 14 19 27 32 42 高度高度 h 4 6 8 10.5 13.5 19 23.5 30 楔角楔角截面面积截面面积A/mm2 18
10、 47 81 138 230 476 692 1173 表表8-1普通普通V带的截面尺寸(带的截面尺寸(GB11544 89)40 普通普通V V带有:带有:Y Y、Z Z、A A、B B、C C、D D、E E等型号等型号,已标准化已标准化 Y YZ ZA AB BC CD DE EF F普通普通V V带的尺寸带的尺寸 (=40,h/bp=0.7)第11页/共77页2023/3/18普通普通V带采用带采用基准宽度制基准宽度制,即用基准线的位置和基准宽度,即用基准线的位置和基准宽度来定带轮的槽型、基准直径和带在轮槽中的位置。来定带轮的槽型、基准直径和带在轮槽中的位置。节面:节面:节宽节宽b b
11、P P:轮槽基准宽度轮槽基准宽度b bd d:b bd d=b=bp p 带轮基准直径带轮基准直径d dd d:d dd dddp p 基准长度基准长度L Ld d(公称长度):(公称长度):第12页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07355 0.92 3550 1.17 1.
12、07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.12 710 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98 0.93 0.88 125001400 1
13、.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 Ld/mm Y Z Ld/mm 基准长度基准长度 KL 基准长度基准长度 KL 表表8-2普通普通V带的长度系列和带长修正系数(带的长度系列和带长修正系数(GB/T13575.1 92)200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88第13页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制 =40,h/bp=0.9的的V带称为窄带称为窄V带。带。与普通与普通V带
14、相比,高度相同时,宽度减小带相比,高度相同时,宽度减小1/3,而,而承载能力提高承载能力提高1.52.5倍,适用于传递动力大而又要求倍,适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。紧凑的场合。bh40 型型 号号 宽度宽度b/mm 高度高度 h/mm 3 V 9.5(3/8英寸英寸)8 A,B型型 5 V 16.0(5/8英寸英寸)13.5 B,C,D型型8 V 25.4(1英寸英寸)23 D,E,F型型窄窄V带的结构及截面尺寸带的结构及截面尺寸可替代的 普通V带窄窄窄窄V V V V带有:带有:带有:带有:SPZSPZSPZSPZ、SPASPASPASPA、SPBSPBSPBSPB、SPCSPCSP
15、CSPC和和和和3 V、5 V、8 V两种系列型号型号。两种系列型号型号。两种系列型号型号。两种系列型号型号。第14页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 5.带传动的几何关系带传动的几何关系 中心距中心距a包角包角:因较小 代入得带长潘存云教授研制21aCADBdd1dd2第15页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制21CADBdd1dd2a带长已知带长时,由上式可得中心距 带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮上,而且当带工作一段时间之后,因带永久伸长而松
16、弛时,还应当重新张紧。第16页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 6.带传动的特点带传动的特点 (1)适用于中心距较大的传动;适用于中心距较大的传动;(2)带具有良好的挠性,可缓和冲击、吸收振动;带具有良好的挠性,可缓和冲击、吸收振动;(3)过载时带与带轮之间会出现打滑,避免了其它过载时带与带轮之间会出现打滑,避免了其它零零 件的损坏;件的损坏;(4)结构简单、成本低廉。结构简单、成本低廉。缺点:缺点:(1)传动的外廓尺寸较大;传动的外廓尺寸较大;(2)需要张紧装置;需要张紧装置;(3)由于带的滑动,不能保证固定不变的传动比;由于
17、带的滑动,不能保证固定不变的传动比;(4)带的寿命较短;带的寿命较短;(5)传动效率较低。传动效率较低。优点:第17页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 应用:应用:两轴平行、且同向转动的场合(称为开口传动)两轴平行、且同向转动的场合(称为开口传动),中小功率电机与工作机之间的动力传递。,中小功率电机与工作机之间的动力传递。V带传动应用最广,带速带传动应用最广,带速 v=525 m/s 传动比传动比i=7 效率效率 0.90.957.带传动的应用实例带传动的应用实例 潘存云教授研制试验仪器试验仪器潘存云教授研制滑动轴承试验台滑动轴
18、承试验台实例:第18页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制印刷机械印刷机械潘存云教授研制矿山机械矿山机械 潘存云教授研制动平衡机动平衡机潘存云教授研制建筑机械建筑机械潘存云教授研制试验台试验台第19页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制从动轮从动轮主动轮主动轮n1n2潘存云教授研制8-2带传动工作情况的分析带传动工作情况的分析静止时,带两边的初拉力相等:静止时,带两边的初拉力相等:传动时,由于摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等:传动时,由于
19、摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等:F1 =F2 =F0 为了可靠工作,带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。F1 F2 F1,紧边F2 松边紧边紧边松边松边 设带的总长不变,则紧边拉力增量和松边的拉力减量设带的总长不变,则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等:相等:F1 F0=F0 F2 n1n2F0=(F1+F2)/2一、带传动中的力分析一、带传动中的力分析 F0F0F0F0F1F2F1F2第20页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 总摩擦力F Ff与两边拉力F1、F2对轴心的力矩为:称 F1-F2为有效拉力,即带所能传递的圆周力:F
20、 Fe=F1-F2且传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系:得 F Ff=F1-F2=F Ff 联立 F0=(F1+F2)/2求得:F1=F0+Fe/2 F2=F0-Fe/2两边拉力大小取决于预紧力F0和有效拉力Fe 传递功率增加时,有效拉力也增大两边拉力差值增大。在 F0 一定时,两边拉力为有限值 有效拉力也有限传递的功率也有限。那么,影响最大有效拉力的因素有哪些呢?F FfD1/2-F F1 D1/2+F F2 D1/2=0第21页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制 当带与带轮之间出现打滑趋势时,摩擦力达到最大
21、值,有效拉力也达到最大。以平带为例,分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系。dNF1F2F+dFFf dNd ddld2d2取一小段弧进行分析:参数如图 正压力dN 两端的拉力F 和F+dF 力平衡条件忽略离心力,水平、垂直力分别平衡摩擦力 f dN 二、带传动的最大有效拉力及其影响因素二、带传动的最大有效拉力及其影响因素 第22页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 由力平衡条件积分得紧边和松边的拉力之比为绕性体摩擦的欧拉公式 第23页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:
22、潘存云教授 联立求解:因为1f Fec=N f=Q f 在相同条件下,V带能传递较大的功率。或在传递功率相同时,V带传动的结构更为紧凑。用 f 代替 f 后,得以下计算公式第25页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制三、三、带传动的应力分析带传动的应力分析 1.1.紧边和松边拉力产生的拉应力紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力紧边拉应力松边拉应力松边拉应力A A为带的横截面积为带的横截面积 2.2.离心力产生的拉应力离心力产生的拉应力带在微弧段上产生的离心力 带工作时应力由三部分组成dNcd ddlr F1F2第26
23、页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 离心力 N Nc c在微弧段两端会产生拉力 F Fc c。由力平衡条件得潘存云教授研制dNcd ddlr F1F2Fc Fc d2d2离心力只发生在带作圆周运动的部分,但由此引起的拉力确作用在带的全长。离心拉应力 往x轴投影 第27页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制3.3.弯曲应力弯曲应力当带绕过带轮时,因为弯曲而产生弯曲应力设设h h为带的厚度;为带的厚度;D D为带轮基准直径为带轮基准直径,则有则有 弯曲应力
24、与带轮直径成反比,弯曲应力与带轮直径成反比,为了避免弯曲应力过大,带轮直为了避免弯曲应力过大,带轮直径不得小于最小值。径不得小于最小值。弯曲应力为弯曲应力为DV带轮的带轮的基准圆基准圆由材料力学公式得 hE E为带的弹性模量;槽型槽型D DminminZ A B CSPZ SP SPZ SPZ50 75 125 200 63 90 140 224表表8-48-4V V带轮的最小直径带轮的最小直径 第28页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制2n1n214.4.应力分布及最大应力应力分布及最大应力max1b2cb12最
25、大应力最大应力maxmax出现在紧边出现在紧边与小轮的接触处。与小轮的接触处。离心应力拉应力5.5.作用在轴上的力作用在轴上的力 F0F01Q由力平衡条件得静止时轴上的压力为由力平衡条件得静止时轴上的压力为F0F0Q1212第29页/共77页2023/3/18中国地质大学专用 作者:潘存云教授 中国地质大学专用 作者:潘存云教授 潘存云教授研制F2F2F1F1四、四、带的弹性滑动与打滑带的弹性滑动与打滑 设设带的材料符合变形与应力成正比的规律,则带的材料符合变形与应力成正比的规律,则变形量为变形量为:这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动弹性滑动。
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