《机械设计基础》第13章 带传动与链传动.ppt.ppt
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1、1o1o212带传动的类型和应用带传动的类型和应用带传动的特点:带传动是利用带作为中间挠性件,靠摩擦力将运动和动力从主动带轮传递到从动带轮的一种摩擦传动。2带传动的优点:带传动的优点:有吸振缓冲作用;运行平稳无噪声;结构简单,成本低廉,制造与安装方便(其制造与安装精度不象啮合传动那样严格);有过载保护作用(过载时,带在带轮上打滑,可防止其它零件的损坏);适应中心距较大的地方(可达15m)。3带传动的缺点:带传动的缺点:因有弹性滑动和打滑,故效率低,不能保持准确的传动比;结构尺寸大,轴上压力大;不适用有爆炸危险的场合(因有摩擦放电的现象);寿命短。4带传动的形式:带传动的形式:o1o212特点:
2、两轴平行,两轮转向相同,应用最广。V60m/s(平带),V30m/s(V带),i5(平带),i7(V带)。开口传动开口传动5特点:两轴平行,两轮转向相反,适用于平带。V15m/s,i6。由于带的交叉处的摩擦和扭转,带的寿命低。中心距应大些,a20倍的带宽。交叉传动交叉传动2o1o216半交叉传动半交叉传动2o11特点:两轴交错,不能逆转,只能定向转动,若反向转动带会脱落,适用于平带。V15m/s,i3。7张紧轮的传动张紧轮的传动o1o212特点:两轴平行,两带轮转向相同,不能逆转。用于短中心距,大传动比(目的是增大包角)。V2550m/s,i10。张紧轮张紧轮8多从动轮传动多从动轮传动变速传动
3、变速传动9平带 特点:特点:横截面扁平矩形,内侧为工作面。适用于高速带的类型平带V带(三角带)特殊截面带(提示:提示:胶帆布平带一般整卷 出售,有端;高速 平带为无端环行平带)10 V带(三角带)带(三角带)特点:特点:横截面为等腰梯形,两侧为工作面,具有较大的牵引力,应用最广。(提示:提示:V带是无端的,每一种型号都有若干种公称长度供选用。)11特殊带简介多楔带特点:兼有平带和V带的优点。多用于传递动力大,又要求 结构紧凑的场合或带轮轴与 地面垂直的场合。12圆形带圆形带特点:特点:牵引力小,传递功率小。V15m/s,i3。常用于仪器和家用器械中(例:缝纫机)。13活络带活络带特点:特点:便
4、于更换损坏的带节,用于不重要的小功率场合。14 双面双面V带带特点:特点:带的两边都工作。常用于农业机械中多从动轮的场合。15齿形带 齿形带(同步带)齿形带(同步带)特点:带轮为齿形轮,带为齿形带,是由齿轮传动演变而来。用于要求柔性啮合,并保证较准确的传动比。16带传动的有关叁数:带传动的有关叁数:dd1d2d节线节线(中性层处)(中性层处)d1、d2带轮直径;带轮直径;(是指基准直径是指基准直径或计算直径)或计算直径)171、2包角;包角;121=180-d2-d1a57.3式中式中:a中心距(带张紧后两轮中心的距离)中心距(带张紧后两轮中心的距离)a18LdLi节线带长L(V带)Ld基准长
5、度:计算长度或节线长度(用于计算)Li公称长度:内周长度(用于购买或测量)19中心距:中心距:a2L-(d1+d2)+2L-(d1+d2)2-8(d2-d1)28L 2a+(d1+d2)+2(d2-d1)24a带长度:带长度:(对于(对于V带带 :Ld=L)对于开口传动,对于开口传动,20调整螺旋电机小带轮带对于中心距可调时:适用于两轴水平或接近水平的传动带的张紧方法带的张紧方法榨油机21电机小带轮带调整螺旋适用于垂直或接近垂直的带传动切片机22适用于中小功率的传动自动张紧23 对于中心距不可调时:a小带轮张紧轮悬重张紧轮装于松边外侧靠近小带轮,以增大包角榨油机24a调整装置张紧轮张紧轮装于松
6、边内侧,以免带反向弯曲降低寿命25带传动的受力分析带传动的受力分析o1o2F0初拉力F0F0F0F0n1F1F1F2F2紧边F1紧边拉力松边F2松边拉力主动轮从动轮n2带的工作原理:带的工作原理:26设带的总长不变,则紧边拉力的增量应等于松设带的总长不变,则紧边拉力的增量应等于松边拉力的减小量,即:边拉力的减小量,即:F1-F0=F0-F2得:得:预拉力预拉力:F0=(F1+F2)12有效拉力有效拉力:(拉力差或能传递的圆周力):(拉力差或能传递的圆周力)F=F1-F2=1000PV (N)其中:其中:P传递的功率(传递的功率(KW)V带速带速(m/s)27打滑打滑当带所传递圆周力超过带与带轮
7、当带所传递圆周力超过带与带轮之间的极限摩擦力总和时,带与带轮之间的极限摩擦力总和时,带与带轮将发生显著的相对滑动现象。将发生显著的相对滑动现象。28将打滑时,将打滑时,F1紧边拉力与松边拉力紧边拉力与松边拉力F2的关系的关系:假定:(1)带无伸长,无内摩擦;(2)不计带的自重、厚度和离心力;(3)开始打滑时,带沿带轮等速滑动。29取微段取微段dlF1F2rdlddNfdNFd2F+dFd230可得,可得,欧拉公式:欧拉公式:F1F2=e f带轮包角,rad;e自然对数的底,e2.718;其中:f带与轮之间的摩擦系数;对V带:ffv(当量摩擦系数)fv=f2sin带轮轮槽楔角。注意注意因fvf,
8、所以在相同的条件下,V带(比平带)能传递较大的功率。3128032NPmax615.184650/150 F1=28033(1)F(P0)F12o1o2增大包角的方法:减小传动比增大中心矩;采用张紧装置;使水平布置的带传动,紧边在下,松边在上。o1o2o1o21=180-D2-D1a60 提高带传动工作能力的措施:提高带传动工作能力的措施:Fmax=F1 -F2=2 F0 ()e f-1e f+1o1o21=180-D2-D1a60 34增大摩擦系数的方法:采用摩擦系数较高的材料;采用V带传动(f f)但 F0磨损、发热寿命轴上压力 F0工作能力带易跳动,易打滑。(3)F0F(P0)(2)fF
9、(P0)(注:F=2 F0 ()e f-1e f+1(4)尽量使带传动在靠近最佳速度下工作传动功率最大时的最佳速度 Vopt=F13q=0.58Vlim其中 Vlim极限速度,Vlim 50m/S。(一般Vopt=15m/s20m/s)35(5)采用新型带传动 例如:采用大楔角V带、多楔带、同步带等。(6)采用高强度带材料 例如:采用钢丝绳、涤纶等合成纤维作为带的承载层。36带的应力分析带的应力分析带中的应力由三部分组成:带中的应力由三部分组成:o1o21212(1)由拉力产生的拉应力:)由拉力产生的拉应力:紧边:紧边:1=松边:松边:2=F1AF2A式中式中A为带的横截面积为带的横截面积。3
10、7(2)由离心力产生的拉应力:)由离心力产生的拉应力:FcdldCrd2Fcd2d可得,由离心力可得,由离心力C产产生的带中拉力:生的带中拉力:Fc=qV 2N式中:式中:q带每米长质量,带每米长质量,kg/m;V带速,带速,m/s。注意:离心力虽只发生在带作圆注意:离心力虽只发生在带作圆 周运动的部分,周运动的部分,但由此引起的但由此引起的拉力却作用于带的全长。拉力却作用于带的全长。离心拉应力:离心拉应力:c=FcA=qV 2A38(3)由弯曲产生的弯曲应力由弯曲产生的弯曲应力:只发生在绕在带轮部分的带中只发生在绕在带轮部分的带中。ydV带的带的节线节线由材料力学知:由材料力学知:b=2yE
11、d其中其中:y带的中性层到最带的中性层到最外层的垂直距离,外层的垂直距离,mm;E带的弹性模量带的弹性模量,N/mm2;d带轮直径,带轮直径,mm;注意:注意:d b 39带的应力分布:带的应力分布:o1o2n1n2c2b1b21max=1+b1+c注意:注意:最大应力发生在紧边与小带轮接触处。最大应力发生在紧边与小带轮接触处。40带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比弹性滑动弹性滑动 由于带是弹性体,受力不同时弹性由于带是弹性体,受力不同时弹性变形量不同,从而引起带和带轮之间的相对滑动变形量不同,从而引起带和带轮之间的相对滑动现象。现象。41o1o2n1n2F1V后缩后缩F2F2V
12、前伸前伸F1研究一段带在一周期循环中,其弹性滑动的情况:研究一段带在一周期循环中,其弹性滑动的情况:42弹性滑动是一个不可避免的物理现象;(1)V从动轮 V带 V主动轮(2)传动效率降低;(3)引起带的磨损;(4)使带的温度升高。弹性滑动引起的后果:启示:启示:43注意注意弹性滑动与打滑的区别:弹性滑动与打滑的区别:弹性滑动是一个不可避免的物理现象,打滑则是由于过载引起的全面滑动,打滑是可以避免的。打滑总是在小带轮上先开始发生。打滑总是在小带轮上先开始发生。44滑动系数滑动系数由于带的弹性滑动所引起的从动轮圆周速度的降低率。d1n1-d2n2V1-V2V1d1n1=0.010.02带的传动比:
13、带的传动比:i=n1n2=d2d1(1-)45普通普通V带传动的计算带传动的计算普通普通V带的规格:带的规格:强力层分帘布结构和线绳结构;帘布结构线绳结构外包层伸张层强力层压缩层46普通普通V带的楔角带的楔角40(祥见:祥见:241页,表页,表12-1)注意注意相应的带轮的楔角相应的带轮的楔角40。(祥见:(祥见:249页,表页,表12-8)目的目的:保证带和带轮良好接触(考虑了安装时带的变形)。47普通普通V带带有七种型号:有七种型号:Y、Z、A、B、C、D、E(断面尺寸增大)(断面尺寸增大)表表12-1 普通带的截面尺寸普通带的截面尺寸型号顶宽b(mm)b节宽bd(mm)bd高度h(mm)
14、h楔角40每米质量q(kg/m)Y Z A B C D E6 10 13 17 22 32 385.3 8.5 11 14 19 27 324 6 8 11 14 19 250.04 0.06 0.1 0.17 0.3 0.6 0.87 48普通普通V带带是无端的,每一种是无端的,每一种型号都有若干种公称长度型号都有若干种公称长度供选用。供选用。49带传动的主要失效形式:打滑和疲劳破坏(脱层、撕裂或拉断)保证一定的疲劳强度的条件:max=1+b1+c(1)将(1)式代入上式,并整理,可得:保证不打滑又不疲劳单根V带所能传递的功率P0:教材,243页,表12-3(特定条件下)保证不打滑时,单根V
15、带所能传递的功率:P0=F1(1-1e f)V1000=1 A(1-1e f)V1000VV50许用功率许用功率P0实际工作条件下,单根普通V带所能传递的功率。P0=(P0+P0)KKL式中:式中:P0功率增量(考虑i1时,引起的传递功率的提高),表12-4。K包角系数(考虑1180时对传动的影响),表12-5;KL长度系数(考虑与特定带长不同时对传动能力的影响),表12-2;51普通普通V带型号的确定:带型号的确定:计算功率:Pc=KAP式中:P传动的额定功率,KW。KA工况系数,表12-6;根据 Pc和 n1图12-14型号524000315025002000160012501000 80
16、0 630 500 400 315 250 200 160 125 1001 1.6 2.5 4 6.3 10 16 25 40 63 100 160小带轮转速n1/(r/min)计算功率Pc/KW图12-14 普通V带型号的选择D1=50708010080100112140125140160200200215355400355400450560450500560800ZABCDE53 若为两种型号交界时,可先按两种型号计算,最后比较取舍(小型号根数多,大型号则根数少)。图12-14表示:一种型号的带,由一条实线和一条虚线组成,分别适用的带轮直径范围。由于带的质量和制造工艺各个生产厂家有很大区
17、别,所以各种型号的带适用范围很窄。注意:54V带的根数带的根数:Z=PcP0=Pc(P0+P0)K KL55主要叁数的选择主要叁数的选择:(1)带的根数 Z7由于根数太多,则易出现受力不均匀现象,造成过早失效。56(2)小带轮直径)小带轮直径 d1dmin,由于d1过小,则带的弯曲应力过大,将导致带的寿命降低。Y Z A B C dmin20 50 75 125 200表12-7 带轮最小直径 dminmm型号注:带轮直径系列带轮直径系列:20,22.4,25,28,31.5,40,45,50,56,63,71,75,80,90,95,100,106,112,118,125,132,140,1
18、50,160,170,180,200,212,224,236,250,265,280,300,315,355,375,400,425,450,475,500,530,560,600,630,710,750,800,850,900,950,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,1900,2000,2240,2500带轮直径d1和d2应符合直径系列57(3)带速)带速 V应在525范围内。目的:提高承载能力。若不足,可采取适当加大中心距或增设张紧轮的方法。(4)小带轮包角)小带轮包角 1=180-d2-d1a57.312058(5)中心距和带长中心距和带长初步估算中
19、心距:0.7(d1+d2)a02(d1+d2)L0=2a0+(d1+d2)+2(d2-d1)24a0初步估算V带长度:由L0表12-2Ld ,带的中心距:a a0+Ld+L0 2注意:考虑带的安装和调整张紧力的需要,应保证带的中心距的变动范围:0.03Ld59(6)预拉力预拉力F0打滑;F0 轴、轴承受力带的寿命F0=500 PCZV(2.5K-1)+qV2 (N)F0=(F1+F2)12+qV2 计入离心力的影响(离心力将使带与带轮之间压力减小)其中:Pc计算功率,KW;ZV带根数;v带速,m/s ;K包角系数;qV带每米质量 ,kg/m。60(7)作用在轴上的压力)作用在轴上的压力FQ:F
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