(10)--第5章 带传动机械设计机械设计.pdf
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1、机械传动原动机原动机工作机工作机传动系统传动系统控制系统控制系统辅助系统辅助系统带传动带传动概述1带传动的工作情况分析2V带传动的设计3V带轮的设计及V带传动的张紧4概述带传动的组成带传动的组成131n2n12F0F0F0F0主动轮从动轮传动带工作原理: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使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时,得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时,依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转。依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转。概述带传动的特点带传动的特点2优点:优点:结构形式很简单,成本相对低廉;结构形式很简单,成本相对低廉;1带具有良好的
2、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;2摩擦型带传动过载时带与带轮之间会出现打滑,摩擦型带传动过载时带与带轮之间会出现打滑,避免了其它零件的损坏;避免了其它零件的损坏;3传动中心距比较大。传动中心距比较大。4概述缺点:缺点:由于带的弹性滑动,不能保证固定不变的传动比;由于带的弹性滑动,不能保证固定不变的传动比;1带传动的外廓尺寸比较大,结构不够紧凑带传动的外廓尺寸比较大,结构不够紧凑;2带传动的寿命也比较短带传动的寿命也比较短;3不适合用在高速、易燃的场合不适合用在高速、易燃的场合;4带传动还需要张紧装置对他进行张紧。带传动还需要张紧装置对他进行张紧。5带传动的特
3、点带传动的特点2概述带传动的类型带传动的类型类型类型摩擦型摩擦型啮合型啮合型带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理331n2n12F0F0F0F0工作原理:工作原理:安装时带被张紧在带轮上,安装时带被张紧在带轮上,产生的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。主动轮转动时,依靠摩擦力拖压力。主动轮转动时,依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转。动从动轮一起同向回转。概述带传动的类型带传动的类型类型类型摩擦型摩擦型啮合型啮合型平带平带V 型带型带多楔带多楔带齿形带齿形带(同步带同步带)圆形带圆形带带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述带传动的类型带传动的类型摩
4、擦型摩擦型平带平带-结构简单,传动效率高,适用结构简单,传动效率高,适用 于大中心距的场合于大中心距的场合带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述带传动的类型带传动的类型摩擦型摩擦型平带平带V 型带型带-摩擦牵引力大(类型)摩擦牵引力大(类型)带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述普通普通V带带和和窄窄v带带的结构和参数的结构和参数:普通普通V带带窄窄V带带联组联组窄窄V带带带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述组成:组成:抗拉体、顶胶、底胶、包布。抗拉体、顶胶、底胶、包布。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带传动的类型和
5、工作原理带传动的类型和工作原理3概述节面节面节面的宽度称为节面的宽度称为节宽节宽,用,用bp来进行表示。来进行表示。带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述在在V带轮上,与所配用带轮上,与所配用V带的节带的节面宽度相对应的带轮直径称为面宽度相对应的带轮直径称为基准直径基准直径dd。ddV带在规定的张紧力下,位于带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轮基准直径上的周线长度称为基准长度基准长度Ld。bp标准长度系列详见下页表标准长度系列详见下页表带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84
6、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 1.07 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
7、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 1.01 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 KL 基准长度 KL 表1 普通V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概述普通普通V带:带:已经标准化,有已经标准
8、化,有七种型号七种型号。普通V带的截面尺寸(GB/T11544-1997)型号节宽 bP/mm 顶宽b/mm 高度 h/mm 横截面积A/mm2楔角bbph带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述窄窄V带:带:已经标准化,有已经标准化,有四种型号四种型号。窄V带的截面尺寸(GB/T11544-1997)型号节宽 bP/mm 顶宽b/mm 高度 h/mm 横截面积A/mm2楔角bh40 与普通与普通V带相比,高度相同时,带相比,高度相同时,宽度减小宽度减小1/3,而,而承承载能力提高载能力提高1.52.5倍倍,适用于传递动力大而又要求,适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。紧凑的场合。带
9、传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述带传动的类型带传动的类型摩擦型摩擦型平带平带V 型带型带多楔带多楔带 -摩擦牵引力大摩擦牵引力大抗拉体带传动的类型和工作原理带传动的类型和工作原理3概述带传动的特点、类型和应用带传动的特点、类型和应用2带传动的类型带传动的类型摩擦型摩擦型平带平带V 型带型带多楔带多楔带圆形带圆形带 -牵引力小,用于仪器牵引力小,用于仪器概述带传动的特点、类型和应用带传动的特点、类型和应用2带传动的类型带传动的类型摩擦型摩擦型平带平带V 带带多楔带多楔带圆形带圆形带啮合型啮合型-齿形带齿形带(同步带同步带)带传动工作情况的分析带传动的力分析1带传动的应力分析2带的
10、弹性滑动和打滑3带传动工作情况的分析带传动的受力分析带传动的受力分析1工作前:工作前:1F0F0F0F0工作前,带两边的初拉力相等:工作前,带两边的初拉力相等:F0FNFN带传动工作情况的分析工作时:工作时:2n1n2带传动的受力分析带传动的受力分析1T1FfFf2Ff1带传动工作情况的分析工作时:工作时:2n1n2带传动的受力分析带传动的受力分析1T1Ff1Ff2带传动工作情况的分析n1n2工作时:工作时:2带传动的受力分析带传动的受力分析1FNFN紧边松边紧边:紧边:F0F1 紧边紧边拉力拉力松边:松边:F0F2 松边松边拉力拉力带传动工作情况的分析FfFfn1n2F2F1F2F1设带的总
11、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 F1+F2=2F0 称称 F1-F2为有效拉力为有效拉力Fe,即带所能传递的圆周力:,即带所能传递的圆周力:Fe=F1-F2=Ff工作时:工作时:2带传动的受力分析带传动的受力分析1(1)式式(2)式式 带传动工作情况的分析传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系:传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系:1000vFPe工作时:工作时:2带传动的受力分析带传动的受力分析1(3)式式 v一定时一定时FeP p一定时一定时vFe 不易出现打滑不易出现打滑减小的结构尺寸减小的结构尺寸
12、带传动带传动适合用在传动系统的适合用在传动系统的高速级高速级。带传动工作情况的分析传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系:传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系:1000vFPe当当 FeFf 时,带与带轮之间出现显著的滑动,称时,带与带轮之间出现显著的滑动,称为为打滑打滑。经常出现打滑使带的磨损加剧,导致传动失效。经常出现打滑使带的磨损加剧,导致传动失效。工作时:工作时:2带传动的受力分析带传动的受力分析1pv一定时一定时Fe Ff =Fe 带传动工作情况的分析带传动的极限有效拉力极其影响因素带传动的极限有效拉力极其影响因素2feqvFqvF2221欧拉公式:欧拉公式:最大静摩擦力最大静摩擦
13、力Ffmax称为极限有效拉力,用称为极限有效拉力,用Fec来表示。来表示。q:带的单位长度质量带的单位长度质量;v:是带速是带速;f:是带和带轮之间的摩擦系数是带和带轮之间的摩擦系数;:是包角是包角。带传动工作情况的分析带传动的极限有效拉力极其影响因素带传动的极限有效拉力极其影响因素2n1n2121 F21 2带传动工作情况的分析离心力产生的拉应力离心力产生的拉应力2在带上产生的离心力:在带上产生的离心力:2cqvF dFcddlr F1F2带的应力分析带的应力分析3MPaAqvAF2cc离心拉应力离心拉应力c:带传动工作情况的分析弯曲应力弯曲应力b 3dbdEy02y0V带的节线带的节线 d
14、dV带轮的带轮的基准圆基准圆带的应力分析带的应力分析3Eb为带的弹性模量;为带的弹性模量;y0为带的中心层到最外层的垂直距离;为带的中心层到最外层的垂直距离;dd为带轮直径。为带轮直径。dd一定一定带的带的截面截面面积面积b带的带的截形截形一定一定ddbb1 b2dd1 F2 1 2带传动工作情况的分析带经过从动轮时,带经过从动轮时,将逐渐被拉长并沿轮面滑动,使将逐渐被拉长并沿轮面滑动,使带速超前于轮速。带速超前于轮速。带的弹性滑动和打滑带的弹性滑动和打滑4带绕过主动轮时,带绕过主动轮时,将逐渐缩短并沿轮面滑动,使带将逐渐缩短并沿轮面滑动,使带速落后于轮速。速落后于轮速。带传动工作情况的分析这
15、种因材料的弹性变形而产生的带与带轮间的微量这种因材料的弹性变形而产生的带与带轮间的微量滑动被称为滑动被称为弹性滑动弹性滑动。弹性滑动是弹性滑动是摩擦型带传动摩擦型带传动中一个正常的,不可避免中一个正常的,不可避免的的固有现象固有现象。带的弹性滑动和打滑带的弹性滑动和打滑4带传动工作情况的分析总有:总有:v2 v1 定义:定义:121vvv 为滑动率为滑动率带的弹性滑动和打滑带的弹性滑动和打滑4小带轮的圆周速度:小带轮的圆周速度:v1 大带轮的圆周速度:大带轮的圆周速度:v2 100060ndvd)1(12dddd21nni 带传动工作情况的分析带传动的传动比:带传动的传动比:)1(12dddd
16、21nni V带传动的滑动率带传动的滑动率=0.010.02,一般可忽略不计。,一般可忽略不计。带的弹性滑动和打滑带的弹性滑动和打滑4带传动的传动比:带传动的传动比:12ddddi 带传动工作情况的分析滑动弧:滑动弧:A2A3 A2 A3 B2 B3 B2B3 静止弧:静止弧:A1 A1A2 B1 B1B2 带的弹性滑动和打滑带的弹性滑动和打滑4注意:注意:带的弹性滑动并不是发生在全部接触弧上。带的弹性滑动并不是发生在全部接触弧上。V带传动的设计计算 带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则1失效形式:失效形式:打滑和疲劳破坏打滑和疲劳破坏设计准则:设计准则:不打滑的前提下,具有一
17、定的疲劳强度不打滑的前提下,具有一定的疲劳强度 和寿命。和寿命。保证带不打滑:保证带不打滑:Fe Fec1000/)11(1000/111111maxvffeAveFP)()(11ec11FfeF(1)式式1000ecmaxvFP(3)式式1000evFP(2)式式V带传动的设计计算 带的疲劳强度条件:带的疲劳强度条件:cb11max带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则1保证不发生疲劳破坏:保证不发生疲劳破坏:max1 b1 c(5)式式KWAvePvfcb1000)11)(110(6)式式V带传动的设计计算 单根单根V带的基本额定功率带的基本额定功率P0 2mhndvtjCL
18、3600在在108109次应力循环下:次应力循环下:在在=,Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构,平稳的工作条件下所得构,平稳的工作条件下所得,P0 称为称为单根单根V带的带的基本额定功率基本额定功率。详见教材详见教材P151表表8-4。1000)11)(27200(151.02101.110AveAqvdyEvtCLPdbhd(7)式式200 400 800 950 1200 1450 1600 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000小带轮小带轮基准直基准直径径 dd1/mm表表1 单根普通单根普通V带的
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