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第 五 章 带 传 动 与 链 传 动 设 计一 、 带 传 动 的 特 点 、 类 型 和 应 用带 传 动 ： 通 过 环 形 曳 引 元 件 ， 在 两 个 或 两 个 以 上 的 传 动 轮 之 间 传 递 运 动 和 动 力 的 传 动 。 按 工 作 原 理 带 传 动 可 分 为 摩 擦 型 带 传 动 和 啮 合 型 带 传 动 第 一 节 概 述1. 摩 擦 型 带 传 动 的 特 点 及 应 用 。 组 成 ： 由 主 动 轮 、 从 动 轮 和 张 紧 在 两 轮 上 的 环 形 传 动 带 组 成 。 工 作 原 理 ： 带 在 静 止 时 受 预 拉 力 的 作 用 ， 在 带 与 带 轮 接 触 面 间 产 生 正 压 力 。 当 主 动 轮转 动 时 ， 靠 带 与 主 、 从 动 带 轮 接 触 面 间 的 摩 擦 力 ， 拖 动 从 动 轮 转 动 ， 实 现 传 动 。 分 类 ： V带 传 动 ： 在 与 平 带 传 动 同 样 的 条 件 下 ， 产 生 的 摩 擦 力 比 平 带 传 动 大 的 多 ； 平 带 传 动 ： 结 构 简 单 ， 效 率 较 高 ， 常 用 于 传 动 中 心 距 较 大 的 场 合 ； 多 楔 带 传 动 ： 兼 有 平 带 与 V带 的 优 点 ， 柔 性 好 ， 摩 擦 力 大 ， 主 要 用 于 传 递 较 大 功 率并 且 机 构 要 求 紧 凑 的 场 合 ； 圆 带 传 动 ： 传 递 功 率 较 小 ， 一 般 用 于 轻 、 小 型 机 械 ， 如 缝 纫 机 等 。2. V带 传 动 的 类 型 与 标 准 V带 的 种 类 ： 普 通 V带 、 窄 V带 、 宽 V带 、 大 楔 角 V带 、 齿 形 V带 、 汽 车 V带 、 联 组 V带传 动 和 接 头 V带 传 动 等 。 普 通 V带 为 相 对 高 度 的 V带 ， 它 的 规 格 尺 寸 、 性 能 、 测 量 方 法 及 使 用 要 求 等 均 已 标准 化 。 普 通 V带 按 截 面 大 小 分 为 七 种 型 号 。 3.带 传 动 的 特 点优 点 ： (1)具 有 弹 性 ， 能 缓 冲 、 吸 振 ， 传 动 平 稳 、 清 洁(无 需 润 滑 )， 噪 声 小 ； (2)过 载 时 ， 带 在 带 轮 上 打 滑 ， 防 止 其 它 零 部 件损 伤 ， 起 安 全 保 护 作 用 ； (3)适 用 于 中 心 距 较 大 的 场 合 ； (4)结 构 简 单 ， 成 本 较 低 ， 装 拆 方 便 。缺 点 ： (1)带 在 带 轮 上 有 相 对 滑 动 ， 传 动 比 不 恒 定 ； (2)传 动 效 率 低 ， 带 的 寿 命 较 短 ； (3)传 动 的 外 廓 尺 寸 大 ； (4)需 要 张 紧 ， 支 承 带 轮 的 轴 及 轴 承 受 力 较 大 ； (5)不 宜 用 于 可 燃 等 场 所 。 链 传 动 简 图1、 组 成 ： 由 装 在 平 行 轴 上 的主 、 从 动 链 轮 和 绕 在 链轮 上 的 环 形 链 条 所 组 成 。2、 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 ：二 、 链 传 动 的 特 点 、 类 型 和 应 用 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 0.95 0.98； 开 式 0.90 0.93；传 动 功 率 ：传 动 效 率 ：单 级 传 动 比 ： 通 常 i 8通 常 P 100kw；传 动 速 度 ： 通 常 v F21、 弹 性 滑 动故 松 紧 边 单 位 长 度上 的 变 形 量 不 等 。四 、 带 传 动 的 运 动 分 析 当 带 绕 过 主 动轮 时 ， 由 于 拉 力 逐渐 减 小 ， 所 以 带 逐渐 缩 短 ， 这 时 带 沿主 动 轮 的 转 向 相 反方 向 滑 动 ， 使 带 的速 度 V落 后 于 主 动轮 的 圆 周 速 度 V1.同 样 的 现 象 也 发 生 在 从动 轮 上 。 但 情 况 有 何 不同 ？ 弹 性 滑 动 是 由 弹 性 变 形 和 拉 力 差 引 起 的 。由 此 可 见 ： 当 带 绕 过 从 动 轮 时 ， 由于 拉 力 逐 渐 增 大 ， 所 以 带逐 渐 伸 长 ， 这 时 带 沿 从 动轮 的 转 向 相 同 方 向 滑 动 ，使 带 的 速 度 V超 前 于 从 动 轮的 圆 周 速 度 V 2. 弹 性 滑 动 引 起 的 不 良 后 果 ：设 d1、 d2为 主 、 从 动 轮 的 直 径 ， mm； n1、 n2为 主 、从 动 轮 的 转 速 ,r/min， 则 两 轮 的 圆 周 速 度 分 别 为 ： 产 生 摩 擦 功 率 损 失 ， 降 低 了 传 动 效 率 ； 引 起 带 的 磨 损 ， 并 使 带 温 度 升 高 ； smndv /100060 222 ，smndv /100060 111 使 从 动 轮 的 圆 周 速 度 低 于 主 动 轮 ， 即 v2 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 与 离 心 拉 应 力 不 同 ，弯 曲 应 力 只 作 用 在 绕 过带 轮 的 那 一 部 分 带 上 。 ddb 3、 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 。最 大 应 力 发 生 在 : 紧 边 开 始 进入 小 带 轮 处 。 11max bc 带 受 变 应 力 作 用 ， 这 将 使 带 产 生 疲 劳 破 坏 。 各 剖 面 的 应 力 分 布 为 ：由 此 可 知 ： LvkTN cb3600 11max 带 传 动 一 周 ， 完 成 两 个 应 力 循 环带 的 寿 命 为 T时 ， 带 的 应 力 循 环 总 次 数 为 N 六 、 带 传 动 的 失 效 形 式 及 设 计 准 则打 滑疲 劳 破 坏 limfFF不 打 滑不 发 生 疲 劳 破 坏 11max Cb设 计 准 则失 效 形 式确 定 单 根 带 所 能 传 递 的 许 用 功 率 0P根 据 带 传 动 的 设 计 功 率 CP确 定 带 安 全 工 作 的 根 数 0PPz C具 体 做 法 ： 确 定 单 根 带 所 能 传 递 的 许 用 功 率实 验 条 件 01 180 1i LKKPPP )( 000 dL 特 定 长 度单 根 带 所 能 传 递 的 功 率实 际 工 作 中 单 根 带 所 能 传 递 的 许 用 功 率1000 )11(1000 10 veFFvP f 长 度 系 数包 角 系 数时 的 功 率 增 量 1i不 打 滑 不 疲 劳 破 坏1000 )11)( 1 AvefCb 1000 )11(1 veA f 第 三 节 V 带 传 动 设 计1. 原 始 数 据2. 设 计 内 容原 动 机 型 号对 传 动 尺 寸 的 要 求 带 轮 结 构载 荷 性 质选 胶 带 型 号 、 规 格 和 根 数dL z传 动 参 数 .21 add dd作 用 于 轴 上 的 力 Q传 递 功 率 P )( 121 innn、 转 速 3. 设 计 步 骤 工 况 系 数(2) 选 择 带 的 型 号(3) 确 定 带 轮 基 准 直 径(1) 确 定 设 计 功 率 PKP AC CP1n 选 型 Y Z A B C D E 1dd min1 dd dd 满 足 取 标 准 值)1(1212 dd dnnd 靠 标 准 值型 号 Y Z A B C D E20 50 75 125 200 355 500mindd 20、 22.4、 25、 28、 31.5、 2500带 轮 直 径 系 列 100060 11 ndv d(4) 验 算 带 速 v 在 525 m/s V越 大 ， 带 往 外 甩 越厉 害 ， 承 载 能 力 下 降v 0P 带 传 动 宜 放 高速 级 ， 且 吸 振缓 冲(5) 选 择 带 长 和 计 算 中 心 距dL a0a初 选 中 心 距 0dL初 算 带 长 a计 算 实 际 中 心 距 00 1 12090验 算 包 角 dL靠 标 准 带 长(6) 确 定 带 的 根 数 z 0PPz C(7) 计 算 压 轴 力 QF 根 数 不 宜 过 多 、 否 则 各 带 受 力 不 均 10z型 号 Y Z A B C、 D、 E推 荐 轮 槽 数 1-3 1-4 1-5 1-6 3-10 方 案 1 6.05 A 112 355 8.44 510 1800 1.61 3.76 (4)方 案 2 6.05 A 75 236 5.65 530 1600 0.73 8.3 过 多方 案 3 6.05 B 125 4 00 9.4 2 530 2000 2.10 2.88 (3)CP v带 型 1dd 2dd 0a dL 0P z带 型 z mindd1dd 0P z外 廓 尺 寸 1ddv (与验 算 有 关 )0a dL初 定 4. 带 传 动 的 张 紧 装 置调 节 螺 钉 绕 小 轴 摆 动 张 紧 轮 5. 带 轮 结 构实 心 式 辐 板 式 轮 辐 式 轴 上 受 力 较 小传 动 装 置 复 杂过 载 无 保 护缓 冲 性 不 好 靠 摩 擦 传 动靠 啮 合 传 动 缓 冲 、 吸 振过 载 保 护传 动 装 置 简 单轴 上 受 力 较 大传 动 比 恒 定 传 动 比 不 恒 定外 廓 尺 寸 较 小 外 廓 尺 寸 较 大寿 命 较 长 寿 命 较 短齿 轮 传 动 带 传 动 带 传 动 的 基 本 现 象张 紧 才 能 工 作丢 转 速方 案 比 较 滚 子 链 的 规 格 ： 节 距 p (链 号 )链 传 动 的 设 计链 条 链 号排 数链 节 数 16A - 1 80 G B1243.1-83 80节单 排链 号 16， p 25.4链 轮 链 轮 分 度 圆 直 径 )/180sin( 0 zpd p 链 条 各 元 件 尺 寸 传 动 功 率节 距 p ： 滚 子 链 上 相 邻 两 滚 子 中 心 的 距 离第 四 节 滚 子 链 链 条 与 链 轮1. 滚 子 链 的 结 构 2. 链 传 动 的 平 均 传 动 比 链 节 与 链 轮 相 啮 合 ， 可 看 成 是链 条 绕 在 正 多 边 形 的 链 轮 上每 分 钟 小 轮 上 链 条 转 过 的 长 度 每 分 钟 大 轮 上 链 条 转 过 的 长 度 11 pnz 22 pnz )/(100060100060 2211 smpnzpnzv 1221 zznni 链 的 平 均 速 度平 均 传 动 比 3. 链 传 动 运 动 的 不 均 匀 性分 析 主 动 轮 链 条 销 轴 轴 心 A的 速 度111 2dv 水 平 分 速 度垂 直 分 速 度 cos2 11dv sin2 11 dv 变 化 范 围 ： )360(22 1 0111 z 每 一 链 节 从 进 入 到 脱 离 啮 合 ， 链 条 前 进 的 瞬 时 速 度周 期 性 由 小 大 小1z 变 化 范 围 瞬 时 速 度 变 化垂 直 分 速 度 亦 周 期 性 变 化 ， 链 条 抖 动 同 理 ， 从 动 轮 链 条 销 轴 轴 心 B的 cos2 22dv 水 平 速 度则 有 ： cos2cos2 2211 ddv 瞬 时 传 动 比 ： coscos 1221 ddi 4. 链 传 动 的 动 载 荷周 期 性 变 化 产 生 的 加 速 度 ：v链 速 sin2 211ddtdva 当 21 时 ， 221 max pa 1 01 360z )/180sin( 101 zpd 2sin2 1211max daa 链 轮 转 速 越 高节 距 越 大 (齿 数 越 少 ) 链 传 动 的 动 载 荷 越 大 cos2 11dv 5. 链 传 动 的 失 效 及 其 设 计 准 则失 效 形 式 ： (3) 多 次 冲 击 破 断(5) 过 载 拉 断(4) 胶 合(2) 链 的 疲 劳 破 坏(1) 铰 链 磨 损与 带 传 动 设 计 类 似 ， 确 定 不 发 生 失 效 的 链 条 规 格 (链 号 )设 计 准 则 ： 链 号转 速 1n链 额 定 功 率 0P （ p节 距 ） 该 曲 线 图 表 是 在 实 验 条 件 下 测 试 绘 制 的单 排 数链 长 pL 100齿 数 191 z 齿 数 系 数 ZK链 长 系 数 LK多 排 链 系 数 PK实 验 条 件 实 际 情 况 引 入 修 正 系 数实 验 条 件 下 链 条 所 能 传 递 的 功 率 0P实 际 情 况 下 链 条 所 能 传 递 的 功 率 00 PKKKP PLZ链 传 动 的 计 算 功 率 PKP AC 由 0PPC PLZ A KKK PKP 0将 实 际 功 率 P 转 化 为 图 表 纵 坐 标 值 6. 链 传 动 的 设 计a. 设 计 步 骤(1) 确 定 链 轮 齿 数1z 运 动 的 不 均 匀 性 2z 重 量节 圆 外 移 量 d 易 脱 链根 据 传 动 比 选 取i 1z 最 好 选 奇 数 (链 节 数 为 偶 数 ， 磨 损 均 匀 )120 12 ziz (防 脱 链 ) )/180sin( 10 zpd 节 距 增 长 量 p一 定 时传 动 比 i 12 34 56 6 1z齿 数 2731 2533 1721 17 (2) 选 择 链 条 型 号 、 确 定 链 节 距 和 排 数由 1n0P 链 号 (节 距 )，尽 量 选 用 小 节 距 高 速 重 载 宜 用 小 节 距 、 多 排 数低 速 重 载 宜 用 大 节 距 、 较 少 排 数(3) 确 定 中 心 距 和 链 节 数 0a初 定 中 心 距 L计 算 链 长 pL节 数PL圆 整 为 偶 数 链 节 数 计 算 实 际 中 心 距 a(4) 计 算 轴 压 力 v PFFQ 1000)3.12.1()3.12.1( 低 速 链 链 条 失 效 为 静 力 拉 断 ， 校 核 安 全 系 数84 FKnQS A 为 单 排 链 极 限 拉 伸 载 荷Q PLZ A KKK PKP 0其 中 方 案 1 3.08 25 28.6 40P 134 1 19.76 16A 25.4 202.7 1032.7 10.3 101 129.6 563方 案 2 3.08 25 28.6 40P 134 2 11.62 10A 15.875 126.7 645.4 6.4 101 81 125i 1z 1dCP 0A PL 0P p A v排数 链 号 压轴 力1 maxa1, zPC 相 同 排 数 =1排 数 =2 4.25p 875.15p 7.2021 d 7.126 1 d 1011 1011 6.129max a 81max a b. 链 传 动 的 润 滑油 壶 加 油 油 浴 润 滑 飞 溅 润 滑油 泵c. 链 轮 结 构