机械设计带传动概述

,*,第八章 带传动,8-1,带传动概述,8-2,带传动的工作情况分析,8-3,带传动的设计计算,8-4,带轮结构设计,8-5,带传动的张紧装置,8-6,带传动设计实例,问题思考,带传动概述,1,固联于主动轴上的带轮,1(,主动轮,),；,固联于从动轴上的带轮,3(,从动轮,),；,紧套在两轮上的传动带,2,。,8-1,带传动概述,啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一 起转动，并传递动力（同步带传动）。,一带传动的组成,二传 动 原 理,摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮,一起转动，并传递动力（平带和带传动） 。,带传动概述,2,三带传动的类型,平带传动：截面为矩形，内侧是工作面。结构简单，带轮容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。,V,带：截面为等腰梯形，两侧是工作面。应用最广，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。,多楔带：平行带为基体，下面有许多纵向楔子，兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。,同步带：带和带轮都有齿，靠带内侧的凸齿和带轮的齿啮合传动。优点：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。,8-1,带传动概述,带传动概述,3,四传动带的,类型,传,动,带,平 带, 带,多楔带,同步带,普通平带,片基平带,普通带,窄带,齿形带,宽带,8-1,带传动概述,带传动概述,4,8-1,带传动概述,思考：为什么,V,带比平带具有更大的传递能力？,平带：,V,带：,带传动概述,5,8-1,带传动概述,五,. V,带的型号和规格,1.,型号,普通,V,带：,窄,V,带：,Y,、,Z,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,SPZ,、,SPA,、,SPB,、,SPC,带的截面尺寸,2.,基准长度和基准直径,沿,V,带的节面量得的节线周长为基准长度,L,d,也称,V,带的公称长度。,V,带轮上，与所配,V,带的节宽,b,p,相对应的带轮直径，称为基准直径,d,d,带传动概述,6,8-1,带传动概述,六,.,带传动的优缺点及应用,1.,优点：,具有良好的吸振、缓冲作用；,运行平稳无噪音；,结构简单；,过载打滑，以防引起其它零件的损坏；,适用于较大的中心距（可达,15,米）。,2.,缺点,传动比有波动，不是常数，但一般可忽略这一影响；,外形结构尺寸和作用在轴上的力大；,带的寿命比较短。（受循环交便应力）,带传动概述,(,工程应用,1,）,7,在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。,3.,应用,8-1,带传动概述,带传动概述（工程应用,2,）,8,8-1,带传动概述,带传动概述（工程应用,3,）,9,8-1,带传动概述,带传动概述（工程应用,4,）,10,8-1,带传动概述,带传动概述（工程应用,5,）,11,8-1,带传动概述,带传动概述（工程应用,6,）,12,8-1,带传动概述,带传动概述（工程应用,7,）,13,8-1,带传动概述,带传动概述,14,8-1,带传动概述,工作情况分析（力分析,1,）,8-2,带传动的工作情况分析,带传动的工作情况分析是指带传动的受力分析、应力分析、运动分析。,带传动是一种挠性传动，其工作情况具有一定的特点。,一、,受力分析,1.,带不工作时，传动带中的预紧力为,F,0,。,2.,带工作时，由于带和带轮间的摩擦力的作用，带的拉力要变化。,尚未工作状态,首先分析摩擦力的方向：,1),主动轮：主动轮作用在带上的摩擦力,F,f,，,带作用在主动轮的摩擦力,F,f,；,2),从动轮：带作用于从动轮上的摩擦力,F,f,，与带线速度同向，从动轮,作用在带上的摩擦力,F,f,为。,工作情况分析（力分析,2,）,8-2,带传动的工作情况分析,3),带两边拉力发生变化：,绕进主动轮的一边被拉紧：拉力由,F,0,至,F,1,，称为紧边。,绕进从动轮的一边被放松：拉力由,F,0,至,F,2,，称为松边。,设带总长度不变，紧边拉力的增量,=,松边拉力的减量，即：,F,1,F,0,F,0,F,2,；或：,F,1,F,2,2,F,0,；,即：,整个接触面上的总摩擦力,F,f,=,带所传递的有效拉力，即：,（,8-1,）,（,8-2,）,取主动轮一端为分离体，将力对圆心,o,1,取矩，得：,工作情况分析（力分析,3,）,8-2,带传动的工作情况分析,联立式（,8-1,）与（,8-2,）得：,带所传递的功率（,kw),：,F,e,有效拉力，单位,N,v ,带的线速度,，,m/s,讨论：,F,1,、,F,2,大小取决于,F,0,和,F,e,；,F,e,的大小与,P,及,v,有关。,P F,e,当其它条件不变,且,F,0,一定时, F,f,有一极限值,该极限值限制了带的传动能力。,(8-3),（,8-4,）,即,:,所需的,F,f,增大；,8-2,带传动的工作情况分析,二、带传动的最大有效拉力及影响因素,当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值，即有效拉力达到最大值。,带传动的最大有效拉力,F,ec,由欧拉公式确定：,由欧拉公式可知：,预紧力,F,0,最大有效拉力,F,ec,包角,最大有效拉力,F,ec,摩擦系数,f,最大有效拉力,F,ec,包角的概念,当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力,F,0,。,工作情况分析（力分析,4),工作情况分析,(,应力分析,1),带传动在工作过程中带上的应力有：,分析详见,为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。,槽 型,Z,A,B,C,SPZ,SPA,SPA,SPC,d,dmin,/mm,50,75,125,200,63,90,140,224,三、带传动的应力分析,8-2,带传动的工作情况分析,拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；,离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力；,弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。,结论,：,最大应力发生在紧边开始绕上小带轮处，,C,：,最小应力发生在松边：,带处于变应力下工作，当应力循环达到一定值时，常产生疲劳破坏。,四、带的弹性滑动和打滑,带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。,8-2,带传动的工作情况分析,（演示）,1.,弹性滑动,2.,弹性滑动引起的后果,从动轮的圆周速度低于主动轮，即,v,2,v,1,；,降低了传动效率；,引起带的磨损；,使带的温度升高，不适于易燃的场合。,3.,传动比计算,滑动率：由于弹性变形而引起的从动轮圆周速度的降低率。用 表示：,工作情况分析,(,运动分析,1),工作情况分析,(,运动分析,2),或,其中：,8-2,带传动的工作情况分析,讨论：,带传动的实际传动比：,带传动比为：,理论传动比：,一般传动中， ，可不计。,4.,打滑,8-2,带传动的工作情况分析,F,e,F,1,-F,2,当,F,e,=F,ec,达到极限值时，,即：弹性滑动扩大到整个接触弧。,如果,F,e,进一步扩大,F,ec,，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为,打滑,。,打滑后果：,1,）严重磨损；,2,）运动的不稳定；,3,）传动失效，带传动不能工作。,结论：,弹性滑动不可避免，选用弹性模量大的带可降低弹性滑动；,打滑是可以避免，且必须避免。,避免打滑的措施：,1,）足够的,f,和,F,0,；,2,）,F,e,F,ec,。,工作情况分析,(,运动分析,3),C,1,B,1,、,C,2,B,2,滑动弧 滑动角,C,1,A,1,、,C,2,A,2,静弧 静角,V,带传动的设计,1,8-3,带传动的设计计算,一、带传动的失效形式和设计准则,带传动的主要失效形式是,打滑,和传动带的,疲劳破坏。,二、单根,V,带的基本额定功率,带传动的设计准则：,在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命,。,1.,保证不打滑的条件：即带将打滑时传动的最大有效拉力为，,传递的最大有效功率：,2.,满足疲劳强度的要求：,极限情况下：,V,带传动的设计,2,8-3,带传动的设计计算,单根,V,带的基本额定功率,P,0,是根据特定的实验和分析确定的。,特定条件：传动比,i,=1,、包角,180,、特定长度、平稳的工作载荷。,循环次数：,10,8,-10,（,P,0,）,单根,V,带所允许传递的许用功率为：,带的许用应力，取决于带的材质和循环次数；,L,d,带的基准长度,j,绕过带轮的数目,L,h,V,带的寿命，小时,h,C,由带的材质和结构决定的实验常数，,MP,a,V,带传动的设计,3,三、设计步骤,（一）设计的原始数据为：功率,P,，转速,n,1,、,n,2,（或传动比,i,），传动位置要求及,工作条件等。,（二）设计内容：确定带的类型和截型、长度,L,、根数,Z,、传动中心距,a,、带轮基,准直径及其它结构尺寸等。,由于单根带基本额定功率,P,0,是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的带的基本额定功率,P,0,进行修正，以满足设计要求。,8-3,带传动的设计计算,V,带传动的设计,4,8-3,带传动的,设计,计算,V,带传动的设计,5,8-3,带传动的设计计算,（,9,） 确定带的预紧力,F,0,考虑离心力的不利影响时，单根,V,带所需的预紧力为：,将,代入上式得：,（,10,） 计算带传动作用在轴上的力（压轴力）,F,p,z,F,0,F,p,1,z,F,0,设计实例,带轮结构设计,8-4,带轮结构设计,一,V,带轮设计的要求,1,）质量小；,2,）结构工艺性好；,3,）无过大的铸造内应力；,4,）质量分布均匀，转速高时要进行动平衡。,5,）轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。,二带轮的材料,通常采用,铸铁,，常用材料的牌号为,HT150,和,HT200,。,转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。,小功率时可用铸铝或塑料。,1.V,带轮的典型结构有：实心式、 腹板式、 孔板式和 轮辐式。,三结构与尺寸,2.,带轮结构设计步骤：,（,详细介绍,）,由带轮的基准直径，选择结构型式；,由带的型号，确定,轮槽尺寸,；,按所列经验公式确定其它尺寸；,绘制零件图，注明技术条件。,带传动的张紧,1,8-5,带传动的张紧装置,根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；,张紧的目的,带不是完全弹性体，,运转一定时间后，会松弛，为了保证带传动的能力，,必须重新张紧，才能正常工作。,常见的张紧装置有,定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置,。,一、定期,张紧装,置,（,a),滑道式,(b),摆架式,带传动的张紧,2,带传动的张紧装置,三、采用张紧轮,张紧,装置,（,1,）张紧轮一般应放在内侧，使带只受单向弯曲。（,2,）同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。（,3,）张紧轮一般放在松边，容易张紧。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同,直径小于小带轮的直径。,二、自动张紧装置,问题思考（,1,）,问题思考（,2,）,问题思考（,3,）,问题思考（,4,）,课堂讨论：,1,、分析下列参数对带传动的影响。,D,1,，,V,min,，,V,max, i, a, F,0,，,Z,，,2,、带速越高，离心力越大，故带传动一般布置在低速级，对吗？,3,、现有一,V,带传动，发现在运转中从动轮丢转太多，有时甚至时转时停。试分析原因并提出解决的办法。,4,、由双速电机与,V,带组成的传动装置，使输出轴得到两种转速。若输出轴功率不变，,V,带传动应按哪种转速设计？,课程设计第一讲,