机械设计第八章带传动课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三篇 机械传动,一.传动的重要性：,二.机械传动分类：,机械传动,按传动比,是否变化分,摩擦传动,摩擦轮传动,带传动,啮合传动,直接接触,靠中间件,齿轮、蜗杆,及螺,旋传动,链、同步带传动,定传动比传动,变传动比传动,有级变速传动,无级变速传动,按传动,方式分,直接接触,靠中间件,1.调整速度：减速箱、变速器,2.改变运动形式：回转、摆动、直线运动,3.传递动力、能量分配：一原动机带多个执行机构,4.安全、维护、尺寸、工作停歇等的需要(分离、制动)。,第三篇 机械传动一.传动的重要性：二.机械传动分类：机,1,三.机械传动装置类型选择的一般依据,1.功率与效率（ P141表2）：,2.速度（ P142表3）：,速度是传动的主要运动特性之一。,不同的运动形式受,不同因素的限制，如动载荷，离心力，振动，发热等影响。,3.外廓尺寸、质量和成本,效率,是评定传动性能的主要指标之一。,效率低不适于大功率、经常工作的机械。,传递功率,受多种因素的影响，如传动原理、承载能,力、载荷分布、工作速度、制造精度、工作效率等。,啮合传动的功率大于摩擦传动；,（1）传动比（ P142表3）,（2）成本（ P143表4）,三.机械传动装置类型选择的一般依据1.功率与效率（ P141,2,本篇内容：,带传动,链传动,齿轮传动,蜗杆传动,本篇内容：,3,8-1,概 述,一.带传动的组成及工作原理,2.工作原理：,靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。,工作前：,带已受到预拉力的作用，使带与带轮接触面间产生压力，,工作时：,主动轮通过摩擦力使带运动，带通过摩擦力使从动轮转动。,1.组成：主动轮1、从动轮2、传动带3,8-1 概 述一.带传动的组成及工作,4,按带的截面形状：,平带,V带 承载能力高,圆带,同步带,二. 带传动的类型,多楔带,F,0,F,0,F,N,F,N,F,N,/2,/2,f,v,当量摩擦系数,按带的截面形状：平带V带 承载能力高圆带同步带二. 带传,5,带传动的主要类型及应用,带传动的主要类型及应用,6,三. 带传动的特点,1.,中心距大。可传递两个相距较远轴之间的运动；,2.,能缓冲减振，运转平稳无噪音适用于高速传动；,3.,摩擦式传动具有过载保护作用；,4.,不需要润滑，环境易清洁；,5.,结构简单，维修方便，价格低廉；,6.,结构尺寸大；,7.,瞬时传动比不恒定；,8.,效率较低，寿命较短；,9.,需张紧，对轴和轴承的压力大；,四.应用范围,主要用于两轴平行且转向相同的场合。以,及对传动比无精确要求的中小功率传动。,一般：,三. 带传动的特点1.中心距大。可传递两个相距较远轴之间的运,7,抗拉体： 帘布：,制造方便,绳芯,：柔软易弯曲有利提高寿命， 材料可为化学纤维或棉织物。,1.普通V带：,1）组成：,顶胶、底胶、抗拉体、包布,五. V带的类型与结构,普通V带,、窄V带、宽 V带、大楔角V 带、汽车V带等。,V带的类型：,抗拉体： 帘布：制造方便1.普通V带：1）组成：顶胶、底,8,2）普通V带的型号和基本尺寸,普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,2）普通V带的型号和基本尺寸普通V带分为Y、Z、A、B、C、,9,比普通V带传递的功率大。,2.窄V带,窄,V,带按截面尺寸分为,SPZ、SPA、SPB、SPC四种型号,。,基准直径,：,节圆直径,：,V带轮上与V带节宽相对应的带轮的直径,节线,：,当带纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线 。,节面,：,由全部节线组成的面。,节宽,：,带的节面的宽度。用b,p,表示。,名词解释：,（2）V带的基准长度：,位于基准直径上周线长度。用,L,d,表示，见 P146表8-2。,比普通V带传递的功率大。2.窄V带窄V带按截面尺寸分为SPZ,10,82 带传动工作情况的分析,一. 带传动中的力分析：,F,0,F,0,F,0,F,0,工作前,：,带以一定的张紧力安装在带轮上，带受初拉力,F,0,工作时,：,由于带与轮的摩擦力,F,f,，形成紧边和松边。,紧边：,F,0,F,1,松边：,F,0,F,2,假设带的总长不变，则：,紧边的伸长量=松边的收缩量,又设带的变形量与力的增量成正比，则：,或,82 带传动工作情况的分析一. 带传动中的力分析：F0,11,有效拉力,N,F,f,取主动轮一端的带为分离体，,其受力：,F,1,、,F,2,、,N,、,F,f,O,1,F,e,是由功率,P,（外载）,决定的，,P,F,e,F,f,是有限的，当,F,0,和,f,一定时，,F,fmax,=,f N,讨论：,1）若,F,e,F,fmax,：,F,e,=,F,f,，正常工作；,2）若,F,e,=,F,fmax,： 打滑临界状态；,3）,若,F,e,F,fmax,： 打滑。,有效拉力NFf取主动轮一端的带为分离体，O1Fe是由功率,12,二.,带传动的最大有效拉力及其影响因素：,柔韧体摩擦的欧拉公式,带传动受力分析的基本公式：,二. 带传动的最大有效拉力及其影响因素：柔韧体摩擦的欧拉公式,13,影响带有效拉力（承载能力）的因素有：,3）,f,F,ec, ,承载能力,因,f,v,f,，,故在相同的条件下，V带能传递较大的功率。或者说，在相 同的条件下，V带传动的结构较紧凑；,2）,包角,F,ec, ,承载能力,；,1）,F,0,F,ec, ,承载能力,。,F,0,和,f,越大,越好吗？,将式 和其它公式联立，并整理得：,影响带有效拉力（承载能力）的因素有：3）f F ec ,14,三. 带的应力分析：,1.拉应力,：,2.离心拉应力：,于是带的离心拉力为：,离心拉应力为：,如图所示，由微段弧长的力平衡式有：,带的截面面积,松边:,紧边:,三. 带的应力分析：1.拉应力：2.离心拉应力：于是带的离心,15,式中：,h,为带的高度,（P145表8-1）。,3.弯曲应力：,结论：,1）带是在变应力作用下工作疲劳破坏。,2）最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处，其值为：,式中：h为带的高度3.弯曲应力：结论：,16,影响带传动疲劳强度的因素有：,3）,a,L,d,单位内应力循环次数,N, ,疲劳强度,2）,v,c, ,疲劳强度,v,v,max,v,（P）,F,e, ,1, ,疲劳强度,v,v,min,v,=5-25 m/s,1）,d,d1,b1, ,疲劳强度,d,d1,d,dmin,d,d1,和,a,越大,越好吗？,P155表8-6,影响带传动疲劳强度的因素有：3） aLd 单位内,17,四. 带传动弹性滑动：,1.,弹性滑动的产生机理,：,B,1,A,1,(A),C,1,带受拉力产生弹性变形，而拉力不同弹性变形量也不同。,1） 带的紧边在,A,1,点绕上主动轮时：,带的受力：,F,1,带的速度：,v,=,v,1,当带由,A,1,B,1,运动时,：,带,拉力：,F,1,F,2,减小,带的弹性变形量,减小（,带,收缩,），,即,带一边随带轮前进，一边又向后收缩，,带的速度：,v,v,1,2）从动轮上：,正好相反，即：,v,v,2,即有,：,B,四. 带传动弹性滑动：1.弹性滑动的产生机理：B1A1(A),18,弹性滑动产生的原因：,1）带具有弹性；,2）紧边、松边有拉力差。,注意：,弹性滑动是带传动不可避免的固有特性,2.,带传动的传动比,：,滑动率,从动轮对主动轮速度的相对降低率。,传动比,由于,：,弹性滑动,由于带的,弹性变形,和,紧边、松边的拉力差,而引起的,带与,带轮之间的滑动,弹性滑动产生的原因：1）带具有弹性；注意：弹性滑动是带传动不,19,外载荷增加，所需 ,过载,带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。,可以避免的，也必须避免,产生的原因,造成的后果,打滑的特点,打滑,A,1,（C,1,）,B,1,带传动的打滑,B,1,A,1,C,1,3.,带传动的打滑,：,1）正常工作时：,F,e,F,ec,弹性滑动只在带离开带轮前的,一部分接触弧上发生。,动弧B,1,C,1,、滑动角,静弧A,1,C,1,、静止角,2,）当,F,e,F,ec,：动角,、,静角,3）当,F,e,=,F,ec,：动角,=,、,静角,= 0, 打滑失效,外载荷增加，所需 ,20,弹性滑动与打滑：,1）区别；2）带来的后果,弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。,弹性滑动与打滑：1）区别；2）带来的后果,21,83 普通V带传动的设计计算,一. 设计准则和单根V带的基本额定功率,1.主要失效形式：,1）,打滑,2）,带的疲劳破坏,2.设计准则,：,在不打滑的条件下，使带具有一定的,疲劳强度,和寿命,3.单根带的基本额定功率：,对于V带用,f,v,代替,f,1）不打滑：,2）带具有一定的,疲劳强度,：,83 普通V带传动的设计计算一. 设计准则和单根V带,22,单根带能传递的最大功率为：,最大有效拉力：,既不打滑，又使带具有一定的,疲劳强度：,单根带能传递的最大功率为：最大有效拉力：既不打滑，又使带具有,23,实际工作条件,与,特定条件,不符时，,对表中的P,0,要进行修正,长度系数，P146表8-2,包角系数，P155表8-5，,1, 、F ,功率增量，计,i,对,P,0,的影响。,查P153表8-4b。,5.实际工作条件下,单根普通V带传递的额定功率,P,r,：,4.特定条件下，通过实验获得不同型号单根普通V带传递的,基本额定功率,P,0,（,见P152表8-4a）,特定条件：,1）载荷平稳；,2）包角为180,0,，即,i,=1；,3）特定带长。,实际工作条件与特定条件不符时，对表中的P0要进行修正长度系数,24,减少带的根数,的措施:,1）适当地增大带轮直径,d,d1,P,0,z,；,2）适当地增加中心距,a,带长,K,L,z,；,包角,K,z,。,6.实际工作条件下所需,普通V带的根数,：,与使用工况有关，,见P156表8-,7,减少带的根数1）适当地增大带轮直径dd1P0 z,25,二、V带传动的设计,已知的原始数据,：,P,、,n,1,、,n,2,（,i,12,）,、传动位置要求及工作条件,设计的内容,：,1）带：型号、长度,L,、根数,z,；,2）传动中心距,a,；,3）带轮：直径,d,b1,、,d,b2,，带轮结构设计；,4）张紧装置设计。,设计步骤：,1.确定计算功率,：,根据计算功率,P,ca,和小带轮转速,n,1,由P157图8-11选取。,3.确定带轮的基准直径：,1）小带轮直径,d,b1：,按V带的,型号,查P155表8-6得,d,bmin,d,b1,d,bmin,取标准系列值,（,P157表8-8）,P,ca,= K,A,P,与使用工况有关，见P156表8-,7,2.选择带的型号：,二、V带传动的设计已知的原始数据：P、n1、n2（i12）、,26,2）验算带速：,普通V带：,窄V带：,取标准系列值,1）初定,a,0,：,4.确定中心距,a,和带的基准长度,L,d,：,3）大,带轮直径,d,b2,：,2）确定,L,d,：,3）确定实际中心距,a,：,标准化,P146表8-2得：,L,d,如果：1）,v, v,max,，则：,c,应使,d,d1,2）,v, v,min,，则：,F,e,（,P,一定）应使,d,d1,2）验算带速：普通V带：窄V带：取标准系列值 1）初定,27,考虑到安装调整及补偿,F,0,的需要，应使：,5.验算包角,1,：,6.带的根数：,主要是为了使带受力均匀，结构不致太大。,7.预紧力F,0,：,太小则传递的有效拉力小；太大则带的寿命短，对轴的压力也大。合适的张紧力由下式确定：,G,考虑到安装调整及补偿F0的需要，应使：5.验算包角1：6.,28,为后面轴、轴承的计算打基础,9.带轮的结构设计：,10.合理的张紧：,8.对轴的压力,F,p,:,F,p,F,p,为后面轴、轴承的计算打基础9.带轮的结构设计：10.合理的张,29,8-4,v,带轮的设计,一.带轮的结构设计：,1.设计要求,：,1）质量小，且质量分布均匀，高速时需作动平衡实验；,2）工艺性好；,3）无大的铸造应力；,4）轮槽的粗糙度不高于3.2，以减少磨损；,5）多根带时，各轮槽的尺寸精度应一致，使各根带受均匀。,2.带轮的材料,：,HT150 、,HT200、HT250；,高速：铸钢；,小功率：非金属、铸铝,3.带轮的结构：,实心、腹板、孔板,和,轮辐式,的，各部分的结构和尺寸见教材或手册。,8-4 v带轮的设计一.带轮的结构设计：1.设计要求：1）,30,带轮的结构,盘式（实心式）,腹板式,孔板式,轮辐式,带轮由：轮缘、,轮辐、轮毂组成,带轮的结构盘式（实心式）腹板式孔板式轮辐式带轮由：轮缘、,31,各种带轮结构,各种带轮结构,32,带轮轮槽尺寸见P161表8-10，结构尺寸P160(图8-14),带轮轮槽尺寸见P161表8-10，结构尺寸P160(图8-1,33,8-5,v,带传动的张紧、安装与防护,一.,v,带传动的张紧,1、定期张紧装置,8-5 v带传动的张紧、安装与防护一. v带传动的张紧1、,34,机械设计第八章带传动课件,35,2、自动张紧装置,2、自动张紧装置,36,3、采用张紧轮的张紧装置,V带传动,：张紧轮不宜装在紧边,应装于,松边内侧,(带厚),使带只受单向弯曲,且,靠近大轮,防止小带轮包角减小。,平带传动,：张紧轮宜装于,松边外侧,(带薄),靠近小轮,主要用以增大平带传动包角。,注意：张紧轮位置,3、采用张紧轮的张紧装置V带传动：张紧轮不宜装在紧边,应装于,37,二.,v,带传动的安装、防护,1、安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上）,2、带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒,3、不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀,4、防护罩,5、定期张紧,6、安装时两轮槽应对准，处于同一平面,二. v带传动的安装、防护1、安装时不能硬撬（应先缩小a或顺,38,设计例题,例：试设计一鼓风机用普通V带传动。已知：动力机为Y系,列三相异步电机，功率P=7.5kW，转速n,1,=1440rpm，,鼓风机转速n,2,=630rpm，每天工作16小时，希望中心距,不超过700mm。,解：,1.计算功率,： Pc =K,A,P=1.27.5=9kW,2.选择带的型号：,由P157图8-11选择A型,3.带轮直径（表8-6和8-8）,取,取,设计例题例：试设计一鼓风机用普通V带传动。已知：动力机为Y系,39,转速误差：,4.确定带长：,由P146表8-2取 L,d,= 2000(2000)mm,实际中心距：,5.小带轮包角：,6.带的根数：,初定：,a,0,=700 mm,转速误差：4.确定带长：由P146表8-2取 Ld = 20,40,P152表8-4a，P,o,=1.93(2.27)；,P155表8-5,P146表8-2,由P153表8-4b查出,7.对轴的压力：,张紧力：,最终取z =5(4)根,轴上载荷：,8.结构设计：,自己看,P163例题,P152表8-4a，Po=1.93(2.27)；P155表8,41,