摩擦轮传动和带传动ppt课件

第七章摩擦轮传动和带传动 第一节概述第二节摩擦轮传动第三节摩擦无级变速器第四节带传动第五节同步带传动第六节其他带传动简介 1 本章要求了解摩擦轮传动的工作原理 特点 传动比的计算以及无级变速器的应用 掌握带传动的工作原理以及齿形带传动的设计计算方法 重点 带传动的工作原理以及带传动的设计计算 2 第一节概述 摩擦轮传动和绝大多数的带传动 都是借助于摩擦力来传递运动和转矩 不同之处 摩擦轮传动是直接接触 而带传动是靠中间挠性件 传动带进行传动 一 摩擦轮传动和带传动的应用 3 圆柱摩擦轮传动 4 摩擦轮传动和带传动 除可用作定传动比传动外 尚可用作变传动比传动 由于它们易于实现无级变速 因此 在精密机械中 常用来制成摩擦无级变速器 5 传动零件的结构简单 易于制造 传动平稳 工作时噪声很小 用作变速传动时 传动比调节简便 过载时 传动件间产生相对滑动 可防止其它零件不致因过载而损坏 二 摩擦轮传动和带传动的特点 1 优点 6 不能保持恒定的传动比 传动精度低 不宜传递较大的转矩 此时压紧力必须很大 致使传动的外廓尺寸增大 结构不紧凑 传动件工作表面磨损较快 寿命低 传动效率较低 2 缺点 7 同步带传动 靠带与带轮上轮齿的啮合来传动的 同步带传动兼有摩擦传动和啮合传动的某些优点 应用广泛 主要用在对传动比要求比较准确的小型精密机械与仪器中 例如电影机械 电子计算机的外围设备 医疗器械 复印机和各种精密测试设备等 8 第二节摩擦轮传动 摩擦轮传动是利用主动轮与从动轮在直接接触处所产生的摩擦力来传递运动和转矩 最简单的摩擦轮传动装置是由两个摩擦轮组成 一 传动的工作原理 9 一个摩擦轮的轴心可以移动 当在此轮上加一推力后 则两轮接触面间将产生法向力Fn 因此 当主动轮1回转时 由法向力产生的摩擦力将带动从动轮回转 在接触面间的摩擦力为fFn 应大于或等于带动从动轮2回转所需的工作圆周力Ft 10 两摩擦轮受压后 在接触处因材料的弹性变形而压出一小平面 称为接触区 传递转矩时 在该接触面上将产生摩擦力 摩擦力的方向在从动轮上应与从动轮的线速度方向相同 在主动轮上应与主动轮的线速度方向相反 11 在摩擦力的作用下 主动轮上的表层金属在通过接触区的过程中由压缩逐渐变为伸长 而从动轮上对应的表层金属 则由伸长逐渐变为压缩 所以两轮接触面间就产生了相对滑动 这种由于材料弹性变形而产生的滑动 称为弹性滑动 12 由于弹性滑动的影响 在实际传动中 从动轮的圆周速度将小于主动轮的圆周速度 其速度损失率 滑动率 为 在传动正常工作时 对于不同的摩擦轮材料 值约为 钢 钢0 2 铸铁 铸铁0 2 夹布胶木 钢1 橡胶 钢3 13 设D1 D2分别为主动轮和从动轮的直径 n1 n2分别为主动轮和从动轮的实际转速 摩擦轮传动的实际传动比 14 在圆锥摩擦轮传动中 主动轮与从动轮轴间的夹角为 1 2 可以为任意值 但是在绝大多数情况下 1 2 90 圆锥摩擦轮传动 15 传动比 16 设T1为主动轮上的转矩 当传动正常工作时 在接触面上的诸微小摩擦力之和应等于或大于从动轮上为克服阻力矩T2所需的工作圆周力Ft 当圆周力Ft增大并大于最大的摩擦力fFn时 主动轮将带不动从动轮转动 从而使主动轮在从动轮表面上产生全面滑动 即在整个接触区上产生了相对滑动 这种现象称为打滑 17 在摩擦轮传动中 由于弹性滑动的存在 将引起速度的损失 并导致了传动精度和传动效率的降低 实践证明 摩擦轮材料的弹性模量越低 这种现象就越严重 因此 弹性滑动可通过选用高弹性模量材料作轮面的方法予以减轻 但不能完全根除 而摩擦轮传动中的打滑现象 只要使用正确 是完全可以避免的 出现打滑时 摩擦轮传动便不能正常工作 经常发生打滑 摩擦轮表面还将产生严重磨损 传动寿命降低 因此摩擦轮传动在正常工作时是不允许发生打滑现象的 18 摩擦轮传动在传递功率 传动比 速度和轴间中心距离等方面 都有很大的适用范围 传递功率可自很小到220kW 但多数不超过18kW 在传递功率的摩擦轮传动中 传动比一般可到7 有时可到10 在手动仪器中 传动比可高达25 多用作微动装置 19 二 法向力的计算 为了使传动能正常工作 两摩擦轮轮面之间必须有足够的法向力Fn Fn可根据传递的名义载荷 圆周力 Ft求出 但由于载荷的不平稳性和为了保证传动的可靠性 引入一载荷系数K 以KFt代替Ft 法向力 1 圆柱摩擦轮传动 20 由Ft 1000P v K 载荷系数 对于功率传动 K 1 2 1 5 对于示数传动 K 3 0 若取K 1 35和f 0 2 Fn 7Ft 即圆柱摩擦轮传动所需的法向力约7倍于圆周力Ft 这种传动所传递的功率不宜过大 若采用摩擦系数大的轮面材料 则法向力可以减小 21 两轴相互垂直的圆锥摩擦轮传动 两轮接触面间所需的法向力Fn亦可用上述公式计算 但其中D1为主动轮的平均直径Dm1 2 圆锥摩擦轮传动 22 三 作用在轴上的载荷 在摩擦轮传动中 进行轴和支承的计算时 要确定作用在轴上的圆周力Ft和接触面间的法向力Fn的大小和方向 圆柱摩擦轮传动 作用在轴上的径向力Fr等于法向力Fn 其方向永远指向轮心 圆周力Ft在主动轮上与回转方向相反 在从动轮上与回转方向相同 23 圆锥摩擦轮传动 法向力Fn可以分解为径向力Fr和轴向力Fa 圆锥摩擦轮传动中作用在轴上的载荷有圆周力 径向力和轴向力 轴向力的方向则永远背向锥顶 小端指向大端 24 四 摩擦轮材料 对制造摩擦轮的材制提出了下列要求 1 弹性模量要大 以减小弹性滑动和滚动摩擦损失 2 摩擦系数要大 以便在传递同样大的圆周力情况下 可减小两轮间的法向压力 3 表面接触强度和耐磨性要好 以保证传动所需的寿命 4 在干摩擦条件下 吸湿性要小 25 在高速 高效率和要求尺寸紧凑的传动中 常采用淬火钢对淬火钢 或淬火钢对表面硬化铸铁相配的轮面材料 采用这种材料时 为使接触良好和减小磨损 要求摩擦轮有较高的制造精度和较小的表面粗糙度值 为了提高传动的寿命 通常将其浸泡在油中工作 但这时摩擦系数较低 轮面间需要较大的法向压力 铸铁对铸铁相配的材料 多用在摩擦轮尺寸不受限制 转速较低 并常在开式传动和干摩擦状态下工作 为了提高传动的工作能力 铸铁表面可用急冷或表面淬火的方法进行硬化处理 26 钢或铸铁对布质酚醛层压板 橡胶 压制石棉或其它工程塑料的相配材料 具有较大的摩擦系数 对零件的制造精度和表面粗糙度要求不高 但强度较低 常用于干摩擦下的小功率传动和仪器中 为使磨损均匀 一般来说 轮面较软的摩擦轮最好用作主动轮 否则打滑时 将使从动轮轮面遭受局部磨损 影响传动质量 27 第三节摩擦无级变速器 无级变速装置通称为无级变速器 现代的无级变速器有机械的 电动的和液压的 多数的机械无级变速器利用了摩擦传动的原理 摩擦无级变速器具有结构简单 紧凑和转动惯量小等特点 28 无级变速器主要应用于下列场合 1 为适应工艺参数多变或连续变化的要求 运转中需经常连续地改变速度 如切削不同直径的棒料 线 纸 布的卷绕等 2 探求最佳工作速度 如试验设备 自动线的试调等 3 某些仪器和设备中的计算装置和测试装置 4 缓速起动 29 摩擦无级变速器的主要类型 30 摩擦无级变速器通常由传动机构1 2 加压装置3 1和调速机构4 5组成 滚轮式盘形变速器 相互垂直的两轴之间的无级变速 31 不考虑两轮之间的滑动时 主动轮D1由D2min移到D2max位置 则其传动比 32 第四节带传动 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 1 带传动的组成 由于环形带张紧在带轮上 带中产生初拉力F0 带与带轮在接触处产生正压力 当主动轮在驱动力矩作用下转动时 轮与带轮之间产生摩擦力 并带动带运动 同样带又带动从动带轮克服工作阻力而转动 这样就可把主动轮的运动和动力传到从动轴上 一 带传动的类型 33 2 带传动的特点 但摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象 传动比不稳定 带传动是一种常用的 成本较低的动力传动装置 带传动具有传动平稳 噪声低 清洁 无需润滑 的特点 具有缓冲减振和过载保护作用 并且维修方便 与链传动和齿轮传动相比 带传动的强度较低 疲劳寿命较短 然而 对于传动带强力层材料的改善 如采用钢丝 尼龙 聚酯纤维等 带传动也可用于某些只有链传动或齿轮传动才适合的动力传输 带传动是工业广泛使用的一种传动零件 仅次齿轮传动 34 3 带传动的类型 35 平带传动 结构简单 带轮也容易制造 在传动中心距较大的场合应用较多 在一般机械传动中 应用最广的带传动是 带传动 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 多楔带传动兼有平带传动和 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 同步带传动是一种啮合传动 具有的优点是 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 36 工作面是与轮面相接触的内表面 结构简单 易制造 平带的带体薄 软 轻 具有良好的耐弯曲性能 适用于小直径带轮传动 高速运行时 带体容易散热 传动平稳 过去多采用丝 麻 合成纤维等编织物用耐磨胶粘合而成 近年来 普遍采用以尼龙薄片为强力层的片基复合胶带 可用于高速的磨床 电影放映机 精密包装机等高速装置的传动 平带用于高速传动时 平带应制成无接头环形平带 带轮的轮缘表面应有中凸度 可使高速传动平带在运转时自动保持在带轮中部 以防滑移脱落 对一般用途的普通平带传动 带体可按传动中心距的要求临时对接成环形带 平带 特点 37 38 39 40 普通V带是在一般机械传动中应用最为广泛的一种传动带 其传动功率大 结构简单 价格便宜 由于带与带轮间是V形槽面摩擦 靠两侧面产生的摩擦力工作 工作面是与轮槽相接触的两侧面 可产生比平型带更大的摩擦力 约为 倍 故具有较大的拉曳能力 在一般机械传动中 应用最广的带传动是 带传动 普通V带 特点 41 42 43 特点 齿形 带 工作时是靠侧面实现摩擦传动 其截面形状与一般 带的截面形状相同 所增加的齿形是为了提高带的纵向柔度 使其可在较小的带轮上工作 并不至降低带的横向刚度 当齿形 带用于普通场合时 遵循普通 带的标准 当用于汽车传动时 遵循汽车V带的标准 齿形V带的齿高约为带总高的三分之一 其齿的形状暂无标准规定 具体由用户与生产厂家协商 齿形 带 齿形V带结构 44 多楔带兼有 带和平带二者的优点 既有平带的柔软 韧性好的特长 又有 带结构紧凑 高效率的优点 因此应用广泛 其主要特点有 带体为整体 传动时长短不一现象可消除 充分发挥了胶带的作用 空间相同时 多楔带比普通V带的传动功率提高30 带体薄 柔软性好 能适应于小带轮传动 适用于高速传动 带速可高达40m s 发热少 运转平稳 多楔带 特点 45 多楔带传动 北京切诺基轿车发动机 46 同步带传动综合了带传动 链传动和齿轮传动的优点 由于带的工作面呈齿形 与带轮的齿槽作啮合传动 并由带的抗拉层承受负载 故带与带轮之间没有相对滑动 从而使主 从动轮间能作无滑差的同步传动 同步带现已在各种仪器 计算机 汽车 工业缝纫机 纺织机和其它通用机械中得到广泛应用 同步带 特点 47 同步带传动 桑塔纳轿车发动机 48 49 二 V带和带轮 1 V带 V带由强力层 抗拉体 1 填充物2和外包层3组成 强力层的结构分为帘布芯v带和绳芯v带两种 帘布芯v带 制造较方便 绳芯v带柔韧性好 抗弯强度高 适用于转速较高 载荷不大和带轮直径较小的场合 50 楔角为40 相对高度约 h bp 为0 7的V带称为普通V带 普通V带是标准件 属无接头的环形带 有Y Z A B C D E七种型号 截面尺寸见表7 2 51 带采用基准宽度制 即用带的基准线的位置和基准宽度来确定带在轮槽中的位置和轮槽的尺寸 bp为基准宽度 带受到垂直于其底面的弯曲时 顶胶伸长而变窄 底胶缩短而变宽 带中长度及宽度尺寸与自由状态时相比保持不变的那个面 类似于梁的中性层 称为带的节面 基准面 节面的宽度称为节宽 基准宽度 bp 52 带轮在基准宽度处的直径是带轮的基准直径D 相应带的长度为带的基准长度Ld 表7 3 53 2 V带轮 1 实心轮 带轮基准直径 2 5d d为轴的直径 单位为mm 时 可采用实心式结构 54 2 辐板轮 当2 5d D 300mm时 带轮常采用腹板式带轮结构 55 3 孔板轮 当D1 d1 100mm时 带轮通常采用孔板式结构 56 三 带传动的几何关系 包角的概念 带传动装置中 带包在带轮上的部分所对应的圆心角称为包角 如图所示 57 四 带传动的受力分析 带传动尚未工作时 传动带中的预紧力为F0 尚未工作状态 工作状态 带在工作时 设主动轮以带速n1转动 带与带轮的接触面间便产生摩擦力 主动轮作用在带上的摩擦力Ff的方向和主动轮的圆周速度方向相同 主动轮即靠此摩擦力驱动带运动 带作用在从动轮上的摩擦力的方向 显然与带的运动方向相同 带同样靠摩擦力Ff而驱动从动轮以转速n2转动 传动时 由于摩擦力的作用 带两边的拉力发生了变化 带绕上主动轮的一边被拉紧 叫做紧边 紧边拉力由F0增加到F1 带绕上从动轮的一边被放松 叫做松边 松边拉力由F0减小到F2 由于带的变形处于弹性变形范围内 其总长度不变 带的紧边拉力的增加量 应等于松变拉力的减小量 F1 F0 F0 F2 或 F1 F2 2F0 58 以主动轮一段为分离体 则有总摩擦力Ff和两边拉力对轴心的力矩的代数和为零 得出 在带传动中 带和带轮接触面上的总摩擦力Ff等于带所传递的有效拉力 有效圆周力 Ft 带传动所能传递的功率 主动轮的输入功率 P 单位为kW P Ftv 1000 59 因此有 F1 F0 Ft 2 F2 F0 Ft 2 带借助带与带轮的张紧 使主动轮上输入功率转化为带两边的拉力差Ft 从而克服从动轮上阻力矩 带动从动轮 带传动的工作原理 F1和F2的大小 取决于预紧力F0和带传动的有效拉力Ft 在带传动的传动能力范围内 Ft的大小又和传动的功率P及带速v有关 P Ftv 1000 60 当其它条件不变且预紧力F0一定时 这个摩擦力Ft有一极限值 临界值 这个极限值就限制着带传动的传动能力 若机器出现过载 Ft不能克服从动轮上的阻力矩 带将沿轮面全面滑动 从动轮转速急剧降低甚至不动 这就是打滑 是带传动的主要失效形式之一 F1 F0 Ft 2 F2 F0 Ft 2 P Ftv 1000 61 当带沿带轮有打滑趋势时 摩擦力达到最大值 带所能传递的最大圆周力为 62 与带传动的最大有效拉力有关的因素 1 预紧力F0 2 包角 3 摩擦系数 63 预紧力F0 最大有效拉力Ft 因为F0越大 带与带轮间的正压力越大 则传动时的摩擦力就越大 最大有效拉力Ft也就越大 但F0过大时 将使带的磨损加剧 以至过快松弛 缩短带的工作寿命 若F0过小 则带传动的工作能力得不到充分的发挥 运转时容易发生跳动和打滑 64 包角 最大有效拉力Ft 因为 越大 带和带轮的接触面上所产生的总摩擦力就越大 传动能力也就越高 由于小带轮上的包角 1较小 因此带传动的最大有效拉力Ft取决于小带轮上的包角 1的大小 65 摩擦系数f 最大有效拉力Ft 因为摩擦系数越大 则摩擦力就越大 传动能力就越高 而摩擦系数与带及带轮的材料和表面状况 工作环境条件等有关 V带与带轮间的当量摩擦系数大约是平带与带轮间摩擦系数的3倍 因此V带传动的承载能力就较高 66 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 五 带传动的应力分析 67 68 带在小带轮上的弯曲应力大于绕在大带轮上的弯曲应力 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 69 1 带是在变应力状态下工作的 所以失效为疲劳破坏 2 带中最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处 3 为保证带传动在给定的具体条件下不疲劳断裂 必须使 70 带传动在工作时 从紧边到松边 传动带所受的拉力是变化的 因此带的弹性变形也是变化的 当紧边在A1点绕上主动轮时 其所受的拉力为F1 此时带的线速度和主动轮的圆周速度 均指带轮的节圆圆周速度 相等 在带由A1点转到C1点的过程中 带所受的拉力由F1逐渐降低到F2 带的弹性变形也就随之逐渐减小 因而带沿带轮的运动是一面绕进 一面向后收缩 所以带的速度便过渡到逐渐低于主动轮的圆周速度 这就说明了带在绕经主动轮缘的过程中 在带与主动轮缘之间发生相对滑动 六 弹性滑动 打滑和滑动率 相对滑动现象也发生在从动轮上 但情况相反 带绕过从动轮时 拉力由F2增大到F1 弹性变形随之逐渐增加 因而带沿带轮的运动是一面绕进 一面向前伸长 所以带的速度便过渡到逐渐高于从动轮的圆周速度 亦即带与从动轮间也发生相对滑动 这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动 称为带传动的弹性滑动 弹性滑动是带传动正常工作时的固有的特性 不可避免 71 或 因此 传动比为 弹性滑动导致 从动轮的圆周速度v2 主动轮的圆周速度v1 速度降低的程度可用滑动率 滑差率 来表示 这种由于弹性滑动引起的从动轮圆周速度相对降低率 称为滑动率 1 2 72 在正常情况下 带的弹性滑动并不是发生在相对于全部包角的接触弧上 当有效拉力较小时 弹性滑动只发生在带离开带轮以前的那一部分接触弧上 称之为滑动弧 未发生弹性滑动的接触弧则称为静弧 随着有效拉力的增大 弹性滑动的区段也将扩大 当弹性滑动的区段扩大到整个接触弧时 带传动的有效拉力即达到最大临界值Ft 若带的工作载荷进一步加大 当工作载荷所产生的圆周力大于带与小带轮接触弧上的全部摩擦力时 带与带轮间会发生显著的相对滑动 即产生打滑 打滑是由于过载引起的 打滑将使带的磨损加剧 从动轮转速急速降低 带传动失效 这种情况应当避免 73 1 从现象上看 弹性滑动是局部带在带轮的局部接触弧面上发生的微量相对滑动 打滑则是整个带在带轮的全部接触弧面上发生的显著相对滑动 2 从本质上看 弹性滑动是由带本身的弹性和带传动两边的拉力差 未超过极限值 引起的 带传动只要传递动力 两边就必然出现拉力差 所以弹性滑动是不可避免的 而打滑则是带传动载荷过大使两边拉力差超过极限摩擦力而引起的 因此打滑是可以避免的 弹性滑动和打滑的区别 74 张紧的目的 根据带的摩擦传动原理 带必须在预张紧后才能正常工作 运转一定时间后 带会松弛 为了保证带传动的能力 必须重新张紧 才能正常工作 七 张紧装置 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 75 1 定期张紧装置 采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力 使带重新张紧 将装有带轮的电动机安装在装有滑道的基板上 通过旋动左侧的调节螺钉 将电动机向右推移到所需位置后 拧紧电动机安装螺钉即可实现张紧 将装有带轮的电动机安装可调的摆架上 76 2 自动张紧装置 将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上 利用电动机的自重 使带轮随同电动机绕固定轴摆动 以自动保持张紧力 77 3 采用张紧轮张紧装置 当中心距不能调节时 可采用张紧轮将带张紧 张紧轮一般应放在松边的内侧 使带只受单向弯曲 避免反向弯曲降低带的寿命 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 张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同 78 张紧轮也可以放在松边的外侧 应尽量靠近小轮 增大在小带轮上的包角 79 八 普通 带传动的设计与计算 带传动的主要失效形式 打滑和传动带的疲劳破坏 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 设计的原始数据为 传递的功率P 主 从动轮转速n1 n2 或传动比i 传动位置要求及工作条件等 设计内容 确定带的类型 带的长度L 根数Z 传动中心距a 带轮基准直径及其它结构尺寸等 80 1 选择V带型号 设计步骤和方法 1 按工作情况确定工作情况系数 确定计算功率 81 2 根据Pd和n1从图中确定带的型号 82 2 确定带轮的基准直径D1 D2 V带轮的最小基准直径 算出数值后要按带轮基准直径系列圆整 表7 7 83 3 验算带速 若不能满足 应改选D1 5m s v1 25m s 84 初选中心距 然后选取与标准相近的基准长度 d 表7 3 4 确定基准长度 如果中心距未给出 可根据传动的结构需要初定中心距a0 取 a0取定后 根据带传动的几何关系 按下式估算所需带的基准长度L 85 5 确定实际中心距 6 验算小带轮的包角 不应小于120 86 7 确定V带的根数 包角系数K 表7 9 带长修正系数KL 表7 3 单根V带的基本额定功率 P0是根据特定的实验和分析确定的 实验条件 传动比i 1 包角 180 特定长度 平稳的工作载荷 87 由于单根 带基本额定功率P0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P0进行修正 以满足设计要求 确定单根 带所传递功率的增量 表7 10 88 8 计算作用在轴上的力 为了设计安装带轮的轴和轴承 必须确定带传动作用在轴上的力 如果不考虑带的两边的拉力差 则压轴力可以近似地按带的两边的预紧力F0的合力来计算 89 在带传动中 预紧力是通过在带与两带轮的切点跨距的中点M 加上一个垂直于两轮上部外公切线的适当载荷G 使带沿跨距每长100mm所产生的挠度y为1 6mm 即挠角为1 8 来控制的 由于新带容易松弛 所以对非自动张紧的带传动 安装新带时的预紧力为计算预紧力的1 5倍 90 例 设计某传动装置中的的V带传动 传递的功率P 7 5kw 转速为n1 1440r min 从动轮的转速为n2 720r min 载荷变动小 中心距约要求为850mm 希望大带轮直径不超过280mm 每天工作不超过16h 1 选取V带的型号 由图7 17 选用A型V带 2 确定带轮的基准直径D1 D2 由图7 17 D1 112 140mm 91 D1 140mm 由表7 7 D2 280mm 3 验算带速 4 确定基准长度 a0 850mm 由表7 3 Ld 2240mm 92 5 确定实际中心距 6 验算小带轮的包角 7 确定V带的根数 K 0 98 KL 1 06 P0 2 29 0 17 取z 4 93 8 计算作用在轴上的力 表7 11 q 0 1 94 第五节同步带传动 同步带传动是综合了带传动和齿轮传动优点的一种新型带传动 同步带是以钢丝绳为强力层 外面用氯丁橡胶或聚氨酯包覆 带的工作面压制成齿形 与齿形带轮啮合传动 一 同步带传动的特点和应用 95 由于钢丝绳在承受负荷后仍能保持同步带的节距不变 带与带轮之间无相对滑动 因此主动轮和从动轮能作同步传动 96 目前多采用钢丝绳或玻璃纤维沿同步带的宽度方向绕成螺旋形 布置在带的节线位置上 基体包括带齿2和带背3 带齿应与带轮轮齿正确啮合 带背用来粘结包覆强力层 在同步带的内表面有尖角凹槽 以增加带的柔性 97 同步带的优点 无相对滑动 带长不变 传动比稳定 带薄而轻 强度高 适合高速传动 带的柔性好可用直径较小的带轮 能获得较大的传动比 传动效率高 初拉力较小 故轴和轴承上所受的载荷小 同步带的缺点 制造 安装精度要求高 成本高 98 同步带的参数 节距pb 同步带的主要参数是节距Pb 它是在规定的张紧力下 同步带纵向截面上相邻两齿中心轴线间节线上的距离 而节线是指当同步带垂直其底边弯曲时 在带中保持原长度不变的周线 通常位于承载层的中线上 节线长度Lp为公称长度 99 梯形齿同步带分为单面同步带 简称单面带 和双面同步带 简称双面带 两种型式 仪器中常用前一种 同步带按节距不同分为最轻型MXL 超轻型XXL 特轻型XL 轻型L 重型H 特重型XH 超重型XXH七种 100 同步带的标记内容和顺序为带长代号 型号 宽度代号 如XXL型的标记 101 二 带轮 同步带带轮轮缘表面需制出轮齿 带轮的齿形有渐开线齿形和直边齿形两种 推荐采用渐开线齿形 可用范成法加工而成 一般要求同步带与带轮的同时啮合齿数zm 6 带轮材料一般采用钢 铸铁 轻载场合可用轻合金或塑料 对于成批生产的带轮可采用粉末冶金材料 102 三 同步带传动的设计计算 已知条件 传动的用途 传递的功率 大小带轮的转速或传动比i以及传动系统的空间尺寸范围等 设计要确定的是 同步带的型号 带的长度及齿数 中心距 带轮节圆直径及齿数 带宽及带轮的结构和尺寸 103 根据计算功率Pd和小带轮转速n1 选取带的型号 根据所选型号查表7 12得对应的节距pb 1 选择同步带的型号 104 计算功率Pd可根据传递的名义功率的大小 并考虑到原动机和工作机的性质 连续工作时间的长短等条件求得 Pd PKA 105 根据带型和小带轮转速 由表7 14确定小带轮的最少齿数 大带轮的齿数Z2 iZ1 节圆直径 2 确定带轮齿数和节圆直径 106 3 确定同步带的长度和齿数 根据计算出的L 查表7 13得最接近的节线长度Lp的值 依据所选定的型号 查得相应的齿数 107 4 确定实际中心距 5 计算小带轮啮合齿数 圆整 108 带宽求得后根据表7 12选取相近而略大的标准值 6 选择带宽 109 7 计算作用在轴上的力 8 确定带轮的结构尺寸 110 例设计一液体搅拌机的同步带传动 已知该设备由额定功率P 2 2kW 转速的鼠笼式电动机驱动 搅拌机转速中心距a为500mm左右 每日三班制工作 中心距可调 解 1 确定计算功率 根据已知工作条件查表7 15 取 111 2 选定带型和节距 根据 由图7 22确定带型为H型 对应的节距 3 选小带轮数z1和带轮直径Dp1Dp2 由表7 14查得小带轮最小齿数zmin 18 取小带轮最小齿数z1 18 小带轮节圆直径 112 大带轮齿数 齿数Z2 60 大带轮节圆直径 4 校核带速v 带速符合要求 113 5 确定中心距a及带长Lp 初定中心距a0 根据机器的结构要求 取a0 500mm 114 带长L为 由表7 13选取标准节线长 带的齿数z 120 带长度代号为600 115 因为轴间距可调整 则实际中心距a为 6 计算小带轮的啮合齿数Zm 116 7 计算基本额定功率P0 由表7 12查得H型带的基准宽度 带的许用工作拉力 表7 16 带的单位长度质量 则 117 8 确定带宽bs 由表7 12查得带宽代号为150的H型带的带宽 118 大带轮齿数 10 设计结果 9 计算轴上的压力Fz 119 第六节其它带传动简介 齿孔带传动是由特殊轮齿的传动轮及具有等距孔的传动带组成 适用于重量轻 传动转距小 传动精度较高的场合 一 齿孔带传动 齿孔带齿孔的几何尺寸 多采用35mm电影胶卷齿孔的标准 常用厚度为0 15 0 25mm的涤纶或三醋酸纤维素制造 齿孔带带轮轮齿的齿形有渐开线和圆弧两种 120 拖动式带传动是将挠性传动件的两端直接固定在主动件和从动件上 当主动件转动时能立即拖动挠性传动件 进而拖动从动件 即把主动件上的运动和力矩 精确地传递给从动件 二 拖动式带传动 121 主要特点 没有任何相对滑动 传动比准确 传动精度高 适当改变主 从动件的表面形状 便可使传动比按照给定的规律变化 实现变传动比传动 能改变运动的形式 将回转运动变为直线运动 或者相反 结构简单 制造方便 由于挠性传动件的长度有限 故主 从动件的回转范围受到限制 一般不超过360 122 计算机构中 用以得到等分刻度的变传动比钢带传动 弹簧拉力变化的条件下 用以在回转轴上获得恒定反作用力矩的机构 123 选择题 1 V带 三角带 传动的带轮基准直径应取为 A D1B D2C D3D D4 2 V带 三角带 的楔角等于 A 40 B 35 C 30 D 20 3 在有张紧轮装置的带传动中 当张紧轮装在带内侧时应安装在 A 两带轮的中间B 靠近小带轮C 靠近大带轮D 在任何处都没关系 B A C 124 4 V带 三角带 带轮的轮槽角 40 A 大于B 等于C 小于D 小于或等于5 V带传动 中心距一般不应大于两带轮直径之和的 A 0 8倍B 1倍C 1 5倍D 2倍6 带传动的中心距过大时 会导致 A 带的寿命短B 带的弹性滑动加剧C 带在工作时会产生颤动D 小带轮包角减小而易产生打滑7 带传动采用张紧轮的目的是 A 减轻带的弹性滑动B 提高带的寿命C 改变带的运动方向D 调节带的初拉力 D D C D 125 8 与齿轮传动和链传动相比 带传动的主要优点是 A 工作平稳 无噪声B 传动的重量轻C 摩擦损失小 效率高D 寿命较长9 带轮采用轮辐式 腹板式或实心式 取决于 A 带的横截面尺寸B 传递的功率C 带轮的直径D 带的线速度10 V带 三角带 的参数中 尚未标准化 A 截面尺寸B 长度C 楔角D 带厚度与小带轮直径的比值11 在各种带传动中 应用最广泛 A 平带传动B V带 三角带 传动C 多楔带传动D 圆带传动 A C D B 126 12 V带 三角带 传动 最后算出的实际中心距a与初定的中心距a0不一致 这是由于 A 传动安装时有误差B 带轮加工有尺寸误差C 带工作一段时间后会松弛 故需预先张紧D 选用标准带的长度 带的基准长度已标准化 13 带和带轮材料组合的摩擦系数与初拉力一定时 则带传动不打滑时的最大有效圆周力也愈大 A 带轮愈宽B 小带轮上的包角愈大C 大带轮上的包角愈大D 带速愈低14 考虑滑动率 则带传动的实际传动比 D B C 127 15 和普通带传动相比较 同步带传动的主要优点是 A 传递功率大B 传动效率高C 带的制造成本低D 带与带轮间无相对滑动16 能正确地表示V带在带轮槽中位置的是图 D C 17 带传动的最大摩擦力与 有关 A 带的张紧方法B 小带轮包角C 大带轮包角D 弯曲应力 B 128