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1、13章 带传动和链传动,机器：,动力机,啮合传动：(形闭合),齿轮传动、链传动、蜗杆传动等,带传动,一、组成及工作原理,两个或多个带轮间用带作为挠性拉曳零件的传动。,带张紧在两轮上，主动轮转,：摩擦传动,13-1 传动带的类型,根据截面形状分,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。,二、分类,普通V带,宽V 带,应用最广的带传动，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。,窄V带,汽车发动机,啮合传动，兼有带传动和齿轮传动的优点吸振、i 准确，在汽车、打印机中广泛应用。,机器人关节,4、特点,1）带有弹性,弹性滑动，i不准确。,2）靠摩擦传动,过载打滑，保护损坏
2、其他零件；,磨损大、低、寿命，压轴力大。,缓冲吸振、传动平稳、无噪音；,3）中间挠性件,适于远距离传动；,结构尺寸大。,4）结构简单，制造安装方便，成本低。,5、应用,传动比要求不高，要求过载保护，中心距较大场合。不可用于易燃、易爆场合外。,多级传动中，带布置在高速级。,为什么？,六、几何尺寸,1、包角：带和带轮接触弧所对的圆心角。小带轮上的包角为：2、带的基准长度Ld,3、中心距：,式中：d1，d2 分别为小带轮和大带轮的基准直径。,七、带的张紧,由于带传动的材料不是完全的弹性体，带在工作一段时间后会发生塑性伸长而松弛，使张紧力降低。为保持持久的承载能力，带传动需要张紧装置。常用的控制和调整
3、张紧力的方法是调节中心距张紧和设置张紧轮张紧,带的张紧,13-2 带传动的工作原理和工作能力分析,带传动的力分析预紧力：F0紧边拉力：F1松边拉力：F2,在初拉力一定的情况下,带与带轮之间的摩擦力有一极限值，当带和带轮之间的有效拉力超过接触弧上极限摩擦力的总和时，带和带轮间将发生显著的滑动，这种现象称为打滑。有效拉力F(N)、带速（m/s）和传递功率P(kW)之间的关系为：,即：带传动的有效圆周力等于带与带轮的摩擦力，即紧边与松边的拉力差。,F=F1-F2,故在摩擦临界状态下，松边与紧边拉力的关系为：式中：f 为带与轮面间的摩擦系数；为带轮的包角，rad；此时，有效拉力取得极限值：,PF,Pm
4、axFmax=f（F0、f、1）,带工作时，受到三种应力。,13-3 带传动的应力分析,2、离心应力c,1、拉应力,2=F2/A（松边拉力）,12,3、弯曲应力,当带型号，材料一定时，,小带轮直径不能太小,带内最大应力：,紧边开始绕上小带轮处,机理：带为弹性体,主动轮：,b 点:开始接触，拉力F1，V带b=V轮1。,轮1：bc,带：bc,使得：V带V轮1,从动轮：同理，只是：V轮2 V带,带逐渐缩短。,13-4 弹性滑动和传动比,结论,1）由于拉力差引起的带的弹性变形而产生的滑动现象弹性滑动2）弹性滑动是不可避免的，是带传动的固有特性。（只要带工作，必存在有效圆周力，必然有拉力差）3）速度间关
5、系：v轮1v带v轮2。,量关系滑动率表示：,4）后果：,a、v轮2v轮1，i不准确；,b、；,c、引起带的磨损；,d、带温度，寿命。,2、打滑,2）打滑过程中：，v2，传动失效。3），磨损，打滑必须避免。,4）打滑首先发生在小带轮上。（）,弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的。打滑是一种失效形式，是可以避免的，而且必须避免。,四、带传动的疲劳强度,1、失效形式：打滑和疲劳破坏（脱层、疲劳断裂）。,一、V带的规格 V带又分为普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组V带、齿形V带等，其中普通V带应用最广。我们主要介绍普通V带,13-5 普通V带传动的设计计算,传动带的型式,普通V带的规格及结
6、构,普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,普通V带的结构：,帘布心结构,绳心结构,1包布层；2顶胶；3抗拉体；4底胶；,帘布心结构,绳心结构,基本概念及参数,节面：V带弯曲时，顶胶伸长，底胶缩短，只有两者之间的中间层长度不变，称为节面。节宽bp：带的节面宽度；带弯曲时，该宽度保持不变。带的基准长度Ld：在规定的张紧力下，V带中性层的长度称为带的基准长度Ld，V带的公称长度用基准长度表示。带轮的基准直径dd：在V带轮上，与所配用V带的节面宽度bp相对应的带轮直径称为带轮的基准直径dd。,最大有效圆周力为：,不疲劳破坏：,不打滑条件：,1、失效形式：打滑和疲劳破坏（脱层、疲劳断裂）。,2
7、、设计准则：在不打滑前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。,二、单根普通V带的许用功率,三、普通V带传动设计,（一）、原始数据,1、传递的功率,2、转速或传动比,3、传动对外廓尺寸的要求,4、传动工作条件,5、原动机类型等等,（二）、设计内容,1、确定带的型号、根数、长度,2、带轮直径及结构尺寸,3、中心距,4、F0、压轴力FQ,5、绘工作图、设计张紧装置等,（三）设计方法及步骤,（1）确定计算功率 为工作情况系数，考虑到载荷性质和运转时间长短等因素的影响而确定的。P205表13-6,（2）选择带的型号,（3）确定带轮的基准直径dd1和dd2,初选小带轮dd1，普通V带轮最小基准直径表如下，取
8、：,为提高寿命，在传动比不大和结构无特殊要求时，应选取较大的直径。P219表13-9,大轮的基准直径：通常取，dd1、dd2应符合带轮基准直径系列。带速：一般应使 在 525m/s 的范围。,（4）中心距、带长,1）初选a0：2）计算带的基准长度Ld：3）查P202表13-2选取与Ld相近的V带的基准长度Ld。4）计算实际中心距：,（5）计算小轮包角1,一般应使 否则可加大中心距或增设张紧轮。,（6）确定v带的根数z,Z取整数，为了使每根V带受力均匀，V带根数不宜太多，通常z10,式中：P0单根V带允许传递的功率（又称单根V带的基本额定功率），P0值的大小是在包角=180、特定带长、平稳工作条
9、件下通过试验和计算得到的，见表P203表13-3；P0考虑到传动比不为1时，带在大带轮上的弯曲应力较小，在同等寿命下，P0值应有所提高，P0即为单根V带允许传递功率的增量，大带轮愈大（即传动比i12愈大），提高量愈多，其值见表P204表13-4；KL考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度系数，见表P202表13-2；K考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数，见表P204表13-5。,（7）确定初拉力F0,保持适当的张紧力是带传动工作的首要条件，张紧力过小，摩擦力小，容易发生打滑；张紧力过大，则带寿命降低，轴和轴承受力增大。,（8）计算作用在轴上的力,四、提高工作能力措施,1、增大摩擦系数,Fm
10、ax（Ff）,与带和带轮材料、表面状况、工作环境有关。,1）材料配对,2）采用V带：当量摩擦系数v1.7。,2、适当增大F0,F0正压力Ff Fmax Pmax,但：F0,应严格控制F0大小。,F0带传动的工作能力不能充分发挥，易打滑。,为保证工作中初拉力不变，可设计张紧装置。,3、增大包角,Fmax,当i1时：1 2，打滑从小带轮开始，限制1不能太小。,3）采用张紧装置。,4、采用新型带传动,大楔角V带、多楔带、同步带等。,5、采用高强度材料,6、尽量在最佳速度下工作,极限速度：,最佳速度：,13-6 带轮的结构形式,13-7 同步带传动简介,同步带传动属于啮合型带传动：靠带上的齿和带轮上的
11、齿和齿槽的啮合来传递运动和动力，所需张紧力小；轴和轴承上所受的载荷小；带和带轮间没有滑动，传动比准确且传动比大；带的厚度薄，质量轻，允许高的线速度，传动效率高。制造和安装精度要求较高，成本高。,一、链传动工作原理与特点,1、工作原理：两轮（至少）间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动,13-8链传动,2、组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。3、特点：优点：平均速比im准确，无滑动 结构紧凑，轴上压力Q小 传动效率高=98%承载能力高P=100KW 可传递远距离传动amax=8mm 成本低。缺点：瞬时传动比不恒定I 传动不平稳 传动时有噪音、冲击 对安装精度要求较高。
12、,13-9链传动的主要类型,按工作特性分：起重链，牵引链，传动链,传动链接形式分：套筒链；滚子链；齿形链；成型链,4、应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：传动比8，P100KW，V12-15m/s，无声链最大线速度可达40m/s（不适于在冲击与急促反向等情况）,一、链条,起重链,运输链,传动链,1、链轮齿形,二、链轮,滚子链链轮齿形已标准化，设计时主要确定结构及尺寸。,常用“三圆弧一直线”。,“齿形按3RGB1244-85规定制造”,分度圆直径：,3、链轮的结构型式,4、链轮的材料 要求：1）强度；2）
13、耐磨；3）耐冲击,轮辐式（轮毂处采用了胀紧联结）,一、链的运动分析,当链轮转速为n1、n2时,链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀,作有规律的周期性的波动。,13-10链传动的运动分析和受力分析,实际上：1=const时，2、v是变化的。,假设：紧边在传动时总是处于水平位置。,水平分速度,即链速,使 链条前进,传递功率。,垂直分速度,使链条上下 移动,消耗功率。,主动轮：在某一时刻，销轴的圆周速度为。,链节距对应的中心角，,两个特殊位置：,时：,时：,每转一个链节为周期,“忽快忽慢”,“忽上忽下”,从动轮：,v、变化 2变化,由,后果：1、i瞬时变化；2、链
14、速不均匀。,紧边长度为链节距的整数倍,使i瞬时=const的条件：,二、链传动的动载荷,主要原因有四点：,链的加速度：,时：,p,z1,3、链条进入链轮瞬间，产生冲击,可见：,qpn,为Ekp，nnlim。,4、由于链张紧不好、链条松弛,在起动、制动、载荷变化等情况下,惯性冲击,链传动的运动不均匀性和动载荷是链传动的固有特性。,降低动载荷的措施：(1)n1nlim;(2)链传动尽量放在低速级；(3)选用小p，多 z 的链传动。,思考：链传动为什么布置在低速级?带传动应布置在多级传动的高速级还是低速级？为什么？,*链的节距越大，多边形效应越严重*链轮转速越高，多边形效应越严重,三、链传动的受力分
15、析,松边拉力：,垂度拉力,紧边拉力：,离心力：,圆周力：,轴上的载荷：,水平传动：ky=7（允许挠度为0.02）倾斜传动:ky=6（300）ky=4（600）ky=2.5（700）垂直传动：ky=1,注意：,1）链传动紧边布置与带传动相反。,2）张紧力：带传动张紧力决定传动工作能力；链传动张紧力不决定工作能力，,防止脱链、跳齿,3）因张紧力小，压轴力比带传动小。,1、传动比i,a一定时，i 同时啮合齿数少 磨损 跳齿,，通常：1120，i=23.5,2、链轮齿数,1）不宜过少,z,运动不均匀性、动载荷,垂直分速度，功率消耗,z，同时啮合齿数，磨损z，链节间相对转角，功率消耗,限制zmin,13
16、-11链传动主要设计参数的选择,2）不宜过多,由于：,磨损后：pp+p,即：,当p相同时：z d,链节外移(爬齿)脱链可能性,zmax=120,3、链速、链轮极限转速,v 动载荷 v12m/s,nopt Pmax，nlim 右侧竖线（图13-33）。,3）均匀磨损,Lp为偶数 链轮齿数应采用与Lp互质的奇数。,4、链节距p,链传动尺寸 承载能力,运动不均匀性、动载、振动噪音,尽量采用小节距链条。,5、中心距和链长,v一定：a Lp 屈伸次数 磨损d一定：a1 同时啮合齿数 磨损,a 松边上下颤动，传动不平稳。,a=（3050）p amax=80p,重载、a小、i大：小节距、多排链；v小、a大、
17、i小：大节距、单排链；,13-12 滚子链传动的设计计算,一、链传动的主要失效形式,1、链条元件的疲劳破坏（交变应力下工作）,2、铰链铰链磨损p 脱链,3、胶合：销轴与套筒（高速或润滑不良）,4、冲击破坏：起动、制动、反转,6、链轮轮齿磨损,链轮寿命为链条的两倍,极限功率曲线,二、功率曲线,特定条件：z1=19、Lp=100、Lh=1500h,单排,水平,实际使用：修正,设计时，由上式求P0由P0、n1在图13.33中链型号,vF1过载拉断,安全系数校核：,额定功率P0,Q：单排链的极限拉伸载荷，见P212表13-9,滚子链传动额定功率曲线,KA工作情况系数,见书P220,Km多排链系数，表13-12,一、链传动的合理布置1）两轮的回转平面应在同一垂直平面内2）两链轮的中心线最好是水平，并使松边在下,13-13链传动的润滑和布置,正确,错误,正确,错误,正确,错误,二、张紧方式：,张紧目的：不决定工作能力，决定垂度大小。,加张紧轮：靠近主动链轮的松边上。,三、润滑,采用图推荐润滑方式P220:13-34,飞溅润滑,人工定期润滑,滴油润滑,油浴润滑,压力喷油润滑,
