《挠性传动设计上》PPT课件.ppt

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1、第八章 挠性传动设计,挠性传动通过挠性曳引元件传递运动和动力,1.带传动的类型、结构及特点；,.本章主要内容,2.带传动受力分析、运动分析及应力分析（重点）,3.带传动设计,一.带传动的组成及工作原理,主动带轮1,从动带轮2,环形胶带3,摩擦型带传动的工作原理 依靠带与带轮之间的摩擦 力传动运动和动力的间接摩擦传动,8-1 带传动的类型和应用,1小轮包角,2大轮包角,n1小轮转速（r/min）,n2大轮转速（r/min）,v带速（m/s）,二.带传动的类型,摩擦型带传动,啮合型带传动,摩擦型带传动利用带与带之间的摩擦力进行传动,啮合型带传动利用带上凸齿与带轮齿槽啮合进行传动,平带,V带,多楔带

2、,平带：Fn=FQ，Ff=Fnf=FQf 承载能力小,V带,多楔带,圆带,平带,V带是无接头的环形带，其种类有普通V带、窄V带、宽V带等。,三.V带的结构及尺寸,压缩层（橡胶填充而成）,包布层（橡胶帆布构成）,伸张层（橡胶制成）,帘布结构容易制造,粗绳结构挠曲性好,一）V带的结构分析,二）V带截面型号及尺寸,.普通V带、窄V带的截面型号：,2.V带截面尺寸:,bP 节宽(节面宽度),b 顶宽,高度,带楔角，=40,各种型号V带的剖面尺寸见表8-1。,3.V带的长度,外周长,基准长度Ld,内周长,带轮基准直径,四.带传动的特点和应用,带有弹性，能缓冲减振，故传动平稳，噪声小；,过载时，带在带轮上

3、打滑，可防止其它零件损坏；,适用于两轴中心距较大的传动；,结构简单，易于制造和安装，故成本低。,由于弹性滑动和打滑，传动比不恒定；,传动效率较低，寿命较短，外廓尺寸较大；,由于需要施加张紧力，轴和轴承受力较大。,应用：用于中心距较大，传动比无严格要求的场合，在多级传动系统中通常用于高速级传动，如机床中由电动机到主轴箱的第一级传动。,带 长：L=2a+,中心距:,小轮包角：,六.带传动的几何尺寸计算,一带传动的受力分析,8-2 带传动的工作情况分析,一）带传动的有效拉力F,工作前：带中各处均受到一定的初拉力FO,紧边,松边,工作时：主动边被称为紧边；另一边称为松边。,紧边拉力与松边拉力的差值称为

4、带传动的有效拉力F:F=F1一F2=Ff,带传动工作时，有效拉力F与初拉力Fo、紧边拉力F1、松边拉力F2关系：,二）带传动的极限有效拉力Fflim及其影响因素,带在带轮上即将打滑时：,得,1）初拉力F0 F0，正压力，Ffmax，Fflim 但F0，磨损加快，带的寿命；,2）小轮包角11，包围弧，Ffmax，Fflim 1大小取决于设计参数i、d1、d2及a；,3）摩擦系数f f，Ffmax，Fflim，f取决于带 和带轮的材料。,二.带的应力分析,一）带传动工作时，带截面上的应力种类,紧边拉应力：1=F1/A MPa,松边拉应力：2=F2/A MPa,带绕过小带轮时：,式中:E 带的当量弯

5、曲弹性模量；y 带的最外层到中性层的距离；dd2、dd1 大小带轮节圆直径。,1.离心拉应力：c=Fc/A=qv2/A MPa离心拉应力 作用于带的全长。,带绕过大带轮时：,二)带中应力分布情况,二带传动的运动分析,带传动的运动特性存在弹性滑动和打滑,一）弹性滑动及其特性,1.弹性滑动:是带的弹性变形量的变化而引起带在带轮接触面 上局部的微量相对滑动的现象，称为弹性滑动。,1)降低传动效率(V带传动效率=0.91 0.96)，使带与带轮摩损增加和温度升高。,2)使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，即：v2 v1。从动轮圆周速度相对降低量称为滑动率。,二）带传动打滑,打滑当传递的有效

6、拉力达到极限值Fflim时，过载引起的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。,三）弹性滑动与打滑的本质区别,发生在带和带轮的全部接触弧上。,是带传动正常工作时不可避免的固有特性；,是带传动的失效形式，设计时必须避免；,只发生在带离开带轮前的那部分接触弧上；,弹性滑动,打 滑,三.带传动的失效形式和计算准则,2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）max 引起失效,1）过载打滑由F实传Flim引起的失效,二）带传动的计算准则 带传动的计算准则是：保证带传动不打滑的前提下，充分发挥带的传动能力，并使传动带具有足够的疲劳强度和寿命。即应满足：,不打滑条件：F实传,疲劳强度条件：,8-3 V带传动的设计,式中：

7、由带的疲劳寿命决定的许用拉应力，由实验得出，在108 109 次应力循环下，V带的许用应力为：,式中：C由V带的材质和结构决定 的实验常数LdV带的基准长度，m；jnV带绕行一周时绕过带轮的数目thV带的预期寿命，h；m指数，对普通V带，m=11.1。,一在特定条件下，单根V带的基本额定功率P1,将、b、c 代入，取当量摩擦系数f=0.51,可得V带传动功率的计算公式：,kW,载荷平稳,1=2=1800，即 i=1,Ld为特定长度,二）单根V带的基本额定功率P1表8-3,P1可根据V带型号、小带轮直径d1及小轮转速n1由表8-3查出。,表8-3 单根普通V带的基本额定功率P1,如：Z型V带、d

8、1=80 mm、n1=1420 r/min时，P0=0.35 kW,A型V带、d1=100 mm、n1=1420 r/min时，P0=1.31 kW,100,A,1.31,1420,80,Z,0.35,式中：额定功率增量，考虑传动比i1时，带在大带轮 上的弯曲应力较小，在相同寿命的条件下，额定 功率可比i=1时的传动功率大。根据V带型号、n1 及i查表8-4。,当使用条件与特定条件不符时，需引入附加项和修正系数。经过修正后单根V带的额定功率P为：,二.实际使用条件下单根V带的许用功率,K包角系数，考虑1800时对传动能力影响，根据小带轮包角1查表8-5。,KL 长度系数，考虑带长不为特定长度时

9、对传动能力 的影响，KL根据V带型号及基准带长Ld查表8-6；,0.10,A,i=3.62,v=7.44m/s,P=0.095 kw 0.1 kw,A型带,表8-5 包角系数K,表8-6 普通V带的基准长度系列和长度系数KL,Ld=1250 mm,Z型带,三.V带传动正常工作条件及提高带传动承载能力的措施,一）V带传动正常工作的条件,原动机类型,工作机的载荷性质,每天工作时间,取值见表8-7,KA 工况系数，取决于,若出现P能传 Pc 时，则传动不能正常工作，必须采取措施提高V带传动承载能力。,P V带传动需要传递的名义功率，一般为已知条件。,式中：Z V带的根数；,Pc V带传动的计算功率；

10、,二）提高V带传动承载能力的措施,1.增加V带根数：,3.增大摩擦系数 fv铸铁带轮皮革带=0.595，fv铸铁带轮胶带=0.51；,4.采用新型带：多楔带，齿形带。,1传递的功率P，工作条件；2主、从动轮转速n1和n2或传动比i；3对传动位置和外部尺寸的要求。,1确定带的型号、长度和根数，带轮直径，传动中心距；2计算初拉力和作用在轴上的压力；3带轮的材料选择及结构设计。,四普通V带传动的设计及参数选择,一）普通V带传动设计的原始数据：,二）普通V带传动设计内容：,三）普通V带传动设计步骤和选择参数：,1确定计算功率Pc：Pc=KAP kW,原动机类型（如：轻载启动）,工作机的载荷性质（如：载

11、荷变动小）,每天工作时间（如：=8小时）,空、轻载启动,10,载荷变动小,1.1,表8-7 工 况 系 数 KA,V带型号，带截面尺寸，带传动的承载能力。,2.选择V带型号：,计算功率Pc,小带轮转速n1,注意：当选型点在两种型号交界线（图中粗实线）附近时，可以对两种型号 同时进行计算,如Pc=3.6 kW与n1=1420 r/min交点G2处，可选Z、A型带 同时计算，最后择优选定。,3确定带轮的基准直径d1和d2,1)初选小轮直径d1,d1对传动影响：带轮直径小时，传动尺寸紧凑，但弯曲应力大，使带的疲劳强度降低；传递同样的功率时，所需有效圆周力也大，使带的根数增多。,d1选择：一般取d1d

12、min（表8-8），并取标准值。,带速过高则离心力大，使带与带轮间的压力减小，易打滑。因此，必须限制带速vvmax.一般应使v=525m/s，最佳带速为2025m/s。,2)验算带速v：m/s,表8-8 普通V带轮最小基准直径dd1及轮槽数Z,当传动比无要求时：可忽略滑动率，则：d2C=d1=id1,3)确定大轮直径d2：d2应根据传动比要求计算后取标准值,4确定中心距a和带长Ld,中心距：,O：尺寸，带的垂度，带上下抖动加剧，传动平稳性,1)初选中心距O,O：尺寸小，包角1小，传动能力降低，带短，绕转次数u=V/Ld，带的疲劳寿命降低。,结构尺寸有要求时：按要求初定O；结构尺寸无要求时：推荐

13、0.7(d1+d2)O2(d1+d2),2)初算带长Lca和确定带长Ld,初算带长Lca,按表8-6中标准带长，选取相近的基准长度Ld标准值。如：Lca=1461 mm，可取Ld=1400 mm或取Ld=1600 mm。若Lc超出该型带的长度范围，则应改变中心距或带轮直径重新设计。,考虑安装、更换V带和调整、补偿初拉力（例如带伸长而松弛后的张紧）中心距变化范围：min=-0.015Ld mm，max=+0.03Ld mm,3)确定中心距,当V带传动中心距可调时：可近似计算：0+mm,5确定V带根数z,满足V带传动正常工作要求所需带的根数：,V带传动正常工作的实际根数Z：将ZC 圆整为Z根。当V

14、带根数超过表8-8中荐用的轮槽数时，应改选带轮直径或改选V带型号重新设计。,F0：Ff，Fflim，F实传Fflim时，就可能出现打滑,F0：带中应力过大，使带过早松弛，带的使用寿命，,6确定初拉力F0,F0确定原则既能保证带传动传递额定功率时不打滑，又能保证V带具有一定寿命。,单根带适宜的初拉力为：,7计算带对轴的压力FQ计算FQ的目的 用于轴和轴承设计计算,带传动作用于轴上的压力,设计一带式运输机传动系统中第一级用的V带传动。已知:电动机型号为Y112M-4，额定功率P=4 kW，转速n1=1440r/min，n2=400 r/min，每天运转时间不超过10h。,五设计实例分析,工况系数K

15、A,计算功率PC（kW),选V带型号,小轮直径d1（mm）,验算带速v（m/s）,大轮直径d2（mm）,表8-10,图8-12,PC=KAP,表8-8及推荐标准值,V=d1n1/60000，要求V 在525m/s,d2=d1n1/n2，应取标准值,1.1,4.4,Z型,A型,80,100,6.03,7.54,280,355,从动轮转速n2（r/min),n2=n1d1/d2,411,406,从动轮转速误差,(n2-n2)/n2应不超过0.05,+0.028,+0.015,初定中心距0（mm）,0.7(d1+d2)0 2(d1+d2),252 720初定280,318.5 910初定350,初算

16、带长Lc（mm）,Lc=20+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/40,1161,1461,确定基准长度Ld（mm）,表8-6,1250,1600,确定中心距（mm）,0+(Ld-Lc)/2,325,420,min（mm）,min=-0.015Ld,306,396,max（mm）,max=+0.03Ld,363,468,验算包角,120o,144.7,145.2,单根带基本额定功率P1（kW）,表8-3,0.344,1.31,传动比,id2/d1,3.344,3.55,功率增量P1（kW）,表8-4,0.03,0.10,包角系数K,表8-5,0.91,0.91,长度系数KL,表8-6,1.1

17、1,0.99,单根带许用功率P（kW）,P=(P1+P1)KL K,0.378,1.27,V带根数z,ZPC/P，不宜超过推荐轮槽数,11.65取12Zmax=4,3.465取4Zmax=5,单位长度质量q（kg/m）,表8-1,0.06,0.11,单根V带的初拉力F0（N),55.3,133.7,轴上的压力FQ（N）,FQ 2zF0sin(1/2),1281,1020.7,设计方案评价,考虑传动结构的紧凑性及合理的V带根数等,不好,较好,设计结果,（方案），A1600GB/T17711996，4根；,53,59,KA=1.1,表8-7 工 况 系 数 KA,表8-3 单根普通V带的基本额定功

18、率P1,如：Z型V带、d1=80 mm、n1=1420 r/min时，P0=0.344 kW,A型V带、d1=100 mm、n1=1420 r/min时，P0=1.31 kW,1.31,0.10,A,P=0.095 kw 0.1 kw,表8-6 普通V带的基准长度系列和长度系数KL,8-4 链传动的类型、结构和特点,滚子链 传 动,一.链传动的类型,齿形链,链传动的组成 由主、从动链轮和环形链条组成。,链传动的工作原理：间接啮合传动,二.滚子链的结构、参数及标记,一）滚子链结构分析滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。,滚子链的结构分析图,销轴与外链板用过盈配合连接，称为外链节。,套筒

19、与内链板用过盈配合连接，称为内链节。,销轴与套筒之间间隙配合，当链条与链轮轮齿啮合时，内、外链相对转动。,滚子与套筒之间为间隙配合，使滚子与轮齿间主要发生滚动摩擦。,二）滚子链的主要参数,链节距p 链条上相邻两滚子外圆中心之间的距离，是反映链条尺寸和承载能力的重要参数。节距p大，链各部分尺寸大，承载能力高，但重量也随之增大。,链的排数np排数是反映链条承载能力的参数。排数多，链条承载能力高，当传动功率较大时，可采用双排链或多排链。但限于链条的制造与装配精度，各排链承受的载荷不易均匀，故排数不宜过多。,双排链,链节数Lp 链条节头数目称为链节数，是反映链条长度的参数。一般采用偶数链节，链条连成环

20、形时正好是外链板与内链板相连接。,滚子链的接头形式,若采用奇数链节，链条连成环形时必须使用过渡链节。过渡链节的链板受拉力时有附加弯矩的作用，所以强度仅为通常链节的80左右，故设计时应尽量避免使用过渡链节。,a)偶数链节用接头,b）过渡链节,3滚子链的标记 链号 排数x链节数 标准号,例如：16 A180 GBT1243.11983,三链传动的特点及应用,一）链传动的特点 链传动兼有齿轮传动和带传动的特点。,与齿轮传动比较：链传动较易安装，成本低廉；远距离传动(中心距最大可达十多米)时，其结构要比齿轮传动轻便得多。,优点：平均传动比准确；传动效率高；需要的张紧 力小，压轴力小；结构尺寸紧凑；能在

21、低速 重载下较好地工作；能适应较恶劣环境如油 污多尘和高温等场合。,缺点：噪声大，需要良好润滑；若中心距很大，转 速极高时，不及带传动。,二）链传动的应用广泛应用于石油、化工、冶金、农业、采矿、起重、运输、纺织等各种机械和动力传动中。,本章内容小结,1.带传动的类型、结构及特点；,4.链传动的类型、结构及特点；,失效形式和计算准则；,带轮结构设计。（省略）,初拉力F0决定及维持；,传动参数选择（重点）；,2.带传动受力分析、运动分析及应力分析（重点）,作业：8-2，8-5，8-7，8-20,结 束,电教制作：,侯玉英,带长 L,包角1,包角2,失效形式和计算准则；,带轮结构设计。,初拉力F0决

22、定及维持；,传动参数选择（重点）；,普通V带选型图,三）带的应力变化性质,e,1.带中应力变化,带的最大应力发生在紧边开始绕上小轮处（A点）大小为：max=A=C+1+b1,3.变应力对带的影响引起带的疲劳破坏（脱层和疲劳 断裂）,2.带中应力变化性质周期性变化的循环变应力,e,1)带是弹性体，受力后会产生弹性变形，在带的弹性极限内，变形：=F/EA，当带的截面积A一定时，F，,2）摩擦型带传动依靠摩擦里传递运动和动力，必然存在 拉力差，即：紧边拉力F1大于松边拉力F2，则带在紧 边的伸长量1大于松边的伸长量2。,是微量滑动，只发生在带离开带轮前的那部分接 触弧AB和CD(称为滑动弧)。,是摩擦型带传动正常工作时不可避免的固有特性,