机械设计带传动.ppt

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1、带传动,带传动的分类：按工作原理：1、摩擦型带传动：靠带与带轮之间的摩擦来传递运动和动力；2、啮合型带传动：靠带与带轮之间的啮合来传递运动和动力；,5.1 带传动概述,一、摩擦型带传动的工作原理和特点原理:借助于带和带轮之间的摩擦来传递运动和动力特点：结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振。,二 传动带的类型,摩擦型带根据带的截面形状分：平带：结构简单，传动效率高，传动中心距大；（帆布芯平带应用最广）V带：应用广泛，带的侧面为工作面，承载能力 大，传递功率高，标准化程度高，传动比大等；圆形带：结构简单、多用于小功率传动；多楔带：相当于平带和V带组合结构，运转平稳，尺寸小，传递功率大，结构紧凑。

2、啮合型带（也称为同步带）：带与带轮没有相对滑动，能保证严格的传动比，但对中心距及其尺寸稳定性要求较高。,5.1.2 V带的类型与结构普通V带的结构：帘布芯V带：制造方便抗拉体 绳芯V带：柔韧性好、抗弯强度大普通V带的截型分YZABCDE七种 窄V带的截型分SPZ.SPA,SPB，SPC四种 截面尺寸表8-2基准长度系列表8-3,第5章 带传动,2.抗拉体,1.顶胶,4.包布,3.底胶,三、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式中：分别为小带轮和大带轮的基准直径。,特点,1 传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲击，使传动平稳噪音小；2 当过载时

3、,传动带与带轮之间可发生相对滑动而不损伤其它零件,起过载保护作用；3 适合于主、从动轴间中心距较大的传动；4 结构简单，制造、安装和维护都较方便；,二、啮合型带传动,同步带传动属于啮合型带传动：靠带上的齿和带轮上的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。,带传动的应用,用于两轴平行，且主动轮、从动轴回转方向相同的场合。,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

4、需要张紧装置。常用的控制和调整张紧力的方法是调节中心距张紧和设置张紧轮张紧,5.2 带传动的工作原理和工作能力分析,5.2.1 带传动的力分析预紧力：F0紧边拉力：F1松边拉力：F2,(1),有效拉力是带沿接触弧上摩擦力的总和：F=F1-F2，（2）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：,带式运输机,受力分析如图,以平带为例讨论带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时F1、F2的关系：,因 很小，可取再略去 得由

5、以上两式得：,欧拉公式：,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：,由于小轮包角小于大轮包角，所以计算带传动所能传递的有效拉力时，包角取小轮包角。增大初拉力、包角和增大摩擦系数都可提高带传动所能传递的圆周力。,最大有效拉力的影响因素,预紧力：包角：摩擦系数：,F0越大越好吗？越小呢？过大的初拉力也是没有必要导致带过渡而很快松弛,摩擦系数：橡胶钢 f=0.4；橡胶铸铁 f=0.8,5.2.2 带传动的应力分析,传动时，带中的应力由以下三部分组成：1、紧边拉力和松边拉力产生的拉应力；2、离心力产生的拉应力；3、弯

6、曲应力。,1 由紧边和松边拉力产生的拉应力,紧边拉应力松边拉应力有效拉应力式中：A为带的横截面积,2 离心力产生的拉应力,离心力之发生在带作圆周运动的部分，但因平衡它所引起的拉力，却作用在带的全长上。离心拉应力为：,3 弯曲应力,两个带轮直径不同，所以带在两个带轮上的弯曲应力不同，小带轮上的弯曲应力大于大带轮上的弯曲应力。,如图最大应力产生在由紧边进入小带轮处：,在一般情况下，弯曲应力最大，离心应力最小,带在工作时的应力分布情况,带的应力分析,带传动的失效形式和设计准则,带传动的主要失效形式：打滑和带的疲劳破坏。设计准则：在保证带传动不打滑的前提下，带具有一定的疲劳强度和使用寿命。,（1）.带

7、的弹性滑动,产生的原因,带的弹性、松边与紧边拉力差,定义,由于带的弹性变形而产生的带与带轮之间的相对滑动称为弹性滑动。,弹性滑动的特点,不可避免的,传动比不准确；带的磨损，效率降低,5.1.3 带传动的工作原理3.带的弹性滑动和打滑,弹性滑动的后果,弹性滑动率,第5章 带传动5.1.3 带传动的工作原理 3.带的弹性滑动和打滑,弹性滑动现象分析：紧边在A点绕上主动轮带的拉力逐渐降低，变形量减小带速滞后于带轮 即带与轮之间发生相对滑动,A,B,B*,（2）.带的打滑,产生的原因,外载荷增加，使得,造成的后果,带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。,打滑的特点,可以避免的,带打滑时

8、的现象？,如何避免带发生打滑？,第5章 带传动5.1.3 带传动的工作原理,5.2.3 弹性滑动和传动比,一、弹性滑动和传动比 由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动。弹性滑动是带传动中不可避免的现象，是正常工作时固有的特性。,弹性滑动会引起下列后果：,（1）从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度。（2）损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。设d1、d2为主、从动轮的直径，mm；n1、n2为主、从动轮的转速，r/min,则两轮的圆周速度为：,滑动率：由于弹性滑动引起从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑

9、动率带传动的传动比从动轮的转动速度：通常,弹性滑动和打滑的区别,打滑是由于带过载所引起的，是传动失效时发生的现象，是可以避免的；弹性滑动是由于材料的弹性和紧边拉力与松边拉力的差所引起的，只要带传动具有承载能力，有紧边拉力和松边拉力，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。,若传递的基本载荷超过最大有效圆周力,带在带轮上发生显著的相对滑动即打滑打滑造成带的严重磨损并使带的运动处于不稳定状态带在大轮上的包角大于小轮上的包角，所以打滑总是在小轮上先开始的打滑是由于过载引起的，避免过载就可以避免打滑,注意,5.3 普通V带传动的设计计算,5.3.1 V带的标准V带又分为普通V带、窄V带、宽V

10、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。,传动带的型式,一、普通V带的规格及结构,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

11、轮的基准直径dd。,5.3.2 普通V带传动设计,1、设计原始参数及内容设计V带传动的一般已知条件是：传动用途和工作条件；传动的功率P；主动轮、从动轮的转速n1和n2或传动比i，对传动位置和外部尺寸要求等。普通V带传动的设计主要是：确定带的型号、长度、根数、传动比、中心距、带轮直径、结构尺寸及作用在轴上的载荷等。,2 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。,（2）选择带型,（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：,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。,大

12、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）查表选取与Ld相近的V的的基准长度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、平稳工作条件下通过试验和计算得到的，见表5.4；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

13、，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5.5；KL考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度系数，见表5.3；K考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数，见表5.6。,（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,（9）V带轮的设计,1 选材：主要采用铸铁，HT150或HT200等；小功率时可用铸铝或塑料；高转速时可用铸钢；2 带轮的结构形式；3 根据带的型号确定轮缘尺寸；4其它结构尺寸的确定可以根据经验公

14、式。,带轮的结构形式,1、实心式2、腹板式或孔板式3、轮辐式,带轮的轮缘尺寸的确定,根据带的型号，可以查表确定带轮轮缘尺寸及其它结构参数。,第8章 带传动,8.5 带传动的张紧、安装与维护,8.5.1带传动的张紧,第8章 带传动,1.调整中心距方式（1）定期张紧,滑道式,摆架式,（定期调整中心距）,第8章 带传动,（2）自动张紧（靠自重）,第8章 带传动,2.张紧轮方式,张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。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。,（1）调位式,第8章 带传动,（2）摆锤式,带的张紧,由于带传动的材料不是完全的弹性体，带在

15、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。常用的控制和调整张紧力的方法是调节中心距张紧和设置张紧轮张紧,四 带的张紧,用带轮张紧,第8章 带传动,8.5.2 带传动的安装和维护,1.带传动的安装,两轮槽应对准，处于同一平面,两带轮轴线应保持平行,（1）带轮的安装,第8章 带传动,（2）传动带的安装,1）安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上）。2）带的根数较多时，其长度不能相差太大，以免受 力不均。3）V带在轮槽中的位置要正确，不能过高或过低。4）不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀。,2.带传动的维护,（1）防护罩。（2）带禁止与矿物油

16、、酸、碱等 介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒。（3）定期张紧。（4）带传动的工作温度600C,第8章 带传动,8.6.1 同步带传动的特点和应用,1.结构,强力层-钢丝绳或玻璃纤维绳,基体-氯丁胶或聚氨脂橡胶,强力层,带背,带齿,强力层变形小，周节保持不变，保证了同步传动。,8.6 同步带传动,第8章 带传动,2.特点,优点：,（1）无相对滑动,带长不变,传动比稳定；,（4）传动效率高,可达0.980.99,应用日益广泛；,（2）带薄而轻,强力层强度高,适用于高速,速度可达40m/s；,（5）初拉力较小,所轴和轴承所承受的载荷小。,(3)带的柔韧性好,可用直径较小的带轮，传动结构紧凑,能 获得较

17、大的传动比；,缺点：,制造、安装精度要求高，成本高。,第8章 带传动,3.应用：要求传动比准确的中、小功率传动。,如：计算机、录音机、磨床、纺织机械等。,8.6.2 同步带的参数、型式、尺寸和标记,1.同步带的参数,（1）节距Pb,节线-同步带工作时保持原长度不变的周线。,公称长度-节线长度LP。,节距Pb-相邻两齿对称中心线沿节线测量的距离。,最基本参数,节线,第8章 带传动,（2）模数m,2.同步带的型式、尺寸和标记,(1)型式,按工作齿面分,梯形齿（本章讨论）,弧齿,节距,第8章 带传动,按结构分,单面带,双面带,DA型-两面齿对称排列,DB型-两面齿交错排列,特殊结构的同步带,第8章

18、带传动,梯形齿同步带,周节制-标准同步带（我国采用）,模数制,（2）尺寸和标记,1）标准同步带（周节制梯形齿同步带）7种型号：MXL（最轻型）、XXL（超轻型）、XL（特轻型）、L（轻型）、H（重型）、XH（特重型）、XXH（超重型）。,齿形尺寸：查表8.22,节线长度：查表8.23,带 宽：查表8.24,标记：由长度代号、型号、带宽代号、标准号组成。,标记示例：,橡胶同步带420 L 050 GB/T11616-1989,带宽代号，带宽12.7mm（表8.24）,型号L，节距9.525mm（表8.22）,长度代号，420，节线长1066.8mm（表8.23）,第8章 带传动,第8章 带传动,

19、2）模数制梯形齿同步带,基本参数：,齿形尺寸：查表8.25,节长、齿数、带宽：查表8.26,标记：由带的模数、带宽、齿数组成。,标记示例：,聚氨脂同步带 22590,齿数Z=90,带宽bs=25mm,模数m=2,例题,总结及习题,第8章 带传动,例 设计某鼓风机用普通V带传动。已知：电动机额定功率P=10KW，n1=1450r/min,n2=400r/min,a=1500mm,每天工作24h。,解：（1）确定计算功率Pc 查表8.21(P130)KA=1.3 Pc=KAP=1.310=13 kw,（2）选择V带的型号,查图8.12(P131)选用B型,（3）确定带轮基准直径dd1、dd2,查表

20、8.6(P121)ddmin=125mm,查图8.12(P131)选取：dd1=140mm ddmin=125mm,第8章 带传动,查表8.3(P116)dd2=500mm,从动轮的转速误差率:,（4）验算带的速度u（P134）,第8章 带传动,(5)确定V带基准长度Ld和中心距a,初步确定中心距a0,带的基准长度Ld,查表8.4(P117)取Ld=4000mm,根据结构设计要求（题目要求）初定：a0=1500mm,由式(8.15)得:,第8章 带传动,实际中心距,中心距a的变化范围为：,(6)验算小带轮上包角1,由式(8.16)得:,由式(8.17)得:,第8章 带传动,(7)确定V带根数Z

21、,由式(8.18)得:,第8章 带传动,3)查表8.4（P117）得：长度修正系数 KL=1.13,4)查图8.11（P129）得：1=166.130 包角系数 K=0.97,查表8.19（P129）i=3.57 Ki=1.1373,查表8.18（P129）Kb=2.64910-3,第8章 带传动,（8）单根V带的初拉力F0及带轮轴上的压力FQ,查表8.6（P121）得：B型V带每米质量q=0.17Kg/m,由式(8.19)得:,由式(8.20)得:,第8章 带传动,（9）带轮的结构设计,按第8.2.2节（P118）进行设计（略）,（10）设计结果,选用4根B-4000 GB/T 11544-1997的V带，中心距a=1487mm,带轮的基准直径dd1=140mm、dd2=500mm,轴上的压力FQ=2067.4N。,