带传动和链传动教学课件PPT.ppt

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, pmaxfmax=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、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：,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,fmax （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。,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）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：,q p n,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,13-11 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、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