机械设计基础 第14章 带传动和链传动.ppt

第14章带传动和链传动 14 1概述 带传动一般由主动带轮1 从动带轮2及传动带3组成 如图14 1所示 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带 借助它们间的摩擦或啮合 在两轴 或多轴 间传递运动或动力的一种机械传动 根据工作原理的不同 带传动分为摩擦带传动和啮合带传动两大类 见图14 1和表14 1 其中最常见的是摩擦带传动 14 1 1带传动的种类 图14 1带传动简图 表14 1带传动种类 图14 2带的截面形状 根据用途不同 传动带还可分为一般工业用带 汽车用带 农机用带和家用电器用带 几种常用传动带种类及其简要特点见表14 2 表14 2常用传动带种类及其简要特点 摩擦带传动的主要优点是 因带是弹性体 可以缓冲和吸振 传动平稳 噪声小 当传动过载时 带在带轮上打滑 可防止其他零件损坏 可用于中心距较大的传动 结构简单 装拆方便 成本低 其主要缺点是 传动比不准确 外廓尺寸大 传动效率低 带的寿命短 不宜用于高温易燃场合 14 1 2摩擦带传动的主要特点和应用范围 带传动适用于传递功率不大或不需要保证精确传动比的场合 在多级减速装置中 带传动通常配置在高速级 普通V带传递的功率一般不超过100kW 带的工作速度为5 35m s 14 2 1V带V带有普通V带 窄V带 联组V带 齿形V带 大楔角V带 宽V带等多种类型 见表14 3 14 2V带和带轮 表14 3V带的类型与结构 1 V带带轮的材料及设计要求设计V带带轮时 应满足的主要要求有 结构合理 质量分布均匀 转速高时要经过动平衡 与带轮接触的轮槽表面粗糙度要低 以减少带的磨损 各槽的尺寸和角度应保持一定的精度 以使载荷分布较为均匀等 14 2 2V带带轮 带轮由轮缘 外圈环形部分 轮毂 与轴联接的筒形部分 和轮辐 联接轮缘和轮毂的中间部分 三部分组成 2 V带带轮的结构 图14 4V带带轮的典型结构 轮槽工作面不应有砂眼 气孔 轮辐及轮毂不应有缩孔和较大的凹陷 3 带轮的技术要求 14 3 1带传动的受力分析由于带以初拉力F0张紧地套在两个带轮上 在F0的作用下 带与带轮的接触面上产生正压力 14 3带传动工作情况分析 图14 5带传动的工作原理 带是弹性体 在传动过程中 由于受拉力而产生弹性变形 但由于紧边和松边的拉力不同 因而弹性变形也不同 14 3 2带的弹性滑动和打滑 图14 6带的弹性滑动示意图 箭头表示带轮对带的摩擦力方向 这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动 称为弹性滑动 这是带传动正常工作时固有的特性 是不可避免的 弹性滑动引起的后果是 从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度 产生了速度损失 降低了传动效率 增加带的磨损 缩短带的寿命 使带温升高 从动轮圆周速度的降低量可用滑动率 来表示 即 若工作载荷超过这个极限值 带将沿整个接触弧滑动 这种现象称为打滑 打滑是由于过载所引起的带在带轮上的全面滑动 打滑将使带的磨损加剧 从动轮转速急剧降低 甚至使传动失效 这种情况应当避免 14 4 1失效形式和设计准则带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏 因此 带传动的设计准则是 在保证带传动不打滑的前提下 具有一定的疲劳强度和寿命 14 4V带传动的设计计算 14 4 2单根V带的基本额定功率14 4 3原始数据及设计内容14 4 4设计步骤及参数选择1 确定设计功率 表14 12工作情况系数KA 2 选择带型3 确定带轮的基准直径dd1和dd2 1 初选小带轮的基准直径dd1带轮直径越小 结构越紧凑 但弯曲应力增大 寿命降低 而且带的速度也降低 单根带的基本额定功率减小 所以小带轮的基准直径dd1不宜选得太小 2 验算带的速度v 3 计算从动轮的基准直径dd24 确定中心距a和带的基准长度Ld 如果中心距未给出 可根据传动的结构需要按下式给定的范围初定中心距a00 7 dd1 dd2 a0 2 dd1 dd2 a0取定后 根据带传动的几何关系 按下式计算所需带的基准长度Ld0 考虑到安装调整和张紧的需要 实际中心距的变动范围为amin a 0 015Ldamax a 0 03Ld 5 验算小带轮包角 16 确定带的根数z其计算公式为 P1 P1 P1 K KL V带的根数可用下式计算z F0 500 qv2 7 确定带的初拉力F0 图14 9初拉力的测定 为了设计安装带传动的轴和轴承 必须确定带传动作用在轴上的径向压力FQ 8 计算对轴的压力FQ 图14 10带传动对轴的压力 确定带轮的材料 结构尺寸和加工要求 绘制带轮工作图 9 带轮的结构设计 14 5 1V带传动的张紧装置由于传动带的材料不是完全的弹性体 因而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 14 5V带传动的张紧与维护 表14 15带传动的张紧方法 续表 正确安装 使用和妥善保养 是保证带传动正常工作 延长胶带寿命的有效措施 一般应注意以下几点 14 5 2带传动的使用和维护 安装时两轮轴线应相互平行 各带轮轴线的平行度应小于0 006a a为轴间距 两轮相对应的V型槽的对称平面应重合 误差不得超过20 如图14 11所示 否则将加剧带的磨损 甚至使带从带轮上脱落 图14 11带轮安装的位置 安装V带时 应先缩小中心距 将V带套入槽中后 再调整中心距并予以张紧 不应将带硬往带轮上撬 以免损坏带的工作表面和降低带的弹性 胶带不宜与酸 碱或油接触 工作温度不宜超过60 应避免日光直接曝晒 带传动装置应加防护罩 以免发生意外事故 定期检查胶带 发现其中一根过度松弛或疲劳破坏时 应全部更换新带 不能新旧混合使用 14 6 1同步带传动同步带传动综合了带传动和链传动的优点 14 6其他带传动简介 图14 12同步带的类型 带速v 30m s 高速轴转速n 10000 50000r min的带传动称为高速带传动 14 6 2高速带传动 图14 13高速带轮轮缘 多楔带传动见图14 14 14 6 3多楔带传动 图14 14多楔带传动 14 7 1链传动的工作原理和特点链传动是由主动链轮1 从动链轮2和环绕在链轮上的链条3组成 如图14 15所示 14 7滚子链和链轮 图14 15链传动 链传动与其他传动相比 主要有以下特点 与带传动相比 没有滑动现象 能保持准确的平均传动比 链条不需太大的张紧力 对轴压力较小 传递的功率较大 效率较高 低速时能传递较大的圆周力 与齿轮传动相比 链传动的结构简单 安装方便 成本低廉 传动中心距适用范围较大 中心距最大可达十多米 能在高温 多尘 油污等恶劣的条件下工作 由于链条进入链轮后形成多边形折线 见图14 16 从而使链条速度忽大忽小地周期性变化 并伴有链条的上下抖动 因此链传动的瞬时传动比不恒定 传动平稳性较差 工作时振动 冲击 噪声较大 不宜用于载荷变化很大 高速和急速反转的场合 图14 16链传动的速度分析 根据用途的不同 链传动可分为传动链 起重链和牵引链 传动链主要用来传递动力 起重链主要用在起重机中提升重物 牵引链主要用在运输机械中移动重物 14 7 2链传动的类型和应用 图14 17滚子链和齿形链 滚子链的结构如图14 17 a 所示 它由内链板1 外链板2 销轴3 套筒4和滚子5组成 内链板与套筒之间 外链板与销轴之间为过盈配合 14 7 3滚子链的结构和标准 图14 18双排滚子链 滚子链已标准化 有A B两种系列产品 A系列用于重载 较高速度和重要的传动 B系列用于一般传动 常用的A B系列滚子链的基本参数和尺寸见表14 16 表14 16传动用短节距精密滚子链的主要尺寸 滚子链的标记为链号 排数 整链链节数国标编号 1 链轮的齿形链轮轮齿的齿形应保证链节能自由地进入或退出啮合 在啮合时应保证良好的接触 同时它的形状应尽可能地简单 便于加工 14 7 4滚子链链轮 图14 20链轮齿形 2 链轮的结构3 链轮的材料 图14 21链轮的结构 14 8 1滚子链的失效形式链传动的失效大多是链条失效 其主要失效形式有链条疲劳破坏 铰链磨损 铰链胶合和链条拉断 14 8滚子链传动的设计 在特定实验条件下 通过实验可得到各种不同型号链条在不同转速下所能传递的额定功率P0 图14 22所示是国产滚子链的额定功率曲线图 14 8 2额定功率曲线 图14 22A系列滚子链额定功率曲线 v 0 6m s 1 中 高速链传动 v 0 6m s 的设计计算 1 选择链轮齿数 14 8 3链传动的设计步骤和主要参数的选择 表14 19按v选取小链轮齿数z1 2 选定链条型号并确定链的节距链传动的计算功率可由下式确定Pc KA KzP 表14 20工作情况系数KA 3 校核链速 4 初定中心距 5 确定链条节数 6 计算实际中心距 实际使用时 应保证链条松边有一定的下垂度 故实际中心距应比按式 14 27 计算所得的中心距约小2 5mm 链传动往往做成中心距可调的 以便链节伸长后可定期调整其松紧程度 7 计算有效圆周力及作用在轴上的压力2 低速链传动 v 0 6m s 的设计计算 14 9 1链传动的布置合理地布置 张紧链传动 对链传动的工作能力和使用寿命影响较大 14 9链传动的使用和维护 表14 22链传动的布置 续表 链条张紧的目的主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象 同时也为了增加链条与链轮的啮合包角 链条的张紧方法有 调整中心距张紧 去掉1