带传动与链传动(培训教材)PPT课件.ppt

1 95 带传动与链传动 2 95 目录 1 带传动类型及工作原理2 带传动受力情况与应力分析3 弹性滑动及打滑4 普通V带传动设计计算5 带轮结构设计6 链传动特点及应用 3 95 简述 适用于两轴中心距较大场合 带传动 组成 带和带轮类型 摩擦式带传动啮合式带传动 链传动 组成 链条和链轮类型 啮合式 4 95 9 1带传动的类型和应用 驱动力矩使主动轮转动时 依靠带和带轮接触面间的摩擦力的作用 拖动从动轮一起转动 由此传递一定的运动和动力 一 工作原理 5 95 如图所示 带传动一般是由主动轮 从动轮 紧套在两轮上的传动带及机架组成 当原动机驱动主动带轮转动时 由于带与带轮之间摩擦力的作用 使从动带轮一起转动 从而实现运动和动力的传递 带传动的组成 主动轮 传动带 从动轮 6 95 带传动的优点 1 适用于中心距较大的传动 2 带具有良好的挠性 可缓和冲击 吸收振动 3 过载时带与带轮之间会出现打滑 避免了其它零件的损坏 4 结构简单 成本低廉 带传动的缺点 1 传动的外廓尺寸较大 2 需要张紧装置对轴压力比较大 3 由于带的滑动 不能保证固定不变的传动比 4 带的寿命较短 传动效率较低 5 不宜用于高温 易燃 易爆场所 7 95 二 带传动的类型 1 摩擦带传动 靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动 如V带传动 平带传动等 2 啮合带传动 靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动 如同步带传动 类型 平皮带 V型带 多楔带 摩擦型 啮合型 圆形带 摩擦牵引力大 摩擦牵引力大 牵引力小 用于仪器 8 95 最简单 截面形状为矩形 其工作面是与轮面接触的内表面 适合于高速转动或中心距a较大的情况 平型带传动 1 摩擦式带传动 9 95 V带传动 三角带 截面形状为等腰梯形 与带轮轮槽相接触的两侧面为工作面 在相同张紧力和摩擦系数情况下 V带传动产生的摩擦力比平带传动的摩擦要大 故具有较大的牵引能力 结构更加紧凑 广泛应用于机械传动中 10 95 平带的摩擦力为 V带的摩擦力为 fv 当量摩擦系数 显然fv f 相同条件下 V带的摩擦力大于平带 传动能力更大 普通V带与平带摩擦力之比较 11 95 多楔带传动 相当于平带与多根V带的组合兼有两者的优点 适于传递功率较大要求结构紧凑场合 12 95 截面形状为圆形 牵引能力小 常用于仪器和家用电器中 圆形带 13 95 2 啮合式带传动 同步带传动是一种啮合传动 具有的优点是 无滑动 能保证固定的传动比 带的柔韧性好 所用带轮直径可较小 传递功率大 用于要求传动平稳 传动精度较高的场合 强力层为钢丝绳 变形小 带轮为渐开线齿形 14 95 同步带 圆带 平带 V带 15 95 三 传动带的应用 16 95 四 V带及V带轮 1 V带的结构和标准 标准V带 V带有 普通V带 窄V带 齿形V带 联组V带 大楔角V带 宽V带等 组成 顶胶 抗拉体 底胶 包布 强力层的结构 帘布结构 制造方便 抗拉强度高 线绳结构 柔韧性好 抗弯强度高 适用带轮直径小 转速较高场合 无接头的环形带 17 95 V带的结构帘布结构线绳结构 包布层顶胶层抗拉层底胶层 18 95 普通V带的型号和基本尺寸 普通V带按截面尺寸的不同分为Y Z A B C D E七种型号 其截面尺寸已标准化 在同样的条件下 截面尺寸大则传递的功率就大 表8 2 19 95 9 2带传动的受力分析 两轴平行且回转方向相同的传动称为开口传动 20 95 设小 大带轮的直径为d1 d2 带长为L 当带处于张紧状态时 两带轮轴线间的距离称为中心距a 带与带轮接触弧所对的中心角称为包角 则包角 中心距a 包角 代入 式中 适用大轮包角 2 适用小轮包角 1 一 带传动参数 21 95 带长L A D C B 已知带长L 由上式可得中心距 22 95 二 带传动的受力分析 安装时 带必须以一定的初拉力张紧在带轮上 带工作前 带工作时 此时 带只受初拉力F0作用 松边 退出主动轮的一边 紧边 进入主动轮的一边 由于摩擦力的作用 紧边拉力 由F0增加到F1 松边拉力 由F0减小到F2 Ff 带轮作用于带的摩擦力 23 95 F Ff F1 F2 F 有效拉力 即圆周力 带是弹性体 工作后可认为其总长度不变 则 紧边拉伸增量 松边拉伸减量 紧边拉力增量 松边拉力减量 F 因此 F1 F0 F F2 F0 F F0 F1 F2 2 F1 F0 F 2 F2 F0 F 2 由F F1 F2 得 带所传递的功率为 P Fv 1000kW v为带速 P增大时 所需的F 即Ff 加大 但Ff不可能无限增大 24 95 打滑 带传动的最大有效圆周拉力 当带所传递的圆周力F超过带与轮面之间的极限摩擦力总和Ff时 带与带轮将发生显著的相对滑动 当Ff达到极限值Fflim时 带传动处于即将打滑的临界状态 此时 F1达到最大 而F2达到最小 25 95 欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前 紧 松边拉力的最大比值 当带有打滑趋势时 摩擦力达到极限值 带的有效拉力也达到最大值 推导得到松紧边拉力F1和F2的关系 f为摩擦系数 为带轮包角 柔韧体摩擦欧拉公式 联解 F F1 F2 得带即将打滑时 三力计算公式 26 95 F 此时为不打滑时的最大有效拉力 将F1 F0 F 2代入上式 正常工作时 有效拉力不能超过此值 整理后得 27 95 三 影响最大有效圆周拉力的几个因素 F与F0成正比 增大F0有利于提高带的传动能力 避免打滑 但F0过大 将使带发热和磨损加剧 从而缩短带的寿命 带所能传递的圆周力增加 传 F 动能力增强 故应限制小带轮的最小包角 1 f F 传动能力增加 对于V带 应采用当量摩擦系数fv 28 95 1 拉力F1 F2产生的拉应力 1 2 由离心力产生的拉应力 由弯曲产生的弯曲应力 紧边拉应力 1 F1 AMPa 松边拉应力 2 F2 AMPa 由紧边和松边拉力产生的拉应力 工作时 带横截面上的应力由三部分组成 A 带的横截面积 9 3带的应力分析 29 95 2 离心力产生的拉应力 c 带绕过带轮作圆周运动时会产生离心力 设 作用在微单元弧段dl的离 心力为dFNC 则 截取微单元弧段dl研究 其两端拉力Fc为离心力引起的拉力 由水平方向力的平衡条件可知 微单元弧的质量 带速 m s 带单位长度质量 kg m 带轮半径 微单元弧对应的圆心角 取 30 95 虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段 即 则离心拉力Fc产生的拉应力为 注意 但其产生的离心拉力 或拉应力 却作用于带的全长 且各剖面处处相等 31 95 带绕过带轮时发生弯曲 由材力公式得带的弯曲应力 节线至带最外层的距离 带的弹性模量 显然 dd 故 b1 b2 带绕过小带轮时的弯曲应力 带绕过大带轮时的弯曲应力 与离心拉应力不同 弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上 dd b 3 带弯曲而产生的弯曲应力 b 32 95 带横截面的应力为三部分应力之和 最大应力发生在 紧边开始进入小带轮处 带受变应力作用 这将使带产生疲劳破坏 各剖面的应力分布为 由此可知 33 95 带传动一周 完成两个应力循环带的寿命为T时 带的应力循环总次数为N 34 95 9 4带传动的弹性滑动和传动比 两种滑动现象 打滑 是指由于过载引起的全面滑动 是带传动的一种失效形式 应当避免 弹性滑动 是指正常工作时的微量滑动现象 是由拉力差 即带的紧边与松边拉力不等 引起的 不可避免 35 95 弹性滑动 主动轮 胶带边走边缩短 从动轮 胶带边走边伸长 带的紧边进入主动轮的速度 主动轮圆周速度 带的松边进入从动轮的速度 从动轮圆周速度 丢转速 速度相等 速度相等 主 从动轮的圆周速度不相等 36 95 传递圆周力 胶带弹性变形量 滑动 弹性滑动不可避免 弹性滑动的大小 滑动率 令传动比 则 一般情况取 反映了弹性滑动的大小 随载荷的改变而改变 载荷越大 越大 传动比的变化越大 37 95 弹性滑动引起的不良后果 设d1 d2为主 从动轮的直径 mm n1 n2为主 从动轮的转速 r min 则两轮的圆周速度分别为 产生摩擦功率损失 降低了传动效率 引起带的磨损 并使带温度升高 使从动轮的圆周速度低于主动轮 即v2 v1 38 95 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 打滑造成带的严重磨损并使带的运动处于不稳定状态 39 95 弹性滑动与打滑的区别 40 95 一平皮带传动 传递的功率P 15kW 带速v 15m s 带在小轮上的包角 1 170 2 97rad 带的厚度 4 8mm 宽度b 100mm 带的密度 1 10 3kg cm3 带与轮面间的摩擦系数f 0 3 求 1 传递的圆周力 2 紧边 松边拉力 3 由于离心力在带中引起的拉力 4 所需的预拉力 5 作用在轴上的压力 例题 41 95 1 传递的圆周力 2 紧边 松边拉力 42 95 3 求由于离心力产生的拉力 该平带每米长的质量为 43 95 4 所需的预拉力 44 95 5 作用在轴上的压力 45 95 9 5普通V带传动的计算 带传动的失效形式是 打滑和疲劳破坏 带传动的设计准则是在保证带工作时不打滑的条件下 具有一定的疲劳强度和寿命 在一定条件下 由带的疲劳强度决定的许用拉应力 46 95 当 带传动将发挥最大效能 在即将打滑的临界状态下 带传动的最大有效圆周力 N kW 带既不打滑又有一定疲劳强度时所能传递的功率 kW 47 95 以上公式的特定条件 载荷平稳包角带长Ld为特定长度强力层为化学纤维 当条件变化时 i1 Kb 弯曲影响系数 与带型有关Ki 传动比系数 功率增量 48 95 寿命 107 108次 49 95 普通V带传动的设计计算 普通V带传动的设计主要是 选择带的型号 计算带的根数以及合理的确定有关参数等 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 50 95 设计计算的一般步骤1 确定设计功率 P 名义功率KA 工作情况系数 51 95 2 选择带型 52 95 3 确定带轮的基准直径dd1和dd2 传动比不精确 传动比精确 带轮轮槽基准宽度处的直径 与带的节线在同一位置 53 95 4 验算带的速度 设计时应使 带速高圆周力小 需要带少 但离心力大 一般在 5 25m s内选取 以 20 25m s最为有利 54 95 5 确定中心距a和带的基准长度Ld 初选a0 初算带长度Ld0 选择基准长度Ld后 计算实际中心距a 0 7 dd1 dd2 a0 2 dd1 dd2 靠标准带长 6 验算小带轮包角 1 55 95 7 确定带的根数Z 8 确定初拉力F0 9 FQ作用于带轮轴上的载荷 10 带轮结构设计确定带轮结构类型 材料 结构尺寸 绘制带轮工作图 根数不宜过多 否则各带受力不均 56 95 设计实例 请按照上述步骤并对照书上详细学习 例 现有一只旧的五槽B型V带轮 基准直径和一台旧的电动机 额定功率 需用来改装一台混沙机 混沙机转速在330r min左右 要求中心距a在600mm左右 每天工作16h 试分析计算该V带传动是否可用 57 95 9 6带轮的结构 带轮的材料主要采用铸铁 常用材料的牌号为HT150或HT200 转速较高时宜采用铸钢 或用钢板冲压后焊接而成 小功率时可用铸铝或塑料 带轮的材料 带轮由轮缘 腹板 轮辐 和轮毂三部分组成 轮缘是带轮的工作部分 制有梯形轮槽 轮毂是带轮与轴的联接部分 轮缘与轮毂则用轮辐 腹板 联接成一整体 V带轮的结构 58 95 a 实体结构 b 腹板式 c 孔板式 d 轮副式 V带轮结构图 59 95 实心带轮 60 95 腹板带轮 61 95 孔板带轮 62 95 椭圆轮辐带轮 63 95 带传动的张紧和维护 根据带的摩擦传动原理 带必须在预张紧后才能正常工作 张紧的目的 运转一定时间后 带会松弛 为了保证带传动的能力 必须重新张紧 才能正常工作 常见的张紧装置有定期张紧装置 自动张紧装置 张紧轮张紧装置 64 95 1 调整中心距方式 1 定期张紧 65 95 定期张紧装置 66 95 定期张紧装置 67 95 2 自动张紧 68 95 自动张紧装置 69 95 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 70 95 V带传动的使用与维护 1 为便于装拆无接头的环形带 带轮宜悬臂装于轴端 在水平或接近水平的同向传动中 一般应使带的紧边在下 松边在上 以便借带的自重加大带轮包角 2 安装时两带轮轴线必须平行 轮槽应对正 以避免带扭曲和磨损加剧 3 安装时应缩小中心距 松开张紧轮 将带套入槽中后再调整到合适的张紧程度 不要将带强行撬入 以免带被损坏 71 95 4 多根V带传动时 为避免受载不均 应采用配组带 5 带避免与酸 碱 油类等接触 不宜在阳光下曝晒 以免老化变质 6 带传动应装设防护罩 并保证通风良好和运转时带不擦碰防护罩 72 95 9 7链传动的特点和应用 按用途分类 传动链 在机械中用来传递运动和动力输送链 在输送机械中用来输送物料或机件曳引链 在起重机械中用来提升重物 73 95 1 组成 由装在平行轴上的主 从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成 2 工作原理 以链条作中间挠性元件 靠链与链轮的啮合来传递动力和运动 链传动组成 74 95 3 特点 平均传动比准确 无滑动 作用在轴上压力小 对轴承的摩擦小 结构紧凑 能在恶劣的环境下工作 优点 瞬时链速和瞬时传动比不是常数 传动不平稳 传动时有噪音 冲击 缺点 75 95 应用 一般多用于要求平均传动比准确 中心距较大的两平行轴间 工作条件恶劣不宜用带传动和齿轮传动地低速场合 如 农业机械 轻工 化工机械 起重 运输机械 汽车 机床 采矿机械链传动适用的一般范围为 传递功率P 100kW 中心距a 5 6m 传动比i 6 链速v 15m s 传动效率为0 95 0 98 76 95 9 8链条和链轮 77 95 按结构的不同分为滚子链和齿形链两种 滚子链由内链板 外链板 销轴 套筒和滚子组成 滚子链上相邻两滚子中心的距离称为节距p 节距越大链条各零件的尺寸越大 所能传递的功率也越大 滚子链是标准件 标准滚子链的主要参数见表 并且 链节数Ld取偶数 滚子链可以制成单排和多排 一 链条 78 95 79 95 齿形链的结构情况 由许多齿形链板用铰链联接而成 齿形链特点 相对于滚子链 运转平稳 噪音小 承受冲击载荷的能力高 但结构复杂 价格贵 较重 多用于高速或运动精度要求较高的传动 80 95 二 链轮 国家标准已经规定了链轮齿槽的齿面圆弧半径re 齿沟圆弧半径ri和齿沟角 的极限值 各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间 81 95 端面齿形满足 三圆弧一直线 已知节距和齿数 便可算出链轮的分度圆 齿顶圆及齿根圆的直径 链轮材料为碳素钢和灰铸铁 重要链轮可采用合金钢 链轮的实际结构 82 95 链轮结构 83 95 84 95 链轮主要尺寸 85 95 9 9链传动的运动分析和受力分析 一 链传动的运动分析 二 链传动的受力分析 86 95 一 链传动的运动分析 假定 主动边总处于水平位置 链轮抽象成正多边形 边长为p 以上求得的链速和传动比都是平均值 87 95 实际上 由于多边形效应 链轮每转过一齿 链速就时快时慢地变化一次 因此链传动的瞬时传动比是做周期性变化的 链速的变化 使传