高职《机械设计基础》带传动.ppt课件.ppt

第8章带传动 8 1带传动的工作原理和类型 特点和应用 8 2V带和带轮的结构 8 3带传动的工作情况分析 8 4普通V带传动的计算 8 5带传动的张紧装置 安装及维护 学习要求 1 了解带传动的特点 类型和受力分析方法 2 掌握V带的标准 受力分析和设计计算 3 了解弹性滑动 打滑的概念及区别 教学重点 掌握带传动的主要适用场合 设计基本步骤 教学难点 带传动的特点 设计基本步骤 8 1带传动的工作原理 类型 特点和应用 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 原动机转动 一 带的传动过程 主动轮转动 驱动主动轮 从动轮转动 带与轮的摩擦 二 带传动的主要类型 根据工作原理的不同 分为 摩擦型带传动 啮合型带传动 1 平带传动 2 V带传动 3 多楔带传动 4 圆带传动 2 啮合传动 当主动轮转动时 由于带和带轮间的啮合 便拖动从动轮一起转动 并传递动力 1 摩擦传动 当主动轮转动时 由于带和带轮间的摩擦力 便拖动从动轮一起转动 并传递动力 平带和 带传动 摩擦型传动带的截面形状 1 平带 1 特征 2 平带的主要类型 结构最简单 多用在高速和传动中心距较大的场合 皮革平带帆布芯平带复合平带 2 V带传动 1 特征 V带传动的传动能力较大 在传动比较大时 要求结构紧凑的场合应用较多 是带传动的主要类型 2 V带的类型 普通V带 窄V带 宽V带 3 多楔带传动 多楔带传动兼有平带和V带传动的特点 主要用于传递大功率 结构要求紧凑的场合 圆带传动的传动能力较小 一般用于轻型和小型机械 4 圆带传动 5 啮合型带传动 优点 传动比恒定 结构紧凑 带速可达40m s i可达10 传递功率可达200Kw 效率高 约为 缺点 结构复杂 价格高 对制造和安装要求高 啮合型带传动 大理石切割机 带传动的应用 V带减速器 发动机 1 缝纫机 三 带传动的特点和应用 优点 传动平稳 噪声小 缓冲吸振和过载打滑及可防止其他零件损坏等 且结构简单 成本低廉 适用于两轴中心距较大的传动 缺点 外廓尺寸较大 不能保证准确的传动比 效率较低 带的寿命短及不宜用于高温 易燃 易爆场合 应用 常应用于传动比不要求准确 功率P 100kW v 5 25m s 传动比i 5以及有过载保护的场合 8 2V带和带轮的结构 抗拉体的结构有绳芯结构和帘布芯结构两种 帘布芯结构V带制造方便 抗拉强度高 应用较广 绳芯结构V带柔性较好 抗弯强度高 适用于转速较高 带轮直径较小的场合 一 V带的结构 标准 V带 V带工作时 会弯曲变形 顶胶伸长 底胶缩短 但两者之间有一层长度不变 称为节面 其宽度称节宽bP 与带的节面宽度重合处的带槽宽度 称为带槽的基准宽度bd bd bP 带槽基准宽度所在的圆 称为基准圆 其直径dd称为带轮的基准直径 带的节面长度称为带的基准长度Ld 也称带的公称长度 二 普通V带轮的材料与结构 带轮常用灰铸铁铸造 有时也采用铸钢 铝合金或非金属材料 当带轮圆周速度v 25m s时 用HT150 当v 25 30m s时用HT200 当v 25 45m s时用铸钢或锻钢 小功率时可用铝合金或工程塑料 2 带轮的结构 1 带轮的材料 8 3带传动的工作情况分析 一 带传动的受力分析 带安装时 必须以一定的初拉力F0张紧在带轮上 这时带两边初拉力相等 带传动时 由于摩擦力作用使带轮两边的拉力不再相等 进入主动轮的一边 拉力由F0增大至F1称为紧边 进入从动轮的一边 拉力由F0降至F2 称为松边 紧边和松边的拉力差称为有效拉力F 也就是带所能传递的圆周力F 有效拉力实际上就是带和带轮接触面间摩擦力的总和 所以当初拉力F0一定时 摩擦力的总和有一极限值 若带传动时需要传递的圆周阻力超过了这个极限值 带与带轮将发生显著的相对滑动 这种现象称为打滑 打滑使带的磨损加剧 带与带轮处于不稳定的运动状态 传动失效 7 1 F 有效拉力 N V 带速m s P 带传递的功率 kw 带即将打滑时 紧边和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示 f 带和带轮间的摩擦系数 a 小带轮的包角 rad e 自然对数的底 e 2 718 7 2 7 3 由式 7 1 和式 7 3 可得 7 4 由此可知 增大包角a 增大摩擦系数都可提高带传动所能传递的圆周力 带传动时 带中存在着三种应力 二 带传动的应力分析 1 由紧边和松边产生的拉应力 紧边拉应力 1 F1 A MPa 松边拉应力 2 F2 A MPa A 带的横截面面积 2 由离心力产生的拉应力 当带绕带轮做圆周运动时产生离心力 该离心力使带受到离心拉力Fc的作用 从而产生离心拉应力 c Fc A qv2 A MPa q 传动带单位长度的质量 kg m 见表7 1 3 带弯曲时产生的弯曲应力 b Eh d MPa h 带的高度 mm E 带的弹性模量 MPa d 带轮直径 mm 由上式可知 带在小带轮上的弯曲应力较大 7 5 max 1 b1 c MPa 保证带有一定寿命 由图可见 作用在某截面上的应力随带的工作位置不同而变化 带在变应力状态下工作 易产生疲劳破坏 带的最大应力在紧边绕上小带轮处 即 三 带传动的弹性滑动和传动比 带传动在工作时 从紧边到松边 传动带所受的拉力是变化的 因此带的弹性变形也是变化的 带传动中因带的弹性变形变化而引起的带与带轮间的局部相对滑动 称为弹性滑动 带传动时 带与轮面之间存在着弹性滑动 这使得从动带轮的圆周速度v2总是低于主动带轮的圆周速度v1 v2相对于v1的降低率称为带传动的滑动率 带传动的传动比为 随载荷变化而变化 因 是变量 故带传动的传动比不准确 弹性滑动是带传动所不可避免的特性 不同于打滑失效 7 6 7 7 8 4普通V带传动的计算 1 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏 一 带传动的失效形式和设计准则 1 打滑加剧带的磨损并使传动失效 2 带在工作时的应力随着带的运转而变化 是交变应力 转速越高 单位时间内带绕带轮的次数越多 带的应力变化次数越频繁 长时期工作 带在交变应力的反复作用下会产生脱层 撕裂 最后导致疲劳断裂 从而使带传动失效 二 单根V带的额定功率在包角 180 特定带长 工作平稳的条件下 单根普通V带的基本额定功率P0见表7 3 当实际工作条件不同于上述特定条件时 应对P0值加以修正 修正后的值称为许用功率 P0 2 带传动的设计准则 在保证不打滑的前提下 同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命 P0 功率增量 i 1时 同样寿命下 带传动功率可增大K 包角修正系数 1 1800时 修正系数KL 带长修正系数 三 带传动设计计算和参数选择 设计的已知条件 传动的用途 工作条件 传递功率P 带轮的转速n1 n2 或传动比i 及外廓尺寸要求等 设计内容 确定V带的型号 长度L和根数Z 传动中心距a带轮基准直径 材料和结构 作用在轴上的压力等 1 确定计算功率 式中 P 传递的名义功率 KW KA 工作情况系数 2 选择V带的型号 3 确定带轮基准直径 1 带轮直径小可使传动结构紧凑 但另一方面弯曲应力增大 使带的寿命降低 2 设计时应取小带轮的基准直径dd1 ddmin ddmin的值查表 3 忽略弹性滑动的影响 dd2 dd1 1 n1 n2 dd1 dd2宜按表7 8取标准值 4 验算带速 离心力增大 带轮间摩擦力减小 容易打滑 带速V 25m s时 单位时间内绕过带轮的次数也增多 降低传动带的工作寿命 带速V 5m s时 当传递功率一定时 传递的圆周力增大 带的根数增多 否则 重选dd1 5 初定中心距a和基准带长Ld 按下式初步确定中心距a0 初选a0后 可根据下式计算v带的初选长度L0 根据初选长度L0 由表7 2元整到标准长度Ld作为所选带的长度 然后就可以计算出实际中心距a 即 考虑到安装调整和带松弛后张紧的需要 应给中心距留出一定的调整余量 中心距的变动范围为 6 验算小带轮包角 1 小带轮包角可按下式计算 一般要求 1 120 否则应适当增大中心距或减小传动比 也可以加张紧轮 7 确定V带根数Z 带的根数应取整数 为使各带受力均匀 根数不宜过多 一般应满足z 10 如计算结果超出范围 应改V带型号或加大带轮直径后重新设计 8 单根V带的初拉力F0 由于新带易松弛 对不能调整中心距的普通V带传动 安装新带时的初拉力应为计算值的1 5倍 9 带传动作用在带轮轴上的压力FQ 10 带轮设计 带轮设计包括以下内容 确定结构类型结构尺寸轮槽尺寸材料画出带轮工作图 S型 实心带轮 P型 辐板带轮 H型 孔板带轮 E型 椭圆轮辐带轮 带轮的结构 8 5带传动的张紧装置 安装与维护 1 根据带的摩擦传动原理 带必须在预张紧后才能正常工作 1 张紧的目的 2 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 2 常见的张紧装置 一 带传动的张紧装置 1 定期张紧装置 2 自动张紧装置 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 张紧轮直径可小于小带轮