第八章带传动..ppt

第八章带传动 第一节带传动类型及其工作原理第二节带传动工作情况分析第三节普通V带传动的设计计算第四节V带传动结构设计 第一节带传动类型及其工作原理 一 摩擦型带传动摩擦型带传动如图8一1 a 所示 它是依靠挠性带与带轮接触面上的摩擦力来传递运动和动力的 摩擦型带传动中 根据挠性带截面形状的不同 可划分为平带传动 V带传动 多楔带传动 圆带传动等形式 其截面形状分别如图8一2 a b c d 所示平带的截面形状为矩形 与带轮轮面相接触的内表面为工作面 带的挠性较好 带轮制造方便 适合于两轴平行 转向相同的较远距离传动 尤其是轻质薄型的各式高速平带 较为广泛地应用于高速传动 或中心距较大及两轴交叉或半交叉传动等使用场合 下一页 返回 第一节带传动类型及其工作原理 V带的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 在相同张紧力和相同摩擦系数的情况下 V带传动产生的摩擦力比平带传动的摩擦要大 因而V带传动能力强 结构更加紧凑 广泛应用于机械传动中 多楔带相当于平带与多根V带的组合 兼有两者的优点 多用于结构要求紧凑的大功率传动中 与V带传动一样 多楔带传动也具有带的厚度较大 挠性较差 带轮制造比较复杂等不足 圆形带的截面形状为圆形 仅用于载荷很小 速度较低的小功率场合 例如缝纫机 仪器 牙科医疗器械中 下一页 上一页 返回 第一节带传动类型及其工作原理 二 啮合型带传动啮合型带传动依靠同步带上的齿与带轮齿槽之间的啮合来传递运动和动力 如图8 1 b 所示 通常称为同步带传动 上一页 返回 第二节带传动工作情况分析 一 带传动的受力分析带传动在安装时按照规定的张紧程度张紧 在主动轮转动 工作 之前 传动带的受力很简单 任何一个截面上仅受一个相同的初拉力F0 并在带和带轮接触面之间产生正压力作用 如图8一3 a 所示在工作时 主动轮1以转速n1转动 在带与带轮接触面间产生摩擦力 带在进入主动轮1的一边被进一步拉紧仲长 称为紧边 其上拉力增大至F1 称为紧边拉力 带在退出主动轮的一边被相对地放松 称为松边 其上的拉力降至F1 称为松边拉力 如图8一3 b 所示 下一页 返回 第二节带传动工作情况分析 二 带的应力分析带传动过程中 在带的截面产生的应力包括三个部分 1 由拉力产生的拉应力假设带的截面面积为A 则在紧边和松边上由拉力产生的拉应力分别为2 由离心力产生的拉应力由于带本身的质量 在带绕过带轮作圆周运动时将产生离心力 此离心力使环形封闭带在全长上受到相同的拉应力 c作用 离心拉应力可由下式计算 下一页 上一页 返回 第二节带传动工作情况分析 3 由弯曲产生的弯曲应力带绕过带轮时 由于带的弯曲变形 将产生弯曲应力 如图8 4所示 带的弯曲应力大小为三 带传动的弹性滑动与打滑1 弹性滑动现象作为弹性体的传动带 它在拉力作用下的仲长变形量随受力大小的不同而变化 带的拉伸变形规律基本遵循虎克定律 即变形量与受力成正比 下一页 上一页 返回 第二节带传动工作情况分析 如图8 5 带自b点由紧边进入主动轮之前 带所受拉力为Fb A 1 c 在该点带的速度和带轮表面的速度相等 当带由b点转到 点的过程中 带内截面拉力由Fb降低到Fc A 2 c 力 因而带的拉伸变形量也随之逐渐减小 也就是说 带在逐渐缩短 这样造成带运动的实际结果是一方面带随着带轮运动 一方面又沿带轮运动相反方向向后回缩 致使带的速度落后于带轮速度 形成两者之间不显著的相对滑动 同样的现象发生在从动轮上 但情况正好相反 在己点处带和带轮具有相同的速度 当带由e点转到f点的过程中 带的弹性变形仲长量随着带内拉力的增大而增大 也就是说带在逐渐仲长 造成带在从动轮表面上产生局部微小的向前相对滑动 使得带速高于从动轮速度 下一页 上一页 返回 第二节带传动工作情况分析 2 弹性滑动与打滑打滑是指由于传递载荷的需要 当带传动所需有效圆周力超过带与带轮面间摩擦力的极限时 带与带轮面在整个接触弧段发生显著的相对滑动 打滑将使带传动失效并加剧带的磨损 因而在正常工作中应当避免出现打滑现象 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 一 V带规格和基本尺寸普通V带是截面呈等腰梯形的橡胶带 两侧面为工作面 带体由顶胶 抗拉体 底胶和包布组成 如图8一6所示 抗拉体分为帘布结构和线绳结构两种 是承受负载拉力的主体 其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲变形的拉伸和压缩作用 线绳结构普通V带具有柔韧性 挠性 好的特点 适用于带轮直径较小 转速较高的场合 有利于提高使用寿命 普通V带按照截面尺寸大小被标准化为一七种型号 由小到大分别命名为Y Z A B C D和E型 各型普通V带的截面尺寸见表8 2所示 下一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 二 V带传动设计准则根据带传动的工作情况分析可知 V带传动的主要失效形式是 1 V带疲劳断裂带在交变应力下工作 运行一定时间后 V带上局部出现疲劳裂纹或脱层 随之出现疏松状态甚至断裂 2 打滑当工作外载荷超过V带传动的最大有效圆周力时 带沿着带轮工作表面出现相对滑动 导致传动失效 因此 为了保证传动的正常工作 V带传动设计的计算准则是 在保证带传动不打滑的条件下 保证V带具有一定的疲劳寿命 下一页 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 三 单根V带许用功率按照V带传动的设计准则 根据前述带传动受力分析关系式可推导获得保证不打滑单根V带所能传递的功率P0为了使V带具有一定的疲劳寿命 应使 下一页 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 将式 8一13 代入式 8一12 中 获得带传动在既不打滑又保证带一定疲劳寿命条件下 单根V带能够传递的功率当实际工作条件与上述试验条件不同时 应对单根V带的基本额定功率加以修正 获得实际工作条件下单根V带所能传递的功率 称为许用功率 p0 下一页 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 四 V带传动主要参数设计要点及步骤1 确定计算功率pc2 选择V带截面型号根据计算功率pc和小带轮转速n1 由图8 7选择V带截面型号 图中当工况位于两种型号分界线附近时 可分别选择两种型号进行计算 择优选择设计方案 下一页 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 3 确定带轮基准直径dd1dd2带轮直径愈小 传动尺寸结构愈紧凑 但带承受的弯曲应力愈大 降低带的使用寿命 同时 带速也低 导致带的传动 功率 能力不足 相反 如果带轮直径过大 则传动尺寸增大 结构不紧凑 不符合机械设计的基本要求 因此 小带轮的基准直径应根据实际情况合理选用 保证小带轮的基准直径斌 不小于表8一8中所列最小基准直径心dd1 并按表中所列标准直径系列值选用 4 验算带速v小带轮基准直径选用的合理性由带速验算来控制 带速为 下一页 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 5 确定中心距a和带的基准长度Ld带传动中心距的选择直接关系到带的基准长度Ld和小带轮包角a1的大小 并影响传动的性能 中心距较小 传动较为紧凑 但带长较短 单位时间内带绕过带轮的次数增多 从而降低带的疲劳寿命 而中心距过大 则传动的外廓尺寸大 且容易引起带的颤振 影响正常工作 当传动设计对结构无特别要求时 可按下式初步选择中心距a1 下一页 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 6 验算小带轮包角a17 确定带的根数Z8 确定初拉力F0 下一页 上一页 返回 第三节普通V带传动的设计计算 9 带轮结构设计按照带轮结构设计要点确定带轮结构类型 材料 结构尺寸 绘制带轮工作图 上一页 返回 第四节V带传动结构设计 一 V带轮结构设计V带轮是典型的盘类零件 由轮缘 轮毅和轮辐 或腹板 三部分组成轮缘是带轮的外圈部分 其上开有梯形槽 是传动带安装及带轮的工作部分 轮槽工作面需要精细加工 表面粗糙度一般为Rat 5 以减少带的磨损 轮毅是带轮与轴的安装配合部分 轮辐则是连接轮缘和轮毅的中间部分 下一页 返回 第四节V带传动结构设计 当采用铸铁材料制造时 根据轮辐结构的不同 V带轮有实心 腹板 孔板和椭圆轮辐四种典型结构型式 如图8 8所示二 带传动的张紧装置传动带安装在带轮上 通过中心距调整获得一定的张紧力 保证带传动的有效承载 但是 在工作一段时间后 由于带的塑性变形会产生带的松弛现象 使得带中初拉力逐渐减小 承载能力随之降低 为了保证带传动的正常工作 应当始终保持带在带轮上具有一定的张紧力 因此 必须采用适当的张紧装置 常用的张紧装置如图8 9所示 分为定期张紧 自动张紧和利用张紧轮方式三种类型 下一页 上一页 返回 第四节V带传动结构设计 1 定期张紧装置在水平布置或与水平面倾斜不大的带传动中 可用图8 9 a 所示的张紧装置 将装有带轮的电动机安装在滑轨上 通过调节螺钉来调整电动机的位置 加大中心距 以达到张紧目的 在垂直或接近垂直的带传动中 可用图8 9 b 所示的张紧装置 通过调节螺杆来调整摆动架 电动机轴中心 的位置 加大中心距而达到张紧的目的 2 自动张紧装置图8 9 c 是一种自动张紧装置 它将装有带轮的电动机安装在浮动摆架上 利用电动机及摆架的自重使带轮随同电动机绕固定支承轴摆动 自动调整中心距达到张紧的目的 这种方法常用于带传动功率小且近似垂直布置的情况 下一页 上一页 返回 第四节V带传动结构设计 3 利用张紧轮方式当带传动中心距不能调节时 可以采用张紧轮将带张紧 如图8 9 d 所示 张紧轮一般应布置在松边的内侧 从而使带只受单向弯曲 同时 为了保证小带轮包