机械设计基础-第七章带传动

甘肃工业大学专用,第七章 带传动,7-1 带传动的类型和应用,7-2 带传动的工作情况分析,7-3 普通V带传动的设计计算,7-4 V带轮的结构,带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。,7-5 带传动的张紧装置,甘肃工业大学专用,7-1 带传动的类型和应用,一、带传动的组成：,主动轮1、从动轮2、环形带3。,二、工作原理：,靠摩擦力传动和啮合传动两种，本章研究摩擦式带传动。摩擦式带传动是靠在紧套在带轮上的传送带和带轮之间的静摩擦力来传递运动和动力。,甘肃工业大学专用,类型,平带,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,-摩擦力大,-摩擦力大,-用于仪器,应用：两轴平行、且同向转动的场合。,三、带传动的类型,抗拉体,甘肃工业大学专用,1、类型：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带等类型。其中普通 V带应用最广。,2、普通V带的结构,组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。,四、V带的类型和结构,甘肃工业大学专用,3、窄V带： 结构与普通V带相同，其抗拉体为高强度的合成纤维绳。,普通V带的分类：（按截面形状分）Y、 Z、A、B、C、D、E七种。从Y到E带的截面尺寸变大，承载能力增强。,V带的截面尺寸见表81,b/h0.9 其承载能力是普通V带的1.5倍以上，可用于高速场合。,甘肃工业大学专用,五、几个参数：,带的节面：带工作时，长度保持不变的那个面。,带的节宽：节面的宽度。,截面参数：顶宽b 高度h,六、带传动的特点：,甘肃工业大学专用,带传动的优点：,1. 适用于中心距较大的场合；,2.传动稳定，无噪声。 （带具有良好的挠性，可缓振、吸振；）,3. 有过载保护功能。（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. 传动比不稳定。（由于带的滑动）,3. 带的寿命较短；,4. 传动效率较低。,5、由于预紧力作用，所以对轴的压力很大,甘肃工业大学专用,7-2 带传动的工作情况分析,未工作时，带两边的初拉力相等：,传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：,F1 = F2 = F0,F1 F2,F1 ，紧边,F2 松边,紧边,松边,设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：,F1 F0 = F0 F2,F0 = (F1 + F2 )/2,一、带传动的受力分析,甘肃工业大学专用,联立求解：, F , 1f,甘肃工业大学专用,在相同条件下 ，V带能传递较大的功率。或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。,用 f 代替 f 后，得以下计算公式：,甘肃工业大学专用,二、带的应力分析,1.紧边和松边拉力产生的拉应力,紧边拉应力：,松边拉应力：,A为带的横截面积,2.离心力产生的拉应力,带在微弧段上产生的离心力：,带工作时应力由三部分组成,甘肃工业大学专用,离心力 FNc在微弧段两端会产生拉力 Fc。,由力平衡条件得：,离心力只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的拉力确作用在带的全长。,离心拉应力：,往x轴投影,甘肃工业大学专用,3.弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力,设h为带的节面到最外层的垂直距离；,E为带的弹性模量；dd为带轮直径。,4. 应力分布及最大应力,弯曲应力为:,最大应力max出现在紧边与小轮的接触处。,由材料力学公式得,离心应力,拉应力,弯曲应力,从图可得，带在变应力作用下工作，因此疲劳破坏是带的主要失效形式之一。,甘肃工业大学专用,三、带传动的弹性滑动和打滑,这种由于带的弹性变形和紧松边拉力差而引起的带和带轮之间的相对滑动被称为弹性滑动。, F1 F2,带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。,带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。,总有：v2 v1,1、带传动的弹性滑动,甘肃工业大学专用,得从动轮的转速：,带传动的传动比：,V带传动的滑动率=0.010.02，一般可忽略不计。,定义：,为滑动率。,2、带的打滑：当工作拉力大于最大有效拉力时，带相对于带轮的明显的相对滑动，称为打滑。打滑是带传动的一种失效形式。,甘肃工业大学专用,7-3 普通V带传动的设计计算,一、设计准则和单根V带的基本额定功率,1、带传动的主要失效形式：打滑、疲劳破坏,2、设计准则：保证带传动不打滑的情况下，具有一定的疲劳强度和寿命。,甘肃工业大学专用,3、单根普通V带的许用功率,带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。,传递的功率为：,单根带所能传递的有效拉力为：,为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：,max =1 +b + c ,1 = -b - c,代入得：,在 标准实验条件下，即=，Ld为特定长度、工作载荷平稳条件下计算所得 P0 称为单根带的基本额定功率。详见下页表8-3,甘肃工业大学专用,甘肃工业大学专用,实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正。修正结果称为许用功率P0,K 包角系数。 考虑180时对传动能力的影响，见表135,KL 长度系数； 考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见表132。,P0-功率增量；,考虑在i1，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见表13-4,甘肃工业大学专用,甘肃工业大学专用,-点击按钮,甘肃工业大学专用,-点击按钮,甘肃工业大学专用,-点击按钮,甘肃工业大学专用,二、V带传动的设计,1、原始数据：传递的功率P;转速n1、 n2（或传动比）；传动的位置要求（如a）；工作条件（工作班次，载荷情况等）,（一）原始数据及设计内容,2、设计内容：确定带的截型，长度、根数、传动中心距、带轮的基准直径及带轮的结构尺寸、确定预紧力、压轴力,（二）设计步骤和方法,1.求计算功率；Pca=KAP KA 工作情况系数,2、 选择带型 见课本图810,甘肃工业大学专用,-点击按钮,甘肃工业大学专用,dmin 见表8-7。在从表8-8中选基准直径系列,20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 475 500 530 560 630 670 710 750 800 900 1000,表8-8 带轮的基准直径系列：,甘肃工业大学专用,2）、验证带速：,一般应使v在525m/s的范围内。因为带速过大，离心拉应力过大，使带的疲劳将度降低；同时降低了带与带轮的正压力，使得摩擦力减小，对传动不利；带速过小，有效拉力增大。使带的尺寸变大、根数增多、带轮的结构尺从变大。,调整：当V太大，减小dd1 ;当V太小，增大dd1,3） dd2的选择,由 dd2 = idd1 求出带轮2的直径，并圆整取直径系列。见表8-8,甘肃工业大学专用,4.确定中心距a和带的基准长度Ld,由a0初定V带基准长度：,根据L0由表8-2选取接近的基准长度Ld然后计算中心距：,考虑到安装和调整带轮松弛后张紧的需要，中心距变动范围为：考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。,(a-0.015Ld) (a +0.015Ld),1)、中心距a,a有要求时,按要求选取。 a=a0,a无要求时,推荐范围：0.7(d1+d2) a0350 mm；,腹板式-中等直径；,V带轮的结构,带轮的结构,实心式-直径