第8章---带传动..ppt

东莞理工学院专用 1 第八章带传动 8 1概述 8 2带传动工作情况的分析 8 3普通V带传动的设计计算 8 4V带轮的设计 8 5带传动的张紧 安装及防护 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 8 6 同步带传动简介 内容提要 东莞理工学院专用 2 8 1概述 一 带传动的组成及工作原理 1组成 主动轮1 从动轮2 环形带3 2工作原理 安装时带被张紧在带轮上 产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力 主动轮转动时 依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转 应用实例 皮带输送装置 东莞理工学院专用 3 类型 平带 V型带 多楔带 摩擦型 啮合型 圆形带 二 带传动的类型 普通平带 片基平带 片基层 覆盖层 工作面覆盖层 东莞理工学院专用 4 类型 平型带 V型带 多楔带 摩擦型 啮合型 圆形带 普通平带 片基平带 普通 带 窄 带 齿形 带 宽 带 普通 带是应用最广泛的一种传动带 其传动功率大 结构简单 价格便宜 由于带与带轮槽之间是V型槽面摩擦 故可以产生比平型带更大的有效拉力 约3倍 联组 带 大楔角 带 二 带传动的类型 东莞理工学院专用 5 平型带 普通平带 片基平带 普通 带 窄 带 齿形 带 宽 带 类型 V型带 多楔带 摩擦型 啮合型 圆形带 联组 带 大楔角 带 二 带传动的类型 东莞理工学院专用 6 抗拉体 平型带 普通平带 片基平带 普通 带 窄 带 齿形 带 宽 带 类型 V型带 多楔带 摩擦型 啮合型 圆形带 联组 带 大楔角 带 二 带传动的类型 东莞理工学院专用 7 组成 抗拉体 顶胶 底胶 包布 节线 弯曲时保持原长不变的一条周线 节面 全部节线构成的面 三 V带的类型及结构 在V带轮上 与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径dd 东莞理工学院专用 8 将V带套在规定的测量带轮上 在规定的张紧力下 沿V带的节宽巡行一周的周线长度 即为V带的基准长度Ld 标准长度系列详见表8 2 P145 普通V带有 Y Z A B C D E等型号 已标准化 普通V带的尺寸 40 h bp 0 7 东莞理工学院专用 9 40 h bp 0 9的V带称为窄V带 与普通V带相比 高度相同时 宽度减小1 3 而承载能力提高1 5 2 5倍 适用于传递动力大而又要求紧凑的场合 四 带传动的特点 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 优点 缺点 1 传动的外廓尺寸较大 2 需要张紧装置 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 5 传动效率较低 东莞理工学院专用 10 应用 两轴平行 且同向转动的场合 称为开口传动 中小功率电机与工作机之间的动力传递 V带传动应用最广 带速 v 5 25m s传动比 i 7效率 0 9 0 95 五 带传动的应用实例 东莞理工学院专用 11 8 2带传动工作情况的分析 静止时 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 为了可靠工作 带必须以一定的初拉力张紧在带轮上 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 1 初拉力 紧边拉力 松边拉力 Ff 东莞理工学院专用 12 当圆周力Fe Ff 整个接触弧上的极限静摩擦力的总和 时 带与带轮之间出现显著的滑动 称为打滑 经常出现打滑使带的磨损加剧 传动效率降低 导致传动失效 称带与带轮接触弧的总摩擦力Ff为有效拉力Fe 即带所能传递的圆周力 Fe F1 F2 且传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系 2 有效拉力 有效圆周力 及传递功率 紧边 松边 Ff F1 F2 当非满负荷工作时 此摩擦力分布范围并未充满整个接触弧 东莞理工学院专用 13 二 带传动的最大有效拉力Fec及其影响因素 取一小段弧进行分析 参数如图 正压力 dFN 两端的拉力 F和F dF 力平衡条件 忽略离心力 水平 垂直力分别平衡 摩擦力 fdFN 推导过程 第9版无此内容 以平带为例 分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系 东莞理工学院专用 14 积分得 紧边和松边的拉力之比为 柔韧体 挠性体 摩擦的欧拉公式 注意其成立的条件 思考题 带传动中 紧边和松边的拉力之比的取值范围 联立求解最大有效拉力Fec 东莞理工学院专用 15 Fec 1 2 用 1 分析 最大有效拉力Fec的主要影响因素 当 时 带与带轮接触弧上会出现打滑现象 这是一种带传动的失效形式 应避免 带与带轮接触弧上的打滑现象最先出现在带与小带轮的接触弧上 小带轮包角 1 大带轮包角 2 东莞理工学院专用 16 V带传动与平皮带传动初拉力相等时 它们的法向力则不同 平带的极限摩擦力为 FNf FQf FN FQ FN FQ sin 2 则V带的极限摩擦力为 fv 当量摩擦系数 fv f 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 分析如下 东莞理工学院专用 17 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fv代替f后 得以下计算公式 F0 F1 F2 2 东莞理工学院专用 18 三 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为带的横截面积表8 1 2 离心力 离心拉力 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 东莞理工学院专用 19 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 q为带的单位长度的质量P149表8 3 东莞理工学院专用 20 3 弯曲应力当带绕过带轮时 因为弯曲而产生弯曲应力 设y为带的中性层到最外层的垂直距离 E为带的弹性模量 dd为带轮基准直径 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 思考题 为什么V带轮槽楔角应小于V带楔角 东莞理工学院专用 21 四 带的弹性滑动和打滑 设带的材料符合变形与应力成正比的规律 则变形量为 这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动 弹性滑动是带传动的一种固有特性 是不可避免的 紧边 松边 F1 F2 1 2 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 东莞理工学院专用 22 得从动轮的转速 带传动的传动比 V带传动的滑动率 1 2 一般可忽略不计 定义 为滑动率 在带传动正常时 带的弹性滑动只发生在带离开主 从动轮之前的那一段接触弧上 东莞理工学院专用 23 若带的工作载荷进一步加大 有效拉力达到最大有效拉力Fec后 则带与带轮间会发生显著的相对滑动 即产生打滑 问 弹性滑动与打滑的区别与联系 打滑将使带的磨损加剧 从动轮转速急速降低 带传动失效 这种情况应当避免 避免打滑的条件 Fe Fec 1 相同点 都是滑动 2 不同点 本质不同 前者是一种固有特性 不可避免 后者是一种失效 可以避免 发生原因不同 前者是带两边的拉力差引起的 后者是过载导致 发生区域不同 前者是在局部接触弧上 后者是在整个接触弧上 3 联系 弹性滑动区域的量变导致打滑的质变 实验一 皮带传动实验 东莞理工学院专用 24 8 3普通V带传动的设计计算 一 V带传动的失效形式与设计准则 带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏 设计准则 在不打滑的条件下 具有一定的疲劳强度和寿命 避免打滑的条件 为保证带具有一定的疲劳寿命 应使 max 1 b1 c 或 1 b1 c 式中 一定条件下 由带的疲劳强度所决定的许用应力 带在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 东莞理工学院专用 25 带传动的承载能力取决于传动带的材质 结构 长度 带传动的转速 包角和载荷特性等因素 二 单根V带的许用功率 单根带所能传递的有效拉力为 传递的功率为 为保证带具有一定的疲劳寿命 应使 1 单根V带的基本额定功率P0 1 b1 c 代入得 在 Ld为特定长度 平稳的工作条件下 所得P0称为单根普通V带的基本额定功率 见表8 4 P 151 东莞理工学院专用 26 单根V带的基本额定功率是在规定的试验条件下得到的 实际工作条件与试验条件不同时 应对P0值予以修正 修正结果称为单根V带的额定功率Pr K 包角系数 考虑 180 时对传动能力的影响 见表8 6 p 155 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8 2 p 145 P0 功率增量 考虑在i 1 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8 5 p 153 2 单根V带的额定功率Pr 即实际条件下所能传递的功率 东莞理工学院专用 27 三 带传动的参数选择 1 中心距a 一般初选带传动的中心距a0 推荐范围 0 7 dd1 dd2 a0 2 dd1 dd2 2 传动比i 传动比大 则小带轮的包角将减小 带传动的承载能力降低 一般为 i 7 推荐值为 i 2 5 3 带轮的基准直径 小带轮的直径过小 则带的弯曲应力大 寿命降低 应取 dd1 dd min 小带轮的直径dd1 东莞理工学院专用 28 大带轮的直径dd2 dd1 dd2 必须符合带轮的基准直径系列 表8 9 P 157 4 带速v 一般应使v在5 25m s的范围内 最高带速 在多级传动中 应将带传动设置在高速级 四 带传动的设计计算 设计带传动的原始数据是 带传动的工作条件 传动位置与总体尺寸限制 载荷性质 所需传递的额定功率P 带轮转速 n1 n2 传动比i等 设计带传动的主要任务是 选择合理的传动参数 确定V带型号 长度和根数 确定带轮材料 结构和尺寸 1 已知条件和设计内容 东莞理工学院专用 29 1 确定计算功率 P 传递的功率 KA 工作情况系数 表8 8 p 156 2 设计步骤和方法 2 选择V带的带型 根据Pca和小带轮的转速n1 由 选型图 图8 11确定 3 确定带轮的直径dd并验算带速v 根据V带的带型 参考表8 7和表8 9确定小带轮的基准直径dd1 应取 dd1 dd min 验算带速 一般应使v在5 25m s的范围内 东莞理工学院专用 30 点击按钮 Pca kw 东莞理工学院专用 31 计算大带轮的基准直径 dd2 idd1 并根据表8 9加以适当圆整 4 确定中心距a 并选择V带的基准长度Ld 1 根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距 并结合下式初定中心距a0 0 7 dd1 dd2 a0 2 dd1 dd2 2 计算相应的带长 带的基准长度Ld根据Ld0由表8 2选取接近的基准长度Ld 3 计算中心距a及变动范围 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 03Ld 东莞理工学院专用 32 5 验算小带轮上的包角 6 确定带的根数z 为使各根V带受力均匀 带的根数不宜过多 一般应使带的根数z 10 否则 应选择横截面积较大的带型 以减少带的根数 7 确定带的初拉力F0 保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件 初拉力不足 会出现打滑 初拉力过大将增大轴和轴承上的压力 并降低带的寿命 东莞理工学院专用 33 由力平衡条件得静止时轴上的压力为 8 计算带传动的压轴力FP 9 带轮的结构设计 10 张紧装置的设计 东莞理工学院专用 34 1 V带轮设计的要求 结构工艺性好 无过大的铸造内应力 质量分布均匀 轮槽工作面要精细加工 以减少带的磨损 各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度 以使带的载荷分布较为均匀 2 带轮的材料 通常采用铸铁 常用材料的牌号为HT150和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 8 4V带轮的设计 自学 3 带轮的结构与尺寸 典型结构 实心式 腹板式 孔板式 轮辐式p 160 带轮的结构设计 主要是根据带轮的基准直径选择结构形式 根据带的截型确定轮槽尺寸 带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定 东莞理工学院专用 35 带轮的结构 实心式 直径小 dd 2 5d 安装带轮处轴径 实心式 东莞理工学院专用 36 腹板式 中等直径 dd 300mm 腹板式一 带轮的结构 实心式 直径小 dd 2 5d 安装带轮处轴径 东莞理工学院专用 37 腹板式二 腹板式 中等直径 dd 300mm 带轮的结构 实心式 直径小 dd 2 5d 安装带轮处轴径 东莞理工学院专用 38 轮辐式 dd 300mm 腹板式 中等直径 dd 300mm 带轮的结构 实心式 直径小 dd 2 5d 安装带轮处轴径 东莞理工学院专用 39 东莞理工学院专用 40 调整螺钉 调整螺钉 滑道式张紧装置 摆架式张紧装置 二 带传动的张紧方法 1 调整中心距 8 5带传