机械基础带传动教学课件PPT.ppt

带传动 带传动由主动轮 从动轮及紧套在两轮上的传动带及机架组成 带传动主要用于传递两轴之间的运动和动力 常用于减速传动装置中 平带 v带 多楔带 圆带 同步带 平带的横截面为扁平矩形 其工作面是与带轮轮面相接触的内表面 有普通平带 编织平带和高速环形平带等多种形式 其中以普通平带应用最广 各型带的特点 平带传动结构简单 带轮制造方便 平带质轻且挠曲性好 故多用于高速和中心距较大的传动 平带 v带的横截面为等腰梯形 其工作面是与带轮轮槽相接触的两侧面 根据楔面摩擦原理 在初拉力相同的情况下 v带传动较平带传动能产生更大的摩擦力 从而具有更大的牵引能力 v带允许的传动比较大 结构紧凑 故在一般机械中已取代平带传动 v带 多楔带 多楔带是在平带基体下接有若干纵向v形楔的环形带 工作面为楔的侧面 这种带兼有平带挠曲性好和v带摩擦力较大的优点 常用于传递功率较大且要求结构紧凑的场合 圆带 圆带的横截面呈圆形 其传动能力小 常用于仪器 玩具 医疗器械 家用器械等场合 摩擦型带传动的特点和应用 特点 适用于中心距较大的传动 带具有弹性 能缓冲吸振 传动平稳 无噪声 过载时 带与带轮会出现打滑 可防止传动零件损坏 起到过载保护作用 结构简单 维护方便 无需润滑 且制造和安装精度要求不高 成本低廉 由于带的弹性滑动 不能保证准确的传动比 传动效率较低 带的寿命较短 传动的外廓尺寸 带作用于轴上的压力等均较大 不适宜在高温 易燃及有油 水的场合使用 应用 一般适用于中小功率 无需保证准确传动比和传动平稳的远距离场合 在多级减速传动装置中 带传动通常置于与电动机相联的高速级 其中v带传动应用最为广泛 一般允许的带速v 5 25m s 传动比i 7 传动效率 0 90 0 95 带传动的受力分析 带在安装时必须以一定的初拉力f0张紧在带轮上 此时带受初拉力作用并使带与带轮的接触面间产生正压力 静止时 带两边的拉力都等于初拉力f0 紧边 松边 传动时 由于摩擦力的作用 带两边的拉力不再相等 ff 紧边和松边的拉力差值 f1 f2 形成带传动的有效拉力 也就是带所传递的圆周力f 以传递动力和运动 在数值上它等于带与带轮接触面间产生的静摩擦力值的总和 ff 当初拉力f0一定时 带与带轮接触面间产生的静摩擦力值的总和 ff总有一个极限值 fflim 打滑 当带所需传递的圆周力f超过极限值 fflim时 带将在带轮上发生全面的滑动 这种现象称为打滑 打滑将使带的磨损加剧 传动效率显著降低 致使带传动失效 所以在正常的传动过程中应避免出现打滑 在带传动出现即将打滑的临界状态时 紧边拉力f1与松边拉力f2差值达到最大 带的传动能力达到最大 此时f1与f2有如下关系 挠性体摩擦的基本公式 欧拉公式 带轮包角 带与带轮接触弧所对应的中心角 f 带与轮面间的摩擦系数 e 自然对数的底 e 2 718 带传动的打滑 带传动的最大圆周力 带传动在不打滑条件下所能传递的最大圆周力为 由此可知 增大包角 摩擦系数和初拉力 都能提高带传动的传动能力 在开口传动 两轴平行且要求回转方向相同 中 一般情况下传动比i 1 所以小带轮包角 1小于大带轮包角 2 故计算带传动所能传递的圆周力时 应取 为 1 带传动的应力分析 沿转动方向 绕在主动轮上的带所受的拉应力由 1渐渐地降到 2 绕在从动轮上的带所受的拉应力则由 2渐渐上升为 1 带传动工作时 在带的横截面上受到三种应力的作用 由拉力产生的拉应力 1 2 紧边拉应力 松边拉应力 离心力只产生在传动带作圆周运动的弧段上 但离心拉应力作用于全长 且各处大小相等 由离心力产生的拉应力 c 带绕过带轮作圆周运动时将产生离心力 该离心力将使带全长受拉力fc作用 从而在截面上产生拉应力 q 带每米长的质量 kg m v 带速 m s 带在大 小两轮处的弯曲应力不同 由弯曲产生的弯曲应力 b 带绕过带轮时 由于弯曲变形而产生弯曲应力 y 带弯曲时其中性层到最外层的垂直距离mm e 带的弹性模量 mpa d 带轮直径 对v带轮 d为基准直径dd mm 三种应力在带上的分布情况如图所示 最大应力发生在紧边与小带轮的接触处 其值为 三种应力共同作用 使带在传动过程中受循环变应力作用 故带易产生疲劳破坏 为保证带有足够的疲劳寿命 应使带中的最大应力 max小于等于带材料的许用应力 即 带传动的弹性滑动和传动比 传动带在拉力的作用下产生的弹性变形量随拉力的增加而增加 传动时 由于紧边拉力f1大于松边拉力f2 因此带在紧边的伸长量大于松边的伸长量 绕过带轮时伸长量逐渐变化 微弧段 微弧段缩短 落后于带轮上的对应段 当主动轮依靠摩擦力使带一起运转并绕过主动轮时 带的伸长量逐渐减小 也就是说带相对于轮面在向后收缩 从而使带与轮面间产生相对滑动 导致带的运动速度落后于主动轮的圆周速度 弹性滑动 由于带的弹性变形而引起带在轮面上滑动的现象称为弹性滑动 带的弹性变形及相对滑动 弹性滑动也出现在从动轮上 带依靠摩擦力使从动轮一起运转 此时带的伸长量逐渐增大 带相对于轮面在逐渐伸长 从而使带与轮面间产生相对滑动 导致带的运动速度超前于从动轮的圆周速度 滑动率 带的弹性滑动使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1 其速度的降低率称为带传动的滑动率 用 表示 带传动的传动比 由于滑动率 随所传递圆周力的大小而变化 即随载荷而变 不是一个定值 故带传动无法得到准确的传动比 正常工作时 带传动的滑动率 0 01 0 02 非精确计算时可不予考虑 注意 弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念 打滑是指过载引起的全面滑动 是可以避免的 而弹性滑动是由拉力差引起的 只要传递圆周力 就必然会产生弹性滑动 所以弹性滑动是不可避免的 带传动的失效形式和设计准则 带传动的主要失效形式 带传动的设计准则 在保证传递规定功率不打滑的条件下 使带具有一定的疲劳强度和寿命 v带传动设计内容 确定v带的型号 长度l和根数z 传动中心距a及带轮基准直径 画出带轮零件图等 打滑 带的疲劳破坏 脱层 撕裂或拉断等 v带类型 v带类型及结构 以普通v带应用最广 窄v带的应用也日趋广泛 标准v带通常制成无接头的环形带 由包布 顶胶 抗拉体和底胶四部分组成 抗拉体是v带工作时的主要承载部分 有帘布和线绳两种结构形式 抗拉体上下的顶胶和底胶为橡胶材料制成 分别承受弯曲时的拉伸和压缩 v带的外层用胶帆布包覆成型 v带的尺寸已标准化 gb t11544 1997 按截面尺寸由小到大 普通v带分为y z a b c d e七种型号 在同样条件下 截面尺寸大则能传递的功率就大 v带型号及尺寸参数 v带绕在带轮上产生弯曲 外层受拉伸变长 内层受压缩短 两层中间存在一长度不变的中性层 中性层面称为节面 节面的宽度称为节宽bp v带的截面高度h与其节宽bp的比值h bp称为相对高度 普通v带的相对高度约为0 7 v带轮上 与节宽bp相对应的槽形轮廓宽度称为基准宽度bd 基准宽度处的带轮直径称为基准直径dd 在规定的张紧力下 v带位于带轮基准直径上的周线长度称为带的基准长度ld v带两侧面工作面的夹角 称为带的楔角 40 当带工作时 v带的横截面积变形 楔角 变小 为保证变形后v带仍可贴紧在v带轮的轮槽两侧面上 应将轮槽楔角j适当减小 窄v带结构 窄v带的相对高度h bp约为0 9 有spz spa spb spc四种型号 窄v带具有普通v带的传动特点 由于其抗拉体采用高强度的绳芯 因而较普通v带能承受更大的拉力 适用于传递大功率而又要求传动装置紧凑的场合 v带的标记 由型号 基准长度和标准号组成 a1400gb tll544 1997 例1 a型普通v带 基准长度为1400mm 其标记为 例2 spa型窄v带 基准长度为1600mm 其标记为 spa1600gb tll544 1997 带的标记通常压印在带的顶面 便于选用识别 普通v带轮的材料和结构 v带轮的材料常采用铸铁 铸钢 铝合金 工程塑料等 其中灰铸铁应用最广 带速v 25m s时常用ht150 带速v 25 30m s时常用ht200 带速更高或特别重要的场合可采用铸钢 铝合金和塑料带轮多用于小功率的带传动 v带轮槽尺寸标准 实心式结构 腹板式结构 孔板式结构 轮辐式结构 普通v带轮由轮缘 轮毂及轮辐三部分组成 根据轮辐结构的不同 v带轮有实心式 腹板式 孔板式和轮辐式四种典型型式 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 单根普通v带传递的功率 为了保证带传动不出现打滑 单根普通v带能传递的功率为 为了使带具有一定的疲劳寿命 应使 以上两式联解 得到带传动在既不打滑又有一定寿命时 单根普通v带能传递的功率 许用功率 实际工作条件与实验特定条件不同时 应对p0值加以修正 得到实际工作条件下单根普通v带所能传递的功率 p0 称为许用功率 式中 p0 功率增量 考虑传动比i 1时 带在大带轮上的弯曲应力较小 故在寿命相同条件下 可增大传递的功率 k 包角修正系数 考虑 1 180 时对传动能力的影响 kl 带长修正系数 考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响 基本额定功率p0 在传动比i 1 包角 180 特定带长 平稳的工作载荷下 单根普通v带所能传递的功率p0 称为单根普通v带的基本额定功率 根据特定实验条件和分析确定 普通v带传动的设计计算 1 确定计算功率pc 式中 p 带所传递的额定功率 kw ka 工作情况系数 2 选择v带的型号 根据计算功率pc和小带轮转速n1 由下图选择普通v带的型号 普通v带选型图 3 确定v带轮的基准直径 带轮直径小可使传动结构紧凑 但另一方面弯曲应力大大 使带的寿命降低 设计时应查表选取小带轮的基准直径dd1 ddmin 带轮的最小基准直径 忽略弹性滑动的影响 dd2 dd1 n1 n2 dd1 dd2宜取标准值 4 验算带速 带速不宜过高 否则离心力增大 带轮间摩擦力减小 容易打滑 同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 带速不宜过低 否则当传递功率一定时 传递的圆周力增大 带的根数增多 设计时一般应使带速v在5 25m s的范围内 5 确定带的基准长度ld和中心距a 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 由表选取与相近的基准长度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 为保证传动能力 一般应使 1 120 否则应适当增大中心距或减小传动比 也可以增设张紧轮 7 确定v带的根数 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 确定单根v带的初拉力 适当的初拉力是带传动正常工作的首要条件 初拉力过小 带传动的工作能力低 极易出现打滑 初拉力过大又将增大轴和轴承上的压力 并降低带的寿命 大带轮的零件图 9 带传动作用在带轮轴上的压力 同步带传动的特点和应用 同步带综合了带传动和链传动的特点 由1强力层 2带齿 3带背组成 同步带的优点 无相对滑动 带长不变 传动比稳定 带薄而轻 强度高 适合高速传动 带的柔性好可用直径较小的带轮 能获得较大的传动比 传动效率高 初拉力较小 故轴和轴承上所受的载荷小 同步带的缺点 制造 安装精度要求高 成本高 同步带的用途 主要用于要求传动比准确的中 小功率传动中 如计算机 录音机 磨床和纺织机械等 张紧的目的 获得适当的初拉力以保证带传动的工作能力 带传动的张紧 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 定期张紧 带传动的安装与维护 1 平行轴传动时 各带轮的轴线必须保持规定的平行度 误差不超过20 2 带传动在安装时 必须保证v带的截面在轮槽中的正确位置 3 按规定的张紧力张紧 5 应定期检查v带 如有一根松弛或损坏则应全部更换新带 不同厂家的v带和新旧不同的v带 不能同组使用 6 如果带传动装置需要闲置一段时间后再用 应将传动带放松 存放传动带时 应将其悬挂 或平放于货架上 以免受压变形 7 带传动不需润滑 禁止向v带或轮槽内加注润滑油或润滑脂 8 防止v带与酸 碱 油接触而腐蚀