机械设计V带传动设计及其计算ppt课件

带传动 机械设计 第五章带传动 5 1概述 5 2带传动理论基础 5 3带传动设计 V带 5 4张紧装置 5 5其它带传动简介带传动设计实例 特点 应用 分类 带的结构 型号和长度 演示1 演示2 BACK 5 1概述 带传动是利用张紧在带轮上的带 借助它们之间的摩擦或啮合 进行两轴或多轴间运动和动力的传递 一 特点和应用1 优点 2 缺点 3 应用 二 类型 StandardV belt 1 按传动原理 摩擦和啮合 2 按带的形状 如下分类 3 按传动形式分 开口传动交叉传动半交叉传动张紧轮传动 见表5 1 普通V带平形带多楔带同步齿形带 BACK 三 带的结构 型号和长度 1 普通V带 2 平形带 3 多楔带 4 同步齿形带 5 2带传动理论基础 受力分析 应力分析 BACK 带的滑动现象 失效形式和计算准则 承载能力确定 F0 F0 2 1 O2 O1 预紧时 1 预紧时带两边所受的力F0 在带传动预紧时 带的两边只受预紧拉力F0的作用 一 受力分析 F2 F0 松边 F1 F0 紧边 O1 O2 1 2 Ff n2 n1 Ff F f 工作时 2 工作时带两边所受的力F1 F2 在带传动工作时 带两边的拉力F0发生变化 一边的拉力增加到F1 称为紧边拉力 另一边减小到F2 称为松边拉力 带的总长不变 因此 紧边拉力的增长量与松边拉力的减少量也相等 则有 即 1 3 带传递的有效工作力Fe b 有效拉力Fe由带和轮之间接触弧上摩擦力的总和Ff承受 接触弧段看 由 1 2 两式可得 2 a 带两边所受的力F1 F2之差即为有效拉力Fe 从动轮上看 c 效拉力Fe与功率之间的关系 传递运动功率看 当Fe Ff 始终保证Fe Ff 然而 在一定条件下 Ff是有一个极限值Ffmax 当Fe Ffmax时 导致打滑 欧拉公式可描述这种极限状况 讨论 Fe和Ff关系 二 应力分析 BACK 带沿弧面运动 微段dl产生离心力dC 在垂直方向建立力平衡关系 2 离心应力 3 弯曲应力 发生于带与带轮接触的圆弧部分 E 带的弹性模量D 带轮的直径C 带边缘到中性层距离 应力分布图 演示 4 最大应力 等于拉应力 包括离心应力 与弯曲应力和 最大应力发生于紧边进入小带轮处 三 带的滑动现象 1 带的弹性滑动 固有的 不可避免的正常现象 由于带的弹性和拉力差引起的带与带轮之间的滑动 称为弹性滑动 后果 a 效率降低 b 带磨损 c 带温升高 d v2 v1传动比不准确 滑动率 从动轮相对于主动轮圆周速度的降低率 2 打滑 过载失效 必须避免 不是全部接触弧均发生相对滑动时 接触弧分为滑动弧 和静弧 带进入带轮一侧 两部分 接触弧的变化 未加载时 0 加载工作时 Fe 载荷极限时 Fe Femax 0 带在带轮上全面滑动 导致带严重磨损 带的运动处于不稳定状态 这种现象称为打滑 分析 弹性滑动到打滑的发展过程 1 2打滑发生在小带轮处 弹性滑动演示 大带轮 小带轮 打滑演示 BACK 四 失效形式和计算准则 1 失效形式 打滑 带疲劳破坏 2 计算准则 在不打滑前提下 具有一定的疲劳强度和寿命 若按打滑 带疲劳破坏两种失效形式分别建立计算公式 设计公式复杂且不便应用 这里采用单根带能传递功率的方式来建立带传动的强度计算公式 BACK 受打滑和疲劳破坏两种失效形式制约 1 单根V带在特定条件下 能传递的功率P0 五 承载能力确定 不打滑条件下 带传递的最大载荷 保证带具有一定疲劳强度 max 1 b1 取峰值 1 b1 不打滑且有一定的疲劳强度时 单根带传递的功率P 特定条件下单根带传递的功率P0 载荷平稳 1 180 i 1 特定长度L 试验 计算P0列表 2 单根V带实际能传递功率P P P0 P0 K KL P0 功率增量 i 1 b2 则相同寿命时 可以增加P 则 P0 0 0001 T n1 T 扭矩修正值 n1 主动轮转速 BACK K 包角系数 180 P KL 长度系数 Ld Ld P 或P Pz Z P Z P0 P0 K KL 3 Z根带传递功率Pz BACK 5 3带传动设计 V带 1 型号 型号 f Pd n1 按照推荐的图选取 Pd n1 低速重载 选截面较大的V带 C D E型 Pd n1 高速轻载 选截面较小的V带 Y Z A型 2 最小带轮直径D1大带轮直径D2和传动比i验算不宜过小也不宜过大 可参考表来选取 当D b 寿命 规定D有最小值 当D 尺寸 不宜过大 3 验算带速V 5 25m s 最佳 P FV 1000 传递功率一定时 当V F易大于Femax 打滑 当V c Femax 工作能力下降 传动比i的误差校验 实际传动比为 动力传动要求 因此 4 中心距a和带长L 一般可按此式初定0 55 D1 D2 h a0 2 D1 D2 Ld V L 带单位时间内绕过带轮的次数 寿命 a 1 Femax a 尺寸 工作时拍击 颤动 初算带长L0 5 包角 1验算一般要求 1 120 70 V带 1 Femax 容易打滑 a 1 i D2 D1 1 因此要求 i 7 引起包角的下降的因素 6 带的根数Z 7 初拉力F0和压轴力FrF0 磨损 应力 F0 容易打滑计算公式 一 原因及目的带传动工作一定时间之后 带的塑性伸长 松 F0 重新张紧 BACK 5 4张紧装置 二 方式1 定期张紧 中心距可调中心距不可调 张紧轮 2 自动张紧 中心距可调中心距不可调 张紧轮 定期张紧 自动张紧 三 张紧力控制带传动张紧力一般是通过在的中点加一垂直于带边的载荷G 使其产生规定挠度f来控制 如图5 16 所示 5 5其它带传动简介 一 窄V带窄v带采用合成纤维绳和钢丝绳作为强力层 我国有标准 分为SPZ SPA APB SPC四种型号 与普通V带比 传动能力 允许速度 v 35 45m s 和挠曲次数较高 传动寿命长 结构紧凑 二 高速带传动 带速V 30m s 高速轴转速n 10000 50000r min的带传动属于高速带传动 其带 常采用重量轻 薄而均匀的环形平带 编制带应用较多 其带轮 加工精度较高 尽量采用轻质材料且要求动平衡 为防止掉带 轮缘部分加工出凸度 图5 17所示 三 同步带传动 同步带靠啮合来传递动力 它的基本参数是节距P 或者摸数M 是在规定张紧力下相邻两齿对称中心的距离 1 特点 传动比准确 对轴作用力小 结构紧凑传动效率高 可达0 98 制造和安装精度要求较高 中心距要求较严格 2 分类 同步带主要被分为两类 也就是梯形齿类和弧齿类 其中弧齿类同步带又能分为三个系列 分别是圆弧齿同步带 平顶圆弧齿同步带和和凹顶抛物线齿同步带 2 弧齿同步带弧齿同步带的齿形为曲线形 这样齿高 齿根厚和齿根圆角半径更大 在受载之后应力的分布状态较好 避免齿根的应力过于集中而增加齿根的负载水平 因此弧齿同步带的齿根承载能力较好 使用寿命更长 1 梯形齿同步带梯形齿同步带又可分为单面梯形齿同步带和双面梯形齿同步带两种子类型 一般简称为单面带和双面带 双面梯形齿同步下按照对称形式的不同还能分为两种型号 它们分别是对称齿型同步带和交错齿型同步带 3 应用 弧齿同步带目前主要应用在食品 纺织 制药 印刷 造纸和汽车等行业 4 设计 已知条件 1传动功率 2带轮转速 3应用场合 原动机种类 工作制度 载荷性质 计算功率Pd 带型 节距Pd或摸数m 小带轮转速n1 小带轮齿数Z1 小带轮节圆直径d1 带速V验证 传动比计算i 大带轮节圆直径d2 大带轮齿数z2 初定中心距a0 带节线长度Ld及齿数zp 实际中心距a 小带轮啮合齿数zm 设计步骤 基准额定功率 摸数制无此计算 P0 带宽bs 剪切应力计算 摸数制 压强演算 摸数制 P 压轴力Fr 本章结束 输送机设计实例 F 5000N v 0 4m s D 300mm 载荷平稳 两班工作制 设计步骤分析 电机选择 总传动比及其分配 运动学计算 一 传动装置总体设计 二 传动件设计带 齿轮 链三 装配图设计轴 轴承 键 四 零件图设计五 说明书 1 类型 选择Y系列电动机2 容量 P电 P工 总 2 0 83 2 41 KW 一 选电机 一 传动装置总体设计 P工 Fv 1000 5000 0 4 1000 2 KW 总 V带 轴承 齿轮 轴承 链 轴承 卷筒 V带 轴承3 齿轮 链 卷筒 0 96 0 993 0 97 0 96 0 96 0 83 查手册 取电机额定功率为Ped 3KW 2 41KW 3 转速 电机大 价高 适中传动装置体积大 750rpm1000rpm1500rpm3000rpm 一般带传动2 5 齿轮传动3 8 链传动1 3 因此整个传动的传动比i总 6 120 n电 i总n电 25 5 6 120 153 3060 可选电机转速 综合考虑 选择额定转速 n电 960rpm4 电机选择结果 根据以上的功率和电机转速范围 查手册最后选定电机型号为 Y132S 6相应的主要参数为Ped 3KW n电 960rpm 二 总传动比及分配 总传动比i总 2 传动比分配 选取 三 运动学计算 各轴P n T P1 P电 2 41KWP2 P1 V带 2 41 0 96 2 31KWP3 P2 轴承 齿轮 2 31 0 99 0 97 2 22KWP4 P3 轴承 链 2 22 0 99 0 96 2 11KW 2 n1 n电 960rpmn2 n1 iV带 960 2 6 369 2rpmn3 n2 i齿 369 2 4 14 89 2rpmn4 n3 i链 89 2 3 5 25 5rpm 3 一 带传动设计 已知 P1 2 41KW i 2 6 n1 960rpm n2 369 2rpm 载荷平稳 两班制 二 传动件设计 一 带型号 P40图4 8 P1 2 41KW Pd KA P1 1 1 2 41 2 65KWn1 960rpm P39表4 4 KA 1 1 A型 二 带轮计算直径 P40表4 5或表4 6 A型 Dmin 75mm取D1 100mm则D2 D1 i 100 2 6 260mm 圆整 取尾数为0或5 校验传动比误差Checktheerrorofspeedratio 校验速度Checkperipheralvelocity 三 确定长度Ld和中心距aLengthofbeltandcentre to centredistanceOwingto 0 55 D1 D2 h a 2 D1 D2 初取a0 D1 D2 100 260 360mm 2 确定带长度 3 求实际中心距aThefinalcentre to centredistance 4 校验包角 1Checkthearcofcontact 四 确定带根数ZNumbers