机械基础课件：带传动.ppt

带传动,带传动,带传动概述带传动的工作情况分析平带传动V带传动的设计计算V带轮的结构设计同步带传动简介带传动特点带传动的张紧与维护带传动的设计实例,（二）教学要求,1、了解带传动的类型、特点与应用。2、掌握带传动的受力分析、应力分析及弹性滑动的概念。3、掌握V带传动的设计计算方法。4、熟悉带传动的张紧与维护。,1、带传动的受力分析、应力分析及弹性滑动。2、V带传动的设计计算。,（三）教学的重点与难点,带传动是一种常用的机械传动装置。主要作用：用来传递转矩和改变转速。工作原理：主要是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。,一、概述,一、带传动的组成,固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；固联于从动轴上的带轮2(从动轮)；紧套在两轮上的传动带3。,带传动概述,工作过程：原动机驱动主动带轮转动，通过带与带轮之间产生的摩擦力，使从动带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。,带传动的组成：主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带和机架组成。,主动轮(带轮1)，从动轮(带轮2)，传动带3，及张紧轮。,一、带传动的组成,二、工作原理,摩擦传动：通过带和带轮间的摩擦力传递动力（平带和带）啮合传动：通过带和带轮间的齿啮合，传递动力（同步带）,13-1带传动的类型和应用,（一）带传动的类型,（1）摩擦带传动：靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如V带传动、平带传动等。,1、按传动原理分：,（2）啮合带传动：靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。,带传动的分类方法有三种:,传动带：用于传递动力输送带：用于输送物品,2、按用途分,3、按传动带的截面形状分：,平带、V带、多楔带、圆形带、齿形带（同步带）,平带：,平带的截面形状为矩形,工作面为内表面,主要用于两轴平行,转向相同的较远距离的传动。,平带传动动画展示,1外覆盖层2、4布层3片基层5工作面覆盖层,V带的截面形状为梯形,工作面为两侧面,带轮的轮槽截面也为梯形。在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下,V带产生的摩擦力要比平带的摩擦力大,所以,V带传动能力强,结构更紧凑,在机械传动中应用最广泛。,V带:,v带传动动画展示,多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起,它兼有平带和V带的优点且弥补其不足,多用于结构紧凑的大功率传动中。,多楔带:,多楔带传动动画展示,圆形带的截面形状为圆形。仅用于如缝纫机、仪器等低速小功率的传动。,圆形带:,齿形带（同步带）:,同步齿形带即为啮合型传动带。同步带内周有一定形状的齿。,（二）带传动的特点和应用,（1）能缓冲吸振，传动平稳，噪音小。（2）具有过载保护作用。（3）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；（4）适用于两轴距离较大的传动；,优点,缺点,（1）不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低。（2）带对轴有很大的压轴力。（3）带传动装置结构不够紧凑。（4）带的寿命较短。（5）不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。,应用：,带传动适用于要求传动平稳、传动比不要求准确，100KW以下的中小功率的远距离传动。如：汽车发动机、拖拉机、石材切割机等。,啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。,二带传动工作原理,摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动）。,潘存云教授研制,归纳：带传动是利用带作为中间绕性件，依靠带与带轮之间的摩擦力或啮合来传递运动或动力的。,13-1带传动的类型和应用,三、传动形式,开口传动：两轴平行，1、2同向。,交叉传动：两轴平行，1、2反向。,半交叉传动：两轴交错，不能逆转。,平带,V型带,多楔带,摩擦型,圆形带,-横截面为等腰梯形，摩擦力大，应用广泛；,-扁平部分+纵向槽，摩擦力大,受力均匀，结构紧凑。,-牵引力小，用于仪器。,四、带传动的类型,-结构简单，带轮容易制造，用于中心距较大的场合；,啮合型,同步带-无滑动，能保证固定的传动比。,13-1带传动的类型和应用,三、类型1)摩擦式带传动按传动带的截面形状分（1）平带平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。,（2）V带：截面形状为梯形，两侧面为工作表面。应用最广的带传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，应用广泛。,（3）圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。,2)啮合式带传动,同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小;传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合。,平带传动,开口传动,交叉传动,半交叉传动,一、平带传动的形式,开口传动是带轮轴线平行、两轮宽的对称平面重合、转向相同的带传动。,交叉传动是带轮轴线平行、两轮宽的对称平面重合、转向相反的带传动。,半交叉传动是带轮两轴线在空间交错的带传动，交错角度通常为90,五、带传动的几何关系,中心距,包角:,因较小,代入得:,带长:,13-1带传动的类型和应用,带长:,已知带长时，由上式可得中心距:,13-1带传动的类型和应用,二、平带传动的主要参数,1、包角是指带与带轮接触弧所对的圆心角。包角大小反映带与带轮轮缘接触弧的长短。一般要求包角150,开口传动,交叉传动,半交叉传动,式中D1-小带轮直径，mm;D2-大带轮直径，mm;a-中心距，mm.,2、带长L平带的带长是指带的内周长度。,开口传动,交叉传动,半交叉传动,3、传动比i,i5,例题1-1在平带开口传动中,已知主动轮直径D1=200mm,从动轮直径D2=600mm,两传动轴中心距a=1200mm.试计算其传动比、验算包角和求出带长。,解：1）传动比,2)小带轮包角,3）带长,三、带传动的工作能力分析,（一）带传动的受力分析,为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力套在带轮上。初拉力F0：紧边拉力F1：松边拉力F2：F1-F0=F0-F2有效拉力F：F=F1-F2,实质上，带传动的有效拉力是带与带轮之间摩擦力的总和。在最大静摩擦力范围内，二者是相等的。同时F也是带传动所传动的圆周力。带传动所传递的功率为：P=Fv/1000式中：P为传递功率，单位为KW；F为有效圆周力，单位为N；V为带的速度，单位为m/s。,带的打滑：在一定的初拉力F0作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总和有一极限值。当带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力的总和的极限值时，带与带轮将发生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。带打滑时从动轮转速急剧下降，使传动失效，同时也加剧了带的磨损，打滑应避免。,带传动的最大有效圆周力：当传动带和带轮表面间即将打滑，摩擦力达到最大值，即有效圆周力达到最大值。此时，紧边拉力和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示，即,式中：包角，带与小带轮的接触弧所对圆心角（rad）。f带与带轮接触面间的摩擦系数。,将F1-F0=F0-F2和F=F1-F2代入上式，整理后可得带传动的最大有效圆周力（临界值）：,上式表明，带所传动的圆周力与下列因素有关：,（1）初拉力F0：F与F0成正比。增大F0，带与带轮间正压力增大（F0=fQ），传动时摩擦力就大，F越大。但F0过大会加剧带的磨损，致使带过快松弛，缩短其工作寿命。（2）摩擦系数f:f越大，摩擦力越大，F越大。（3）包角:F随包角的增大而增大，所以包角增大，带的传动能力提高。,带传动工作时,带中的应力由以下三部分组成：,式中,A为带的横截面面积,单位为mm2。,（二)带传动的应力分析,1、由拉力产生的应力：,紧边拉应力1：,松边拉应力2：,由于带本身的质量,带绕过带轮时随着带轮作圆周运动将产生离心力。离心力将使带受拉,在截面产生离心拉应力,式中,c为离心拉应力,单位为MPa；v为带速,单位为m/s；q为带单位长度上的质量,单位为kg/m,见表8.6。,2、由离心力产生的离心拉应力,传动带绕经带轮时要弯曲,其弯曲应力可近似按下式确定：,式中,E为带的弹性模量,单位为MPa；h为带的厚度,单位为mm；dd为带轮的基准直径,单位为mm。,因为dd1dd2,所以,3、带的弯曲产生的弯曲应力,带工作时的应力分布情况：,max=1+c+b1,为保证带具有足够的疲劳强度,应满足：,带中最大应力发生在紧边刚绕上主动轮处(A点)，其值为,三、平带传动的类型和接头方式,1、平带传动的类型有：皮革平带、帆布芯平带、编织平带和复合平带等。2、平带的接头方式有：胶合、缝合、铰链带扣等。经胶合或缝合的接头，传动时冲击小，传动速度可以高一些，铰链带扣式接头传递的功率较大，但传动速度不能太高，以免引起强烈的冲击和振动。,回顾本节课内容:,1.带传动概述带传动组成带传动工作原理带传动类型2.平带传动平带传动形式平带传动主要参数平带传动类型,课后习题,1、试述带传动的工作原理。2、带传动的类型包括哪些？3、什么是包角？包角的大小对带传动有什么影响？4、平带开口传动中，已知主、从动轮转向相反，主动轮直径D1=140mm,转n1=1440r/min，从动轮转速n2=720r/min，工作中心距a=1000mm，试求：1）传动比i2）从动轮直径D2；3）验算包角4）带长L；5）若主动轮输入功率P=5kW，传动装置的总效率=0.8，求从动轴的输出功率Pc。,二、V带和V带轮的结构,V带有普通V带、窄V带、宽V带、汽车V带、大楔角V带等。其中以普通V带和窄V带应用较广。,8.2.1普通V带的结构和尺寸标准,标准V带都制成无接头的环形带，横截面结构如下:,V带的结构,一、V带的结构和标准1.结构:标准V带都制成无接头的环形带，其横截面结构如图所示。强力层的结构形式有帘布结构(制造方便,抗拉强度高)和线绳结构(柔韧性好,抗弯强度高,适用带轮直径小,转速较高场合)。,V带传动,帘布结构和线绳结构的区别:帘布结构抗拉强度高,但柔韧性和抗弯强度较差,所以,线绳结构V带适用于转速高,带轮直径较小的场合。,带的型号：我国普通V带和窄V带都已标准化。按截面尺寸由小到大，普通V带可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号；窄V带可分为SPZ、SPA、SPB、SPC四个型号。在同样条件下，截面尺寸大，则传递的功率就大。,其截面呈楔角等于40的梯形，如图。需要掌握的概念：1、节宽bp：长度不变层。所在位置称为中性层。2、截面高度h：相对高度h/bp已标准化（普通V带为0.7，窄V带为0.9）。,V带截面尺寸（见表8.2）：,3、基准直径dd:V带装在带轮上，和节宽bp相对应的带轮直径。（标准值见表8.3）4、基准长度Ld：V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度。它用于带传动的几何计算。（标准值见表8.4）,标准:按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递的功率就大,3.参数和尺寸:,带的截面尺寸,节宽节面的宽度bp。,相对高度V带高度h与节宽bp之比。约为0.7(窄0.9),带轮基准直径V带轮上与所配V带节宽bp相对应的带轮直径。,基准长度带节面长度(V带在带轮上张紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld。),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/bd=0.7）,按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递的功率就大,4.带的标记:,Z1400GB11544-89,带型,基准长度,标准编号,带的标记：普通V带和窄V带的标记都是由带型、带长和标准号组成。例如：A型、基准长度为1400的普通V带，其标记为：A-1400GB11544-89。又如：SPA型、基准长度为1250的窄V带，其标记为：SPA1250GB1273091。带的标记通常压印在带的外表面上，以便选用识别。,三、传动特点优点：1）有过载保护作用（过载打滑)2）有缓冲吸振作用，运行平稳无噪音（带有弹性）3）适于远距离传动（中心距大）4）结构简单，制造、安装精度要求不高，维护方便缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大3）结构尺寸较大、不紧凑4）打滑，使带寿命较短5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合6）效率低。,三、带传动的弹性滑动,带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。,带传动中因带的弹性变形变化而引起的带与带轮间的局部相对滑动，称为弹性滑动。,带传动的弹性滑动,传动带是弹性体，受到拉力后会产生弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化而改变。带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力由F1减小为F2，其弹性伸长量也减小。这说明带在绕过带轮的过程中，相对于轮面向后收缩，带与带轮轮面间出现局部相对滑动，导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度。,(三）带传动的弹性滑动和传动比,同样，当带由松边绕过从动轮进入紧边时，拉力增加，带逐渐被拉长，沿轮面产生向前的弹性滑动，使带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度。,带的弹性滑动：由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。由于弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率称为带传动的滑动系数。,由上式的带传动的传动比为：,弹性滑动和打滑的区别：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，是带传动的失效形式，是可以避免的。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。,注意：一般带传动的滑动系数，因值很小，非精确计算时可以忽略不计。,弹性滑动与打滑的区别A.现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上打滑发生在带与轮的全部接触长度B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性打滑：过载C.结论：弹性滑动不可避免打滑可避免,五、V带传动的张紧,（一）带传动的张紧,带传动工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，这时必须重新张紧。常用的张紧方式可分为调整中心距方式和张紧轮方式。,带传动的张紧,根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；,张紧的目的,运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。,常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。,布置：松边在上，有利于加大包角；方法：调节中心距,六、带传动的张紧方法：,常见的张紧装置:,1、定期张紧装置,调整螺钉,滑道式,调整螺杆,摆架式,1.调整中心距方式,（1）定期张紧采用定期改变中心距的方法来调节带的张紧力，使带重新张紧。常见的有滑道式和摆架式两种结构。,滑道式,摆架式,1.调整中心距方式（1）定期张紧,将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，利用电动机的自重，使带轮绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。,(2)自动张紧,（2）自动张紧,采用张紧轮张紧装置,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。,张紧轮,当中心距不能调节时，可采用张紧轮张紧。张紧轮一般放在松边的内侧，使带只受单向弯曲，同时张紧轮还应尽量靠近大轮，以免过分影响带在小轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径。,2.张紧轮方式,2.张紧轮方式,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。,七、带传动的优缺点：,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。,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。,优点：,13-1带传动的类型和应用,在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。功率P100KW，带速v=525m/s，传动比i350mm,13-2V带轮的结构,1）通常应通过调整各轮中心距的方法来装带和张紧。切忌硬将传动带从带轮上拨下或扳上，严禁用撬棍等工具将带强行撬入或撬出，以免对带造成不必要的损坏。2）同组使用的V带应型号相同，长度相等，以免各带受力不均；不同厂家生产的V带、新旧V带不能同时使用。3)安装V带时，按规定的初拉力张紧。对于中等中心距的带传动，可凭经验安装，带的张紧程度以大拇指能将带按下15mm为宜。新带使用前,应预先拉紧一段时间后再使用。,（1）带轮的安装,（二）带传动的安装与维护,1.带传动的安装,安装带轮时，两带轮轴线应相互平行，其V型槽对称平面应重合。,（2）V带的安装,带传动的使用,1安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上），两带轮轴线应在同一平面，避免带扭曲而使其侧面过早磨损。2带的根数较多时，其长度不能相差太大，以免受力不均3V带在轮槽中的位置要正确，不能过高或过低5不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀6带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒7定期张紧8安装时两轮槽应对准，处于同一平面,2.带传动的维护,（1）带传动装置外面要采用安全防护罩，以保障操作人员的安全；同时防止油、酸、碱对带的腐蚀。（2）禁止给带轮上加润滑剂，应及时清除带轮槽及带上的油污。（3）定期对带进行检查有无松驰和断裂现象，如有一根松驰和断裂则应全部更换新带。（4）带传动工作温度不应过高，一般不超过60C。（5）若带传动久置后再用，应将传动带放松。,六、同步带传动,（一）同步带的特点和应用,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：,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,（二）同步带的参数、型式,1.同步带的参数：,(1)节距pb：,(2)模数m：,同步带从结构上分为单面带和双面带。,双面带的带齿排列分为DA型和DB型两种形式。,此外还有用于特殊用途的特殊结构同步带,2.同步带的型式,四、V带传动的设计,失效形式：打滑和疲劳断裂（如脱层、撕裂或拉断）。设计准则：在保证不打滑的条件下，应具有一定的疲劳强度和寿命。,（二）单根V带允许传递的功率,（一）带传动的失效形式和设计准则,在包角=1800、特定带长、工作平稳的条件下，单根普通V带的基本额定功率Po见表8.7-8.15。,当实际工作条件与确定Po值的特定条件不同时，应对查得的Po值进行修正。修正后得实际工作条件下单根V带所能传递的功率Po：,式中:K包角系数，查表8.11；KL带长修正系数，查表8.4；Kb弯曲影响系数，查表8.18；n1小带轮转速；Ki传动比系数，查表8.20。P0功率增量，i121时单根普通V带传递功率的增量；,（三）V带传动的设计步骤和方法,已知条件一般为：带传动的工作情况;传动功率;两带轮的转速n1、n2（或传动比i12）;外廓尺寸要求。,设计内容：1、确定普通V带的型号、基准长度Ld和根数z；2、基准直径dd1、dd2；3、确定传动的中心距a；4、画出带轮的零件工作图。,设计步骤和方法：,（1）确定计算功率,式中：Pc计算功率(kW)；KA工作情况系数，查表8.21；P传递的额定功率(kW)。,（2）选择V带的型号,根据计算功率Pc和小带轮转速n1，按下图选择普通V带的型号。,一般取，若过小则带的弯曲应力太大而导致带的寿命降低；反之，则带传动的外廓尺寸增大。普通V带轮的最小基准直径查表8.6。,带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列，如下表：,2022.4252831.535.54045505663677175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254504755005305606006306707107508009001000,（3）确定带轮的基准直径dd1、dd2,大带轮的基准直径由下式计算:,（4）验算带速v,m/s,带速一般限制在525m/s之间。,式中:dd1小带轮的基准直径(mm)；n1小带轮的转速(r/min),设计时如无特殊要求，可按下式初步确定中心距a0,（5）确定中心距a和带的基准长度Ld,0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),基准长度计算：由带传动的几何关系可得带的计算公式：,L0带的基准长度计算值，查表8.4选定Ld,实际中心距a:,（6）验算小带轮包角,一般要求，若不能满足，可增大中心距或设置张紧轮。,（7）确定带的根数z,考虑到安装、张紧的调整，将中心距设计成可调式amin=a-0.015Ldamax=a+0.03Ld,（8）确定单根带的初拉力F0,保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。初拉力过小，则传动时摩擦力过小易打滑；过大则降低带的寿命，并增大了轴和轴承的压力。单根V带的初拉力可按下式计算,N,q为每米带长的质量(kg/m),查表8.6,带的根数应取整数。为使各根带受力均匀，带的根数不能太多，一般2-5根为宜，最多不多于8-10根。否则应加大带轮基准直径或选择较大型号的带，重新设计。,（9）计算作用在带轮轴上的压力FQ,为了设计轴和轴承，必须求出V带作用在轴上的压力。可按下式计算,N,（10）带轮结构设计,确定带轮结构，绘制带轮零件图。,解:,1、确定计算功率,则,2、选定带型,根据Pc=13kW、n1=1450r/min，由图8.13选用B型普通V带。,根据已知工作条件查表8.21，取KA=1.3,例设计一鼓风机用普通V带传动。已知电动机额定功率P=10kW、转速n1=1450r/min，从动轴转速n2=400r/min，中心距约为1500mm，每天工作24h。,3、选小带轮数z1和带轮直径d1、d2,则实际传动比i、从动轮的实际转速分别为,从带轮的转速误差率为（406-400）/400=1.5%,4、校核带速v,5、确定中心距a及带长Lp,根据机器的结构要求，初定中心距a0=1500mm。,带速在5-25m/s范围内。,带长L0为,由表8.4选取基准长度,因为轴间距可调整，则实际中心距a为,中心矩a的变动范围为：,6.校核小带轮包角,7、确定V带根数z,取P0=2.82k，得功率增量,查表8.18，,根据传动比，查表8.19得，则,得普通V带的根数,查得长度修正系数，包角系数,圆整得z4根。,8.确定初拉力F0及带轮轴上的压力FQ,N,作用在轴上的压力,9.带轮的结构设计,10.设计结果,选用4根B-4000GB1171-89V带，中心矩a1487mm，带轮直径dd1=140mm，dd2=500mm，轴上压力FQ2.6704N。,总结,1、带传动的类型、特点及应用2、普通V带的结构和尺寸标准3、普通V带轮的材料和结构4、带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动与打滑,5、V带