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第六章带传动和链传动,6.1带传动的主要特点、类型和应用6.2普通V带和V带轮6.3带传动的基本理论6.4V带传动的设计6.5带传动的安装、张紧和维护6.6链传动的特点、类型和应用6.7链传动的运动特性6.8滚子链及其链轮6.9滚子链传动的设计计算6.10链传动的使用和维护,6.1带传动的主要特点、类型和应用,带传动一般是由主动轮、从动轮紧套在两轮上的传动带及机架组成。,源动机转动,带的传动过程：,主动轮转动,驱动主动轮,从动轮转动,带与轮的摩擦,单击,带传动的类型,6.1.1带传动的类型,1.普通V带及V带轮,结构：顶胶、抗拉体、底胶、包布。,型号：Y、Z、A、B、C、D、E,6.2普通V带和V带轮,应用,2.窄V带及窄V带轮,3.平带及平带轮,开口传动,交叉传动,半交叉传动,传动形式,应用,4.多楔带及多楔带轮,同步带及同步带轮,应用,6.1.2带传动的特点和应用,传动平稳,噪声小,可缓冲吸振,有过载保护,可远距离传动,结构简单,制造、安装和维护方便,但传动比不准确,效率较低,寿命较短,且对轴的压力大。,特点：,应用：,常应用于传动比不要求准确、功率P100kW、v=525m/s、传动比i5以及有过载保护的场合.,1.普通V带结构、,结构：顶胶、抗拉体、底胶、包布。,型号：Y、Z、A、B、C、D、E,6.2普通V带和V带轮,普通V带的参数,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,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。,带的基准长度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带和窄V带的标记由带型、基准长度和标记号组成，见如下示例：,A1400GB1154489,国标代号,基准长度,v带型号,普通V带轮的结构,1.V带轮槽尺寸标准,当v25m/s时，用HT150；当v=2530m/s时用HT200；当2545m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料.,2.带轮的材料,S型-实心带轮,P型-腹板带轮,H型-孔板带轮,E型-椭圆轮辐带,3.带轮的结构,6.3带传动的基本理论,(一)带传动中的力分析,不工作时,工作时,F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0,之一,(一)带传动中的力分析,带与带轮间的总摩擦力Ff,得：Ff=F1-F2,带传动的有效拉力FeFe=Ff=F1-F2,之二,之一,(二)带传动中的最大有效拉力及其影响因素,带在轮上的包角。,欧拉公式,之二,带所能传递的最大有效拉力Femax,影响最大有效拉力的因素,(二)带传动中的最大有效拉力及其影响因素,(三)带的应力分析,1、离心应力,2、拉应力,3、弯曲应力,最大应力,6.3.1带传动的受力分析小结,带必须以一定的初拉力F0张紧在带轮上。,带传动时，紧边和松边的拉力差形成有效拉力F。以传动动力和运动。,在带传动过程中，有效拉力不能超过带与轮面间F摩擦力综合的极限值否则带传动会发生打滑，导致传动失效。,在带即将打滑的临界紧边拉力和松边拉力的关系符合欧拉公式：,可推知带传动有效拉力F的大小为：,表明，带所传递的圆周力F与下列因素有关：,初拉力F0,摩擦系数f,包角a,带传动在不打滑条件下所能传递的最大圆周力为：,6.3.2带传动的应力分析小结,通过分析可知，带传动时，皮带中存在着三种应力,由拉力产生的拉应力s,由离心力产生的离心拉应力sC,由皮带绕过带轮因弯曲而产生的弯曲应力sb,三种应力共同作用，使带处在变应力条件下工作，故带易产生疲劳破坏。,皮带中的应力最大值为：,smax=s1+sc+sb1,为保证带有足够的疲劳寿命，应使带中的最大应力smax小于等于带材料的许用应力s。即,smax=s1+sc+sb1s,6.3.3带传动的弹性滑动和传动比,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。,带传动时，带与轮面之间存在着弹性滑动,这使得从动带轮的圆周速度v2总是低于主动带轮的圆周速度v1。v2相对于v1的降低率称为带传动的滑动率e：,带传动的传动比为,从动轮的转速为,6.4V带传动的设计,6.4.1带传动的失效形式和设计准则,带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。,带传动的设计准则：在传递规定功率是不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。,6.4.2单根V带的基本额定功率,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V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。,实验条件：传动比i=1、包角180、特定长度、平稳的工作载荷。,6.4.3V带的设计步骤和方法,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。,1.确定计算功率,工作情况系数,工作情况系数KA,2.选择V带的型号,根据计算功率Pc和主动轮（通常是小带轮）转速n1由右图选择V带型号。,当所选取得结果在两种型号的分界线附近，可以两种型号同时计算，最后从中选择较好的方案,点击小图看大图,3.确定带轮基准直径,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。,设计时应取小带轮的基准直径dd1ddmin，ddmin的值查表,忽略弹性滑动的影响，dd2=dd1n1/n2,dd1、dd2宜取标准值,4.验算带速,离心力增大，带轮间摩擦力减小，容易打滑,带速不宜过高，否则,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,5.初定中心距a和基准带长Ld,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,小带轮包角可按下式计算,一般要求，否则应适当增大中心距或减小传动比，也可以加张紧轮。,7.确定V带根数Z,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zddmin=125mm,大轮带轮基准直径dd2为,按表，选取标准直径dd2=500mm,实际传动比i、从动轮的实际转速分别为,n2=n1/i=1450/3.57r/min=406r/min,从动轮的转速误差率为,在以内，为允许值,4）验算带速V,带速度在525m/s范围内。,5）确定带的基准长度Ld和实际中心距a,按结构设计要求初步确定中心距,由相应式得,由相应表得实际中心距a为,中心距a的变动范围为,amin=a-0.015Ld,=（1487-0.015*4000）mm,=1427mm,a=a+0.03L,=(1487+0.03*4000)mm,=1067mm,6）校验小带轮包角,由下式得,7）计算V带的根数z,由下式得,根据，n=1440r/min,查表,用内插法得,P0=2.82Kw,由下式得功率增量P0,由查表查得,根据传动比i=3.57,查相应表得Ki=1.1373则,由相应表查得带长度修正系数Kl=1.13，由图查得包角系数Ka=0.97，得普通带根数,取z=4根,8）求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ,由表查得B型普通V带的每米质量q=0.17kg/m，根据下式得单根V带的初拉力为,由下式可的作用在轴上的压力FQ,9）带轮的结构设计（设计过程及带轮工作图略）。,选用4根B-4000GB1171-89V带，中心距a=1487mm，带轮直径dd1=140，dd2=500，轴上压力FQ=2067.4N。,10）设计结果,6.5带传动的张紧、安装与维护,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。,1、定期张紧装置,6.5.1带传动的张紧,2、自动张紧装置,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。,3、张紧轮装置,6.5.2带的安装与维护,安装时不能硬撬（应先缩小中心距或顺势盘上）带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀防护罩定期张紧安装时两轮槽应对准，处于同一平面,6.6链传动的特点、类型和应用,链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。,与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，径向压轴力小，适于低速情况下工作。与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。,6.6.1特点,滚子链,齿形链,输送链,传动链,起重链,6.6.2链传动的类型及应用,短节距精密滚子链,齿形链,6.7链传动的运动特性,一、链传动的速度分析,链的平均速度为：,链传动的平均传动比为：,链条铰链A点的前进分速度,上下运动分速度,由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。,当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。,链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。,二、链传动的运动不均匀性,6.8.1滚子链,滚子链的结构,滚子链的零件,单排套筒滚子链,6.8滚子链及其链轮,滚子链的接头型式,滚子链的标记：,例：08A186GB1234.1-83,滚子链的接头型式,链条的接头处的固定形式有：,用开口销固定，多用于大节距链,弹簧卡片固定，多用于小节距链,6.8.2滚子链链轮的结构和材料,一、链轮齿形,端面齿形,轴面齿形,二、链轮主要尺寸,分度圆直径,齿顶圆直径,齿根圆直径,齿侧凸缘（或排间槽）直径,三、链轮的结构,整体式,孔板式,组合式,四、链轮的材料,*小链轮的材料应好于大链轮,6.9滚子链传动设计计算,6.9.1链传动的失效形式,6.9.2功率曲线图,标准实验条件：,1）两链轮安装在水平轴上且共面；2）小链轮齿数z1=19；3）链长Lp=100节；4）载荷平稳；5）按推荐的方式润滑；6）连续15000小时满负荷运转；7）链条磨损引起相对伸长量0.6m/s,标准实验条件下A系列滚子链额定功率曲线,三、滚子链传动的设计步骤和方法：,1、确定链轮齿数z1、z2和传动比i,若z1过少：不均匀性及动载增大；链条进入退出啮合相对转角大，铰链磨损增大；圆周力增大，加速链条链轮的损坏。,若z2过多：传动尺寸的质量增大；因链条节距伸长易于发生跳齿和脱链。,推荐传动比i=23.5限定i6,p链节距增长量；d啮合圆外移量。,p一定时，zd易脱链。,链节距增大引起脱链,Pca=KAPP传递的功率。KA工作情况系数。,节距p越大承载能力越高；多边形效应越大。,*尽量选取小节距单排链，高速重载时选小节距多排链。,kz小链轮齿数系数；kL-链长系数kp多排链系数；P0特定条件下单排链所能传递功率。,*由P0和小链轮转速n1查线图确定链节距p,中心距a过小链条绕转次数增多，加剧磨损和疲劳；链条在小轮上的包角变小，易跳齿和脱链；中心距a过大从动边垂度过大，造成松边颤动。,一般初选中心距a0=(3050)pa0max=80p,计算理论中心距,实际中心距,表链轮毂孔最大许用直径,压轴力FPKFPFeKFP压轴力系数，对于水平传动KFP=1.15,对于垂直传动KFP=1.05。Fe链传递的有效圆周力。,对于链速v0.6m/s的低速链传动，由于抗拉静力强度不够而可能出现拉断，因此，需要进行抗拉静力强度计算：,四、低速链传动的静力强度计算,Sca计算安全系数Flim单排链的极限拉伸载荷，kN,6.10.1链传动的布置,6.10链传动的使用和维护,6.10.2链传动的张紧,弹簧自动张紧,重力自动张紧,托架自动张紧,张紧轮定期张紧,6.10.3链