机械设计基础 带传动PPT演示课件

机构与机械传动,带传动,1,第七章带传动,带传动：利用张紧在带轮上的传动带与带轮的摩擦或啮合来传递运动和动力。,2,带传动组成主动带轮1、从动带轮2、挠性带,带传动的工作原理静止时，两边拉力相等；传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），拉力小的一边为从动边（松边）靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力,3,带传动的分类,1.按传动原理分（1）摩擦带传动，靠张进在带轮上的带与带轮接触面间的摩擦力来传递运动和动力。如V带传动、平带传动、多楔带传动、圆形带传动等。（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。,同步带传动精度高，结构紧凑，但制造费用高。,4,带传动的分类,2.按用途分（1）传动带，传递动力；（本章仅讨论传动带）（2）输送带，传递物品用。,5,6,带传动的分类,3.按传动带的截面形状分（1）平带，平带的截面形状为矩形，内表面为工作平面。常用的平带有胶带，编织带和强力锦纶带等。特点及应用：结构简单，带轮容易制造，带的磨损较轻，传动效率高。但运动不平稳，适用于传动中心距较大的场合，不适用于高速传动。,7,8,带传动的分类,3.按传动带的截面形状分（2）V带，V带的截面形状为梯形，两侧面为工作平面。V带又有普通V带（以下简称V带）和窄V带、宽V带之分。特点及应用：相同正压力条件下，传动能力大约是平带的三倍。传递功率大，传动比大，中心距小，应用最广泛。,9,带传动的分类,3.按传动带的截面形状分（3）多楔带，它是在平带基础上由多跟V带组成，楔形两端的侧面为工作平面。特点及应用：具有平带和V带的优点。摩擦力大，载荷沿带宽分布较平均，用以传递载荷较大并要求结构紧凑的场合。,10,带传动的分类,3.按传动带的截面形状分（4）同步带，同步带纵截面为齿形，在传动过程中，带和带轮通过齿啮合传动。同步带传动精度高，结构紧凑。,11,带传动的分类,3.按传动带的截面形状分（5）圆形带，圆形带横截面为圆形，只能用于小功率传动。特点及应用：便于快速拆装，牵引力小，多用于仪表和家电中。,12,带传动的特点和应用,带传动的主要特点如下：（1）传动带具有弹性和挠性，可吸收震动并缓冲冲击，从而使运动平稳，噪音小。（2）当过载时，传动带与带轮间可发生相对滑动而不损伤其他零件，起过载保护作用。（3）适用于主、从动轴之间中心距较大的传动。（4）由于弹性滑动的存在，故不能保证准确的传动比，传动效率较低。（5）张紧力会产生较大的压轴力，使轴、轴承受力较大。（6）带在工作时，会产生弹性滑动，因此，传动比不能严格保持不变，且使传动带寿命减低，不宜在易燃易爆的场合下工作带传动的轮廓尺寸大，传动效率低。带传动传递功率小于100KW,一般带速为5-25m/s，传动比不超过5，效率约为94%-97%。,13,开口传动：两轴平行，同向回转交叉传动：两轴平行，反向回转半交叉传动：两轴交错，不能逆转,带传动的形式,带传动的失效形式,14,第二节V带和带轮的结构,V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组V带等多种类型，其中普通V带应用最广。,15,普通V带,普通V带的楔角为40，带高与节宽（基准宽度）之比近似为0.7。它的构造如图所示，由包布层、伸张层、强力层和压缩层组成。强力层承受基本拉力，它由几层帘布或一层粗线绳组成，分别称为帘布芯结构和线绳芯结构。,16,线绳芯结构带体柔软，抗挠曲疲劳性好，适用于带轮直径较小，载荷不大和转速较高的场合。为提高带的抗拉能力，抗拉层可采用尼龙绳或钢丝绳。,帘布芯结构,线绳芯结构,17,V带和带轮有两种尺寸制，即基准宽度制和有效宽度制。本章采用基准宽度制。普通V带的尺寸已经标准化，按截面尺寸由小到大的顺序分为Y、Z、A、B、C、D、E7种型号（窄V带截面尺寸分为SPZ、SPA、SPB、SPC四个型号）。在同样条件下，截面尺寸越大则传递的功率越大。,18,V带截面基本尺寸,19,V带绕在带轮上产生弯曲，外层受拉伸变长，内层受压缩变短，两层之间存在一长度不变的中性层。中性层面称为节面，节面的宽度为节宽bp。V带装在带轮上，与节宽相对应的带轮直径称为基准直径，用dd表示。V带在张紧状态下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld，它用于带传动的几何计算。,20,窄V带的截面高度与其节宽之比为0.9。窄V带的强力层采用高强度绳芯。窄V带具有普通V带的特点，并能承受较大的张紧力。当窄V带带高与普通V带相同时，其带宽较普通V带约窄1/3，而承载能力可提高1.5-2.5倍，因此适用于传递大功率且传动装置要求紧凑的场合。普通V带和窄V带的标记由带型、基准长度和标准号组成。如A型普通V带，基准长度为1200mm，其标记为A-1200GB11544-89又如SPA型窄V带，基准长度为1600mm，其标记为SPA-1600GB12730-91,21,带的标记通常压印在带的外表面上，以便识别选用。,22,普通V带带轮的结构,1.V带带轮的设计要求带轮应具有足够的强度和刚度，无过大的铸造内应力；质量小且分布均匀，结构工艺性好，便于制造；带轮工作表面应光滑，以减少带的磨损。当带速5m/s25m/s时，带轮应进行动平衡（测量质量分布是否均匀）。,23,2.带轮的材料带轮材料采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，灰铸铁（碳量为2.7%4.0%）应用最广。当带速v25m/s时采用HT150（灰铁、最小抗拉强度150）；当v=25-30m/s时采用HT200；当v30-45m/s时，则采用球墨铸铁、铸钢或锻钢，也可采用钢板冲压后焊接带轮。小功率传动时带轮可采用铸铝或塑料凳材料。,24,3.带轮的结构带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。,25,V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为几种：（1）S型实心带轮（2）H型孔板带轮（3）E型椭圆轮辐带轮（4）P型腹板带轮,26,带传动工作情况分析,一受力分析,静止时，两边拉力相等=F0张紧力（初拉力）工作时:拉力增加紧边：F0F1紧边拉力拉力减少松边：F0F2松边拉力工作状态:带两边拉力不相等,紧松边判断：绕进主动轮的一边紧边,紧边,松边,27,紧松边拉力关系,紧边由F0F1拉力增加，带增长松边由F0F2拉力减少，带缩短带的总长不变带增长量带缩短量F1F0F0F2;F1F22F0,有效拉力:F=F1-F2即带所传递的圆周力F圆周力F：F=F1-F2=Ff（在最大静摩擦力范围内）打滑：外载荷引起的圆周力大于全部摩擦力，带将沿轮面发生滑动,紧边,松边,工作时:,28,打滑将使传动失效，加剧带的磨损。当带即将打滑时，紧松边拉力之间的关系可用挠性体摩擦的欧拉公式：,a包角（一般考虑小带轮上的包角）此时，摩擦力达到最大带所能传递的最大圆周力,有效拉力,29,上式表明，带所传递的圆周力F与下列因素有关（记住）（1）初拉力F0F与F0成正比，增加初拉力F0，带与带轮间正压力增大，则传动时产生的摩擦力就越大。但初拉力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ff越大，摩擦力就越大，圆周力F也越大。f与带和带轮的材料、表面状况、工作环境等有关。（3）包角aF随a的增大而增大，因为增加会使整个接触弧上摩擦力的总和增加，从而提高传动能力，所以水平装置的带传动，通常将松边放置在上边，以增大包角。因为大带轮上的包角大于小带轮上的包角，打滑首先发生在小带轮上，所以只需考虑小带轮的包角。,有效拉力,30,由F=F1-F2可得：带传动在不打滑条件下所能传递的最大圆周力为（类似于最大静摩擦力）式中，Fmax和F1分别为最大圆周力和紧边拉力，e为自然对数的底，f为带与带轮接触面间的摩擦系数（V带用当量摩擦系数fv代替f），a1为小带轮包角。,31,二带传动的应力分析,带传动工作时,作用于带上的应力由三部分组成：拉力产生的拉应力、离心力产生的离心拉应力、弯曲应力,由带弯曲运动产生的离心拉应力:c,由带弯曲产生的弯曲应力:b1,b2,变应力疲劳破坏最大应力:smax=s1+sb1+sc发生位置:小带轮与紧边接触处,拉力产生的拉应力:s1、s2：,32,二带传动的弹性滑动和传动比,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变化。当带由紧边绕过主动轮进入松边时，带内拉力由F1减小为F2，弹性伸长量由1减小为2。这说明带在绕经主动带轮的过程中，相当于轮面收缩了=12，带与带轮轮面间出现局部相对滑动，导致带的速度逐渐小于主动轮的圆周速度。同理，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。这种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。,33,弹性滑动和打滑时两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的带与带轮间的全面滑动，是可以避免的。弹性滑动是由拉力差因此的，只要传递圆周力，就无法避免。弹性滑动是带传动的固有特性，无法避免。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，其速度的降低率用滑动率表示，即：式中，n1、n2分别为主动轮、从动轮的转速，单位r/min；d1、d2分别为主动轮和从动轮的直径，单位为mm。,34,对于V带传动，使用的是基准直径，由上式得带传动的传动比为从动轮的转速为因为带传动的滑动率=0.010.02，很小，所以在一般传动计算中可不予考虑。,35,带传动的张紧、安装与维护,一带传动的张紧装置带传动需要在一定张紧力的作用下才能工作，由于带工作一段时间后会因塑性变形而松弛，造成张紧力减小，传动能力降低，此时带需要重新张紧。带传动常用的张紧方法是调节中心距，当中心距不可调时，可采用张紧轮装置进行张紧。（1）定期张紧利用螺旋传动调节中心距,36,（2）自动张紧a.当传动不是水平布置且功率较小时，可利用浮动架和电动机自重实现自动张紧。b.张紧轮自动张紧。张紧轮应置于松边。,37,38,二带传动的安装与维护首先，安装时两轴必须平行，两个带轮的轮槽必须对准，否则会加速带的磨损，甚至使带自轮上脱落。其次，带传动应加防护罩，以保安全。在更换V带时，同一带轮上的带必须同时更换，不能新旧带并用，以免长短不一而受力不均。在带传动中，通常可在带与两带轮的切点跨距的中点M，加一负荷FG来测量带的挠度y，以此保证合适的初拉力。对于V带传动，在给定的符合G作用下，跨距a每100mm产生的挠度为1.6mm时，带的拉力即