上海大学机械设计课件-第八章带传动

8-1概述8-2带传动工作情况的分析8-3V带传动的设计计算8-4V带轮设计8-5V带传动的张紧装置8-6其它带传动简介,第8章带传动,8-1概述,带传动是一种应用很广的机械传动装置。带传动一般由主动轮、从动轮、张紧在两轮上的传动带三部分组成。一、带传动的类型和特点二、V带的类型和结构,一、带传动的类型和特点,1、类型2、特点3、应用场合,1、类型,按截面形状不同，传动带主要有平带、V带和圆带三种。近年来出现了多楔带和同步带。平带的横截面是扁平矩形，通常可按使用要求截取适当带长，用胶合或机械方法接成环形。平带的材料有多种，其中以橡胶布带应用最广。V带的横截面是梯形，工作时两侧面与轮毂侧面相接触。比平带摩擦系数大fvf，从而产生更大的摩擦力，因此，一般的机械传动多采用V带传动。多楔带摩擦力大，传递功率高，兼有平带和V带的优点，主要用于传递功率较大而结构要求紧凑的场合。同步带兼有带、链传动的优点，主要用于要求传动比准确的中、小功率传动。,1、类型,按照带的形状分类：平带；V带；多楔带；同步带。,带传动的主要类型,按照传动比分类：定传动比，有级变速；无级变速,1、类型,1、类型,按照两轴的位置和转向分类：,2、特点,1）优点：（1）结构简单，易于加工和装配，制作成本低；（2）允许较大的传动中心距；（3）能够缓冲吸振，传动平稳，噪声小；（4）过载时打滑可防止传动系统中其它零件的损坏。2）缺点：（1）带有弹性变形，不能保证准确的传比；（2）传动效率较低；（3）传动装置外廓尺寸较大；（4）带的使用寿命较短。,3、应用场合,受承载能力和传动效率所限，带传动的传递功率为P500KW；带的工作速度一般为525m/s，带的传动比：平带传动的传动比i5（常用i3），V带传动i7（常用i5）,若使用张紧轮，则都可达i10。带传动在传动系统中多用于高速级。,二、V带的类型和结构,1、类型2、标准,1、V带的类型,V带有普通V带、窄V带、宽V带、接头V带和齿形V带等多种，一般使用的多为普通V带。标准普通V带都制成无接头的环形，可分为包布、顶胶、抗拉体、底胶四部分，抗拉体又分为帘布芯和绳芯两种。这两种V带都是由橡胶和纤维组成。帘布芯V带：制造方便绳芯V带：柔韧性好、抗弯强度大,1、V带的类型,普通窄联组,齿形V带,2、标准,普通按截型可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。窄V带的截型可分为SPZ、SPA、SPB、SPC四种。其截面尺寸见表8-11）面：带中长度和宽度尺寸与自由状态时相比保持不变的那个面成为节面。2）宽bp：节面的宽度3）槽节宽lp：轮槽与配用V带节宽相等处的槽宽。4）节圆直径dp:V带轮在轮槽节宽处的直径。5）轮槽基准宽度bd：国标规定直接取V带轮的轮槽基准宽度等于配用V带节宽的名义尺寸，即bd=bp6）基准直径dd:V带在bd处的直径。一般dpdd。基准长度Ld:V带在规定的张紧力下，其截面上与“测量带轮”轮槽基准宽度相重合的宽度处，V带的周线长度。并以其表示V带的公称长度。长度系列见表8-2。,8-2带传动工作情况的分析,一、带传动中的力分析二、带传动的最大有效拉力及其影响因素三、带的应力分析四、带的弹性滑动和打滑,一、带传动中的力分析,1、初拉力Fo：为使带和带轮间有足够的摩擦力，安装时就要以一定的拉力张紧在带轮上，该拉力称为初拉力Fo。2、紧边：带绕入主动轮的一边，拉力由Fo增大到F1，称为紧边，F1为紧边拉力，3、松边：而绕入从动轮的一边，拉力由Fo减小到F2，称为松边，F2为松边拉力。,一、带传动的受力分析,取小轮一端带为分离体：T=0带轮所受力矩：,2、带传动功率,1、有效拉力Fe：,e-自然对数的底（e=2.718）-带在带轮上的包角rad（平行传动时为小轮包角）,1、柔韧体的欧拉公式：,二、带传动的最大有效拉力及其影响因素,2、最大有效拉力,3、最大有效拉力的影响因素,预紧力：包角：摩擦系数：,F0越大越好吗？越小呢？,摩擦系数：橡胶钢f=0.4；橡胶铸铁f=0.8,4、增大小轮包角的结构措施,1）.合理安排松边、紧边的位置,4、增大小轮包角的结构措施,2）.合理张紧,带上的作用力,初拉力,带张紧在带轮上，受工作载荷前,紧边拉力,作用在紧边上的拉力,松边拉力,作用在松边上的拉力,有效拉力,带和带轮接触面上的摩擦力总和,各个力之间的关系,带传动所传递的功率,带的摩擦传动原理(小结）,三.带的应力分析,q-带单位长度上的质量，A-带的截面面积,mm2,带轮的最小基准直径（表8-3）,三.带的应力分析,轮径减小10%功率提高10%带寿命缩短一半。带长减小50%,四.带的弹性滑动和打滑,1、带的弹性滑动2、带传动的打滑,产生的原因,带的弹性、松边与紧边拉力差,定义,由于带的弹性变形而产生的带与带轮之间的相对滑动称为弹性滑动。,弹性滑动的特点,传动比不准确；带的磨损，效率降低,弹性滑动的后果,1、带的弹性滑动,1、带的弹性滑动,弹性滑动现象分析：紧边在A点绕上主动轮带的拉力逐渐降低，变形量减小带速滞后于带轮即带与轮之间发生相对滑动,动弧,静弧,产生的原因,外载荷增加，使得,造成的后果,带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。,打滑的特点,可以避免的。是主要失效形式之一，应当避免,带打滑时的现象？,如何避免带发生打滑？,2、带传动的打滑,带的弹性滑动和打滑小结,1.动弧是接触弧的一部分2.动弧位于主动轮的出口边3.欧拉公式适用于动弧4.当动弧扩展到整个接触弧时发生打滑5.弹性滑动不可避免，打滑可以避免6.弹性滑动造成传动比不稳定,8-3V带传动的设计计算,一、设计准则和单根V带的基本额定功率二、原始数据及设计内容三、设计步骤和方法,一、设计准则和单根V带的基本额定功率,1.带传动的失效形式和设计准则2.单根V带的基本额定功率,1.带传动的失效形式和设计准则,失效形式：打滑；磨损；疲劳折断,设计准则：在保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命.,2.单根V带的基本额定功率,1）单根V带传递的最大载荷：,2.V带的基本额定功率,2）V带的基本额定功率,由式中看出P0与带的型号，材料，长度，轮径，包角，速度等诸多因素有关,P148表8-5a，表8-5b，表8-5c，表8-5d单根V带的基本额定功率（包角=180，特定长度，平稳工作）,二、设计数据和设计内容,功率P主动轮转速n1被动轮转速n2（或i）工作条件,带型号带轮直径带根数z中心距a带长L初拉力F0压轴力Q带轮结构,原始数据,设计内容,三、设计步骤和方法,1.确定计算功率PcPc=KAP表8-6工作情况系数KA取决于：工作情况、连续工作时间等,2.选择带型：,n1,Pc,普通V带选型图,取决计算功率、小带轮转速、,3.确定带轮的基准直径dd1和dd2,1)初选小带轮基准直径dd1参考表8-3及表8-7及图8-8，9选取dd1ddmin，为提高V带的寿命，宜选取较大的直径值。,3.确定带轮的基准直径dd1和dd2,2）验算带速v应使带速vvmax对于普通V带，vmax=25-30；对于窄V带，vmax=35-40。如果vvmax，则离心力过大，即应减小dd1；如果v过小（例如v5m/s），则表示dd1过小，这将使所需的有效拉力Fe过大，即所需带的根数过多，于是带轮的宽度、轴径及轴承的尺寸都要随之增大。V带的带速一般取20m/s为宜。,3.确定带轮的基准直径dd1和dd2,3）计算从动轮的基准直径dd2,dd2=idd1并按V带轮的基准直径系列表8-7加以适当的圆整,4.确定中心距a和带的基准长度Ld,带传动中心距一般为可调调整范围：amin=a-0.015Ldamax=a+0.015Ld,标准值,5.验算小轮包角a,6.带的根数,Ka当包角不为1800时的包角系数(表8-8)KL长度系数(表8-2)P0当传动比不等于1时，单根带额定功率的增量(表8-5b,8-5d)带的根数不宜太多，通常z10，否则受力不均匀，需重新设计,7.张紧力F0,由于新带容易松弛，安装新带时的初拉力应取上述计算结果的1.5倍（自动张紧的带传动除外）。带的初拉力的实测方法如图8-10所示。,8、压轴力Fp,8-4V带轮设计,1.V带轮的设计要求质量小；结构工艺性