已看机械设计第4章带传动

1、第,4,章,带传动,组成,：,主动轮、从动轮、,环形带,工作原理,：,靠带与,带轮间的摩,擦力传递运动和动力,带传动主要用于两轴平形且回转,方向相同,-,开口传动，应用最广,方向相反,-,交叉传动，适宜大中心距和低速,空间交错,-,半交叉传动，单向运转,同步齿形带传动靠啮合传递动力,拖拉机,轿车发动机,大理石切割机,机器人关节,车身冲压机,带传动的特点和应用,1,、,带传动的优点：,?,适于大中心距传动,?,具有良好的弹性，可缓冲、吸振，传动平稳,?,过载打滑，可防止其它零件破坏,?,结构简单，制造、安装和维护方便，成本低,2,、,带传动的缺点：,?,外廓尺寸大，结构不紧凑,?,需张紧装置,?

2、,由于带的弹性滑动，不能保证定传动比,?,带的寿命短,?,传动效率较低,?,不适宜易燃易爆场合,4.1,带传动的类型、特点和应用,1,、平带,：,扁平矩形，工作面为内表面,结构简单,传递运动和动力的效率低,正压力：,F,N,= F,Q,摩擦力：,F,f,=,?,F,N,=,?,F,Q,F,Q,F,N,普通平带,平带轮,2,、,V,带：,等腰梯形，工作面为两侧面,传递运动和动力的承载能力大,效率高,F,Q,F,Q,?,2,F,N,(sin,?,?,?,cos,),2,2,?,F,N,F,N,正压力为：,2,F,N,?,sin,F,Q,?,2,?,?,cos,F,Q,?,2,F,N,(sin,?,

3、2,?,2,2,?,?,f,cos,),摩擦力为：,F,?,?,2,?,F,N,?,sin,?,F,Q,?,2,?,?,cos,?,2,?,?,e,F,Q,三角带承载能力比平,型带,大。,当量摩擦系数：,?,e,?,sin,?,?,2,?,2,?,?,cos,夹角,?,=40,0,，槽轮夹角,?,=32,0,、,34,0,、,36,0,、,38,0,3,、圆形带,截面为圆形，功率小,用于仪器和家电中,4,、多楔带,扁平部分为基体,工作面：楔形侧面,特点：弯曲应力小、摩擦力大,用于功率大、结构紧凑,多楔带兼有平型带和三角带的优点，传动平稳，结构尺寸小,多楔带,兼有平带和,V,带的优,点，工作接触

4、面数多，,摩擦力大，柔韧性好，,用于结构紧凑而传递功,率较大的场合。解决多,根,V,带长短不一而受力,不均。,多楔带,轮,齿形带,4.2 V,带传动,V,带的结构,V,带：,普通,V,带、窄,V,带、宽,V,带,普通,V,带有：,Y,、,Z,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,七种型号,普通,V,带由顶胶层、抗拉体、底胶层、包布组成,帘布芯,V,带：制造方便,抗拉体,绳芯,V,带：柔韧性好，抗弯强度大,1.,顶胶,3.,底胶,4.,包布,节面：,带弯曲时长度不变的中性层对应的曲面,节宽,b,p,：,节面宽度,相对高度：,高度与节宽之比（,h/b,p,）,基准直径,d,d,：,与,V,带节宽

5、相对应的带轮直径,基准长度,L,d,：,带在规定的预紧下，带轮基准直径上的,周线长度，即公称长度,Y,Z,A,B,C,D,E,窄,V,带特点,.,与同型号的普通带相比,窄,V,带的高度为普通,V,带的,1.3,倍,所以其横向刚度较大；,.,自由状态下，带的顶面为拱形，,受力后绳芯为排齐状，因而带,芯受力均匀；,.,带的侧面为内凹曲面，带在轮,上弯曲时，带侧面变直，使之,与轮槽保持良好的贴合；,.,窄带承载能力较普通带可,提高,50%-150%,，使用寿命,长。,包布窄带,窄,V,带有：,SPZ,、,SPA,、,SPB,、,SPC,等型号，其,截面,依次增大。,窄带轮,宽,V,带特点,1.,宽带

6、主要用于无级变速,装置的中间挠性摩擦件，,因此常称为无级变速带,2.,带体宽，可有较大变速的,范围的；,3.,带体较薄，以减小弯曲应,力和纵向截面变形，但其,横向变形较大，因此比普,通带寿命短；,4.,为使调速机构灵活，使用,时应保持良好的润滑。,宽带,同步带特点,综合带传动、链传动和齿轮传动的优点。由于带,的工作面呈齿形，与带轮的齿槽作啮合传动，,并由带的抗拉层承受负载，故带与带轮之间,没有相对滑动，从而使主、从动轮间能作无,滑差的同步传动。,同步带传动的速度范围很宽，从每分钟几转到线,速度,40m,s,以上，传动效率可达,99.5,，,传动比可达,10,，传动功率从几瓦到数百千瓦。,同步带

7、现已在各种仪器、计算机、汽车、工业缝,纫机、纺织机和其它通用机,械中得到广泛应用。,同步带轮,同步带,同步带传动,普通,V,带一般用于传递功率,P,?,700KW,，带速,V=525m/s,，传动比,i,?,7,，传动效率,?,0.940.96,在多级传动中一般置于高速级,表,4-2,V,带的基准长度系列及长度系数,K,L,基准长度,K,L,基准长度,K,L,L,d,/ mm Y,Z,L,d,/ mm,200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88,224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91,250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0

8、.93,280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95,315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07,355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97,400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02,450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04,500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07,560 0.82 5600 1.09,630 0.84 0.81 6300 1.12,710 0.86 0.83 7100 1.15,800 0.90 0.85 8000 1.18,900 0.92 0.87 0.82 9000 1.

9、21,1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.23,1120 0.95 0.91 0.86 11200,1250 0.98 0.93 0.88 12500,1400 1.01 0.96 0.90 14000,1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000,1800 1.06 1.01 0.95 0.86,带传动的几何参数,带按规定的张紧力压紧在带轮上,?,中心距,a,：两带轮轴线间的距离,?,包角,?,：带与带轮的接触弧,?,带轮的直径,d,1, d,2,?,带长,L,4.3,带传动的受力和应力分析,4.3.1,带传动的受力分析,1,、带的有效圆周力,F,?,静止

10、时：预拉力或初拉力,F,0,?,运动时：紧边、松边,带给轮的摩擦力,轮给带的摩擦力,紧边拉力由,F,0,增大到,F,1,松边拉力由,F,0,减小到,F,2,设环形带的总长不变，则紧边拉力的增加应等于松边拉力的减,小, F,1,-,F,0,=,F,0,-,F,2,即,F,0,= 0.5(,F,1,+,F,2,),由平衡条件：,T,1,=,F,1,.d,d1,/2 -,F,2,.d,d1,/2,= (F,1,-,F,2,) .d,d1,/2,有效圆周力（拉力）：紧边拉力与松边拉力之差,F =,F,1,-,F,2,=,?,F,f,所传递的功率,P = F v / 1000 KW,打滑：,带沿带轮相对

11、滑动,2,、欧拉公式,条件：,（,1,）在临界状态下工作；（要打滑还没打滑）,（,2,）包角,?,?,是不变的；,（,3,）摩擦力等于最大摩擦力,假设：,1,、忽略了带的伸长、厚度和重量的影响。,2,、带是绝对挠性体，忽略弯曲阻力和离心力的,影响。,3,、由于忽略了带的伸长，带与带轮间的摩擦就,如同两,个刚体之间的摩擦。,水平方向：,d,?,d,?,dF,N,?,F,sin,?,(,F,?,dF,),sin,2,2,垂直方向：,d,?,d,?,?,dF,N,?,F,cos,?,(,F,?,dF,),cos,2,2,ln,F,1,?,f,?,F,2,dF,N,?,dF,N,取一微元体进,行受力分

12、析,取,cos( d,?,/2 ),?,1, sin ( d,?,/2 ),?,d,?,/2,可简化为：,dF,N,=Fd,?,?,dF,N,=dF,dF/F=fd,?,dF,?,?,d,?,?,?,F,F,2,0,F,1,?,ln,F,F,1,F,2,?,?,?,0,ln,F,1,?,ln,F,2,?,?,F,1,ln,?,?,F,2,F,1,?,?,e,F,2,3,、最大有效圆周力,F,max,:,有效圆周力,F =,F,1,-,F,2,最大有效圆周力,:,F,m,ax,e,?,1,?,2,F,0,?,?,2,F,0,1,e,?,1,1,?,e,?,?,?,?,1,?,e,?,?,1,影响

13、最大有效圆周力的最主要因素,:,初拉力,F,0,其次是,?,?,包角,?,?,120,0,当有效拉力,FF,max,时，发生打滑,影响临界摩擦力的因素：,1,）（,F,0,）,min,，（,F,0,）,min, F,f,c,e,F,ec,?,F,fc,?,2,(,F,0,),min,1,1,?,f,?,e,1,?,1,f,?,（,F,0,）,min,过大, ,带的磨损加剧,加快松弛,降低寿命。,（,F,0,）,min,过小, ,影响带的工作能力，容易打滑。,2,）,包角, F,f,c, F,ec,，,对传动有利,。,3,）,摩擦系数,f, F,fc,，,对传动有利。,当轮与带的配对材料为：胶对

14、铸铁,f, ,带轮,多用铸铁制造。,4.3.2,带的应力,1,、由离心拉力,F,c,产生的离心拉应力,?,c,dF,C,=ma=,?,l,(Rd,?,)v,2,/R,水平方向：,F,C,?,l,v,2,?,C,l,?,?,A,A,dl,dF,C,?,dF,C,2F,C,sin,（,d,?,/2,）,=dF,C,=,?,Rd,?,v,2,/R,简化后，得：,F,C,=,?,l,2,v,?,l,为单位长度质量,见,p137,表,4-1,R,为半径,故离心拉力与单位长度的质量和圆周,速度成正比,则，离心拉应力为：,?,c,F,C,/A=,?,l,v,2,/A,2,、带饶过带轮所产生的弯曲应力,2,y

15、,?,b,?,E,d,d,?,b,1,?,?,b,2,规定了小带轮的最小带轮直径,E,带的弹性模量，普通,V,带为,250400MPa,y,带的中性层到带的最外层的距离，见表,4-1,3,、由紧边拉力和松边拉力所产生的应力,紧边拉应力：,松边拉应力：,总应力：,?,?,?,?,c,?,?,b,?,?,最大应力：,?,m,ax,?,?,c,?,?,b,1,?,?,1,最大应力发生在紧边,开始进入小带轮处,带的损坏是疲劳损坏,带受到的总应力：,带受到的最大应力：,?,总,?,?,?,?,?,c,?,?,?,?,b,?,max,?,?,c,?,?,1,?,?,b,1,最大应力发生在紧边开始进入小带轮

16、处,带在传动过程中，,作用在带上的应力是随其运行的位置而,不断变化的，即带是处于变应力状态下工作的。,所以当应力循,环次数达到一定数值后，将引起带的疲劳破坏。,?,?,max,?,?,c,?,?,1,?,?,b,1,?,c,?,?,2,?,?,b,1,?,c,?,?,1,?,?,b,2,?,c,?,?,1,带长,?,c,?,?,2,?,?,b,2,?,c,?,?,1,?,c,?,?,2,带在传动过程中，作用在带上的应力是随其运行的位,置而不断变化的，即带是处于变应力状态下工作的。,所以当应力循环次数达到一定数值后，将引起带的疲,劳破坏,实验表明带的疲劳寿命与应力关系曲线是非线性的，,提供一些实

17、验规律仅供参考：,1,）如果带轮直径减小,10%,，带的寿命将缩短一半；,2,）若传递的功率提高,10%,，带的寿命将缩短一半；,3,）如带长减小,50%,，带的寿命将将近缩短一半。,。,4.4,带的弹性滑动和打滑,1,、带的弹性滑动,F,1,F,2,两边变形不同，带上某点的拉力在运动过程中不,断变化,产生的后果：,v,小带轮,v,带,v,大带轮，,即带落后于小带轮，,带超前于大带轮，传动比不准确,弹性滑动不可避免,轮给带的摩擦力,带给轮的摩擦力,F2,F1,带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使,带速落后于轮速。,带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带,速超前于轮速。,由于带的弹

18、性变形而引起的带与带轮间的相对滑,动，称为带的弹性滑动。,很显然弹性滑动是带传动中,不可避免的现象。,由于带的弹性变形而产生弹性滑动，使从动轮的,圆周速度低于主动轮的圆周速度，使传动比不恒定,由弹性滑动而引起的圆周速度的相对降低量称为带传动,的滑动率，用,?,表示。,弹性滑动是带传动中,不可避免的现象，它,除了使从动轮的圆周,速度低于主动轮的圆,周速度之外，并使传,动效率降低，引起带,的磨损并使带的温度,升高。,2,、带的打滑,*,B,静弧,滑动角,?,：滑动弧对应的圆心角,动弧,B,n,1,静角,?,：静弧对应的圆心角,动弧,静弧,A,静弧发生在进入带轮的一侧，滑动弧发生在离开带轮一侧,传动

19、带不工作时，有效拉力为,0,，滑动角为,0,随着拉力的增加，滑动角逐渐增加，静角也逐渐减少,当滑动角增大到整个包角时，即带的有效拉力达到最大，,带便开始沿带轮全面滑动，这种现象称为,打滑,。,若带传动所要求传递的圆周力超过带与带轮间的极限摩,擦力总和时，带和带轮将发生显著的相对滑动,打滑,打滑产生的原因,过载,打滑本身就是一种失效,打滑后带的磨损加剧，传动效率降低，以致失效,打滑基本条件：,打滑首先发生在小带轮上。,：,弹性滑动,打滑,相同,带是弹性体，受力后产生弹性伸长，使带与带轮在接触弧上产生相对,点,滑动,受,正常工作时，受紧边拉力,F,1,与松,要求带所传递的圆周力超过了带与,力,边拉

20、力,F,2,作用,带轮间的摩擦力极限值，即过载,带受力后产生弹性伸长，带相,现,对于带轮在接触弧上局部的,象,滑动（只发生在滑动角）,不,性,同,质,是正常现象，不可避免,点,1.,不能保证准确的传动比，因,为,v,1,vv,2,2.,降低传动效率，因为有速度,影,损失,响,3.,引起带的磨损,4.,引起带发热，容易疲劳，寿,命短,带受力后产生弹性伸长，带相对于,带轮在接触弧上全面滑动（即由,滑动角扩大到几何包角）,是失效形式，必须避免,1.,使带的磨损加剧,2.,从动轮转速急剧降低，使传动失,效,3.,可防止损坏其他零件，起保安作,用,4.5,带传动的设计计算,1,、带传动的失效形式、设计准

21、则及,V,带的基本,额定功率,失效形式：打滑，疲劳断裂,?,?,?,?,?,?,?,计算准则,(,设计依据）,:,在不打滑的条件下具有一定的,疲劳强度和寿命,1,）保证具有一定的疲劳强度和寿命,1,c,b,1,?,m,ax,?,?,c,?,?,b,1,?,?,1,?,?,?,1,?,?,?,?,c,?,?,b,1,特定条件下，,测得单根带的许用应力：,(1),CL,d,?,?,11,.,1,3600,t,h,jv,2,）保证不打滑,1,F,?,F,1,(,1,?,?,),e,v,1,?,?,d,d,1,n,1,60,?,1000,1,F,?,?,1,A,(,1,?,?,),e,即保证具有一定的

22、疲劳强度和寿命，又不打滑时，单,根带所能传递的最大有效圆周力为：,1,F,?,(,?,?,?,c,?,?,b,1,),A,(,1,?,?,),e,Fv,p,?,1000,在保证既不打滑，又具有一定疲劳寿命的单,根平带特定条件下所能传递的最大功率,P,为：,1,(,?,?,?,c,?,?,b,1,),A,(,1,?,?,),v,e,p,?,1000,将上式中的摩擦系数,?,换成当量摩擦系数,?,e,，,即可得,单根,V,带在特定条件下所能传递的基本额定功率,P,0,在传动比不为,1,的情况下的增量功率为,P,0,，见,p146,表,4-3,表,4-6,2,、设计方法和步骤,1,）确定计算功率,P

23、,c,P,c,= K,A,P K,A,见,p150,表,4-7,2,）带的型号,根据,P,c,、,n,1,来确定,3,）带轮直径和带速,见,p150,图,4-15,、,4-16,v,1,?,?,d,d,1,n,1,60,?,1000,一般控制在,525m/s,之间,带速过高，不稳定,带速过低，带的传动能力得不到发挥,4,）带传动的中心距和带的基准长度,0,.,55,(,d,d,1,?,d,d,2,),?,a,0,?,2,(,d,d,1,?,d,d,2,),初选,a,0,后，根据几何关系计算出基准长度,(,d,d,2,?,d,d,1,),L,d,?,2,a,0,?,(,d,d,1,?,d,d,2

24、,),?,2,4,a,0,a,min,?,a,?,0,.,015,L,d,a,max,?,a,?,0,.,03,L,d,?,2,再选取相近的基准长度，再计算中心距,L,d,?,L,a,?,a,0,?,2,d,中心距的变化范围：,a,m,in,?,a,?,0,.,015,L,d,a,m,ax,?,a,?,0,.,03,L,d,5,）带轮的包角,d,d,2,?,d,d,1,0,?,1,?,180,?,2,?,?,180,?,?,57,.,3,a,0,0,若包角太小，应加大中心距、减小传动比、加张紧轮,6,）确定带的根数,F,Q,?,2,zF,0,sin,?,1,2,单根,V,带所能传递的额定功率为：,P,?,(,P,0,?,?,P,0,),k,?,k,L,V,带的根数为：,z,?,P,c,?,P,P,c,?,10,(,P,0,?,?,P,0,),k,?,k,L,35,根合适,K,-,包角系数,，包角不等于,180,0,时的修正系数，,表,4-9,K,L,-,长度系数,，带长不等于试验规定长度时的修正系数,见表,4-2,?,P,0,-,功率增量,，传动比不等于,1,时单根,V,带额定功率的增量,见表,4-5,至,4-6,7,）确定带的初拉力,F,0,P,2,.,5,2,F,0,?,500,(