第七章挠性传动

1、第七章挠性传动 第七章挠性传动第七章挠性传动 1 2 3 n2 n1 第七章挠性传动 【知识目标知识目标】了解带传动的类型、特点和应 用；掌握带传动的形式及传动比计算；了解 V带的型号、选用及带轮的结构；掌握带传 动的设计、张紧装置和安装维护；了解链传 动与带传动不同特点；了解滚子链及链轮的 结构；掌握链传动的张紧、布置及润滑。 【能力目标能力目标】根据工作条件，能正确选配带； 能正确安装带传动和链传动；能对装带传动 和链传动进行正确维护。 第七章挠性传动 【观察与思考观察与思考】 观察图示的拖拉机，思 考它是靠什么传递动力 的？ 观察图示的自行车，思 考它是靠什么传递动力 的？使用链传动有什

2、么 优势？ 某企业一机器，由于多 年未用带已丢失但带轮 尚存在，请思考你如何 正确选配带轮？ 第七章挠性传动 挠性传动：通过中间挠性件传递运动和动力的传动形式。当主 动轴与从动轴相距较远时，常采用挠性传动。 根据挠性元件不同可分为和链传动两类。 根据挠性元 件不同分为 链传动 带传动 特点：特点：与齿轮传动相比较，它们具有结构简单、成本低廉， 两轴距离大等优点，因此，挠性传动也是常用的传动形式 第七章挠性传动 带传动的组成：带传动的组成：由主动带轮、 从动带轮和紧套在两轮上的传 动带组成 根据工作原 理不同分为 啮合带传动 摩擦带传动 第一节第一节 带传动的类型和工作情况分析带传动的类型和工作

3、情况分析 第七章挠性传动 一、啮合带传动啮合带传动 利用带内侧的齿或孔与带轮表面上的齿相互啮合来传递运 动和动力的。有同步齿形带传动和齿孔带传动两种形式。 1同步齿形带传动同步齿形带传动 特点：兼有带传动和齿轮传动 的优点，吸振、i 准确准确。常用于 传动比要求较准确的中、小功率 的传动，如电影放映机、打印机、 录音机、磨床及医用机械中 2.齿孔带齿孔带 第七章挠性传动 机器人关节机器人关节轿车发动机轿车发动机 第七章挠性传动 二、摩擦带传动二、摩擦带传动 1工作原理工作原理 带紧套在主、从动带轮上的， 使带与带轮的接触面间产生一 定的正压力，当原动机驱动主 动带轮转动时，由于带与带轮 之间摩

4、擦力的作用，使从动带 轮一起转动，从而实现运动和 动力的传递。 第七章挠性传动 （1）平带：平带：平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。 2按传动带的截面形状分按传动带的截面形状分 胶帆布平带、编织带、高速带。 整卷出售、接头 无接头 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。 第七章挠性传动 （2）V V 带带：带截面形状为梯 形，带轮制有梯形轮槽,两侧面 为工作表面。 应用最广的带传动，在同样的张 紧力下，带传动较平带传动传递功 率大。 第七章挠性传动 兼有平带和V带的优点，工作接触面数多，摩擦力大， 柔韧性好，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。 (3(3）多楔

5、带）多楔带: :是在平带 基体上由多根V带组成 的传动带。 （4）圆形带：圆形带：横截面为圆形。 只用于小功率传动。 第七章挠性传动 三、摩擦带传动工作情况分析三、摩擦带传动工作情况分析 1.1.受力分析受力分析 带张紧在带轮上 接触面产生正压力，当传动带静止时带两边产生等值初 拉力F0。 （1）工作前 第七章挠性传动 （2 2）工作时）工作时 当传动带传动时，由于带与带轮接触面之间摩擦力的作用，带 两边的拉力不再相等。 进入主动轮的一边被拉紧，拉力由F0增大到F1，称为紧边紧边 离开主动轮的一边被放松，拉力由F0减少到F2，称为松边松边 第七章挠性传动 取主动轮一端带为分离体 Ff F2 F

6、1 O1 MO1=0 0 222 1 1 1 2 1 ddd ddd f FFF Ff=F1-F2 带传动的有效拉力： v P FF f 1000 有效拉力：紧边拉力与松边拉力的拉力差F=F1-F2 故带传动的有效拉力等于带与带轮之间摩擦力的总和带传动的有效拉力等于带与带轮之间摩擦力的总和 有效拉力、带所传递的功率P(kW)与带速度v(m/s)的关系为 1000 Fv P 由此可知：当传递的功率P一定时，有效拉力F与带速度v成 反比。所以通常将带传动置于机械传动的高速级 第七章挠性传动 2包角 带与带轮接触弧所对应的圆心角 包角越大，接触的弧就越长，接 触面间的极限摩擦力就越大，在 相同条件下

7、所能传递的功率也越 大。 一般要求小带轮的包角1120o。 第七章挠性传动 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（最大有效圆周力）。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，这种现象称为打滑打滑。带打滑时从动轮转速急剧下降，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，应避免打滑。使传动失效，同时也加剧了带的磨损，应避免打滑。 影响带的最大有效拉力的因素：影响带的最大有效拉力的因素： （）初拉力F0 增大初拉力，正压力增大，所能产生的摩擦力增大，传递的最大有效拉力拉力 增大。但初拉力过大会加剧

8、带的磨损，过快松弛，缩短寿命。 （）摩擦系数f f越大，摩擦力越大，带的最大有效拉力越大。应该注意，将轮槽表面加工粗 糙些以增大值是不合理的，那样容易擦伤包布层，加剧带的磨损，缩短带的 寿命 3.打滑打滑 （）包角 包角越大，摩擦力的总和越大，带的最大有效拉力越大。水平放置的带传动，松边放在 上边，以增大包角。 第七章挠性传动 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。 4. 4. 弹性滑动弹性滑动 因带的弹性及松紧边的拉力差，致使带与带轮间产生局部相对滑因带的弹性及松紧边的拉力差，致使带与带轮间产生局部相对滑 动称为弹性滑动。动称为弹性滑动。 松边绕过从动轮进

9、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 逐渐大于大于从动轮的圆周速 度。 当带由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。因此，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 小于小于主动轮的圆周速度。 第七章挠性传动 打滑是指过载引起的全面滑动，是一种失 效形式，是可以避免的。而且必须避免。 弹 性 滑 动 和 打 滑 区 别 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，是带传动的固有特性 第七章挠性传动 当机械传动传递

10、转动时，主动件的转速n1（或角 速度 1）与从动件的转速n2（或角速度2）的比 值称为传动比，用i表示 弹性滑动很微小，可认为两带轮的圆周速度v1、v2近 似相等 1 2 2 1 d d d d n n i 当dd1dd2时，i1，n1 n2，为增速传动 当dd11时，n1n2，为减速传动。 5传动比传动比 2 1 2 1 n n i 当传动比i1时，n11时，n1n2，为减速传动 100060 nd v d 第七章挠性传动 6.6.应力分析应力分析 带绕带轮上运转时，因带的质 量而产生离心力，该力在带中 引起的拉应力，作用于带的各 截面 （1 1）离心拉应力）离心拉应力c c （2 2）拉应

11、力）拉应力 由带的拉力引起所产生的应力，作用于带的各截面。显然，紧 边拉应力2大于松边拉应力2 （3 3）弯曲应力）弯曲应力b b 带绕过带轮时，因弯曲变形而产生的弯曲应力。带轮直径越小， 则带的弯曲应力就越大 小带轮直径不能太小 弯曲应力b只存在于带与带轮相接触的部分。 第七章挠性传动 某点的应力随运行位置变化而不断变化。最大应力发生在紧边刚绕上主动轮 处（b点），其值为： cb 11max 结论：（1）带内最大应力发生在：紧边开始绕上小带轮处； （3）b占比例最大，dd b 每种带选择dd dd min。 （2）带在变应力状态下工作 防疲劳失效 第七章挠性传动 四、摩擦带传动的特点四、摩擦

12、带传动的特点 能吸收振动，缓和冲击能吸收振动，缓和冲击, ,传动平稳，噪音小；传动平稳，噪音小； 过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过 载保护作用；载保护作用； 结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；结构简单，制造、安装和维护方便，成本低； 带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传 动比，传动精度和传动效率低；动比，传动精度和传动效率低； 由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力； 带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑

13、；带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑； 带的寿命较短，需要经常更换；带的寿命较短，需要经常更换； 不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。 第七章挠性传动 六、摩擦带传动的应用六、摩擦带传动的应用 摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不严格、中心 距较大、传递功率不大的高速级传动中。通常，传递的功率小 于100kW，带速为525m/s，传动比不超过710，传动效率约 为0.940.97。 汽车发动机 拖拉机 大理石切割机 第七章挠性传动 第二节第二节 普通普通V V带传动的设计带传动的设计 1.V1.V带的结构带的结构 V带：普通V带、窄V带、宽V带 应

14、用最广 美国50年代研制：承载高、尺寸小。 用于调速机构中。 一、普通一、普通V带的结构和标准带的结构和标准 是无接头的环形带 V V 带 截 面 组 成 帘布结构：一般传动 绳芯结构：柔韧性好、直径小、速度高的场合 压缩层：压缩 包布层：橡胶帆布，保护作用 伸张层：拉伸 强力层：承受载荷的主体 第七章挠性传动 2 2几个重要概念几个重要概念 基准长度：基准长度：与带轮基准直径处相对应的带的周线长度，用L Ld d表示。 节面：节面：带绕过带轮弯曲时，内、外层之间长度不变的中性层。 节宽：节宽：节面的宽度b p。 基准直径：基准直径：V带装在带轮上后，与节宽对应的带轮直径d d 。 中心距：中

15、心距：两带轮轴线间的距离a。 包角：包角：带与带轮接触弧所对应的中心角。 3 .57180 12 1 a dd dd 小带轮的包角：小带轮的包角： dd1 dd2 a dd ddaL dd ddd 4 )( )( 2 2 2 12 21 第七章挠性传动 .V.V带的规格标准带的规格标准 按截面尺寸从小到大可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号 。 普通V带已标准化 （1）截面尺寸标准截面尺寸标准 楔角均为40 Y、Z、A、B、C、D、E 小大 第七章挠性传动 （2）长度标准长度标准 基准长度为标准值（公称长度）。 第七章挠性传动 4 4标记标记 由带型号、基准长、标准号（GB/T11544-

16、1997）组成。如 B-4000GB/T11544-1997。 通常打印在带的外表面。 第七章挠性传动 二、二、V V带带轮的材料与结构带带轮的材料与结构 .V.V带带轮材料选择带带轮材料选择 带速带速30m/s时时 灰铸铁灰铸铁HT150、HT200,常用。常用。 高速或特别重要场合铸钢、钢板冲压后焊接。 小功率铸铝、塑料。 第七章挠性传动 2.2.V带轮的结构带轮的结构 轮缘：是带轮的工作部分，制有梯形轮槽。 轮毂：安装在轴上部分 腹板(轮辐)：联接部分 实心式 (直径较小时 腹板式 (中等直径) 孔板带轮 (中等直径) 轮辐式 (直径大于350mm) 第七章挠性传动 (2)轮缘尺寸 3.

17、V带轮尺寸带轮尺寸 (1)轮毂与轮辐尺寸 按经验公式计算 轮缘尺寸已标准化 第七章挠性传动 由表可知: (1)带轮楔角小于40,这是因为带绕在带轮上弯曲时，伸张层受 拉横向尺寸缩小，压缩层受压横向尺寸增加，使带的楔角略减 小。为保证胶带和带轮工作面的良好接触，故带轮槽角小于40， 带轮直径越小，弯曲愈显著，故轮槽角也越小。 (2)除楔角外，其余参数取决于带的型号。但槽深、轮槽顶宽易 测，因而可通过测槽深、轮槽顶宽来推知带型号。 第七章挠性传动 三、单根三、单根V V带的许用功率带的许用功率 1.带传动的失效形式和设计准则 （）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。 （1）

18、失效形式:磨损、打滑、疲劳破坏 第七章挠性传动 三、单根三、单根V V带的许用功率带的许用功率 2.基本额定功率Po：在工作平稳、包角=1800 、i=1、特定带长 的条件下，单根普通V带所能传递的功率（实验所得） 第七章挠性传动 3功率增量：考虑实际传动比不等于1（包角1800 ），大带轮处 弯曲应力较小，所传递的功率将增大 第七章挠性传动 单根V带在实际工作条件下所能传递的许用功率P为： P=（P0+P）KLK 4单根带传递的许用功率P KL长度系数，考虑非特定长度的带的带长对传递功率的影响，见表7-2 K包角系数，考虑不等于180时包角对传递功率影响 表表7-6 包角系数包角系数K 包角

19、 18017016015014013012011010090 K1.000.980.950.920.890.860.820.780.740.69 第七章挠性传动 四、普通四、普通V带传动的设计计算带传动的设计计算 已知条件一般为：已知条件一般为：原动机的性能、传动用途、传递的功率、两 轮的转速n1、n2（或传动比i12）、工作条件及外廓尺寸要求等。 设计任务：设计任务：确定普通V带的型号、基准长度Ld和根数z；传动的中 心距a；作用在轴上的压力FQ；选择带轮的材料和结构尺寸；绘制 带轮零件图等。 设计步骤和方法：设计步骤和方法： 1.确定计算功率确定计算功率 PKP Ad Pd计算功率(kW)

20、； KA 工作情况系数，考虑载荷性质、工作时间的长短等因素 的影响引起载荷的变化,查表查表； P 传递的额定功率(kW)。 第七章挠性传动 2.2.选择选择V V带的型号带的型号 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。 若处于两种 型号交界处 分别计算 选优 第七章挠性传动 带轮的基准直径应符合带轮基准直径尺寸系列。 3.3.确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径d dd1 d1、 、d dd2 d2 （）大带轮的基准直径 dd2=i dd1 (1)初选小带轮的基准直径dd1 （）验算带速v 11 6 01 0 0 0 d dn v m/s 带轮直径直接影响带速。带速太高使

21、离心力增大，最大静摩擦力减小，传 动容易打滑，单位时间内绕过带轮的次数增多，降低寿命。当功率一定时， 带速太低，使传递的圆周力增大，带的根数增多。 带速一般限制在525m/s之间。若带速超出上述范围，应重选小带 轮直径 1mindd dd 由带型号 带轮的最小基准直径查表，一般取 由于取标准，使i变化，应保证传动比相对误差： %5%100 原 实原 i ii 第七章挠性传动 （）初步确定中心距a0： . .确定中心距确定中心距a a和带的基准长度和带的基准长度L Ld d 2 0012210 2()/2 () /4 ddddd Ladddda 考虑到安装、张紧的调整，将中心距设计成可调式 a

22、min=a-0.015Ld a max=a+0.03Ld 0.7(d0.7(dd1 d1+d +dd2 d2)a )a0 02(d2(dd1 d1+d +dd2 d2) ) （）基准长度计算： Ld0带的基准长度计算值，查表选定带的基准长度Ld。 如无特殊要求，可按下式选取 中心距小则结构紧凑，但包角较小，降低了摩擦力和传载能力；传动带较短， 绕转次数较多，疲劳强度及寿命降低。中心距过大，结构庞大，引起带的颤动。 （）实际中心距a: 2 0 0 dd LL aa 第七章挠性传动 5.5.验算小带轮包角验算小带轮包角 add dd / )(3 .57180 121 一般要求 ，若不能满足，可增大

23、中心距或设 置张紧轮。 120 1 6.6.确定带的根数确定带的根数 z 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25根为宜，最多不多于810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。 L dd KKPP P P Z P 0 第七章挠性传动 7.7.确定单根带的初拉力确定单根带的初拉力 F F0 0 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 2 0 (2.5) 500 c KP Fqv K zv N q为每米带长的质量(kg/m) 8. 8

24、. 计算作用在带轮轴上的压力计算作用在带轮轴上的压力F FQ Q 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 01 2sin(/2) Q FzF 第七章挠性传动 【例7-1】 设计一电动机驱动离心式水泵的普通V带传动。电 动机型号为Y160M-4，额定功率P=1l kW，转速1460r/min， 传动比i =3.20，每天工作12小时。 【解】 计算过程及结果按照设计说明书的一般格式 书写，如表7-9所示 第七章挠性传动 第七章挠性传动 第七章挠性传动 第三节第三节 普通普通V V带传动的安装与维护带传动的安装与维护 一、带传动的张紧一、带传动的张紧 1.1.调整中心距方式

25、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 （用于水平或接近水平的传动 ） 通过调 节螺钉 来调整 电动机 位置， 以实现 张紧。 通过调 节螺杆 来调整 摆动架 位置， 以实现 张紧。 摆架式 （用于垂直或接近垂直的传动 ） 第七章挠性传动 （2）自动张紧 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。 多用于小功率传动 2.2.张紧轮张紧张紧轮张紧 常用于中心距不能调节的场合 张紧轮一般放在松边的内 侧，且尽量靠近大轮，以 免过分影响带在小轮上的

26、 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。 电动机 Ft2 H 1 2 常用于传动比大而中心距小的场合 用悬重使张紧 轮自动压在带 松边外侧靠近 小轮处。 第七章挠性传动 (3)带轮对带轮轴的径向圆跳动量 应为（0.00250.0005）dd，端面 圆跳动量应为（0.00050.001 ） dd （dd为带轮直径）；两带轮轴 线应平行；为避免带侧面磨损加 剧，相对应轮槽的中心线应重合， 其误差不得超过20 二、带传动的安装二、带传动的安装 （1）同组使用的带应型号相同 （2）为了使每根带受力均匀，同 组带的型号、基准长度、公差等 级及生产厂家应相同 第七章挠性传动 (4

27、)安装时，应先缩小中心距，套上 带后再增大中心距，将带张紧到合适 的程度。对于中等中心距的带传动， 常凭经验判断带的张紧程度，即以大 拇指按下15mm为宜 （5）在水平或接近水平的同向传动 中，一般应保证带的松边在上，紧边 在下，以增大小轮包角 第七章挠性传动 三、带传动的维护三、带传动的维护 （1）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）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。 （3）禁止给带轮上加润滑剂，应及时清除带轮槽 及带上的油污。 （4）带传动工作温度不应过高，一般不超过60。 （5）若带传动久置后再用，应将传

28、动带放松。 第七章挠性传动 二、链传动二、链传动 1链传动的组成 链传动由主动链轮、从动链轮 和绕在链轮上的链条所组成。 两轮间以链条为中间挠性元件的啮合啮合来传递动力和运动 2工作原理 第七章挠性传动 第四节第四节 链传动链传动 一、组成及工作原理一、组成及工作原理 组成：组成：链传动由主动链轮、从 动链轮和绕在链轮上的链条所 组成。 工作原理：工作原理： 两轮间以链条为中间挠性元件的啮合啮合来传递动力和运动 第七章挠性传动 二、链传动的传动比及运动不均匀性二、链传动的传动比及运动不均匀性 整条链：挠性体 单个链节：刚性体 由于链条是由刚性链节通过销轴铰接而成，当链条绕在 两链轮上时，链条以

29、链节形成折线，因此，链传动的运动情 况与绕在正多边形轮子的带和相似 链轮转一周，链条转过长度为zp 平均链速：sm pnzpnz v/ 100060100060 2211 平均传动比： 1 2 2 1 12 z z n n i 1.1.传动比传动比 当主动链轮齿数z1小于从动链轮的齿数z2时，i1，为减速传动 当主动链轮齿数z1大于从动链轮的齿数z2时，i,1，为增速传动 第七章挠性传动 假设：紧边在传动时总是处于水平位置水平位置。 主动轮主动轮：在某一时刻，销轴的圆周速度为 vA=r11 2.多边形效应多边形效应 虽然链传动的平均速度和传动比不变，但他们的瞬时值链是变化的 使链条前进, 水平

30、分速度v（链速） 1 cos A vv 垂直分速度,使链条上下 动, 垂直方向的分速度 1 sin A vv 若主动链上销轴A的圆周速度方向与链条 前进方向的夹角为1，则将vA分解为 2 1 第七章挠性传动 链节对应的中心角为 1 1 360 z 每个链节从进入啮合到退出啮合，1在 内变化，使得 v和v周期性变化，引起链条时快时慢，忽上忽下，使链传动 产生周期性振动和附加动载荷。这种运动不均匀性称之为 “多边形效应”。主动链轮齿数越少，转速越高，链条节距 越大，多边形效应越明显，为减小链传动运动不均匀性对传 动性能的影响，通常应选择多齿数、小节距，并将链传动安 排在低速级 2 2 11 第七章

31、挠性传动 三、优、缺点三、优、缺点 1.1.优点优点 与带传动相比： 1） 1 2 2 1 z z n n i 平均 2）高 3）结构紧凑（带传动要求1120a） 4）压轴力小（啮合传动张紧力小）。 5）可在高温、潮湿等恶劣环境下工作。 无弹性滑动 第七章挠性传动 与齿轮传动相比： 1）适于远距离传动。 2）成本低（制造、安装精度）。 2.2.缺点缺点 1）只能用于平行轴间的传动，且同向转动。 2）不恒定 瞬 i，振动、平稳性差、噪音大。 3）成本比带传动高。 第七章挠性传动 四、应用四、应用 Pmax5000kW，vmax40m/s，imax15，amax8m 一般： P100kW， v 15m/s，i 8 1.不宜用于载荷变化大和急促反向的传动。 2.用于a较大，要求i平均不变，而不宜采用齿轮 或带传动场合。 广泛应用在 自行车、摩托车 挖掘机（恶劣工作条件） 其它低速重载场合 第七章挠性传动 第七章挠性传动 五、链的种类五、链的种类 传动链 一般机械传动，v20m/s 传动链传动链 起重链 提升重物，v0.25m/s 起重链起重链 输送链输送链用于输送机械中输送物料 输送链输送链 按照用途 不同分为 第七章挠性传动 传动链主要有齿形链和滚子链两种。其中滚子链传动应用最传动链主要有齿