第三篇机械传动

1、第三篇 机械传动一、传动的功能：一、传动的功能：二、机械传动分类：二、机械传动分类：机械传动机械传动按传动比按传动比是否变化分是否变化分摩擦传动摩擦传动摩擦轮传动摩擦轮传动带传动带传动啮合传动啮合传动直接接触直接接触靠中间件靠中间件齿轮、蜗杆齿轮、蜗杆及螺及螺旋传动旋传动链、同步带传动链、同步带传动定传动比传动定传动比传动变传动比传动变传动比传动有级变速传动有级变速传动无级变速传动无级变速传动按传动按传动方式分方式分直接接触直接接触靠中间件靠中间件1.1.调整速度：减速箱，变速器调整速度：减速箱，变速器2.2.改变运动形式：回转，摆动，直线运动改变运动形式：回转，摆动，直线运动3.3.传递动力

2、、能量分配：一原动机带多个执行机构传递动力、能量分配：一原动机带多个执行机构4.4.安全，维护，尺寸等需要安全，维护，尺寸等需要( (分离、制动分离、制动) )。三、机械传动装置类型选择的一般依据：三、机械传动装置类型选择的一般依据：1.1.功率与效率（功率与效率（P141P141表表2 2）：）： 2.2.速度与传动比：（速度与传动比：（P142P142表表3 3）3.3.工作环境、成本：（工作环境、成本：（P143P143表表4 4）效率低不适于大功率、经常工作的机械。效率低不适于大功率、经常工作的机械。啮合传动的功率大于摩擦传动；啮合传动的功率大于摩擦传动；8-1 8-1 概概 述述一、

3、带传动的组成及工作原理：一、带传动的组成及工作原理：工作前：工作前：带已受到预拉力的作用，使带与带轮接触面间带已受到预拉力的作用，使带与带轮接触面间产生压力；产生压力；工作时：工作时：主动轮通过摩擦力使带运动，带通过摩擦力使主动轮通过摩擦力使带运动，带通过摩擦力使从动轮转动。从动轮转动。1.组成：组成： 主动轮、从动轮、传动带主动轮、从动轮、传动带第八章第八章 带传动带传动2.工作原理：工作原理：靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。平带平带V带带 承载能力高承载能力高圆带圆带同步带同步带二、带传动的类型：二、带传动的类型：多楔带多楔带F0F0FNFN

4、FN/2/20fFfFFNf平带：2/sin22sin2:00FFFFVNN带fffv32sin002sin2FfFffFFvNffv当量摩擦系数当量摩擦系数按按带带的的截截面面形形状状类型 平带 V 带 多楔带 同步带 结构 特点 结构最简单、易于制造 传 递 摩 擦力大、传动比大、结构较紧凑 传递功率大、 摩擦力大、 柔性好 传 动 比 准确、轴向压力小；但安装 和 制 造要求高 标准化 已标准化 已标准化 已标准化 应用 场合 传 动 中 心距较大 应用广泛 传递功率较大、结构要求紧凑、变载荷或冲击 较高线速度，可达 50m/s。 带传动的主要类型及应用带传动的主要类型及应用三、带传动的

5、特点：三、带传动的特点： 1.1.中心距大中心距大。可传递两个相距较远轴之间的运动；。可传递两个相距较远轴之间的运动；2.2.能缓冲减振能缓冲减振，运转平稳无噪音，运转平稳无噪音适用于高速传动；适用于高速传动；3.3.具具有过载保护作用有过载保护作用；4.4.不需要润滑不需要润滑，环境易清洁；，环境易清洁；5.5.结构简单，维修方便，结构简单，维修方便，价格低廉价格低廉；6.6.结构尺寸大；结构尺寸大；7.7.瞬时传动比不恒定瞬时传动比不恒定；8.8.效率较低，寿命较短效率较低，寿命较短；9.9.需张紧，需张紧，对轴和轴承的压力大对轴和轴承的压力大；四、应用范围：四、应用范围：主要用于两轴平行

6、且转向相同的场合，以主要用于两轴平行且转向相同的场合，以 及对传动比无精确要求的中小功率传动。及对传动比无精确要求的中小功率传动。5ima10smv/255kwP100一般：一般： 帘布芯帘布芯V带：带：制造方便，抗拉强度高，但制造方便，抗拉强度高，但柔韧性和抗弯强度不及绳芯结构。柔韧性和抗弯强度不及绳芯结构。 绳芯绳芯V带：带：柔软易弯曲有利提高寿命，用柔软易弯曲有利提高寿命，用于转速高、带轮直径小和载荷不大的场合。于转速高、带轮直径小和载荷不大的场合。 2 2）普通）普通V V带的标准：带的标准： （1）V V带截面尺寸，带截面尺寸，由小到大：由小到大：Y Y、Z Z、A A、B B、C

7、C、D D、E E七种（七种（P145表表8-1）1.1.普通普通V V带：带：1 1）组成：）组成：顶胶、底胶、抗拉体、包布顶胶、底胶、抗拉体、包布 （2）V带的基准长度：带的基准长度：位于带轮基准直径上的周线长度。用位于带轮基准直径上的周线长度。用Ld表示，表示，（ P146表表8-2）。）。五五. V. V带的类型与结构带的类型与结构 普通普通V带带、窄、窄V带、宽带、宽 V带、带、大楔角大楔角V 带、汽车带、汽车V带等。带等。% V带的类型：带的类型： 相对高度相对高度 V带称窄带称窄V带。比普通带。比普通V带传递的功率大。带传递的功率大。2.窄窄V带带 窄窄V V带按截面尺寸分为带按

8、截面尺寸分为SPZSPZ、SPASPA、SPBSPB、SPCSPC四四种型号。各型号的截面尺寸种型号。各型号的截面尺寸可查表获取可查表获取。基准直径基准直径：dd 节圆直径节圆直径：V带轮上与带轮上与V带节宽相对应的带轮的直径带节宽相对应的带轮的直径pdpd节线节线：当皮带纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线当皮带纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线 。节面节面：由全部节线组成的面。由全部节线组成的面。节宽节宽：带的节面的宽度。用带的节面的宽度。用bp表示。表示。几个概念：几个概念：六、几何尺寸计算（了解）六、几何尺寸计算（了解）1212222dddddLBC2211cos将将

9、 带入并整理得：带入并整理得：在角在角 较小的情况下，有：较小的情况下，有：sin212adddd22121()2()24dddddddLadda2221212112()2()8()8ddddddddaLddLdddd0120015 .571802180adddd1dd2dd1o2oE)()(2cos21212dddddddda0120025 .571802180adddd8 82 2 带传动工作情况的分析带传动工作情况的分析一、带传动中的力分析：一、带传动中的力分析：F0F0F0F0工作前工作前：带以一定的张紧力安装在带轮上，带受初拉力带以一定的张紧力安装在带轮上，带受初拉力F0工作时工作时

10、：由于带与轮的摩擦力由于带与轮的摩擦力Ff ，形成紧边和松边。，形成紧边和松边。2001FFFF紧边：紧边：F0 F1 松边：松边：F0 F2假设带的总长不变，则：假设带的总长不变，则：紧边的伸长量紧边的伸长量=松边的收缩量松边的收缩量又设带的变形量与力的增量成正比，则：又设带的变形量与力的增量成正比，则：0212FFF或或0222:0111211pppfOdFdFdFTefFFFF21有效拉力有效拉力vPFe1000其中：220201eeFFFFFF0212FFFeFFF21NFf取主动轮一端的带为分离体，取主动轮一端的带为分离体， 其受力：其受力：F1、F2、N、FfO1Fe是由功率是由功

11、率P（外载）（外载） 决定的，决定的， P Fe Ff 是有限的，当是有限的，当F0和和f 一定时，一定时， Ffmax= f N讨论：讨论： 1）若）若Fe Ffmax ： Fe = Ff ，正常工作；，正常工作； 2）若）若Fe = Ffmax ： 打滑临界状态；打滑临界状态； 3）若若Fe Ffmax ： 打滑。打滑。二、二、带传动的最大有效拉力及其影响因素：带传动的最大有效拉力及其影响因素：F1F2FF+dFdNfdNr 以平带为例：研究带在打滑临界条件下的受力情况以平带为例：研究带在打滑临界条件下的受力情况02sin)(2sindNddFFdF02cos2cosddFFfdNdF 略

12、去高阶微量略去高阶微量 ，考虑到，考虑到d 很小，取很小，取 、 ，并将两式整理得：，并将两式整理得：2sinddF22sindd12cosdfdFdF0121fddFFFFfeFF21取带的一微段取带的一微段dL，对应的圆心角对应的圆心角d ，其上其上受受力有：力有：F+dF、F、dN、dFf=f dN柔韧体摩擦的欧拉公式柔韧体摩擦的欧拉公式平衡条件：平衡条件：切向：切向：法向：法向：fffffecfecffeceFeeFeeFFeFFeeFF111111211211110021影响带有效拉力（承载能力）的因素有：影响带有效拉力（承载能力）的因素有：3 3）f F ec 承载能力承载能力 因

13、因fv f ，故在相同的条件下，故在相同的条件下，V带能传递较大的功率。带能传递较大的功率。2 2）包角包角 F ec 承载能力承载能力 ；1 1） F0F ec 承载能力承载能力 。F0 和和 f 越大越大越好吗？越好吗？将式将式 和其它公式联立，并整理得：和其它公式联立，并整理得：feFF21三、带的应力分析：三、带的应力分析：1.1.拉应力拉应力：AF11AF222.2.离心拉应力：离心拉应力：于是带的离心拉力为：于是带的离心拉力为：2qvFc离心拉应力为：离心拉应力为：AqvAFcc2cvdFdFdFrvrdqccc222sin2)(2如图所示，由微段弧长的力平衡式有：如图所示，由微段

14、弧长的力平衡式有：带的截带的截面面积面面积松边松边: :紧边紧边: :2121 FF12c1b2bcb11maxbdd3.3.弯曲应力：弯曲应力：dbdhE结论：结论： 1 1）带是在变应力作用下工作）带是在变应力作用下工作疲劳破坏疲劳破坏。 2 2）最大应力发生在带的紧边）最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处开始绕上小带轮处，其，其值为：值为：maxminabdcc21bb影响带传动疲劳强度的因素有：影响带传动疲劳强度的因素有：4 4）aLd 单位时间内应力循环次数单位时间内应力循环次数 N 疲劳强度疲劳强度 2 2）v c 疲劳强度疲劳强度 v vmax3 3）v （P）Fe 1 疲劳强

15、度疲劳强度 v vmin1 1） dd1 b1 疲劳强度疲劳强度 dd1 ddmindd1和和a越大越大越好吗？越好吗？cb11maxAqvdhEAFd211四、带传动弹性滑动：四、带传动弹性滑动：1.1. 产生的机理产生的机理：B1A1(A)C1 带受拉力产生弹性变形，而拉力不同弹带受拉力产生弹性变形，而拉力不同弹性变形量也不同。性变形量也不同。1） 带的紧边在带的紧边在A1点绕上主动轮时：点绕上主动轮时： 带的受力：带的受力：F1 带的速度：带的速度：v = v1 当带由当带由A1B1运动时：运动时： 带带拉力：拉力：F1F2 减小减小 带的弹性变形量带的弹性变形量减小减小（带带收缩），收

16、缩）， 即即带一边随带轮前进，一边又向后收缩，带一边随带轮前进，一边又向后收缩，B1点点带的速度：带的速度：v v12）从动轮上：）从动轮上：正好相反，即：正好相反，即： v v221vvv带即有即有：B产生原因：产生原因：1）带具有弹性；）带具有弹性； 2）紧边、松边有拉力差。）紧边、松边有拉力差。注意：弹性滑动是带传动不可避免的固有特性注意：弹性滑动是带传动不可避免的固有特性.2.2.带传动的传动比带传动的传动比：滑动率滑动率从动轮对主动轮线速度的相对降低率。从动轮对主动轮线速度的相对降低率。12121211nnddvvvdd121221)1 (ddddddddnni传动比传动比21vvv

17、带由于由于： 由于带的弹性变形和紧边、松边的拉力差而引起的带与由于带的弹性变形和紧边、松边的拉力差而引起的带与 带带轮之间的微量滑动轮之间的微量滑动弹性滑动弹性滑动.smndvd/100060弹性滑动与打滑：弹性滑动与打滑：1）区别；）区别；2）带来的后果。）带来的后果。 外载荷增加，使得外载荷增加，使得 过载过载eceFF 带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。直至传动失效。可以避免的，也必须避免。可以避免的，也必须避免。产生的原因产生的原因造成的后果造成的后果打滑的特点打滑的特点打打滑滑A1（C1）B1 带传动的打滑带传动的打滑B1A

18、1C13.3.带传动的打滑带传动的打滑： 1）正常工作时：）正常工作时：Fe Fec 弹性滑动只在带离开带轮前的弹性滑动只在带离开带轮前的一部分接触弧上发生。一部分接触弧上发生。 滑动弧滑动弧B1C1、滑动角、滑动角 静止弧静止弧A1C1、静止角、静止角 2）当）当FeFec：滑动角：滑动角 、静止角静止角 3）当）当Fe= Fec：滑动角：滑动角 = 、静止角静止角 = 0 整体打滑失效整体打滑失效 8 83 V3 V带传动的设计计算带传动的设计计算一、设计准则和单根一、设计准则和单根V V带的基本额定功率：带的基本额定功率：1.1.主要失效形式：主要失效形式： 1 1）打滑打滑2 2）带的

19、疲劳破坏带的疲劳破坏2.2.设计准则设计准则 ：在不打滑的条件下，使带具有一定的在不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度疲劳强度 和寿命。和寿命。3.3.单根带的基本额定功率为：单根带的基本额定功率为：（对于（对于V带用带用 fv 代替代替 f）1）不打滑：）不打滑：vvffeceeAeFFF1111112）带具有一定的）带具有一定的疲劳强度疲劳强度：11maxcbcb11即：单根带能传递的最大功率为：单根带能传递的最大功率为：10000vFPec vfcbeceAF111最大有效拉力：最大有效拉力： vfcbeAv11100011000)11)(10AvePvfcb既不打滑，又使带具有一定的

20、既不打滑，又使带具有一定的疲劳强度：疲劳强度： 实际工作条件与实际工作条件与特定条件不符时，特定条件不符时，对表中的对表中的P P0 0要进行修正。要进行修正。LKKPP00rP长度系数，长度系数，P146P146表表8-28-2包角系数，P155表8-50P功率增量，计功率增量，计i对对P0的影响。的影响。查查P153表表8-4b。5.5.实际工作条件下实际工作条件下单根普通单根普通V带传递的许用功率（额定功率）带传递的许用功率（额定功率）Pr ： P0 基本额定功率，基本额定功率，特定条件下，试验测得不同型号单根普通特定条件下，试验测得不同型号单根普通V带所能传递的功率。（见带所能传递的功

21、率。（见P152表表8-4a）特定条件：特定条件：1）载荷平稳；）载荷平稳； 2）包角为）包角为1800，即，即 i=1； 3）特定带长。）特定带长。LAcaKKPPPKPz)(P00r减少带根数减少带根数的措施的措施: :1 1）适当地增大带轮直径）适当地增大带轮直径dd1P P0 0 z z ；2 2）适当地增加中心距）适当地增加中心距a a 带长带长 KL z z ； 包角包角 K z z 。6.6.实际工作条件下所需实际工作条件下所需普通普通V带的根数带的根数：二、二、V V带传动的设计步骤和方法：带传动的设计步骤和方法：已知的原始数据已知的原始数据：P、n1、n2（i12）、传动位置

22、要求及工作条件；、传动位置要求及工作条件；设计的内容设计的内容： 1 1）带：型号、长度）带：型号、长度L、根数、根数z； 2 2）传动中心距）传动中心距a； 3 3）带轮：直径）带轮：直径dd1、dd2 ，带轮结构设计；，带轮结构设计； 4 4）张紧装置设计。）张紧装置设计。设计步骤：设计步骤：1.1.确定计算功率确定计算功率：根据计算功率根据计算功率Pca和小带轮转速和小带轮转速n1 1由由P157P157图图8-118-11选取。选取。3.3.确定带轮的基准直径：确定带轮的基准直径：1 1）小带轮直径）小带轮直径dd1：按按V V带的型号查带的型号查P155P155表表8-68-6得得d

23、dmin dd1 ddmin 取标准系列值（取标准系列值（ P157P157表表8-88-8） Pca= KAP工作情况系数，与使用工况有关，见工作情况系数，与使用工况有关，见P156P156表表8-78-7 2.2.选择带的型号：选择带的型号：2 2）验算带速：）验算带速：smndvd/10006011普通普通V V带：带：smv/255窄窄V V带：带：smv/35512ddidd取标准系列值取标准系列值 P157表表8-81）初定）初定a0 ：4.4.确定中心距确定中心距a和带的基准长度和带的基准长度Ld：2102127 . 0ddddddadd3 3）大）大带轮直径带轮直径dd2 ：2

24、）确定）确定 Ld ：3）确定实际中心距）确定实际中心距a ：02121204)()(22addddaLddddd标准化标准化P146P146表表8-28-2得：得：Ld 20ddLLaa如果：如果：1）v vmax，则：，则： c 应使应使dd1 2）v vmin，则：，则：Fe （P一定）一定）应使应使dd1 考虑到安装调整考虑到安装调整及补偿及补偿F F0 0的需要：的需要：ddLaaLaa03. 0015. 0maxmin5.5.验算包角验算包角 1 1：6.6.带的根数：带的根数：10)(00LAKKPPPKz10z主要是为了使带受力均匀，结构不致太大。主要是为了使带受力均匀，结构不

25、致太大。1205 .571802180012001adddd7.7.初拉力初拉力F F0 0（经验公式）：（经验公式）：2min015 . 2500qvKzvPFca）（GP159表8-99.9.带轮的结构设计：带轮的结构设计：( (略略) )10.10.合理的张紧：合理的张紧： (略略)2sin210FFp8.8.对轴的压力（压轴力）对轴的压力（压轴力）Fp p: :精确：精确：21FFFpFpFp8-4 8-4 带轮的结构设计及带传动的张紧带轮的结构设计及带传动的张紧一一. .带轮的结构设计：带轮的结构设计：1.1.设计要求设计要求：1）质量小，且质量分布均匀，高速时需作动平衡实验；）质量

26、小，且质量分布均匀，高速时需作动平衡实验；2）工艺性好；）工艺性好；3）无大的铸造应力；）无大的铸造应力；4）轮槽的粗糙度不高于）轮槽的粗糙度不高于3.2，以减少磨损；，以减少磨损；5）多根带时，各轮槽的尺寸精度应一致，使各根带受力均匀。）多根带时，各轮槽的尺寸精度应一致，使各根带受力均匀。2.2.带轮的材料带轮的材料：HT200HT200、HT250HT250；高速：铸钢；高速：铸钢；小功率：非金属、铸铝小功率：非金属、铸铝3.3.带轮的结构：带轮的结构： 实心、腹板、孔板实心、腹板、孔板和和轮辐式轮辐式。带轮的结构带轮的结构盘式（实心式）盘式（实心式）腹板式腹板式孔板式孔板式轮辐式轮辐式带

27、轮轮槽尺寸见带轮轮槽尺寸见P161P161表表8-108-10，结构尺寸结构尺寸P160(P160(图图8-14)8-14)S型-实心带轮P型-腹板带轮H型-孔板带轮E型-椭圆轮辐带二二. .带轮的张紧：带轮的张紧：设 计 例 题设 计 例 题例：试设计一鼓风机用普通例：试设计一鼓风机用普通V V带传动。已知：动力机为带传动。已知：动力机为Y Y系系 列三相异步电机，功率列三相异步电机，功率P=7.5kWP=7.5kW，转速，转速n n1 1=1440rpm=1440rpm， 鼓风机转速鼓风机转速n n2 2=630rpm=630rpm，每天工作，每天工作1616小时，希望中心距小时，希望中心

28、距 不超过不超过700mm700mm。解解:1.1.计算功率计算功率： Pca =KPca =KA AP=1.2P=1.27.5=9kW7.5=9kW2.2.选择带的型号：选择带的型号： 由由P157P157图图8-118-11选择选择A A型型3.3.带轮直径（表带轮直径（表8-68-6和和8-88-8）取：取：mmdd1251smndvd/42. 910006011取取5 .2871212dddnndmin/86.6422rn mmdd2802转速误差：转速误差：02. 0222nnn4.4.确定带长：确定带长：mmaddddaLddddd20444)(2)(20212120由由P142P142表表8-28-2取取 L Ld d = 2000mm = 2000mm实际中心距：实际中心距：mmLLaadd678)(2105.5.小带轮包角：小带轮包角：9 .1665 .571802180012001adddd6.6.带的根数：带的根数：LcaKKPPPz)(00)(2)(7 . 021021ddddddadd由：初定：初定：a0=700 mmP152P152表表8-4a8-4a，P Po o=1.92=1.92；96.0KP155P155表表8-5 8-5 P146P146表表8-28-203. 1LK17.