21742-机械设计及答案第8章

1、第八章 带传动 帅康空调风机箱纺织机械8-1带传动的类型、特点及应用 8-2 带传动的工作情况分析8-3 V带传动的设计计算8-4 带传动的安装、张紧和维护8-5 其它带传动简介传动带摩擦带啮合带普通平带普通带多楔带传动圆形带传动 高速带传动 窄V带传动同步带传动齿孔带传动8.1.1带传动的类型与结构8.1带传动的类型、特点及应用 A )平带 b)V带 c)多楔带 d)圆带摩擦带传动的类型 a)同步齿形带传动 b)齿孔带传动啮合带传动8.1.2 摩擦带带传动的特点 摩擦带传动主要优点：(1)结构简单，成本低，加工和维护方便；(2)适用于两轴中心距较大的传动（可达15m）；(3)带具有良好的弹性

2、，能缓冲吸振，因而传动平稳，无噪声；(4)过载时带与带轮间会出现打滑，可防止损坏其他零件。摩擦带传动的主要缺点是：(1)外廓尺寸较大，结构不够紧凑；(2)带与带轮之间存在一定的弹性滑动，不能保证恒定的传动 比，传动精度 和传动效率较低；(3)需要张紧装置；(4)带的寿命较短，需经常更换；(5)传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大。8.1.3 带传动的应用 V带传动应用于中小功率（通常不大于100KW），带速一般为v=525 m/s，使用高速环形胶带时可达60 m/s，使用锦纶片复合平带时，可达80 m/s，传动比i7，传动效率0.900.95，传动比要求不十分准确的机械。 同步齿形带的带

3、速为4050m/s，传动比i10，传递功率可达200KW，效率高达98%99%。同步齿形带的应用日益广泛，目前，主要用于计算机、数控机床、纺织机械、烟草机械等中小功率要求速比准确的传动中。8.2 带传动的工作情况分析a. 带轮不转动时1） 带传动不分松边和紧边2）皮带所受的拉力均为张紧力F0b. 带轮空转时1）松紧边差异不明显2）皮带受力情况近似于带轮不转动时的状况8.2.1 带传动时的受力分析o1F0F0o2F0F0o2o1c. 带传动正常工作时1）带传动出现松边和紧边3）紧边拉力 F1大于松边拉力F2。对应L和L抵消，紧边力的增量F与松边力的减量F抵消 o1F2F1o2F12）在正常工作状

4、态下，带属于弹性 变形，且变形后，带的全长不变。即：带紧边的拉伸变形量L与松边的收缩变形量L相抵消。紧边松边F2o1F2F1dP14）皮带A1C1段速度与轮速相同（静弧）带与轮之间不存在摩擦力；过C1点后，带相对轮有向后收缩速度（蓝色箭头），带轮给带向前作用的摩擦力（红色箭头）C1B段也称为动弧。 取带为分离体，所有力对o1点取矩o1F2F1o2F1F2BA1C1联立以上各式：问题1： F0 与皮带传动能力的关系； Fe 与 P 、V 的关系。结论： 当其它条件（如带和带轮材料匹配）不变，张紧力F0 的大小决定了摩擦力Ff（ Ff = Fe ）的大小，即决定了皮带传动能力的高低。问题2：是否张

5、紧力越大越好？ 带传动的最大有效圆周力及其影响因素欧拉公式1）欧拉公式推导的前提：带传动即将打滑(过载引起）时2）欧拉公式推导的模型：小带轮上带长为 的微单元体受力（具体推导过程请参考有关教材）欧拉公式自然对数的底（e=2.718）摩擦系数。V带用带轮包角，应代入小带轮包角dFF+dFd2d2fdNdN最大有效拉力联立以下各式：得到最大有效圆周力为： 与 成正比 随 增大而增大 随 增大而增大对 有影响的几个参数： 在 ， ， 三者中 ，对 影响最大的是张紧力平皮带与V带的摩擦力比较前提： 所受张紧力相同,即 带对带轮的压紧力Q相等。QQN/2N/2平皮带所受的摩擦力为V带所受的摩擦力为N当=

6、40，即：V带传动能力约为平皮带传动能力的三倍显然，在相同条件下，V带能传递较大的功率。或者说，在相同功率下，V带传动的结构较为紧凑。因此，V带传动比平带传动应用更为广泛。8.2.2 带的应力分析:AF11=s紧边拉应力AF22:=s松边拉应力a) 拉应力o1o212b)离心应力离心应力沿带长处处相等离心应力 弯曲应力与与带轮直径dd成反比c) 弯曲应力最大应力发生在皮带绕入小带轮紧边处o1o28.2.3 带的弹性滑动和打滑a)弹性滑动C1A1A2C2静弧动弧 在静弧处，带速与轮速相等，无相对滑动 在主动轮动弧段，带除了与轮速一致的速度外，还有相对于轮速反方向的收缩速度VS( 相对滑动速度)

7、致使带速落后于轮速V1 在从动轮动弧段，带除了与轮速一致的速度外，还有与轮速方向相同的拉伸速度VS( 相对滑动速度) 致使带速V高于轮速V2结论： 弹性滑动不可避免。主动轮上，带的相对滑动 与轮速方向相反，从动轮相对滑动与轮速方向一致B1VSV1B2VSV2 弹性变形 导致弹性滑动 弹性滑动属于 正常工作现象 无法避免.弹性滑动对带传动的影响为：(1)使传动比不恒定，从动轮的圆周速度低于主动轮；(2)产生摩擦功率损失，降低了传动效率；(3)引起带的磨损，使带的温度升高。b) 打滑 打滑定义当动弧扩展到整个接触弧时，这种现象被称作打滑 打滑现象严重时，轮转带不动。 打滑的原因带疲劳后松弛，或传动

8、过载。 打滑的次序打滑首先始于小带轮F1o1F2A1C1 打滑的性质打滑属于失效破坏？B打滑对带传动的影响为：(1)使带的磨损加剧，寿命下降； (2)急剧发热烧带； (3)从动轮转速急剧下降，导致传动失效。打滑可以避免避免打滑的措施 设计合理 适时张紧或更换带 避免过载c)滑动率滑动率的意义描述从动轮圆周速度相对于主动轮圆周速度的降低程度滑动率=1%2%一般传动中，常取：8.3.1 V带的结构和标准常用的V带主要有两种：普通V带窄V带共分：Y、Z、A、B、C、D E七种类型共分：SPZ、SPA、SPB、SPC四种类型本章重点介绍的内容 普通V带传动a)V带的特点 整体呈无接头的环状； 结构分为

9、两种帘布芯结构绳芯结构抗拉体顶胶包布底胶8.3 带传动的设计计算b)V带及带轮的基准宽度和基准直径节面V带弯曲后横截面的变形顶胶变窄底胶变宽节面宽度不变 节宽bP 是带的基准宽度（公称宽度） 带轮上，与带节宽bP 相等的槽宽bd 为带轮的节宽（基准宽度、公称宽度） 基准宽度（公称宽度）带的基准宽度 bP 带轮的基准宽度bdbPbdbPdd 基准直径（公称直径）带轮基准宽度bd所在的直径dd 带的公称长度 Ld节面bdbP节线 基准长度已经标准化。普通V带的标记为：型号 基准长度 标准号。标记实例：B型带，基准长度为1000mm，标记为：B1000 GB1154489。普通V带已标准化，按截面尺

10、寸分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，尺寸依次增大，各型号的截面尺寸见课本中表3.2。8.3.2 设计准则和单根V带的基本额定功率P0a) 带传动的设计准则在保证不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命b)单根V带的基本额定功率P0( 设计准则依失效形式而定）由：由：得出：试验得出：11。1 特定带长 平稳工作条件 包角实验限制条件：由带的材质和结构决定的试验常数；带的基准长度；带的某一点绕行一周所绕过的带轮数；带的寿命；带速。单根V带的基本额定功率P0见表3.4考虑到具体使用条件与实验条件的不同，对在实验条件下得到的基本额定功率P0进行修正得到额定功率P8.3.3 单根V带的额定功率P考

11、虑实验条件与工程实际差异引入的功率增量（表3.5）当实际包角不等于实验限制的包角180 时引入的包角系数表3.6）当实际带长不等于实验限制的特定带长时引入的带长系数（表3.4）8.3.4 带传动的设计计算和参数选择所需传递的额定功率P；小带轮转速n1 设计内容基准直径dd ； a.已知条件和设计内容设计的已知条件一般包括：带传动的工作条件（载荷状况、运转情况） ；传动位置（水平、垂直、倾斜布置）和总体尺寸限制；大带轮转速n2或传动比i基准长度L；带的型号；传动中心距a；结构尺寸；根数Z；带轮的材料；带的初拉力；压轴力；张紧装置。带传动的设计计算b)设计步骤和方法（1）确定计算功率PcP 名义功

12、率，KWKA 工作情况系数。查表3.7（2）选择带型选择带型的依据 、应该满足的条件：1）初选小带轮的基准直径（3）确定带轮的基准直径为了提高寿命，对 应选较大值。300050002000160040002008005001004003001000小带轮的转速n1 ( r / min)125025000.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250 普通V带选型图ZABCDEd1=5071d1=80100d1=112140d1=125140d1=160200d1=200315d1=355400d1=450500d1=8010

13、0计算功率Pca /KW2）验算带的速度V应使较为适宜的带速为一般带速范围： d d1、d d2圆整成表3.8的尺寸系列。这导致转速误差，因此需按下式验算传动比：（4）确定中心距并选择带的基准长度 Ld设计顺序：1）3）查表3.3,参考 选用2）4）问题：中心距过大或过小各有何不利影响？（5）验算主动轮上的包角 问题：当小带轮包角小于90时，应采取何措施（6）确定带的根数 Z查表3.5、表3.2带的根数一般不超过10根?？问题：如果设计结果 Z10 ，如何解决？包角系数带长系数改选型号适度提高带速提高P0、P0（见表3.3、3.4）（7）确定带的预紧力（张紧力） F0考虑离心力影响理论计算常用

14、：工程计算常用公式：F0F01FP（8 ）计算带传动作用在轴上的力（压轴力） FQF0F0FP1带传动参数选择a)中心距a适度大的中心距对传动有利o1o2o1o2增大包角，提高传动能力；减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。中心距过大带振动，传动不平稳；结构尺寸过大。中心距过小包角减小，传动能力降低；单位时间内带的循环次数增加，带的寿命缩短。初估中心距：b)传动比i当中心距一定时，传动比越大，小带轮包角越小，传动能力aa常用传动比：推荐值：c)带轮的基准直径小带轮直径应满足关系：表8-6 V 带轮的最小基准直径槽形ZYBACDE（d）min /mm205075125200355500

15、小带轮直径过小的不利影响导致有效圆周力过大，使带的根数增多，轮宽增大，且载荷 在带间分配不均，运转不稳；Z 使带的弯曲应力增大。d)带速适宜的带速：最高带速：带速过高离心应力增大；单位时间内带的循环次数增大，导致带疲劳，降低带的寿命。带速过低导致有效圆周力过大，使带的根数增多，轮宽增大，且载荷 在带间分配不均，运转不稳；带传动一般应放在高速级传动功率P一定时，Fe变小，根数Z少，带截面小结构紧凑；在一般转速范围内，基本额定功率P0 随转速升高而增大， 能充分发挥带的传动能力 ；（P0值变化见表3.4）带传动具有缓冲吸振和过载保护功能。例题 设计某带式输送机传动系统中第一级用的普通V带传动。已知

16、电动机功率P=4Kw。转速n=1440r/min, 传动比i =3.4，每天工作8小时。解：1. 确定计算功率Pc由表3.7查得工况系数KA =1.1, 故：2. 选择V带的型号根据Pc,，n1 由图3.11 。选用A型带。1）初选小带轮基准直径 dd1 ，由表由表3.8 取小带轮直径 dd1 =90mm。3. 确定带轮的基准直径dd 并验算带速2）验算带速故带速合适。若处在A 、B型之间，应分别按两种类型设计，最终优选其一。3）计算大带轮的基准直径。根据式3.20得由表3.8取直径系列值 ：dd2 =315mm4. 确定V 带的中心距a 和基准长度Ld1）根据式（3.22），初定中心距 a0

17、 =500mm。2）由式（3.23 ）计算带所需的基准长度由表3.3选带的基准长度Ld = 1600mm。3）按式由式(3.24)计算实际中心距a中心距的变化范围为：5. 验算小带轮上的包角1 。由式(3.26)得 包角合适6. 计算V带的根数Z1）计算单根V带的额定功率P 。由dd1 =90mm ，n1 =1440r/min，表3.6、3.3得：查表3.4得：根据： n1 =1440r/min，i=3.4，A型带，查表3.5得：2）计算V带的根数Z额定功率为：取 Z =4根据表3.4查值求得：问题1：当带根数超过10根时，如何修改设计？问题2：带传动应放在高速级还是低速级？为什么？注意：P0值与带速、小带轮基准直径成正比关系同样速度时，P0 依带型而不同7. 计算单根V带的初拉力的最小值（F0）min 。由表3.2查得A型带的单位长度质量q =0.1kg/m.8. 计算压轴力FQ 9. 带轮的结构设计（略）计算压轴力的目的是什么?8.4 其他带传动简介 窄V带的截剖面结构8.4.1 窄V带传动结构特点：窄带的顶部呈弓形，侧面为内凹曲线形状。性能特点：窄带具有柔性大、易弯曲、承载能力大寿命长、 横向尺寸小、结构紧凑。使用特点：适用于大功率且结构要求紧凑的传动。广泛应用 于大功率的机械传动装置中。8.4