挠性传动设计课件

第八章挠性传动设计8－1带传动概述8－2带传动的几何计算和基本理论8－3普通V带传动设计8－4链传动概述8－5链传动的工作情况分析8－6滚子链传动设计7/28/20231第八章挠性传动设计挠性传动主要包括带传动和链传动。它们都是通过挠性曳引元件，在两个或多个传动轮之间传递运动和动力。带传动中所用的挠性曳引元件为各种型式的传动带，按其工作原理分为摩擦型带传动和啮合型带传动。链传动中所用的曳引元件为各种型式的传动链。链传动通过链条的各个链节与链轮轮齿相互啮合实现传动。7/28/202328.1带传动概述

带传动一般是由主动轮、从动轮紧套在两轮上的传动带及机架组成。原动机转动带的传动过程：驱动主动轮主动轮转动从动轮转动带与轮的摩擦7/28/202338.1带传动概述8.1.1

带传动的类型swf\dcd.swf7/28/20234宽V带普通V带窄V带平带多楔带同步带按传动带的截面形状分：

7/28/202358.1带传动概述平带传动：结构简单，传动效率较高，在传动中心距较大的场合应用较多。V带传动：传动能力较大，在传动比较大，要求结构紧凑的场合应用较多。多楔带传动：主要用于传递较大的功率、结构要求紧凑的场合。圆带传动：传动能力较小，一般用于轻型和小型机械。8.1.1

带传动的类型7/28/20236v带分类8.1带传动概述7/28/202378.1带传动概述帘布芯结构绳芯结构7/28/202387/28/202398.1带传动概述8.1.2

传动带的结构普通V带：带的型号YZABCDE节宽基准直径当带垂至于底边弯曲时，在带中保持长度不变的周线（节线）所组成的面（节面）的宽度。基准长度与节宽相对应的带轮直径（节径）。位于测量带轮的基准直径上的周线长度。7/28/2023108.1带传动概述8.1.2

传动带的结构1.V带轮槽尺寸标准当v≤25m/s时，用HT150；当v=25～30m/s时用HT200；当≥25～45m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料.2.带轮的材料7/28/2023118.1带传动概述8.1.2

传动带的结构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7/28/2023128.1带传动概述普通V带和窄V带的标记由带型、基准长度和标记号组成，见如下示例：A－1400GB11544－89国标代号基准长度v带型号8.1.2

传动带的结构7/28/2023138.1带传动概述8.1.3

带传动的特点1）带具有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳，噪声小；优点：2）过载时带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏，起安全保护作用；3）适用于中心距较大的场合；4）结构简单，装拆方便，成本较低。1）带在带轮上有相对滑动，传动比不恒定；缺点：2）传动效率低，带的寿命较短；3）传动的外廓尺寸大；4）需要张紧，支撑带轮的轴和轴承受力较大；5）不宜用于高温、易燃等场合。7/28/2023148.1带传动概述8.1.4

带传动的形式swf\dcdxs.swf7/28/2023158.2带传动的几何计算和基本理论8.2.1

带传动中的几何计算带传动的主要几何参数有中心距a、带轮直径d、带长L和包角α等。中心距a：带处于规定张紧力时，两轮轴线间的距离。带轮直径d1、d2：分别指小、大带轮的基准直径。带长L：带的基准长度Ld。包角α1、α2：分别指带与小、大带轮接触弧所对的圆心角。7/28/2023168.2.1带传动中的几何计算7/28/2023178.2.2带传动中的受力分析带传动工作时，主动轮对带的摩擦力F1与带的运动方向一致；从动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向相反。

带绕上主动轮的一边被拉紧，拉力由F0增加到F1，称为紧边。另一边拉力由F0减少到F2，称为松边。

紧边、松边的拉力差等于接触面间摩擦力总和Ff，称为带传动的有效拉力。即带传递的圆周力F。（紧边）（松边）

F0F0F0F0（工作时）F1F1

F2F2FfFf（未工作时）7/28/2023188.2.2带传动中的受力分析带传动的有效拉力F与所传递的功率P、带的速度v的关系为：当Ff达到极限Fflim时，带的紧边拉力F1与松边拉力F2的关系可用柔性体摩擦的欧拉公式表示为：7/28/2023198.2.2带传动中的受力分析带在正常传动情况下，必须使有效圆周力F<Fflim。Fflim与下列因素有关：

1）初拉力F0。Fflim与F0成正比。F0越大，带与带轮之间的正压力越大，传动时的摩擦力就越大。若F0过小，则带的传动能力不能充分发挥，容易发生打滑。但F0过大，带的寿命降低，轴和轴承受力大。

2）包角α。α越大，Fflim越大。因α增加，带与带轮间的接触弧间摩擦力总和增加，从而提高传递载荷的能力。

3）摩擦系数f。f越大，Fflim越大。摩擦系数与带和带轮的材料、表面状况、工作环境条件有关。7/28/2023208.3普通V带传动设计8、确定初拉力既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的单根V带的初拉力应为：7/28/202321答：在传动比、带轮及带的型号不变的情况下，可增大包角克服打滑；具体方法有：（1）加大中心距；（2）加张紧轮。两者可以使包角增大，从而增大最大有效拉力，提高承载能力，避免打滑。7/28/2023228.2.3传动带的应力分析1、拉应力2、离心拉应力

当带沿带轮作圆周运动时，带上每一质点都受离心力作用。离心力对带产生的离心拉力为：

离心力产生的离心拉应力在带的所有横剖面上都是相等的。7/28/2023238.2.3传动带的应力分析3、弯曲应力最大应力位置数值带的紧边开始绕上小轮处带受变应力

带轮基准的直径越小，带越厚，带的弯曲应力越大。普通V带传动，为防止过大的弯曲应力，对每种型号的V带都规定了最小带轮基准直径ddmin。7/28/2023248.2.3传动带的应力分析通过分析可知，带传动时，皮带中存在着三种应力由拉力产生的拉应力s由离心力产生的离心拉应力sC由皮带绕过带轮因弯曲而产生的弯曲应力sb三种应力共同作用，使带处在变应力条件下工作，故带易发生疲劳破坏。swf\shoulifenxi.swf7/28/2023258.2.4带传动的运动分析

由于带的弹性变形而引起带在轮面上滑动的现象，称为弹性滑动。主动轮:胶带边走边缩短从动轮:胶带边走边伸长带的紧边进入主动轮的速度=主动轮圆周速度带的松边进入从动轮的速度=从动轮圆周速度丢转速主、从动轮的圆周速度不相等>传递圆周力胶带弹性变形量滑动弹性滑动不可避免swf\弹性滑动.swf7/28/202326主动轮从动轮松边紧边7/28/202327主动轮从动轮松边紧边7/28/202328主动轮从动轮松边紧边7/28/202329主动轮从动轮松边紧边7/28/202330主动轮从动轮松边紧边7/28/202331主动轮从动轮松边紧边7/28/202332主动轮从动轮松边紧边7/28/202333主动轮从动轮松边紧边7/28/202334主动轮从动轮松边紧边7/28/202335从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/202336主动轮从动轮从动轮轮速落后于带速松边紧边7/28/202337从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/202338主动轮从动轮从动轮轮速落后于带速松边紧边7/28/202339从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/202340主动轮从动轮从动轮轮速落后于带速松边紧边7/28/202341从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/202342主动轮从动轮从动轮轮速落后于带速松边紧边7/28/202343从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/202344主动轮从动轮从动轮轮速落后于带速松边紧边7/28/202345从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/202346主动轮从动轮从动轮轮速落后于带速松边紧边7/28/202347从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/202348主动轮从动轮从动轮轮速落后于带速松边紧边7/28/202349从动轮轮速落后于带速主动轮从动轮松边紧边7/28/2023508.2.4带传动的运动分析带传动时，带与轮面之间存在着弹性滑动，这使得从动带轮的圆周速度v2总是低于主动带轮的圆周速度v1。v2相对于v1的降低率称为带传动的滑动率ε：当ε为1％～2％，在一般传动中可以不计。7/28/2023518.2.4带传动的运动分析当带传动的载荷增大时，有效拉力F也相应增大。当有效拉力F达到或超过与小带轮间的摩擦力总和的极限值时，带与带轮在整个接触弧上发生相对滑动。这种现象称为打滑。打滑使带传动的运动处于不稳定状态，带会受到严重的磨损，不能正常工作，这是必须避免的。7/28/2023528.2.5带传动的主要失效形式和设计准则1、主要失效形式

1）打滑：当传递的圆周力F超过了带与带轮间摩擦力的总和的极限时，发生过载打滑，使传动实效。

2）疲劳破坏：传动带在变应力的反复作用下，发生裂纹、脱层、松散，直至断裂。2、设计准则

在保证带传动不发生打滑的前提下，充分发挥带传动的能力，并使传动具有一定的疲劳强度和寿命。7/28/2023538.2.6带传动的设计条件和传动功率1、不打滑条件2、疲劳强度条件

同时满足两个条件的传动功率为：7/28/2023548.3普通V带传动设计实验条件特定长度单根带所能传递的功率不打滑8.3.1

单根普通V带的基本额定功率不疲劳破坏实际工作中单根带所能传递的许用功率带长修正系数包角修正系数时的功率增量7/28/2023558.3普通V带传动设计已知条件：设计内容。传动的用途和工作情况；传递的功率P；主动轮、从动轮的转速n1、n2（或传动比i）；传动位置要求和外廓尺寸要求；原动机类型等。带的型号、长度和根数，带轮的尺寸、结构和材料，传动的中心距，带的初拉力和压轴力，张紧及防护装置等。8.3.2设计计算的已知条件和设计内容7/28/2023568.3普通V带传动设计8.3.3设计计算步骤和参数选择1、确定设计功率Pn根据传递的功率P、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设计功率。按表8-7选取工况系数，在反复启动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合KA应乘以1.2。2、选择带型根据带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1初选带型。7/28/2023578.3普通V带传动设计8.3.3设计计算步骤和参数选择表8-7工作情况系数KA工作情况KA空、轻载启动重载启动每天工作小时数/h＜1010～16＞16＜1010～16＞16载荷变动微小离心式水泵和压缩机、轻型输送机等1.01.11.21.11.21.3载荷变动小压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、木工机械等1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、起重机、冲剪机床、纺织机械、橡胶机械、重载输送机、磨粉机等1.21.31.41.41.51.6载荷变动大破碎机、摩碎机等1.31.41.51.51.61.87/28/2023588.3普通V带传动设计8.3.3

设计计算步骤和参数选择3、确定带轮基准直径dn1、dn2

国家标准中规定了带轮的最小基准直径和带轮的基准直径系列20、22.4、25、28、31.5、…2500带轮直径系列当其他条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。选择小带轮直径应使，并取标准值。大轮基准直径：当忽略滑动率：型号YZABCDE2050751252003555007/28/2023598.3普通V带传动设计8.3.3

设计计算步骤和参数选择4、验算带速带速太高则离心力大，使带与带轮间的正压力减小，传动能力下降，易打滑。带速太低则要求有效拉力F过大，使带的根数过多。一般v在5～25m/s之间。5、确定中心距和带长根据初算带长选取相近的基准长度Ld。实际中心距a：7/28/2023608.3普通V带传动设计8.3.3

设计计算步骤和参数选择6、验算包角小轮包角：一般要求小轮包角：7、确定带的根数带的根数z应根据计算值圆整。当z过大时，应改选带轮基准直径或改选带型，重新设计型号YZABC、D、E推荐轮槽数1-31-41-51-63-107/28/2023618.3普通V带传动设计8.3.3

设计计算步骤和参数选择8、确定初拉力既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的单根V带的初拉力应为：9、计算压轴力为了设计轴和轴承，应计算V带对轴的压力FQ。FQ可近似地按两边初拉力的合力计算。7/28/2023628.3普通V带传动设计8.3.4带传动的结构设计1、带轮的结构设计带轮设计包括以下内容：确定结构类型结构尺寸轮槽尺寸材料画出带轮工作图。

7/28/2023638.3普通V带传动设计8.3.4带传动的结构设计7/28/202364带的类型选择7/28/202365传递功率和转速及传动比7/28/202366工作情况系数、带型、小带轮直径7/28/202367周间距和基准长度7/28/202368单根带传递的功率7/28/202369带速、包角和根数7/28/202370初拉力和压轴力的计算7/28/202371具体公式7/28/2023728.3普通V带传动设计8.3.4带传动的结构设计2、带传动的张紧装置根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；张紧的目的运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。7/28/2023738.3普通V带传动设计8.3.4带传动的结构设计2、带传动的张紧装置1）定期张紧装置7/28/2023748.3普通V带传动设计

8.3.4带传动的结构设计2、带传动的张紧装置2）自动张紧装置7/28/2023758.3普通V带传动设计8.3.4带传动的结构设计swf\张紧演示1.swf7/28/202376swf\张紧2.swfswf\张紧3.swf7/28/2023778.3普通V带传动设计8.3.4带传动的结构设计swf\张紧演示2.swf7/28/2023788.4链传动概述8.4.1

链传动的特点和应用swf\gzlcd.swf链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。7/28/2023798.4链传动概述与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，径向压轴力小，适于低速情况下工作。与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。

8.4.1

链传动的特点和应用7/28/2023808.4链传动概述8.4.2

链传动的类型按所用链条分滚子链传动套筒链传动板式链传动齿形链传动7/28/202381按工作特性分：起重链，牵引链，传动链

传动链接形式分：套筒链；滚子链；齿形链；成型链

套筒链滚子链齿形链

7/28/2023828.4链传动概述8.4.3滚子链swf\chain2.swf滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成；内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接；滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。外链板内链板套筒滚子销轴滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多一般不超过4排。7/28/2023838.4链传动概述链条的接头处的固定形式有：8.4.3滚子链swf\chain2.swf7/28/2023848.4链传动概述滚子链的基本参数和尺寸8.4.3滚子链7/28/2023858.4链传动概述8.4.3滚子链7/28/2023868.5链传动的工作情况分析链的平均速度为：链传动的平均传动比为：链条铰链A点的前进分速度上下运动分速度8.5.1链传动的工作情况分析7/28/2023878.5链传动的工作情况分析8.5.2链传动的运动不均匀性由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。7/28/2023888.6滚子链传动设计8.6.1链传动的失效形式7/28/2023898.6滚子链传动设计swf\功率曲线.swf7/28/2023908.6滚子链传动设计8.6.3滚子链传动的设计计算和主要参数选择1.链的节距和排数在满足承载能力的前提下，尽量选用较小节距的单排链，当在高速大功率时，可选用小节距的多排链。2.链轮齿数和传动比为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮齿数不宜过小，大链轮齿数z2=iz1，不宜过多，通常z2<120链传动的传动比i不宜大于7，一般推荐i=2～3.5。3.中心距和链节数一般中心距取a<80p，大多数情况下取a=(30--50)p7/28/2023918.6滚子链传动设计8.6.3滚子链传动的设计计算和主要参数选择链条的长度以链节数Lp表示由上式可推导出实际中心距的计算公式7/28/2023928.6滚子链传动设计8.6.3滚子链传动的设计计算和主要参数选择一般设计链传动时的已知条件为：传动的用途和工作情况，原动机的类型，需要传递的功率，主动轮的转速，传动比以及外廓安装尺寸等。设计计算一