机械设计基础带传动

机械设计基础带传动第1页，课件共31页，创作于2023年2月工作原理§13-1带传动的类型和应用:带轮1、带轮2、环形带构成d2，d1－大小轮直径α－中心距α2,α

1－大小轮包角L－带长计算公式见p.205带轮1带轮2带αα2α1:靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力第2页，课件共31页，创作于2023年2月（一）带传动的类型p.205开口传动－两轴平行，同向回转交叉传动－两轴平行，反向回转半交叉传动－两轴交错，不能逆转平带传动－底面是工作面，可实现多种形式的传动Ｖ带传动－带两侧面是工作面，承载力大，只用于开口传动多楔带传动－具平、Ｖ带的优点同步带传动－具带与链传动的特点图13-2,p.210按形传式动分按带的截面分第3页，课件共31页，创作于2023年2月（二）Ｖ带的类型与结构p.211

§13-5

(2)当带弯曲时→中性层带长不变→节面图13-13,p.212表(13-1),P.212

1.Ｖ带的结构组成:(普通)2.Ｖ带型号:带楔角φ变化(减小)→带轮轮槽角φ0＜40°(1)分类普通Ｖ带：Y、Z、A、B、C、D、E窄Ｖ带：SPZ、SPA、SPB、SPC第4页，课件共31页，创作于2023年2月(2)基准长度Ｌd→Ｖ带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度(1)基准直径d→d3.基准尺寸:p.201倒2表(13-7)P.206,表(13-2)P.202与Ｖ带节面对应的直径第5页，课件共31页，创作于2023年2月（三）Ｖ带轮设计P.208§13-6

(1)质量小、工艺性好、质量分布均匀、内应力小、高速应经动平衡(2)工作面应精细加工1.结构组成:2.Ｖ带轮设计要求：轮缘－安装带

图13-16轮辐－联接轮缘与轮毂P.208轮毂－安装轴3.Ｖ带轮材料灰铸铁HT150、HT200－常用铸钢、焊接（钢板）－高速铸铝、塑料－小功率轮缘轮辐轮毂第6页，课件共31页，创作于2023年2月实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式表13-7P.206＜40°，d↓→φ↓(1)带轮直径(2)标准直径系列(3)轮槽角φ图13-16,13-17ddaφ4.基本结构型式:P.223－按带轮直径确定5.结构尺寸基准直径d顶圆直径da（外径）第7页，课件共31页，创作于2023年2月(二)弹性滑动与打滑(三)带传动最大有效拉力Fec(四)带传动的应力分析(五)带传动的优缺点§13-2带传动工作情况分析P.196~201(一)带传动中的力分析P.206紧边松边一.初始状态:二.工作状态:拉力增加→紧边Ｆ0↗Ｆ1紧边拉力拉力减少→松边Ｆ0↘Ｆ2松边拉力1.紧松边的判断→Ｆ1Ｆ1

Ｆ2Ｆ2Ｆ0Ｆ0带两边拉力相等＝Ｆ0

→

张紧力带两边拉力不相等

绕出从动轮的一边→紧边绕出主动轮的一边→松边第8页，课件共31页，创作于2023年2月分析:设带在工作前后带的总长不变，∵紧边由Ｆ0↗Ｆ1→拉力增加，带增长

松边由Ｆ0↘Ｆ2→拉力减少，带缩短3.摩擦力的方向:∵总长不变→∴带增长量＝带缩短量o2o1∴Ｆ1－Ｆ0＝Ｆ0－Ｆ2;Ｆ1＋Ｆ2＝２Ｆ0(13-5)2.紧松边力的大小∵带传动是靠带与带轮接触弧上的摩擦力传递运动和动力的。Ｆf－带与轮接触面上的总摩擦力第9页，课件共31页，创作于2023年2月取主动轮端的带为分离体(逆转)，则∴Ｆf＝Ｆ1－Ｆ2∴Ｆf＝Ｆ＝Ｆ1－Ｆ2

F1+F2=2F0

分析：4.Ｆ1、Ｆ2、Ｆf、Ｆ的关系(F－有效拉力－阻力)Ｆfo1F2F1ＴO1＝Ｆf×d1／2＋Ｆ2×d1／2－Ｆ1×d1／2＝0*Ｆf不是作用于某点的集中力，而是带与轮接触面上各点摩擦力的总和→静摩擦力→Ｆf＝ＦF1=F0+F/2F2=F0－F/2第10页，课件共31页，创作于2023年2月5.带传动的功率P.206但Ｆf有极限值，P=FV／1000kw(13-6)

∴F=1000P/VF－Ｎ，V－m/s当Ｆ＞Ｆfmax→打滑第11页，课件共31页，创作于2023年2月(二）弹性滑动与打滑P.211§13-4

1.什么是弹性滑动,什么是打滑?2.为什么会发生弹性滑动或打滑?是否可以避免?

3.V1、V2、V带之间的关系如何?为什么?原因:当F＞Ffmax→打滑分析:2.打滑先发生在3.打滑→带与带轮间的相对滑动→剧烈的磨损→失效防止措施:可以小带轮处2.增大F0→Ffmax增大1.减小F1.打滑

避免一.打滑p.211第12页，课件共31页，创作于2023年2月二.弹性滑动p.210*带传动在工作时存在有带与带轮间的弹性滑动

→V1＞V带,V带＞V2→V1＞V带＞V2→

V1＞V2→实际传动比＞理论传动比(减速传动)→带传动传动比不稳定1.带是弹性体,受载→弹变,变形量与外力成正比小带轮处：带由A1绕上→由B1绕出，拉力由F1↘F2→带边绕进边后缩→带滞后于带轮→V1＞V带o1o2A1A2B1B2C1C2F1F22.带轮两边拉力不相等,F1＞F2大带轮处：带由A2绕上→由B2绕出，拉力由F2↗F1→带边绕进边伸长→带超前于带轮→V带＞V2V1＞V带＞V2→

V1＞V2原因第13页，课件共31页，创作于2023年2月1.弹性滑动避免2.弹性滑动发生在带离开带轮的那段接触弧上不可o1o2A1A2B1B2C1C2F1F23.F↑→弹性滑动↑→弹性滑动范围↑,当弹性滑动扩展到整个接触弧时,Ff＝Ffmax*分析:第14页，课件共31页，创作于2023年2月三.传动比p.211(13-9)(13-10)近似计算取=0.01-0.02滑动率∵第15页，课件共31页，创作于2023年2月（三）带传动最大有效拉力Fecp.206P=FV/1000F<Ffmax→正常工作F＞Ffmax→打滑(13-8)Fec=Ffmax→最大有效拉力F↑V↑→P↑dFNdldαF+dFFdα/2dα/2F2F1fdFN当F=Ffmax=Fec→最大有效拉力一.Fec的大小1.平带传动第16页，课件共31页，创作于2023年2月二.Fec的影响因素1.张紧力F0→F0愈大Fec愈大2.包角α→α愈大Fec愈大3.摩擦系数f′→f′愈大Fec愈大2.V带传动第17页，课件共31页，创作于2023年2月(四)带传动的应力分析(§13-3P.208)带传动工作时,作用于带上有哪些应力?它们的分布及大小有什么特点?最大应力发生在什么部位?1.由拉力产生的拉应力:σ1、σ2,→∵F1>F2→∴σ1＞σ2σb=2yE/dE－带的弹性模量2.由带弯曲产生的弯曲应力:σb1,σb2

∵d1<d2→∴σb1＞σb2一.带传动工作时,作用于带上应力为限制弯曲应力σb不过大→限制ddmin→表(13-9)p.2193.由带弯曲运动而产生的离心拉应力第18页，课件共31页，创作于2023年2月3.由带弯曲运动而产生的离心拉应力:FC→

σC→发生在带作圆周运动部分,作用于带的全长FC=qV2为限制离心拉应力σC不过大→限制V→Vmax≤25m/S但Vmin≥5m/S(P=FV/1000)为限制σb不过大→限制dmin∴5m/S≤Vmax≤25m/S为限制离心拉应力σC不过大→限制Vσb=2yE/dFC=qV2第19页，课件共31页，创作于2023年2月一般i＞1(小轮主动):特殊i＜1(大轮主动):发生位置:∵σ1＞σ2σb1＞σb2带绕进小轮处带绕出小轮处σmax＝?σ2σCσ1σb2σmaxσb1二.带传动工作时最大应力:p.209σmax＝σ1+σb1+σc第20页，课件共31页，创作于2023年2月

N=3600·k·T·V/LV－带速(m/S)L－带长(m)V/L→绕转次数/秒K－带轮数(K次/周)T－带的寿命(h)三.应力循环次数:p.209第21页，课件共31页，创作于2023年2月（五）带传动的优缺点p.205

缺点:1.不能保持准确的传动比,效率低2.传递相同圆周力所需的轮廓尺寸和轴上压力均比啮合传动的大3.带的寿命短4.需要张紧装置5.不宜用于高温,易燃场合优点:1.缓冲吸振,传动平稳2.过载具安全保护作用3.适用于中心距较大的传动4.结构简单,要求精度低,成本低第22页，课件共31页，创作于2023年2月作业：P23913-2主要内容：带传动最大有效拉力Fec、传动比以及带传动的应力分析第23页，课件共31页，创作于2023年2月§13-5普通Ｖ带传动的计算P.213(一)带传动的失效形式及设计准则

☆失效形式☆设计准则当Ｆ＞Ｆfmax＝Ｆec→当σmax＞[σ]→☆带传动的设计准则：保证带传动不打滑及具有一定的疲劳寿命。☆设计方法：求→[Ｐ0]→Ｚ＝Ｐ／[Ｐ0]σmax≤[σ]σ1≤[σ]－σb1－σC

带疲劳破坏Ｆ≤Ｆec打滑=?第24页，课件共31页，创作于2023年2月(二)单根普通Ｖ带的许用功率[Ｐ0]一.Ｐ0计算式Ｐ0＝ＦecＶ／1000→单根带可传递最大功率Ｆec≤Ｆ1（1－1／ｅf′α）→不打滑Ｆ1＝σ1Ａσ1≤[σ]－σb1－σc→足够的疲劳强度∴单根Ｖ带可传递功率Ｐ0:(13-13)Ｐ0＝([σ]－σb1－σc)Ａ(1－1／ｅf′α)Ｖ／1000kw二.单根Ｖ带的基本额定功率Ｐ0（特定条件）1.Ｐ0:按Ｐ1、ｎ1、型号→查表(13-3)p.2132.特定条件：①包角α1=π(ｉ=1);②载荷平稳;③特定基准长度第25页，课件共31页，创作于2023年2月①工作系数ＫA→非平稳载荷ＫA＞1表(13-6)p.217②包角修正系数Ｋα:表(13-7)P.217当α1＜π(ｉ＞1)→承载力↓→Ｋα＜1→α1↓→Kα↓③长度系数ＫL:表(13-2)P.212当L＞特定条件→绕转次数N↓→传动功率↑→ＫL＞1当L＜特定条件→绕转次数N↑→传动功率↓→ＫL＜1表（13-4）P.204当ｉ＞1→d2↑→σb2↓→承载力↑→传动功率↑→△P0＞04.单根Ｖ带功率增量△P03.非特定条件下的修正系数P.213[P0]=(P0+△P0)KαKL(13-14)PC=KAPZ=PC/[P0](13-15)→书Z＜10,建议Z≤6三.单根Ｖ带的许用功率[Ｐ0]第26页，课件共31页，创作于2023年2月

一.设计方法：已知:

选择:求:

验算：1.Ｚ＝ＰC／[Ｐ0]2.FQ(压轴力)α1≥120、V(25m/s≥Vmax≥5m/s)

Ｐ、ｎ、ｉ、工作条件PCn带的型号(按PC、n1查图)d,Ｌd,a=(0.7~2)(d1+d2)(三)V带传动的设计计算(图13-15)二.V带传动的设计步骤

例13-2p.221第27页，课件共31页，创作于2023年2月§13-7Ｖ带传动的张紧装置∵Ｐ＝FＶ／1000→调整F0→增大F①定期张紧（定期调整中心）图(13-4a)②自动张紧（靠自重）(一)原因:(二)张紧方法