第七章带传动1

10《机械设计基础》教案PAGEPAGE2镇江高等专科学校教案授课班级：机电系数控、机电、模具专业授课教师：于明教学内容第7章带传动授课时间2学时教学目的要求掌握带传动的类型、特点和应用；熟悉V带及V带轮的结构和标准；掌握带传动的受力分析；能正确表述带传动中弹性滑动现象和打滑现象产生的原因及其对传动的影响。内容重点1．带传动的受力分析2．带传动的弹性打滑和打滑内容难点1．带传动的受力分析2．带传动的弹性打滑和确定许用功率主要教学方法讲授法、讨论法、讲练结合法教学注意事项多提问多启发，理论联系实际。使用教具及设备多媒体设备、实物模型演示过程及时间教学内容及学生活动教学方法开始部分（5分钟）复习提问带传动为何要放在传动路线的高速级？在传动路线中带传动的传动比为何比齿轮传动要小？讲授法基本部分（80分钟）第7章带传动7.1概述7.2V带和带轮的结构7.3带传动的工作能力分析采用多媒体图示，对照实物及图片进行详细讲解。结束部分（5分钟）本讲内容小结带的工作原理与类型带与带轮的类型带传动的弹性滑动和打滑带传动的应力、最大应力位置提问和讲评作业课后小结采用动画演示带的工作原理、类型、弹类型性滑动和打滑较清晰[教学内容]：第8章带传动8.1概述如右图所示，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。当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，是从动带轮一起转动，从而实现运动的动力的传递。带传动的组成：主动轮1、从动轮2、环形带3。331n2n12F0F0F0F0工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转。应用实例：皮带输送装置。（图片见课件）一、带传动的类型、特点和应用带传动根据横截面形状不同可分为平带传动、V带传动、多楔带、圆形带、齿形带如图所示平带有胶帆布带、编织带、锦纶复合平带。各种平带规格可查阅有关标准。平带传动结构最简单，平带绕曲性好，易于加工，在传动中心距较大场合应用较多。高速带传动通常也使用平带。目前在一般传动机械中，应用最广的是V带传动。传动时，V带只和轮槽的两个侧面相接触，即以两个侧面为工作面，根据槽面摩擦原理，在同样的张紧力下，V带传动较平带传动能产生更大摩擦力，这是V带传动最主要的优点，此外，V带传动传动较大，结构更紧凑。多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。可传递很大的功率。圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。同步带传动是一种啮合传动，兼有带传动合齿轮传动的特点。同步带传动时无相对滑动，能保证准确的传动比。传动功率较大（数百千瓦）、传动效率高（达0.98），传动比较大（i<1220），允许带速高（至50m/s），而且初拉力较小，作用在轴和轴承上的压力小，但制造、安装要求高、价格较贵。（1）带传动的类型（图片见课件）①摩擦型平型带（普通平带、片基平带）V型带（普通Ｖ带）多楔带圆形带普通Ｖ带是应用最广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮槽之间是V型槽面摩擦，故可以产生比平型带更大的有效拉力（约3倍）。②啮合型（2）带传动的特点优点：①适用于中心距较大的传动；②带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；③过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零件的损坏；④结构简单、成本低廉。缺点：①传动的外廓尺寸较大；②需要张紧装置；③由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；④带的寿命较短；⑤传动效率较低。（3）带传动的应用实例（图片见课件）应用：两轴平行、且同向转动的场合（称为开口传动），中小功率电机与工作机之间的动力传递。V带传动应用最广，带速：v=5~25m/s传动比：i=7效率：η≈0.94~0.978.2V带和带轮的结构1．V带的结构和标准（图、表见课件）V带有普通V带、窄V带、宽V带、联组V带等。普通V带为无接头的环形带。由伸张层、强力层、压缩层和包布层组成，如左图所示。包布层由胶帆布制成。强力层由几层胶帘布或一排胶线绳制成，前者为帘布结构V带，后者称为绳芯结构V带。帘布结构V带抗拉强度大，承载能力较强；绳芯结构V带柔韧性好，抗弯强度高，但承载能力较差。为了提高V带抗拉强度，近年来已开始使用合成纤维（锦纶、涤纶等）绳芯作为强力层。我国生产的普通V带的尺寸采用基准宽度制，共有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。Y型V带截面尺寸最小，E型V带截面尺寸最大，如左图所示。各种型号V带的基准宽度bp对应V带轮基准直径dd，V带在规定的张紧力下位于带轮基准直径上的圆周线的长度称基准长度Ld,它是V带的公称长度。用于带传动的几何尺寸计算和带的标记。窄v带顶面呈弧形，可使带芯受力后保持直线平齐排列，因而各线绳受力均匀；两侧呈凹形，带弯曲后侧面变直，与轮槽能更好贴合，增大了摩擦力；主要承受拉力的强力层位置较高，使带的传力位置向轮缘靠近；压缩层高度加大，使带与带轮的有效接触面积增大，可增大摩擦力和提高传动能力；保布层采用特制柔性保布，使带绕性更好，弯曲应力较小。因此，与普通v带传动相比，窄v带传动具有传动能力更大、（比同尺寸普通v带传动功率大50％－150％），能用于高速传动（v=3545m/s）。效率高（达92％96％）、结构紧凑、疲劳寿命长等优点。目前，窄v带传动已广泛应用于高速、大功率的机械传动装置。普通V带的标记为：截面基准长度标记编号标记实例：B型带，基准长度为1000mm,标记为：B1000GB11544—89V带截面与公称长度的关系：带弯曲时不伸长又不缩短的层——中性层——又称节面。带的节面宽度bp，bp/h—称相对高度：普通V带DP/h=0.7；窄V带DP/h=0.9带轮基准直径D——带轮上与节面相对应的直径。基准长度Ld——位于带轮基准直径上的周线长度——对称公称长度LdV带有普通V带、窄V带、齿形V带、联组V带、大楔角V带、宽V带等多种类型，见图8-2，其中普通V带应用最广。普通V带的带型分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，窄V带的带型分为SPZ、SPA、SPB、SPC四种，其截面尺寸见表8-2，其基准长度系列见表8-3。普通V带的尺寸（φ=40˚，h/bd=0.7）V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld。标准长度系列详见表8-3。注：超出表列范围时可另查机械设计手册，下同。V带的标记通常压印在Ｖ带外表面上。标记示例：带型为A型、基准长度Ld=1400mm的普通V型带，标记为A1400GB/T11544—972．V带轮的结构和材料带轮材料：铸铁、铸钢——钢板冲压件铸铝或塑料结构尺寸：1）实心式图5-7aD≤（2.5~3）d2)胶板式5-7bD≤300mm3）孔板式5-7cD≤300(D1-D1≥100mm时)4）轮辐式5-7dD>3005）冲压式结构尺寸按带的型号参照教材表5-3和教材表5-4定注：D越大，越大（1）带轮的材料通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200；转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成；小功率时可用铸铝或塑料。（2）带轮的结构与尺寸带轮由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成。V带轮轮缘各种型号的V带楔角θ均为40°，但V带在带轮上弯曲时，由于截面变形使θ变小。当V带截型相同时，带轮直径越小，θ变得越小。为保证带与带轮槽两侧工作面紧贴，标准规定V带轮轮槽角φ＜θ，其值根据带轮基准直径dd的大小分别为32°、34°、36°、38°。三种典型的带轮结构：实心式、腹板式、轮辐式（图形见课件）实心式直径小；腹板式中等直径；轮辐式d>350mm；8.3带传动的工作能力分析一、带传动的受力分析静止时，带两边的初拉力(预紧力)F0相等：F1=F2=F0传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：F1≠F2F1↑，F2↓设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：F1+F2=2F0（8－1）带两边的拉力差F1－F2称为带传动的有效拉力F，此力等于带与带轮接触面上各点摩擦力的总和Fƒ，即：F=F1-F2=Fƒ（8－2）综合上述二式，有：（8－3）称F1-F2为有效拉力，即带所能传递的圆周力：F=F1-F2二、带传动的弹性滑动和打滑（是否应为打滑和弹性打滑？）1．打滑传递功率与圆周力和带速之间有如下关系：（8－4）当v一定时，P↑F↑当F超过带与带轮接触面上摩擦力的极限值Ffmax时，带将沿轮面产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。此时，带磨损严重，从动轮转速急剧下降，带传动失效。紧边拉力F1与松边拉力F2之间的关系可用柔韧体摩擦的欧拉公式表示，即F1/F2=efα（8－5）式中，ƒ为摩擦系数（对于V带，用当量摩擦系数ƒυ代替ƒ）；α为带轮包角(rad)；e为自然对数的底，e≈2.718。分析：f↑，α↑→F↑∵α1<α2用α1→α通常应使α1≥120˚将式（8-3）代入式（8-5）可得出带传动的最大有效拉力Fmax为（8－6）带在正常传动情况下，必须使F＜Fmax，避免打滑。2．带的弹性滑动与传动比设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为：紧边：松边：∵F1>F2∴ε1>ε2带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速；带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。由于弹性滑动的存在，导致从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，其降低程度用滑动率ε来表示。考虑弹性滑动影响，带传动的传动比：弹性滑动是引起传动比不恒定的原因。弹性滑动是因带两边的拉力差使带两边的弹性变形不等所引起，是不可避免的。三、带传动的应力分析1．紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力：