第七章带传动2

11《机械设计基础》教案PAGEPAGE1镇江市高等专科学校教案授课班级：机制、机电、模具、机设、机器人专业授课教师：于明教学内容第7章带传动第8章链传动授课时间2学时教学目的要求掌握V带传动的设计计算，了解链传动的基本特性；内容重点V带传动的设计计算、V带传动与链传动区别内容难点1．Ｖ带截面型号和根数的确定2．主要参数的确定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）复习提问带的类型有哪些？带传动的弹性滑动和打滑区别？3、带传动的应力包含哪几部分？最大应力位置在何处？讲授法基本部分（80分钟）第8章带传动7.4V带传动的设计7.5带传动的张紧、安装与维护第9章链传动8.1概述8.2滚子链和链轮8.3链传动的运动特性采用多媒体图示，对照实物及图片进行详细讲解。结束部分（5分钟）本讲内容小结按照课本依照步骤讲解，主要是各符号含义，如何查找结合例题讲解提问和讲评作业课后小结公式中各符号含义及如何查找学生需通过做题进行练习简单介绍链传动，主要是两者区别[教学内容]：第8章带传动8.4V带传动的设计一、带传动的计算准则1．带传动的主要失效形式：打滑和传动带的疲劳破坏。2．设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。3．单根普通V带的许用功率单根带所能传递的有效拉力为：传递的功率为：为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：σmax=σ1+σb+σc≤[σ]σ1=[σ]－σb－σc代入得：在α=π，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得P0称为单根带的基本额定功率。（详见课件中表8-5）二、V带传动的工作能力计算设计V带传动的原始数据：传递功率P、小带轮转速n1、传动比i（或大带轮转速n2）传动用途、工作条件及传动位置要求等。设计的主要内容是：确定带的型号、长度、根数；带轮的材料、结构和尺寸；传动中心距及作用在轴上的力等。普通V带及窄V带传动设计计算步骤（见课件中表8-6）。三、单根V带的基本额定功率单根普通v带在试验条件所能传递的功率，称为基本额定功率，用P1表示单根普通v带在设计所给定的实际条件下，允许传递的功率，称为额定功率，用P／表示：P／=(P1+⊿P1)KαKL式中:P1为单根V带的基本额定功率,kW；查表5—5单根普通v带基本额定功率P1是在特定试验条件（特定的带基准长度Ld，特定使用寿命，传动比i=1，包角α＝180，载荷平稳）下测得的带所能传递的功率。一般设计给定的实际条件与上述试验条件不同，须引入相应的系数进行修正。⊿P1为功率增量,Kw;当传动比i≠1时,带在大轮上的弯曲应力较小,传递的功率可以增大些。查表5—6。Kα包角修正系数，见教材表5—7；KL带长修正系数,见教材表5—8。四、Ｖ带截面型号和根数的确定Ｖ带截面型号可由计算功率ＰＣ和小带轮转速n1查教材图５—10得到。PC=KAP式中：P为传动的额定功率kW；KA为工作情况系数，查教材表5—9。V型带的根数Z可按下式确定：Z=PC/P／=PC/(P1+⊿P1)KαKL一般Z=３～６，Ｚmax≦10.以保证受力均匀。五、主要参数的确定1.带轮的基准直径和带速带轮直径小，则传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时，应取小轮基准直径dd1≧ddmin。ddmin值见表５—４。带速V＝πdd1n1/60×1000式中：V的单位m/s;dd1的单位为mm;n1的单位为r/min.若V太小，由P=FV可知，传递同样功率<P时，圆周力F太大，带的根数太多，且P1太小，弯曲增加，寿命降低，措施：应dd1增加。V太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力降低，传递载荷能力下降，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降，这时措施dd1应减小，否则寿命太短。一般V＝５～25之间。2.中心距和带长如结构布置有要求已定则中心距a按结构确定。若求中心距a时：初选a0的取值范围为：带的长度可由几何条件求得：L＝2a+1.57(dd1+dd2)+(dd2+dd1)2/4a根据中心距a0计算出带长L0,由表5—2中取接近基准长度Ld,再按下式计算实际中心距a:a＝a0+(Ld-L0)/23.小轮包角一般要求α１≧120０,若不能满足此条件,可增大中心距或减小两轮直径差。4.初拉力适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素，初拉力太小容易打滑，初拉力太大降低带的寿命，且对轴和轴承的压力增大。单根V带的初拉力F0可按下式计算：式中：q为V带每米的质量kg/m,该式为单根带不打滑所适合的F0值。新安装常易松驰（如非自动张紧）取，F0初拉力的控制：通过在两带和带轮两切点跨距中点加一载荷G，测量带的挠度，要求L=100mm，挠度y=1.6mm合适，G值参考值见教材表7-10。六、传动带作用在轴上的压力带传动对轴的压力FQ即为传动带紧、松边拉力的向量和，一般按初拉力作近似计算，由图5--12可知：FQ＝2ZF0sinα1/2七、带传动的设计任务及步骤v带传动设计计算前应明确的设计条件有：1.传动的用途、工作情况和原动机种类2.传递的功率3.主、从动轮转速n1、n2（或n1和传动比i）4.其他要求，如中心距大小，安装位置限制等.设计应完成的主要内容有：1.v带的型号、长度和根数2.带轮的尺寸、材料和结构3.传动中心距a4.带作用在轴上的压轴力Q等8.5带传动的张紧、安装与维护一、带传动的张紧方法1．带传动的张紧方法（图见课件）（1）调整中心距（2）采用张紧轮（3）自动张紧2．预紧力F0的控制（图见课件）在带传动中，预紧力F0的控制方法是：在带与带轮切点跨距t的中点，加一垂直带边的载荷G（图8-10），使每100mm跨长产生1.6mm挠度（即挠角为1.8°）。G值可由下式计算：式中，ΔF0为预紧力的修正值（N），数值见课件中表8-13。二、V带传动的安装与维护（1）为便于装拆无接头的环形V带，带轮宜悬臂装于轴端；在水平或接近水平的同向传动中，一般应使带的紧边在下，松边在上，以便借带的自重加大带轮包角。（2）安装时两带轮轴线必须平行，轮槽应对正，以避免带扭曲和磨损加剧。（3）安装时应缩小中心距，松开张紧轮，将带套入槽中后再调整到合适的张紧程度。不要将带强行撬入，以免带被损坏。（4）多根V带传动时，为避免受载不匀，应采用配组带。若其中一根带松驰或损坏，应全部同时更换，以免加速新带破坏。可使用的旧带经测量，实际长度相同的可组合使用。（5）带避免与酸、碱、油类等接触，也不宜在阳光下曝晒，以免老化变质。（6）带传动应装设防护罩，并保证通风良好和运转时带不擦碰防护罩。第9章链传动9.1概述一、链传动结构和类型链传动由两轴平行的大、小链轮和链条组成。链传动与带传动有相似之处：链轮齿与链条的链节啮合，其中链条相当于带传动中的挠性带，但又不是靠摩擦力传动，而是靠链轮齿和链条之间的啮合来传动。因此，链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动。链的种类繁多，按用途不同，链可分为：传动链、起重链和输送链三类。在一般机械传动装置中，常用链传动，根据结构的不同，传动链又可分为：套筒链、滚子链、弯板链和齿形链等等。在链条的生产和应用中传动用短节距精密滚子链占有支配地位。二、链传动的特点和应用主要优点：与摩擦型带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比（平均传动比），传动效率较高（润滑良好的链传动的效率约为9798%）；又因链条不需要象带那样张得很紧，所以作用在轴上的压轴力较小；在同样条件下，链传动的结构较紧凑；同时链传动能在温度较高、有水或油等恶劣环境下工作。与齿轮传动相比，链传动易于安装，成本低廉；在远距离传动时，结构更显轻便。主要缺点：运转时不能保持恒定传动比，传动的平稳性差；工作时冲击和噪音较大；磨损后易发生跳齿；只能用于平行轴间的传动。链传动主要用在要求工作可靠,且两轴相距较远,以及其他不宜采用齿轮传动的场合，且工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：i≤8(I=2~4)，P≤100KW，V≤12-15m/s，无声链Vmax=40m/s。（不适于在冲击与急促反向等情况下采用）9.2滚子链和链轮一、滚子链套筒滚子链相当于活动铰链，由滚子；套筒；销轴；外链板；内链板组成。当链节进入、退出啮合时，滚子沿齿滚动，实现滚动摩擦，减小磨损。套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）固联，使内、外链板可相对回转。为减轻重量、制成“8”字形，亦有弯板。这样质量小，惯性小，具有等强度。两销轴之间的中心距称为节距，用P表示。链条的节距越大，销轴的直径也可以做得越大，链条的强度就越大，传动能力越强。节距P是链传动的一个重要参数。内外链板制成8字形，截面Ⅰ、Ⅱ强度大致相等，符合等强度设计原则，并减轻了重量和运动惯性。链节数LP常用偶数。接头处用开口销或弹簧卡固定。一般前者用于大节距，后者用于小节距。当采用奇数链节时，需采用过渡链节。过渡链节的链板为了兼作内外链板，形成弯链板，受力时产生附加弯曲应力，易于变形，导致链的承载能力大约降低20%。因此，链节数应尽量为偶数。滚子链的接头形式见图5—18。滚子链标记：链号—排数×链节数标准号例如：节距为15.875mm,单排，86节A系列滚子链其标记为：10A—1×86GB1243.1—83二、链轮为了保证链与链齿的良好啮合并提高传动的性能和寿命，应该合理设计链轮的齿形和结构，适当地选取链轮材料。1、链轮的尺寸参数若已知节距P，滚子直径和链轮齿数Z，链轮主要尺寸可接表计算。2、链轮齿形为了便于链节平稳进入和退出啮合，链轮应有正确的齿形。滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形的设计可以有较大的灵活性。因此GB1244-85中没有规定具体的链轮齿形。在此推荐使用目前较流行的一种，即三园弧一直线点形，如图所示。当采用这种齿形并用相应的标准刀具加工时，链轮齿形在工作图上可不画出，只需在图上注?quot;齿形按3R，GB1244-85规定制造"即可。链轮轴面齿形尺寸见表，轴面齿形有园弧和直线两种。园弧形齿廊有利于链节啮入和啮出。3、链轮结构小直径链轮可采用实心式；中等尺寸链轮可制成孔板式；大直径链轮可采用组合式结构，4、链轮材料：一般链轮用碳钢、灰铸铁制作，重要的链轮用合金钢制造，齿面要经过热处理。小链轮的啮合次数多于大链轮，故小链轮的材料应优于大链轮。链轮的结构有实心式、孔板式、组合式、和齿圈和轮心螺栓联结式几种。9.3链传动的运动特性1．链传动的运动不均匀性链条的平均线速度：平均传动比为：分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿AB方向，其大小为：链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：β为相位角：当β＝0时：当β＝时：链速分量：同理，对于从动轮，也有：（图形见课件？无图形）链传动的瞬时传动比：链条在传动过程中，每转过一个链节，链条前进的瞬时速度就周期性地变化一次，同时，链条上下的横向运动也呈周期性变化。只有当Z1=Z2时，才有：i=1链传动在工作时，会产生振动和动载荷！这种特性被称为链传动的多边形效应。n↑、p↑、z↓，则动载荷↑。2．链传动的受力分析为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，作用在链上的力有：圆周拉力：F=1000P/vN——有效拉力离心拉力：Fc=qv2N（q为米长质量）悬垂拉力：F’f=Kfqa×10-2NF”f=(Kf+sinα)qa×10-2NFf=[F’fF”f]max（a为中心距；Kf为垂度系数，其取值见课件中的图表）紧边拉力：F1=F+Fc+FfN松边拉力：F2=Fc+FfN由于链速和从动轮角速度作周期性变化，产生加速度a，从而引起动载荷。链条垂直方向的分速度Vy也作周期性变化，使链产生横向振动。这是产生动载荷的重要原因之一。在链条链节与链轮轮齿啮合的瞬间，由于具有相对速度，造成啮合冲击和动载荷。链、链轮的制造、安装误差也会引起动载荷。由于链条松驰，在启动、制动、反转、载荷突变等情况下，产生惯性冲击，引起较大的动载荷。这些应引起注意。本章小结（1）带传动根据工作原理可分为摩擦型带传动和啮合型带传动两种。摩擦型带传动应用最广，布置形式多为开口布置。（2）摩擦型带传动在工作前已有一定的初拉力，工作时靠带与带轮间的摩擦力工作，带的两边形成松边和紧边，两边的拉力差是带传递的有效圆周力，最大有效圆周力可以通过柔韧体摩擦的欧拉公式计算出来。（3）带的工作应力为变应力，由带拉力产生的拉应力1、离心力产生的拉应力c和带在带轮上环绕而