大理工机械设计课件第4章 带传动

第二篇机械传动

一、机器的组成机器通常由动力机、传动装置和工作机组成传动装置定义：是实现能量传递和运动转换的装置功能：1）减速或增速

2）变速：有级变速、无级变速

3）改变运动形式4）分配运动和动力5）实现停歇，接合、分离、制动和反转工作原理：机械传动、流体传动、电力传动机械传动分类：1.传力原理摩擦传动、啮合传动、推压传动2.传动装置的结构直接接触传动、中间挠性件的传动(或刚性件）3.传动比能否改变定传动比、变传动比三、机械传动的运动和动力参数计算1.传动比Ii=n1/nki=i1i2i3···ik二、机械传动装置设计的一般依据⑴工作要求⑵工作环境提出的条件⑶生产条件和使用者的情况⑷市场的需求情况⑸技术发展主要参数：转速、传动比、机械效率、功率、各轴转矩和调速范围2.机械效率3.转矩T、圆周速度v4.功率P由Pr查手册选电机型号5.变速范围Rb例题4-1矿井提升机传动装置如图所示。已知卷筒直径D＝300mm，提升重物F＝5000N，重物上升速度v=1.2m/s。试计算此传动装置主要的运动和动力参数四、常用机械传动的特点和适用场合表4-2，表4-3或课程设计p25五、机械系统中常用的部件1.减速器课程设计p252.有级变速器公比的一般按标准值选取：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2变速范围Rb、公比、变速级数z之间的关系为：例题4-2设计一个变速级数Z＝6的齿轮变速器。已知变速器输入轴nd=1420r/min，输出轴的转速范围为350～1100r/min，试确定输出轴的各级转速，画出变速器传动的方案简图。3.无级变速器五、机械传动装置设计的一般原则1、合理选择传动型式小功率传动：在满足工作性能的条件下，选用结构简单，初始费用低的传动：带、链、普通精度的齿轮传动大功率传动：特别是长期连续工作：选用传动效率高的传动。如高精度的齿轮传动尺寸紧凑：齿轮传动、蜗杆传动、行星传动、谐波传动噪声：带传动、蜗杆传动、摩擦传动、螺旋传动传动比有要求：齿轮传动、蜗杆传动、同步带传动、链传动，不能用摩擦传动2、传动链尽可能短，结构尽可能简单累积误差、构件数目少，降低制造费用3、安排好各级传动或机构的先后次序带传动安排在始端、斜齿－直齿圆柱齿轮传动：斜齿在高速级。锥齿轮在低速级对闭式、开式齿轮传动：闭式在高速级。开式齿轮传动在低速级。摩擦传动在低速级。但摩擦式无级变速器应在高速级转变运动形式的传动或机构：安排在未端，靠近执行构件4、合理分配传动比1)满足各传动的范围，一级传动比大时可分成二级或多级减速2）多级时，按照“前小后大”的原则3）多级时，应使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉（课设p35）4）双级圆柱齿轮减速器，应尽量使高速级与低速级按等强度分配传动比5、满足润滑简单，高速级与低速级的大齿轮浸油深度大致相同6、保证机器安全运转7、考虑经济性要求8、机、电、液、气传动机构结合与机电一体化六、双级圆柱齿轮减速器的分配方法（课设p35)1）、等强度分配按齿面接触强度相等标号1为高速级，2为低速级，表3－52）按等浸油深度分配展开式双级圆柱齿轮：大齿轮直径相等：同轴式双级圆柱齿轮2）按减速器体积最小分配对于圆锥－圆柱齿轮为了便于加工，高速级锥齿轮传动比i1=0.25i，且使i1≤3对于蜗杆－圆柱齿轮为使传动效率高，低速级圆柱齿轮传动比i2=(0.03～0.06)i双级蜗杆减速器例题4-3运输机的传动方案如图所示，试分析传动方案中各级传动安排有何不合理之处，并画出正确传动方案图例题4-4设计绕线机的传动装置。已知电机转速nd＝960rpm，绕线轴有效长度L＝75mm，线径d=0.6mm，要求每分钟绕线4层，均匀布线。试拟定机械传动方案并计算传动参数分析：一台原动机带动绕线的布线两种运动，运动应准确地协调配合电动机－－－传动系统线轴匀速回转（绕线）导线匀速往复运动（布线）线轴转速：一层线需要L/d=75/0.6=125r每分钟4层，线轴转速n1=125X4=500rpm布线速度：因每分钟4层，布线往复速度为2次/min1、运动分析2、拟定机械传动方案电动机与线轴间的传动比：i01=nd/n1=960/500=1.92，因传动比不大，可用一级传动选用齿轮电动机与布线机构间有减速和回转变往复运动两个功能，考虑布线均匀要求，排除了连杆机构的方案而选凸轮机构电动机至凸轮机构的传动比：i02=nd/n3=960/2=480由于传动比较大，采用齿轮与蜗杆传动组合实现传动方案为图示3、传动参数计算取齿轮i01=1.92,Z1=25,Z2=48i12=4,Z3=20,Z4=80i23=i03/i01i12=480/1.92X4=62.5蜗杆传动Z5=2，Z6=125第4章带传动

一、带传动的工作原理及特点

§4—1概述1、传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力2、优点：1）有过载保护作用2）有缓冲吸振作用3）运行平稳噪音小4）适于远距离传动（amax=15m）5）制造、安装精度要求不高缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大3）结构尺寸较大、不紧凑4）打滑，使带寿命较短5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。三、V带类型、特点和结构a.平带传动——最简单，价格较便宜，适合于中心距a较大的情况或高速场合b.V带传动——三角带，结构简单，且多已标准化应用最广c.多楔带传动——平带和V带优点，适于传递功率较大要求结构紧凑场合d.同步带传动——啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中，带比较薄，比较轻。但制造安装精度高、成本高。二、主要类型与应用类型：普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、表5－1普通V带：Y、Z、A、B、C、D、E

。截面尺寸依次增加窄V带：SPZ、SPA、SPB、SPC

V带截面尺寸表5－2一般来说：带传动的功率Ｐ≤40ＫＷ，v=5~25m/s，传动比i≤7(常用i≤5）1、V带类型参数：中性层(节面):带上长度不变的层节线：带上长度保持不变的周线。基准长度Ld(公称长度)：带沿节线的长度，已标准化，见表5－4带轮基准直径D：为标准系列，按ＧＢ/Ｔ13575.1-1992规定（p132)标注：例A2240——A型带公称长度Ld=2240mm2、V带特点工作面：两侧面，与轮槽底部有间隔楔角：400，小带轮槽角320、340、360、380传递的功率比平带大3、V带结构普通V带结构承载层材料：胶帘布或胶绳芯胶帘布：制造方便、抗拉强度高，应用较广胶绳芯：柔韧性好、抗弯强度高，应用转速高、带轮直径小的场合窄V带结构承载层材料：合成纤维绳或钢丝绳当与V带宽度相同时，其高度约是V带的1.3倍应用于大功率且结构要求紧凑的场合§4—2带传动的工作情况分析

工作前:两边初拉力Fo=Fo

工作时:两边拉力变化：

①紧力Fo→F1；②松边Fo→F2

F1—F2=摩擦力总和Ff=有效拉力Fe（传递的圆周力）设带的总长度不变，且弹性模量为常数F1—Fo=Fo—F2

所以:紧边拉力F1=Fo+Fe/2

松边拉力F2=Fo—Fe/2

结论：带工作时两边的拉力大小取决于初拉力和有效拉力（1）紧边拉力和松边拉力关系一、带传动的受力分析二、带传动的最大有效圆周拉力及其影响

当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值，带的有效拉力也达到最大值。紧边拉力F1和松边拉力F2的关系:

柔性体的欧拉公式带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时））有效拉力Fe=F1—F2＝F1（1－1/eua)

—包角（rad）一般为小轮包角

影响因素分析:

1.Fo:适当Fo2.包角:包角越大承载能力越好,设计时要求小带轮的包角≥1200（900）

3.u:u越大，Femax越大,u与带、带轮的材料和表面状况、工作环境等有关（2）由离心力产生的离心拉力若考虑带的离心力的影响2、带传动中的应力分析

1.离心应力3.弯曲应力2.拉应力小带轮为主动轮时，最大应力发生在小带轮的紧边入口处b小带轮为主动轮时，最小应力发生在大带轮的松边入口处e3、弹性滑动与打滑☆弹性滑动:由于带的弹性变形而引起的滑动，不可避免，为固有现象由于带的伸长与弹性模量有关，因此弹性模量大，滑动小，在接触弧的动弧上(离开带轮的一侧）。弹性滑动后果1）从动轮的圆周速度v2小于主动轮的圆周速度v12）降低了传动效率3）引起带的磨损和带的温升，降低带的寿命☆打滑:传递的功率增大时，如果带的有效拉力达到最大值，带开始沿带轮滑动，可以避免打滑后果1）带的运动不稳定，不能正常工作2）带严重磨损并很快失效现象：刺耳的噪声并严重发热弹性滑动与打滑的区别理论传动比：实际传动比：称滑动率（滑动系数）滑动率滑动率一般为0.01～0.02§4—3带传动的设计计算

一、失效形式、设计准则与设计计算失效形式1）打滑；2）带的疲劳破坏另外：磨损静态拉断等设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命

由疲劳强度条件：传递极限圆周力：

传递的临界功率：

单根V带在不打滑的前提下所能传递的功率为P0

：许用应力的确定V带m=11.1C常数，取决于带的材料和结构Ｚp:带轮数，一般为2在特定条件下（平稳载荷、传动比为1、特定带长），由实验得到单根Ｖ带的许用应力，取m=11.1，Zp=2，特定带长用Ｌ0，则上述实验条件单根带传递的功率P0见表5-6、表5-7上述实验条件下单根Ｖ带传递的功率为单根带传递的许用功率P0与带的长度、带轮直径、型号、带的速度等有关二、设计数据及内容已知：P，n1，n2或i,传动布置要求（中心距a）,工作条件

要求：带：型号，根数，长度轮：Dmin，结构，尺寸中心距（a）轴压力Q等三、设计步骤与方法①确定计算功率Pca

：P——传递的额定功率（KW）KA—工况系数，表5-8②选择带型号：Pca，n1图5-10（型号）

③定带轮直径（验算带速V）:小轮直径dd1min表5-2dd1>

dd1min

b)验算带速V要求:一般带速V=5~25m/sV太小:由P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，寿命↓V太大:离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力↓，传递载荷能力↓④求中心距a和带的基准长度Ld

a)初选a0。太小，应力循环次数多，包角小；太大，带跳动b)由a0定计算带长度（开口传动）

c)按表5-4定相近的基准长度Ld

d)由节线长度Ld求实际中心距e)考虑到中心距调整、补偿初拉力F0，中心距a应有一个范围⑤验算小轮包角不满足措施：1）a↑2）加张紧轮⑥计算带的根数Z△p0:i≠1时传递功率的增量，表5－9;表５－１０