哈工大机械设计基础课件13带传动

第十三章带传动主要内容:

带传动的类型及参数带传动的工作情况分析

V带传动的设计带传动的张紧及维护本章重点:

带传动的工作情况分析本章难点:

带传动的弹性滑动P.210

－带有中间挠性件的间接传动链传动主要内容

链传动的类型及应用链传动的工作情况分析链传动的设计计算本章重点

链传动的运动不均匀性及参数选择本章难点链传动的运动不均匀性构成:主动链轮、从动链轮、链条§13-1

带传动的类型和应用

§13-2

带传动工作情况分析§13-5

普通Ｖ带传动的计算§13-7

Ｖ带传动的张紧装置第十三章带传动

P.194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.195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（一）带传动的类型p.194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（二）Ｖ带的类型与结构p.201

(2)当带弯曲时→中性层带长不变→节面图13-13,p.201表(13-1),P.201

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°

P.209第1表(13-8)P.209(1)分类普通Ｖ带：Y、Z、A、B、C、D、Ep.202第3

窄Ｖ带：SPZ、SPA、SPB、SPC(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（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:－按带轮直径确定5.结构尺寸基准直径d顶圆直径da（外径）(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.196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→Ｆ1

Ｆ1

Ｆ2

Ｆ2Ｆ0Ｆ0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

(13-4)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取主动轮端的带为分离体(逆转)，则∴Ｆf＝Ｆ1－Ｆ2∴Ｆf＝Ｆ＝Ｆ1－Ｆ2

(13-5)F1+F2=2F0

(13-4)当初拉力Ｆ0一定时，Ｆ1、Ｆ2的大小→即Ｆ1－Ｆ2之差未定→Ｆ1－Ｆ2＝Ｆf＝Ｆ→随带传动的Ｆ变化而变化。未定分析：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/25.带传动的功率P.196但Ｆf有极限值，P=FV／1000kw(13-6)

∴F=1000P/VNF－Ｎ，V－m/s当Ｆ＞Ｆfmax→打滑（后述）(二）弹性滑动与打滑P.196～201§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.196倒6二.弹性滑动p.200*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:三.传动比p.200(13-9)(13-10)近似计算取=0.01-0.02滑动率∵（三）带传动最大有效拉力FecP.196倒4P=FV/1000F<Ffmax→正常工作F＞Ffmax→打滑一.Fec的大小1.平带传动(13-8)当F1/F2=ef(13-7)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

二.Fec的影响因素FQFQFNFN/2FN/2φ/2FN=FQ－当量摩擦系数将f用f′(当量摩擦系数)

代入(13-8)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Fec:作业:13-2p.223补充:α1=165.7○

V=

11.5m/S→F0过大→F1增大→i≠1，α＜180°→工作面应精细加工(四)带传动的应力分析(§13-3P.198)

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dy2.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(13-7)p.2063.由带弯曲运动而产生的离心拉应力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

i＞1(小轮主动):

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.199σmax＝σ1+σb1+σc

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.199第4（五）带传动的优缺点p.195倒3

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§13-5普通Ｖ带传动的计算P.201(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]p.202第7σmax≤[σ]σ1≤[σ]－σb1－σC

带疲劳破坏Ｆ≤Ｆec打滑=?(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.2032.特定条件：①包角α1=π(ｉ=1);②载荷平稳;③特定基准长度①工作系数ＫA→非平稳载荷ＫA

＞1

表(13-6)p.205②包角修正系数Ｋα:表(13-5)P.204当α1＜π(ｉ＞1)→承载力↓→Ｋα＜1→α1↓→Kα↓③长度系数ＫL:表(13-2)P.202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.203[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]

一.设计方法：作业：13-6p.223已知:

选择:求:

验算：1.Ｚ＝ＰC／[Ｐ0]2.FQ(压轴力)p.200第9α1≥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.207§13-7Ｖ带传动的张紧装置p.195第14∵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:→使ａ增大或使带张紧但┌安装制造误差

└工作后的塑性变形→F0不保证→设张紧装置2.张紧轮装置1.调整中心距

Ｖ带传动：张紧轮设置在

松边内侧靠大轮处

(∵Ｖ带只能单向弯曲，避免过多减小包角）

平带传动：张紧轮设置在

松边外侧靠小轮处

(∵平带可以双向弯曲，应尽量增大包角)→利用张紧轮使带张紧图(13-4c)平带Ｖ带2.张紧轮装置（三）注意事项：1.中心距应可调:p.206第19ａmax＝ａ＋(0.03)Ｌdａmin＝ａ－(0.015)Ｌd2.带传动一般松边在上(边)(可增大包角)3.

带传动作用于轴上的径向力FＱ较大(Ｆf←Ｆ0)F0＝500PC/(VZ)(2.5/kα－1)＋qV2N(13-17)FQ＝2ZF0sin(α1／2)N4.带传动应设置在高速轴∵Ｆec较小→高速轴Ｔ较小

带传动具减振缓冲→

高速轴要求传动平稳(图13-11)α1F0F0FQα1F0F0FQ小结：1.带传动类型、特点、应用

2.带传动中的力分析初始状态:带两边拉力相等＝Ｆ0

→

张紧力工作状态:两边拉力不等→┌紧边F0→F1紧边拉力

└松边F0→F2松边拉力

∴F1－F2=F=Ff

；

F1+F2=2F0

考虑FC→F0=0.5(F1+F2)+FC

P=FV／1000kw3.当F1/F2=efa→F=Ffmax=Fec→最大有效拉力张紧力F0↑;包角α↑;摩擦系数f↑→Fec愈大4.带传动工作时最大应力

:σmax＝σ1+σb1+σ

发生位置:i＞1(小轮主动):带绕进小轮处

i＜1(大轮主动):带绕出小轮处5.打滑与弹性滑动*当F＞Ffmax→打滑→打滑

可以避免

打滑发生在小带轮处*∵a.带是弹性体;b.带轮两边拉力不相等,F1＞F2→带传动在工作时存在有带与带轮间的弹性滑动

→V1＞V带＞V2→

V1＞V2→实际i＞理论i(减速)

→带传动传动比不稳定

6.带传动的失效形式与设计准则失效形式:当Ｆ＞Ｆfmax＝Ｆec→打滑当σmax＞[σ]→带疲劳破坏

设计准则:在保证带传动不打滑的条件下，具有足够的疲劳强度和寿命。链传动的特点和应用链条和链轮链传动的运动分析和受力分析链传动的主要参数及其选择滚子链传动的计算链传动的润滑和布置机械传动小结P.210链传动与带传动相比:与齿轮传动相比:1.精度(加工,装配)要求低2.可用于较大的中心距a(amax＝8m)§13-8链传动的特点和应用

p.210缺点:应用:1.无弹性滑动及打滑,η较高(η＝0.98),平均i准确2.张紧力小,压轴力FQ小3.结构紧凑4.能在恶劣的条件下工作

瞬时传动比、链速不恒定→传动不均匀

(Z小、p大→不均匀↑)传动平稳性差→冲击、振动大，噪音高

→动载荷→不宜高速传动i≤8,a＜5～6m,P≤10kw,V≤15m/S缺点：应用:§13-9链条和链轮

p.211按用途→传动链(常用),起重链,牵引链1.齿形链:(一)传动链的种类和结构┌滚子链└齿形链(1)结构pL(3)链条标准

(表13-9)(2)基本参数排距

外链节内链节p外链片销轴滚子套筒内链片d1节距2.滚子链:滚子直径

链节能平稳、自由地进入和退出啮合，并便于加工(二)链轮p.2131.齿形:(1)要求－(新标准GB1244-85,旧标准GB1244-76)d1preαripr2r1r3abCaCb碳素钢、合金钢(重要)[低碳钢－渗碳淬火中碳钢－表面淬火];铸钢；灰铸铁;夹布胶木2.结构：图13-26p.2143.材料:(2)齿形－图13-24§13-10链传动的运动分析和受力分析

p.214

一.链传动的运动分析:1.链条速度及传动比:平均传动比:平均传动比恒定，瞬时传动比不恒定→i不宜过大,一般i≤6,推荐i≤2～3.5pd/2(13-19)(13-20)2.瞬时链条速度:平均速度:3.分析工作时只有销轴轴心A的运动轨迹在链轮分度圆上。

→链条线速度:

垂直分速度:

VAAθω1随着相位角θ的变化→(－180°/Z1→0→＋180°/Z1)→链速V变化VVyθVAω

1Aθ=0°Aω

1VAVVyθθθ－相位角→链速时快时慢→瞬时链速和传动比作周期性变化→链传动不均匀、动载荷→Z1↓p↑n1↑→变化↑链速不均匀系数:δ=(Vmax-Vmin)/Vm→i不宜过大,不宜高速传动紧边拉力:压轴力:适度张紧:F2=Fc＋Fy

离心悬垂F1=F＋F2=F＋Fc＋Fy

圆周力FQ=(1.2～1.3)F防振动、跳齿、脱链。二.链传动的受力分析:p.215

工作时,两边链条拉力不等→F1≠F2松边拉力:3.分析:2.链节距p3.中心距a和链条长度Ｌp+△p→传动尺寸↑

易脱链、跳链Z↑→△d↑1.链轮齿数Ｚ1、Ｚ2

－表13-10Ｚ1→→不平稳(不均匀、动载荷)↑→Ｚmin＝9§13-11链传动的主要参数及其选择p.216不宜过多Ｚ2→不宜过少→Zmax=120→最主要的参数p↑→┌承载力↑└

不平稳(不均匀、动载荷)↑1)a↓

a↑→满足承载力的前提下，尽量选小p值→垂度↑→不平稳↑a＝（30～50）p→┌包角↓→承载力↓└链长Ｌ↓→单位时间绕转次数↑→易失效2)链长通常以链节数LP来表示，LP宜选整、偶数。2.链节距p3.中心距a和链条长度Ｌ:§13-12滚子链传动的计算

p.218(一)失效形式:←中,高速条件下←润滑不当或速度过高→限制了链传动的极限转速←开式,环境条件恶劣或润滑不良→使链节变长,跳齿或脱链←低速重载或严重过载→限制其静力强度←正常润滑条件下→限制链传动承载能力的主要因素→主要发生在链条上4.链条铰链磨损(二)极限功率曲线图(三)额定功率曲线图(四)设计方法5.过载拉断3.销轴与套筒的胶合2.滚子套筒的冲击疲劳破坏1.链板的疲劳破坏(二)极限功率曲线图图13-32→综合考虑各种失效形式产生的原因及条件→确定其极限功率P0→作图依据:1.链板的疲劳破坏2.链条铰链磨损3.滚子套筒的冲击疲劳破坏4.销轴与套筒的胶合5.润滑不良→铰链磨损5(三)额定功率曲线图图13-33p.2193.润滑条件→特定条件下单排A系列滚子链功率曲线1.曲线含义:2.特定条件

→图13-34p.220←必须按推荐的润滑方式

→否则p.218倒8→p.218倒14链板疲劳强度～

套筒滚子冲击疲劳强度～销轴与套筒胶合强度～n1P0－各种强度条件限制的功率曲线上升曲线→向右下降曲线→向下垂线→(四)设计方法p.218(13-24)已知：P、n1、n2（i）、工作条件选择：Ｚ1、a→求Lp（链节数→偶数）→修正a求

：链条型号｛按P0、n1

→查图13-13｝其中:K