《机械基础》课件-第7章带传动与链传动

机械基础授课教师:XXX

授课日期:2020年X月X日连接学习目标了解挠性传动的基本概念。掌握带传动的工作原理、特点、类型和应用。熟悉V带及V带轮的结构、标准及材料。了解V带传动受力及应力分析的方法及计算。了解带传动传动比的计算方法，熟悉V带传动的失效形式。了解带传动张紧、安装和维护和基本方法。熟悉链传动的工作原理、类型、特点和应用。了解链传动的传动比计算。了解链轮的结构和材料。了解链传动的布置与维护。7.1带传动概述挠性传动挠性传动是指当两轴距离过远，无法使用直接接触传动时，必须借助具有挠曲性的连接物，利用拉力与摩擦力使两构件连动而传递运动或功率的方法。常用的挠性连接物有传动带、绳索和链条等。带传动的组成和工作原理1．带传动的组成如图7-1所示，带传动通常是由主动带轮1、从动带轮2及挠性传动带3组成的挠性传动。带是标准件，带轮的槽也需按标准制造。带传动可分为摩擦式带传动（图7-1）和啮合式带传动（图7-2）两类。带传动的组成和工作原理2．摩擦式带传动的工作原理如图7-3所示，当平带紧套在两带轮上还未工作时，带轮两边的带具有相等的预紧力F0，带的预紧力使带与带轮的接触面之间产生正压力。带传动的分类1．平带传动平带是一条断面呈扁平的带状物，如图7-4a所示，用于带轮间传递动力，轴间距离以5～10m为宜，传动线速度可高达25m/s。平带与轮槽接触的内表面为工作面。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相关标准。带传动的分类2．V带传动V带的横截面为等腰梯形，如图7-4b所示，带轮上需加工出相应的环形沟槽。V带无接头，传动平稳。V带工作时与轮槽的两个侧面相接触，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，传动能力较平带传动大，允许的传动比也较大，轴间距较小，结构紧凑。在一般的动力机械传动中，V带传动应用较广泛。带传动的分类3．多楔带传动多楔带是在平带的基体上有很多纵向排列的楔形面，如图7-4c所示，因此兼有平带和V带的优点。多楔带传动适用于结构要求紧凑、传递功率较大及速度较高的场合，特别适用于要求V带根数多及轮轴和地面垂直的场合，如电动工具、洗衣机中的带传动。带传动的分类4．圆带传动圆带的横截面为圆形，如图7-4d所示。圆带传动传递功率很低，常用于缝纫机、磁带盘和真空吸尘器的机械传动和一些仪器中。带传动的分类5．同步带同步带如图7-4e所示，利用带的齿与带轮上的齿相啮合传递运动和动力，带与带轮间为啮合传动，没有相对滑动，可保持主、从动轮线速度同步。7.2V带与带轮V带的结构和标准1．V带的结构V带常用的是普通V带和窄V带，断面为梯形的无接头带圈，如图7-5a所示。其内部构造如图7-5b所示，包括：1）抗张体：承受张力的主要部分。2）缓冲材料：用以保护抗张体。3）拉伸胶层：位于抗张体上方的胶层。4）压缩胶层：位于抗张体下方的胶层。5）外皮：由橡胶与织物织成。V带的结构和标准2．V带的型号普通V带和窄V带已标准化，普通Ｖ带按其截面尺寸不同，分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，窄V带按其截面尺寸不同，分为SPZ、SPA、SPB和SPC四种。V带的结构和标准3．V带的标记普通V带和窄V带的标记内容和顺序为型号、基准长度公称值、标准号。例如：Z1080GB/T11544—2012。表示按GB/T11544—2012《带传动普通V带和窄V带尺寸（基准宽度制）》要求制造的基准长度为1080mm的Z型普通V带。标记通常压印在V带外表面上，以供识别和选购。V带的结构和标准4．V带传动的优点1）可承受冲击载荷。2）传动效率高。3）两带轮间距可以很短。4）运转时无噪声。5）两轮轴稍有偏差，也可正常运转。V带的结构和标准5．V带传动的应用V带广泛用于汽车及机械传动上，例如车床、铣床、钻床等工作机械的动力驱动，如图7-6所示。有时为了传递更大的动力，可将多条V带并排安装在带轮上。V带轮1．V带轮的材料制造V带轮的材料可采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料，以灰铸铁应用最为广泛。2．V带轮的结构带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。V带轮按轮辐结构不同分为实心式、腹板式、孔板式和轮辐式四种形式，如图7-7所示。7.3带传动的工作情况分析带传动的受力分析带以一定的预紧力套在带轮上。静止时,带轮两边的拉力相等，均为预紧力F0，如图7-8a所示。工作时，如图7-8b所示，由于带与带轮之间产生的摩擦力Ff，使进入主动轮的一边被拉紧，称为紧边，拉力大小由F0增加到F1；进入从动轮一边的带则相应被放松，称为松边，拉力大小由F0降至F2。带传动的应力分析传动带在工作时，横截面内产生3种不同的应力。1．拉应力σ因紧边拉力F1大于松边拉力F2，故σ1＞σ2。带传动工作时，带绕过主动轮时，拉应力由σ1逐渐减小到σ2；而带绕过从动轮时，拉应力由σ2逐渐增大到σ1。2．离心拉应力σc离心拉应力是指由带弯曲运动而产生的离心拉应力。3．弯曲应力σb弯曲应力σb只发生在带绕在带轮上的圆弧部分，带轮直径越大，带越薄，σb越小；带轮直径越小，带越厚，σb越大。显然，σb1≥σb2。带传动的传动比在带传动中，主动轮的转速与从动轮的转速之比，称为带传动的传动比，用i12表示。如果不考虑带与带轮间弹性滑动因素的影响，传动比计算公式可用主、从动轮基准直径来表示：带的弹性滑动和打滑1．弹性滑动由于带传动存在紧边和松边，在紧边时带被弹性拉长，到松边时又产生收缩，引起带在轮上发生微小局部滑动，这种现象称为弹性滑动。2．带传动的打滑与极限有效拉力当外载较小时，弹性滑动只发生在带即将由主、从动轮离开的一段弧上。传递外载增大时，有效拉力随之加大，弹性滑动区域也随之扩大，当有效拉力达到或超过某一极限值时，带与小带轮在整个接触弧上的摩擦力达到极限，若外载继续增加，带将沿整个接触弧滑动，即带与带轮间发生全面滑动，这种现象称为打滑。7.4带传动的失效形式及张紧、安装和维护带传动的失效形式带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏（经历一定应力循环次数后发生拉断、撕裂、脱层）。因此，对带传动的要求是：在保证不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。带传动的张紧装置带传动工作一段时间后会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小、传动能力下降，影响帯传动的正常工作，因此应采用张紧装置来调整带的预紧力。常用张紧方法有以下几种。1．调整中心距法1）定期张紧。如图7-10所示，将装有带轮的电动机1装在滑道2上，旋转调节螺钉3以增大或减小中心距从而达到张紧或松开的目的。图7-11所示为把电动机装在一摆动底座2上，通过调节螺钉3调节中心距达到张紧的目的。带传动的张紧装置2）自动张紧。把电动机1装在图7-12所示的摇摆架2上，利用电动机的自重，使电动机轴心绕铰点A摆动，拉大中心距达到自动张紧的目的。2．张紧轮法带传动的中心距不能调整时，可采用张紧轮法。V带和同步带张紧时，张紧轮一般放在带的松边内侧并应尽量靠近大带轮一边，这样可使带只受单向弯曲，且小带轮的包角不致过分减小。带传动的安装与维护正确的安装和维护是保证带传动正常工作、延长胶带使用寿命的有效措施，一般应注意以下几点：1）安装时，两轴线必须平行，两轮的轮槽要对齐，先缩小轴间距，套上V带后，再调整。2）传动带在带轮轮槽中只有处于正确的位置，才能充分发挥帯传动的传动能力。3）对于重要的带传动，安装时还要测量带的初拉力。带传动的安装与维护4）对带传动应定期检查及时调整，发现损坏的V带应及时更换，新旧带、普通V带和窄V带、不同规格的V带均不能混合使用。5）带传动装置必须安装安全防护罩。这样既可防止绞伤人，又可以防止灰尘、油及其他杂物飞溅到带上影响传动。7.5链传动链传动的组成、类型及特点1．链传动的组成链传动由主动链轮1、从动链轮2和绕在两链轮上的封闭链条3组成，如图7-17所示，两链轮分别安装在相互平行的两轴上。链传动的组成、类型及特点2．链传动的类型不论哪种链传动，其结构都是相同的，各种链传动之间的不同只是在于链条的结构和链轮的轮齿形式不同。常用的链条按用途不同，可分为起重链、输送链和传动链。（1）起重链（2）输送链（3）传动链链传动的组成、类型及特点3．链传动的特点（1）链传动的优点链传动是具有中间挠性件的啮合传动，兼有齿轮传动和带传动的特点。与齿轮传动和摩擦式带传动相比，链传动的主要优点如下：1）没有弹性滑动，平均传动比准确。2）传动效率较高。3）链条对轴的拉力较小。4）可以在较恶劣的条件下工作。5）承载能力大。6）制造与安装精度要求较低。7）轴间距较大且结构简单。链传动的组成、类型及特点3．链传动的特点（2）链传动的缺点1）瞬时传动比不恒定。2）传动的平稳性差，有噪声。3）磨损后易发生跳齿和脱链。4）急速反向转动的性能差。5）不适用于过小的轴间距和有急速换向的传动。链传动的传动比由于链条是可以曲折的挠性体，每一链节均为刚性体，传动时绕在链轮上的链段折成正多边形的一部分，多边形的边长上各点的运动速度并不相等，所以链传动的传动比指平均链速的传动比。链传动的传动比是链轮的转速之比，也是主动链轮的齿数与从动链轮的齿数之比。即传动链的结构与型号1．滚子链的结构GB/T1243—2006《传动用短节矩精密滚子链、套筒链、附件和链轮》中的短节距传动用精密滚子链的结构如图7-18所示，它由内链板、套筒、销轴、外链板和滚子组成传动链的结构与型号1．滚子链的结构链条长度用链节数表示，链节数正好为偶数，以使链条连成的封闭环形正好使外链板与内链板相接，接头处可用开口销（图7-19a）或弹簧夹（图7-19b）将销轴进行固定。传动链的结构与型号1．滚子链的结构链条上相邻销轴的轴间距称为节距p，是链传动时最主要的参数，节距越大，链传动各零件的结构尺寸也越大，承载能力也越高，但转动也越不稳定，质量也随之加大。当需要传送更大动力时，可将数条滚子链并排使用，由于精度的影响，各排受载不易均匀，故排数不宜过多，4排以上很少应用。图7-20所示为双排滚子链的结构。传动链的结构与型号2．滚子链的基本参数、尺寸及其标记滚子链已标准化，滚子链的基本参数和尺寸见表7-6。传动链的结构与型号3．齿形链结构齿形链传动属于啮合式传动，如图7-21所示，其构造为链片两端各有一斜直边，与链轮上同具有斜直边的链齿相接触。如图7-21a所示，当链条长度较短时，链条在轮上的部分比较接近链轮中心；当链条因磨损而拉长时，则链条在轮上部分逐渐远离链轮中心而自动调节长度，如图7-21b所示。链轮的结构和材料1．链轮的结构（1）滚子链链轮的结构如图7-22所示，链轮的结构主要根据链轮直径的大小确定。（2）齿形链轮的结构齿形链轮的结构按GB/T10855—2003中的规定制造。链轮的结构和材料2．链轮的材料链传动的主要失效形式是链条元件的疲劳破坏和磨损，链轮所使用的材料应保证轮齿具有足够的强度和耐磨性。链轮及齿面一般都要进行热处理，且由于小链轮轮齿的啮合次数高于大链轮轮齿的啮合次数，故小链轮轮齿的磨损和冲击也较严重，小链轮的材料性能应好于或等同于大链轮的材料性能，小链轮的齿面硬度也应高于大链轮的齿面硬度。链轮常用的材料有优质碳素钢、灰铸铁和铸钢等，重要场合可采用合金钢。链传动的布置与维护1．链传动的布置布置链传动时应注意以下几方面。