机械基础 课件 第十三章-带传动.ppt

1、第三部分(第十三章)带传动,机械基础,机器组成部分,基本概念：,传动装置的作用：将原动机的运动和动力传递给工作机，并进行减速、增速、变速或改变运动形式等，以满足工作机对运动速度、运动形式及动力方面的要求。,原动件,传动装置,控制装置,机械传动,流体传动,电力传动,传动装置的分类,机械基础,工作机,机械基础,机械传动：利用机械方式传递动力和运动的传动。,主要可分为两类：摩擦传动：靠机器零件间的摩擦力传递动力和运动，包括V带传动、绳传动和摩擦轮传动等。,啮合传动：靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动，包括同步带传动、齿轮传动、链传动、螺旋传动等。,设备如：减速机、制动器、离合器、连轴

2、器、无级变速机、丝杠、滑轨等。,机械基础,第十三章带传动,13-5带传动的张紧装置,13-1带传动概述,13-2带传动的受力分析,13-3带传动的计算,13-4V带轮的结构,补充：链传动,挠性传动,通过中间挠性件传递运动和动力的传动机构；由主动轮、从动轮和中间挠性件所组成；包括：带传动、链传动和绳传动。,挠性传动的工作原理,摩擦传动：平带、V带、多楔带、圆带等。,啮合传动：同步带、链传动等。,带传动和链传动适用于两轴中心距较大的传动场合。,机械基础,带传动是由两个或多个带轮和紧套在带轮上的环形传动带组成，可分为摩擦传动型和啮合传动型。,一、工作原理：,同步带,13-1带传动概述（Beltdri

3、ve）,机械基础,安装时带已经被拉紧，靠带与带轮间的摩擦力完成传动。,带传动优点：,1、适合中心距较大的两轴传动；2、有过载保护作用，过载打滑，不损伤其它零件；3、结构简单、价格低廉，制造精度不高；4、吸收振动、缓和冲击，传动平稳，无噪声；5、维护方便，不需润滑。,机械基础,带传动缺点：,1、摩擦传动不能保持准确的传动比，传动效率低；2、外廓尺寸大，需要张紧装置；3、带的寿命较短；4、带传动具有摩擦放电，不适合放在易爆、易燃的场合。,最简单，截面形状为矩形，其工作面是与轮面接触的内表面。适合于高速转动或中心距a较大的情况。,1、平带传动,截面形状为等腰梯形，与带轮轮槽相接触的两侧面为工作面，在

4、相同张紧力和摩擦系数情况下，V带传动产生的摩擦力比平带传动的摩擦要大，故具有较大的传动能力，结构更加紧凑，广泛应用于机械传动中。,2、V带传动,二、带传动的类型,V带传动,机械基础,截面形状为圆形，传动能力小，常用于仪器和家用电器中。,相当于平带与多根V带的组合兼有两者的优点，适于传递功率较大要求结构紧凑场合。,3、多楔带传动,4、圆带传动,多楔带传动,圆带传动,机械基础,机械基础,外包层,抗拉体是承受负载拉力的主体。,顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。,外壳用橡胶帆布包围成型。,1、V带的结构：由外包层、强力层、填充物组成。,三、V带轮的结构（StructureofVbeltdrivin

5、g）,2、带的节线与节面,当带受纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线称为节线。,由全部节线构成的面称为节面。带的节面宽度称为节宽（bd）：当带受纵向弯曲时，节宽保持不变。,机械基础,3、带的型号,普通V带：楔角为40，相对高度（h/bd）为0.7的三角带。,普通V带已标准化，根据截面尺寸，可以分成七种型号，分别是YE。,机械基础,机械基础,带轮的基准直径d：,4、名词解释：,带轮上与所配用的V带的节面宽度bd相对应的直径。,皮带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度。,皮带的基准长度Ld：,皮带的公称长度Li：,皮带的内周长度。,机械基础,5、V带轮的材料,6、V带轮的结构尺寸

6、,1）实心式2)腹板式3）轮辐式,可采用铸钢或钢板冲压后焊接,塑料、木材,高速：,其他：,带轮常用铸铁制造(允许的最大圆周速度V25m/s)。带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等。,小直径da（2.53）d中等直径da300mm直径很大da350mm,机械基础,带轮由三部分组成：轮缘（用以安装传动带）；轮毂（用以安装在轴上）；轮辐或腹板（联接轮缘与轮毂）。V带带轮按轮辐结构不同划分为实心式、腹板式、孔板式和椭圆轮辐式四种结构型式。,普通V带两侧面的夹角均为40，带轮轮槽的楔角比皮带截面夹角小，其目的是为了使皮带在弯曲后仍能紧贴轮槽的两面。一般轮槽的楔角等于32、34、36或38。,7、

7、带轮楔角与皮带截面夹角的关系,机械基础,实心式,腹板式,孔板式,幅轮式,机械基础,一、带传动参数,两轴平行且回转方向相同的传动称为开口传动。,机械基础,13-2带传动的受力分析（Stressanalysisofbeltdrive）,设小、大带轮的直径为d1、d2，带长为Ld。,则包角,代入,式中“”适用大轮包角2，“”适用小轮包角1。,机械基础,带长Ld：,A,D,C,B,所以若已知带轮直径、带长Ld，由上式可得中心距：,机械基础,机械基础,安装时，带必须以一定的初拉力F0张紧在带轮上。,带工作前：,此时，带只受初拉力F0作用,二、带传动的受力分析,带工作时：,松边退出主动轮的一边,紧边进入主

8、动轮的一边,由于摩擦力Ff的作用：,紧边拉力由F0增加到F1；,松边拉力由F0减小到F2。,Ff带轮作用于带的摩擦力,机械基础,Fe=Ff=F1F2,Fe有效拉力，即圆周力,如图，小轮为主动轮,带是弹性体，工作后可认为其总长度不变，则：,紧边拉伸增量松边拉伸减量,紧边拉力增量松边拉力减量F,因此：,F1F0F,F2F0F,F0(F1F2)/2,F1F0Fe/2,F2F0Fe/2,由Fe=Ff=F1F2，得：,带所传递的功率为：,其中：v为带速,机械基础,打滑：,三、带传动的最大有效拉力Fmax,当带所传递功率过大（过载），所需的圆周力Fe超过带与轮面之间的摩擦力Ff时，带与带轮将发生显著的相对

9、滑动，导致传动失效。这种现象称为打滑。,当Ff达到极限值时，带传动处于即将打滑的临界状态。此时，紧边拉力F1达到最大，而松边F2达到最小。,P增大时，所需的Fe(即Ff)加大。但Ff不可能无限增大。,机械基础,欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前，紧、松边拉力的最大比值。,其中：f为摩擦系数；为带轮包角（小带轮、单位弧度）,机械基础,由于带在大轮上的包角2总是大于在小轮上包角1，所以打滑总是先发生在小带轮上。,带传动即将打滑时，摩擦力达到极限值，可推出古典的柔韧体摩擦欧拉公式：,欧拉公式：,Fe此时为不打滑时的最大有效圆周拉力，正常工作时，有效拉力不能超过此值。,整理后解得：,机械基础,带即将

10、打滑时，联立解方程：,四、影响最大有效圆周拉力的几个因素：,但F0过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩短带的寿命。,包角：,Fe，带的传动能力增强，故应保证小带轮的最小包角1。,摩擦系数f：,fFe，传动能力增加。,对于V带，应采用当量摩擦系数fv。,带单位长度的质量q和带速v：q、v越大，Fe越小。,机械基础,相同的预拉力情况下，当包角180时：,V带F1/F2efv5,平带F1/F2ef3,由此可见：相同条件下，V带的传动能力强于平带。,机械基础,设d1、d2：主、从动轮的直径，mm；n1、n2：主、从动轮的转速，r/min；则两轮的圆周速度分别为：,1、带轮的圆周速度,13-3带传动的计算

11、（运动分析）（Motionanalysisofbeltdrive）,机械基础,一、带传动的运动分析,2、弹性滑动,机械基础,当带绕过主动轮时，由于拉力逐渐减小，带的变形程度减小。这时带沿主动轮的转向相反方向收缩（滑动），使带的速度v低于于主动轮的圆周速度v1，向后滑动。,同样的现象也发生在从动轮上。但情况有何不同？,弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的。,由此可见：,当带绕过从动轮时，由于拉力逐渐增大，所以带逐渐伸长，这时带沿从动轮的转向相同方向滑动，使带的速度v高于于从动轮的圆周速度v2，向前滑动。,比较两种滑动现象：,打滑,是指由于过载引起的全面滑动，是带传动的一种失效形式，应当避免。在传动

12、突然超载时，打滑可以起到过载保护作用，避免其它零件发生损坏。,弹性滑动,是指正常工作时的微量滑动现象，由拉力差（即带的紧边与松边拉力不等）引起了带的不同弹性变形量，使得带的速度低于主动轮的速度，高于从动轮的速度，带沿着轮面产生滑动。这在带的工作中是不可避免。,机械基础,弹性滑动引起的不良后果：,产生摩擦功率损失，降低了传动效率；,引起带的磨损，并使带温度升高。,使从动轮的圆周速度低于主动轮，即v2v1；,机械基础,打滑引起的不良后果：,打滑将造成带的严重磨损，带的运动处于不稳定状态，致使传动失效。,传动比i,反映了弹性滑动的大小，随载荷的改变而改变。载荷越大，越大，传动比的变化越大。一般V带传

13、动的滑动率在1%2%内，一般计算不予考虑。,滑动率,带的弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率。,3、传动比与滑动率,实际传动比,理论传动比,机械基础,【例题】一平皮带传动，传递的功率P=15kW，带速v=15m/s，带在小轮上的包角1=170o，带与轮面间的摩擦系数f=0.3。求：（1）传递的圆周力Fe；（2）紧边拉力F1、松边拉力F2；（4）所需的预拉力F0；,机械基础,解：（1）传递的圆周力,（2）紧边、松边拉力,机械基础,（3）所需的预拉力,二、带传动的主要性能：,带的速度V：,一般为V525ms；,单级传动比：平型带45，V（三角）带710，同步齿型带10；,通常，带传动用于中小功率电

14、动机与工作机械之间的动力传递。目前V带传动应用最广。近年来平带传动的应用已大为减少。但在多轴传动或高速情况下，平带传动仍然是很有效的。,传动比i：,效率：,传动效率0.900.95,机械基础,带传动常用的张紧方法是调节中心距。,13-5带传动的张紧装置（Tensioningdeviceofbeltdrive）,机械基础,带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮上，而且当带工作一段时间之后，因永久伸长而松驰时，还应将带重新张紧。张紧装置分定期张紧和自动张紧两类。,采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力，使带重新张紧。,机械基础,中心距不能调节时，可采用具有张紧轮的装置。,机械基础,若张紧轮置于松边内

15、侧，则应尽量靠近大带轮。,若张紧轮置于松边外侧，则应尽量靠近小带轮。,机械基础,机械基础,补充：链传动（Chaindrive）,一、链传动组成,二、链传动工作原理,三、链传动特点,四、链传动的主要性能,五、链条的分类与结构,机械基础,链传动的结构组成,一、链传动的组成：,由装在平行轴上的主动链轮、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成。,二、链传动的工作原理：,以链条作中间挠性元件，靠链与链轮的啮合来传递动力和运动。,机械基础,三、特点：,平均传动比准确，无滑动；作用在轴上压力小，对轴承的摩擦小；结构紧凑，工作可靠性较高，寿命较长；能在恶劣的环境下工作；,优点：,瞬时链速和瞬时传动比不恒定，传动

16、不平稳传动时有噪音、冲击只能用于平行轴间的传动与带传动相比，制造和安装较困难,缺点：,机械基础,比较链传动与带传动,平均传动比恒定；传动能力高（传动力矩和功率大），传动效率高；张紧力较小，不易打滑；可用于恶劣环境（高温、油污、多尘、潮湿等）；传动平稳性差，工作时存在振动和噪声；加工和安装精度高（价格比较高）。,与皮带传动相比，链传动具有以下特点,机械基础,四、链传动的主要性能：,闭式0.950.98；开式0.900.93；,传动功率：,传动效率：,单级传动比：,通常i8,通常P100kw；,传动链速：,通常v15m/s；,中心距：,amax56m,机械基础,五、链条的分类与结构,按结构的不同分为滚子链和齿形链两种。,1、链条的分类：,滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。,滚子链上相邻两滚子中心