带传动(新)1.ppt

1、机械设计,北京石油化工学院 机械设计教研室 徐林林 2002.9,第八章 带传动,一、概述,1带传动的组成,固联于主动轴上的带轮(主动轮)； 固联于从动轴上的带轮(从动轮)； 紧套在两轮上的传动带。,2传 动 原 理,摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮 一起转动，并传递动力（平带和带传动） 。,啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一 起转动，并传递动力（同步带传动）。,按任意键继续,按任意键继续,3带传动的特点,结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲减振； 长距离传动 、传动平稳，具有过载保护作用 、 费用低； 摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现

2、象，传动比不稳定。,4带传动的类型,平带传动,平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。,V带传动,在一般机械传动中，应用最广的带传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。,多楔带传动,多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。,同步齿形带传动,同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。,按任意键继续,在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。,5带传动的应用,二、 V形带的类型与结构,摩擦力,列平衡

3、方程,与平皮带相比较,相同条件下，V带的摩擦力大于平带，传动能力更大,按任意键继续,带的截面尺寸,按任意键继续,带采用基准宽度制，即用带的基准线的位置和基准宽度来确定带在轮槽中的位置和轮槽的尺寸。,带的基准长度,V带的结构,胶体,胶体,胶帘布,线绳,胶帆布,胶帆布,按任意键继续,带传动的几何尺寸,V带的基准长度 Ld ：,在节线上量得的带周长,V带轮的基准直径 dd ：,与节线相对应的带轮直径,带传动几何尺寸 ：,1 小带轮包角,2 大带轮包角,1 2,a 带传动中心距,按任意键继续,三、带传动工作情况分析,带工作前：,此时，带只受初拉力F0作用,带工作时：,紧边 进入主动轮的一边,松边 退出

4、主动轮的一边,由柔性体受力平衡条件：,显然：,按任意键继续,紧边拉力的变化：,松边拉力的变化：,因为带为弹性体,紧边伸长为：,松边回弹为：,显然,按任意键继续,由,可得：,按任意键继续,对带轮列平衡方程：,有效拉力e,按任意键继续,P 增大时， 所需的Fe (即Ff )加大。但Ff 不可能无限增大。,当Ff 达到极限值Fflim 时，带传动处于即将打滑的临界状态。此时的Fe (即Fflim ) ， 称为最大有效圆周力，用Fec 表示。 Fec 的大小表示了带承载能力的大小。此时,F1 达到最大，而F2 达到最小。,按任意键继续,最大有效拉力及其影响因素,列出力的平衡方程：,按任意键继续,按任意

5、键继续,fv摩擦系数， 带轮上的包角。,柔韧体的欧拉方程,按任意键继续,包角的计算,因为,按任意键继续,将,及,代入欧拉方程,则可得最大有效拉力,按任意键继续,影响最大有效拉力的几个因素：,Fec 与F0 成正比，增大F0有利于提高带的传动能力，避免打滑。,但F0 过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩短带的寿命。,传动能力增加。,按任意键继续,带所能传递的圆周力增加，传动能力增强，故应保证小带轮的包角1。,这一要求限制了最大传动比 i 和最小中心距 a 。,a,1,因为：,i,1,;,按任意键继续,带的应力分析,1、拉应力,紧边的拉应力1：,松边的拉应力2：,式中：为带的横截面积 mm2。,按任

6、意键继续,2、 离心拉应力,带绕过带轮作圆周运动时会产生离心力。,微单元弧的质量,带速（m/s),带单位长度质量（kg/m）,带轮半径,微单元弧对应的圆心角,按任意键继续,对微段列出力的平衡方程：,由离心力引起的拉应力为：,按任意键继续,3、 弯曲应力,带绕过带轮时发生弯曲,由材力公式，梁弯曲时横截面上各点的正应力为：,取,h带的截面高度,节线至带最外层的距离,按任意键继续,显然：,dd,b ,故：,b 1 b 2,按任意键继续,带横截面的应力为三部分应力之和。,各剖面的应力分布为：,最大应力发生在,紧边开始进入小带轮处:,由此可知，带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。,按任意键继续,带的弹

7、性滑动和打滑,1、弹性滑动,因为,故松紧边单位长度上的变形量不等。,带绕过主动轮时，由于拉力逐渐减小，所以带逐渐收缩，使带相对于主动轮的转向向后滑动。,弹性滑动, 带正常工作时的微量滑动现象，不可避免。,同样的现象也发生在从动轮上。但情况有何不同？,由此可见：弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的。,按任意键继续,弹性滑动引起的不良后果：, 使从动轮的圆周速度低于主动轮 ，即 v2 v1；, 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 ；,按任意键继续,主从动轮线速度的变化情况可以用滑动率表示：,按任意键继续,传动比：,滑动率,弹性滑动引起的从动轮圆周速度的相对降低量,对

8、于V带： 0.010.02粗略计算时可忽略不计,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。,按任意键继续,当传递的载荷等于最大有效圆周力时，达到最大，弹性滑动发生在带与轮的整个接触面上，带就会沿整个轮面发生滑动，这种现象成为打滑。,带传动发生打滑时不能正常工作，还会使皮带发出严重磨损。所以应尽量避免。,按任意键继续,四、V带传动的设计计算,带传动的失效形式和设计准则,1、失效形式, 疲劳破损, 变应力引起, 打滑, 带与带轮之间的显著滑动，过载引起,2、设计准则,在保证不打滑的前提下，具有足够的疲劳寿命。,按任意键继续,.保证不打滑,传动的圆周力小于最大有

9、效拉力。可以通过限制单根带传递的最大功率来保证。,单根三角带所能传递的功率：,由欧拉方程：,可得,故,按任意键继续,. 保证带的疲劳强度,皮带的许用应力,由疲劳曲线方程,可得,皮带传动的应力循环次数,N=单位时间带的循环次数r每次循环应力变化次数j寿命Ln,单位时间带的循环次数,设，带循环一次绕过带轮的个数为j， 则,按任意键继续,对于V型带（化学纤维线绳结构）材料系数m由实验得m=11.1。 故,由,按任意键继续,既要保证不打滑又要保证带的疲劳强度,将,代入上式得,其中,此式包含了不打滑、不疲劳两个条件。,按任意键继续,由此得单根带所能传递的功率：,带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、

10、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。,单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。,实验条件：传动比i=1、包角180、特定长度(Ld=2240mm)、平稳的工作载荷。,5a和85c,实验结果列于,按任意键继续,实际工作条件：, 传动比 i 1, 从动轮直径增大，,b2减小，,传动能力提高，则额定功率增加,额定功率增量见表8-5b和8-5d。, 带长不等于特定带长, 带越长，单位时间内的应力循环次数越少，则带的疲劳寿命越长。相反，短带的寿命短。,为此，引入带长修正系数 KL 。见表8-2。, 包角不等于, 小带轮包角小于，传动能力有所下降，引入包角修正系数K 。 K1。见表8

11、-8。,按任意键继续,在实际工作条件下，单根V带的额定功率为：,3、V带传动的设计计算,（一）已知条件及设计内容,传递的名义功率P ；,已知条件,主动轮转速n1 ；,从动轮转速n2 或传动比 i ；,传动位置要求 ；,工况条件、原动机类型等；,V带的型号、长度和根数；,设计内容,带轮直径和结构；,传动中心距 a ；,验算带速 v 和包角 ；,计算初拉力和压轴力；,按任意键继续,（二）设计步骤和方法,1、确定计算功率 Pca KAP,2、根据n1、 Pc a选择带的型号,工况系数，查表86。,3、确定带轮基准直径dd1、dd2,带轮愈小，弯曲应力愈大，所以dd1 dmin ,表8-3,dd2 = i dd1(1 -），圆整成标准值,4、验算带速v （v525m/s）,N,5、确定中心距 a 及带长 Ld,6、验算主动轮的包角1,7、计算带的根数 z,N,z 7 ？,Y,N,8、确定初拉力 F0,9、计算压轴力 FP,10、带轮结构设计,按任意键继续,五、V带传动的张紧装置,1.定期张紧装置,2. 自动张紧装置,3. 采用张