第七章摩擦轮与带传动1.ppt

1、第七章 摩擦轮传动和带传动,第一节 概述,摩擦轮传动和带传动借助于摩擦力传递运动和扭矩,摩擦轮传动,(可作变传动比传动)直接接触,带传动,带为中间挠性件,摩擦轮传动和带传动的特点,优点：1结构简单，易于制造,2传动平稳，噪声小,3变速传动时，传动比调节简便，无级变速,4过载时有保护作用(打滑),缺点：1传动比不能精确地恒定,2转矩不宜过大。,3磨损快，寿命低。,4传动效率低。,第二节 摩擦轮传动,一、传动的工作原理,利用主、从动轮之间的摩擦力传递运动和扭矩：f.FnFt,法向力Fn,摩擦力f.Fn,工作圆周力Ft,摩擦轮在接触面间可能的滑动,弹性滑动,打滑,1弹性滑动：,两摩擦轮表层由于在摩擦

2、力的作用下产生不同情况的切向 弹性变形而引起的相对滑动叫做弹性滑动。,由于弹性滑动的存在，使得从动轮内 圆周速度v2，低于主动轮的圆周速 度v1,其滑差率：,金属：=0.51%,非金属材料=510%,材料的弹性模量E越低，弹性滑动越厉害,存在弹性滑动时摩擦轮的实际传动比：,圆柱摩擦轮传动：,圆锥摩擦轮传动,注意：弹性滑动在摩擦轮传动中是不可避 免的,弹性滑动后果:,速度损失功率损失，实际 传动比偏差，使传动精度 降低,措施：采用高弹性模量材料制作轮面,2打滑：,当f.FnFt,时主动轮将不能带动从动轮，接,触表面将会产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。,打滑后果：将使摩擦轮面产生严重摩损，因

3、而使传动寿命 降低,打滑现象一般允许发生在起、制动等短暂时间内，正常 工作时，必须设法避免。,应用：功率，传动比，速度和轴间中心距等方面适用范围 很大。 功率：18kw。最大:220kw 传动比: 7。最大: 25(微动装置),二、法向力的计算,(一)圆柱摩擦轮传动,为保证正常传动，必须有足够的法向力Fn,代入,f摩擦系数，表7-1,K载荷系数,k=1.21.5(功率传动) k=3.0(示数传动),K考虑载荷的不平稳性及保证传动的可靠性,若取k=1.35,f=0.2，第一个式子，则Fn7Ft,摩擦轮传动功率不宜过大,(二)圆锥摩擦轮传动,D1应换为主动轮的平均直径Dm1,三、作用在轴上的载荷,

4、Ft作用在圆周方向的载荷,Fn接触面间的法向力,计算,轴、支承,1圆柱摩擦轮,Fr径向力指向轮心,Fr=Fn,Ft圆周力主反从同,Ft=f.Fn,2圆锥摩擦轮,Ft圆周力主反从同,Ft=f.Fn,Fr径向力指向轮心 Fr=Fn.cos Fa轴向力背向锥顶 （指向大端） Fa=Fn.sin, 12, Fa1Fa2,因此要获得同样大小的法向力，可移动小轮，较省力，操 作方便,四、摩擦轮材料,要求：1)弹性模量要大，以减小弹性滑动和滚动摩擦损失,2)摩擦系数要大，以便在传递同样的圆周力时减小 两轮间的法向压力,3)表面接触强度和耐磨性要好，以保证传动所需的寿命,4)在干摩擦条件下，吸湿性要小。,具体

5、应根据不同要求而定:,1)淬火纲淬火钢或铸铁 :高速、高效、尺寸紧凑、闭式传动,2)铸铁铸铁:尺寸较大、转速较低、开式传动,3)钢(铸铁)橡胶、石棉或其它工程塑料： f较大，但强度较低， 小功率和仪器中(干摩擦),注意：为使摩损均匀，轮面较松的材料最好用作主动轮， 否则打滑时将使从动轮面遭受局部磨损，主动轮转， 从动轮不转，只磨一小部分,第三节 摩擦无级变速器,无级变速器有机械、电动和液压等，机械的无级变速器一般 都利用摩擦传动原理。,摩擦无级变速器具有结构简单、紧凑和转动惯量小等特点。,一、无级变速器应用场合和类型,1运转中需经常连续地改变速度，如切削不同直径的棒料，线、 纸、布的卷绕等。,

6、2探求最佳工作速度，如试验设备，自动线的试调等。,3某些仪器和设备中的计算装置和测试装置,4需缓速起动的场合。,类型：,二、变速范围,如图所示，假设轮1和轮2作无滑动的纯滚动,设轮1以1转动， R2 由R2max向R2min变化， 2由2min向2max变化,i12在i12max至i12min之间得到无级的变化,1不变的情况下，从动轴角速度2的调节范围为：,注意：如R2min太小，需Fr太大，易打滑,第七章 摩擦轮传动和带传动,第一节 概述,摩擦轮传动和带传动借助于摩擦力传递运动和扭矩,摩擦轮传动,(可作变传动比传动)直接接触,带传动,带为中间挠性件,摩擦轮传动和带传动的特点,优点：1结构简单

7、，易于制造,2传动平稳，噪声小,3变速传动时，传动比调节简便，无级变速,4过载时有保护作用(打滑),缺点：1传动比不能精确地恒定,2转矩不宜过大。,3磨损快，寿命低。,4传动效率低。,第七章 带传动,a.带传动的工作原理,一、带传动的类型和张紧装置,第四节 带传动,一、带传动的类型和张紧装置,b.应用：,c.带的截面形式：,平型带；V带； 圆带，多楔带,平带传动时,摩擦力:F=Qf,V带传动时,摩擦力:,外廓尺寸相同时， V带的传动 能力比平型带大。,其中：,带传动的主要类型,带传动的类型 按照传动比分类：定传动比，有级变速；无级变速,带传动的类型 按照两轴的位置和转向分类：,V带的类型,普通

8、 窄 联组,齿形V带,V带的结构 普通V带的结构： 帘布芯V带：制造方便 承载体 绳芯V带：柔韧性好、抗弯强度大 普通V带的截型分YZABCDE七种 窄V带的截型分SPZ.SPA,SPB，SPC四种 截面尺寸表7-2基准长度系列表7-3,二、V带和带轮,(一)V带,楔角=40,基准宽度bp,基准直径d中性层，既不受拉也不受压层,基准长度Ld 中性层的长度,公称长度L，外周长度，内周长度,(二)带轮,a实心式： 直径较小时,b幅板式：中等直径,c孔板式；便于加工、减轻重量,d.张紧方法,1. 调节中心距,2. 中心距不可调时，加上张紧轮,三、带传动的几何关系,1包角：带和带轮的接触弧所对应的中心

9、角称为包角， 用表示,1的近似公式推导如下：,即：,2带的几何长度L,3中心距,四、带传动的受力分析,Ft=F1-F2=Ff,F1紧边拉力，F2松边拉力,Ft有效圆周力,Ff总摩擦力,F0 预紧拉力,传动带在工作时，可认为在弹性范围内其总长不变。即 紧边拉力的增量与松边拉力的减量相等。,即：,F1-F0=F0-F2 F1+F2=2F0,又由前式(F1-F2=Ft)即得,即将打滑时，F1和F2之差达最大，其关系可用 欧拉公式表示,(7-17),带的摩擦传动原理(小结）,带上的作用力,初拉力,带张紧在带轮上，受工作载荷前,紧边拉力,作用在紧边上的拉力,松边拉力,作用在松边上的拉力,有效拉力,带和带

10、轮接触面上的摩擦力总和,各个力之间的关系,带传动所传递的功率,（7-17）,带传动的最大有效拉力及其影响因素,柔韧体的欧拉公式：,e-自然对数的底（e=2.718） -带在带轮上的包角 rad （平行传动时为小轮包角）,fv当量摩擦系数 平带fv=f,V带,最大有效拉力的影响因素,预紧力 ： 包角 ： 摩擦系数 ：,F0越大越好吗？ 越小呢？,摩擦系数：橡胶钢 f=0.4 ； 橡胶铸铁 f =0.8,F0,，fv Ft,避免打滑的条件应为：足够的fv，值和F0值,另由式7-17和式(7-19)得:,五、带传动的应力分析,(一)由松、紧边拉力产生的应力,12,带轮上从紧边到松边不断减小,(二)离

11、心力产生的应力,离心力虽只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的 拉力作用于带的全长,(三)带在带轮上弯曲产生的弯曲应力,E带的弹性模量,带的厚度,D带轮的直径,小带轮处的弯曲应力较大:,b1 b2,最大应力：,位置：紧边进入小带轮的接触点,b1对传动带的寿命影响最大， 小带轮直径不宜过小。,六、弹性滑动、打滑和滑动率,1弹性滑动,当传动带从紧边过渡到松边时，拉力由F1F2。因此，自 某点B1开始，带的拉伸变形逐渐减小。,这种由于带的弹性变形量的改变，而引起 的传动带与轮面在局部接触弧上的相对滑 动称弹性滑动。,弹性滑动是不可避免的。,2带传动的滑差率和实际传动i,由于弹性滑动使从动轮的圆周速

12、度v2低于主动轮的圆周速 度v1，其速度损失率称为滑差率(也称滑动率)。,或,一般平型胶带=1-2%,三角胶带 =1.5%,带传动的实际传动比为：,弹性滑动的后果:除了造成功率损失和带的摩损，还引起从 动轮圆周速度的损失，使带传动得不到准 确的传动比，使传动精度降低。,3打滑-FtFfmax时,当载荷大到某一数值时(FtFfmax)时，带首先与小带轮在整 个接触弧上产生相对滑动。,这种由于载荷过大，引起的传动带与小带轮轮面在整个接 触弧上的相对滑动，称为打滑。,注意：打滑首先发生在小带轮上。,带传动产生打滑以后不能产生正常工作，而且会引起带 的过度磨损,因此必须避免。,七、普通V带传动的设计与

13、计算,已知：用途，工作情况，功率，主从动轮的转速或传动比， 原动机类型，空间尺寸,设计确定：带的型号，带轮直径，带长，传动中心距， 带的根数，轴上的载荷，带轮结构,(一)选择带的型号,Pd=KA.P,KA工况系数，表7-5,由Pd，小轮转速n1图7-17 选带的型号,(二)确定带轮直径D1、D2,小带轮直径的选取至关重要：,D1小，弯曲应力，v， 根数，轮宽,D1大，D2，重量，尺寸,可取多组数据试算，进行比较,DMIN见表7-6,(三)验算带速 ( V=5-25m/s),按表7-7选D,要求:V=5-25m/s,v过高，离心力，压紧力，摩擦力，传递的圆周力、 功率,v过低，功率P=F.v一定

14、时，F,需传递的圆周力，易打 滑，带的根数,(四)确定带的基准长度,初定a0计算L选取标准带长Ld(表7-3),0.7(D1+D2)a02(D1+D2),(五)确定实际中心距,(六)验算小带轮包角1,1过小，带易打滑，要求:1120(特殊情况190),1过小时的措施 1)加大中心距a,2)采用张紧轮,(七)计算V带的根数,P0i=1，特定长度，平稳工作，单根V带的基本额定功 率，表7-8,K包角修正系数，表7-9,KL带长修正系数，表7-3,P0i1时，单根V带额定功率的增量，表7-10,(八)计算作用在轴上的载荷,(不考虑两边的拉力差),(九)确定带轮的结构尺寸,其中,F0可按式(7-33)

15、选取,三角带轮的材料多采用灰铸铁，小功率时可用铸铝和塑料 ，高速时用铸钢,三角带轮结构可用实心轮(D400mm),注意：轮槽=34，36，3840(带的楔角)见表7-4,第五节 同步带传动,一、同步带传动的特点和应用,综合带传动和齿轮传动的优点:,钢丝绳强力层受力后 仍保持节距不变无相对滑动,主要参数：,主动轮，从动轮作同步传动,Pd节距，纵向截面上相邻两齿中心轴线间节线上的距离,节线受弯时，带中保持原长不变的周线,LP节线长度，公称长度,类型：,按齿型:,梯型齿,半圆弧齿,双圆弧齿,梯型齿,单面同步带 (仪器中常用),双面同步带,按节距不同:最轻型MXL，超轻型XXL，特轻型XL，轻型L，

16、重型H，特重型XH，超重型XXH，表7-12，表7-13,二、带轮,轮缘表面须制出轮齿,渐开线齿形(推荐),直边齿形,带轮齿数:同时啮合齿数6,三、同步带传动的设计计算,已知条件：用途、功率、大小带轮的转速或传动比，空间 尺寸范围,确定：同步带的型号，带长，齿数，中心距，带轮节圆直 径及齿数，带宽，带轮结构,解：(一)选带型,Pd=KA.P,KA工作情况系数，表7-15,Pd，n1图7-22选带型,(二)带轮齿数和节圆直径,(三)带长和带的齿数,查表7-13 LP及齿数,(四)实际中心距,(五)小带轮啮合齿数,圆整为整数,(六)选择带宽,bs0基准宽度，表7-12,KZ啮合齿数系数,zm6时, KZ=1;zm6时, KZ=1-0.2(6-ZM),(七)计算作用在轴上的载荷,P0-同步带基准宽度bs0所能传递的功率,式(7-38),(八)带轮结构（从略）,第六节 其它带传动简介,一、齿孔带传动,适用：重量轻，转矩小，传动精度较高,齿孔带：齿孔35mm电影胶卷齿孔,材料0.15-0.25mm，涤纶， 三醋酸纤维素,带轮：渐开线齿形(推荐)，圆弧齿形,材料硬铝，