《机械设计》-课件-第八章-带传动解析.ppt

1、带传动,概述 带传动工作情况的分析 V带传动的设计计算 V带轮设计 V带传动的张紧装置,大理石切割机,轿车发动机,拖拉机,车身冲压机,机器人关节,1 概述,1、带传动的组成 2、传 动 原 理 摩擦型传动 啮合行传动 3、带传动的应用：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,4、带传动的分类 平带传动 V带传动 圆带传动 多楔带传动 同步带传动 普通平带 平带 片基平带 普通V带 V带 窄V带 齿形V带 宽V带 圆带 多楔带 同步带,带传动,传动带,普通平带,平带轮,胶帆布平带、编织带（整卷出售、接头 ）、高速带（无接头） 。 结构简单，带轮也容易制造，在传动中心

2、距较大的场合应用较多。,普通V带特点 在一般机械传动中应用最为广泛，传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮间是V形槽面摩擦，故可产生比平型带更大的有效圆周力（约为倍）。 普通带有包布型带和切边型带两类。 普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E等型号，其截面依次增大。,包布型带,切边型带,带轮,窄V带特点 .与同型号的普通带相比,窄V带的高度为普通V带的1.3倍所以其横向刚度较大； .自由状态下，带的顶面为拱形，受力后绳芯为排齐状，因而带芯受力均匀； .带的侧面为内凹曲面，带在轮上弯曲时，带侧面变直，使之与轮槽保持良好的贴合； .窄带承载能力较普通带可提高50%-150%，使用寿命长。 窄

3、V带有：SPZ、SPA、SPB、SPC等型号，其截面依次增大。,包布窄带,窄带轮,宽V带特点 1.宽带主要用于无级变速装置的中间挠性摩擦件，因此常称为无级变速带 2.带体宽，可有较大变速的范围的； 3.带体较薄，以减小弯曲应力和纵向截面变形，但其横向变形较大，因此比普通带寿命短； 4.为使调速机构灵活，使用时应保持良好的润滑。,宽带,同步带特点 综合带传动、链传动和齿轮传动的优点。由于带的工作面呈齿形，与带轮的齿槽作啮合传动，并由带的抗拉层承受负载，故带与带轮之间没有相对滑动，从而使主、从动轮间能作无滑差的同步传动。 同步带传动的速度范围很宽，从每分钟几转到线速度40ms以上，传动效率可达99

4、.5，传动比可达10，传动功率从几瓦到数百千瓦。 同步带现已在各种仪器、计算机、汽车、工业缝纫机、纺织机和其它通用机 械中得到广泛应用。,同步带轮,同步带,同步带传动,多楔带轮,多楔带,兼有平带和V带的优点，工作接触面数多，摩擦力大，柔韧性好，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。解决多根V带长短不一而受力不均。,轿车发动机,齿形带,5、 传动形式 按照传动比分类：定传动比、有级变速、无级变速。,按照两轴的位置和转向分类：开口传动、交叉传动、半交叉传动、张紧轮传动 等。 注：交叉传动、半交叉传动适用于平带。,6、带传动的特点及应用范围 优点：带有良好弹性，具有缓冲、减振作用； 依靠摩擦力传递，但过

5、载时，带与带轮打滑，可保护其它零件； 结构简单、制造、安装、维护方便； 适用于中心距较大的两轴间的传递。 缺点：弹性滑动（速度损失，传动比不恒定）； 轴及轴承受力较大； 摩擦大，带寿命短，传动效率低； 结构不紧凑。 应用范围：不宜于大功率传动，平带传动传递功率小于500kW，V带传动传递功率小于700kW；带的工作速度一般为525m/s。带速不宜过低或过高，否则均会降低带传动的传动能力。,7、V带传动和平带传动的比较 在相同条件下，V带较平带能产生更大的摩擦力。因此，V带传动应用更为广泛。本章主要介绍V带传动。,8、V带的结构特点 V带分类：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、齿形V带、联组

6、V带等 。 注：一般多使用普通V带，目前窄V带的使用亦日趋广泛。,普通V带的结构 帘布芯V带：制造方便 抗拉体 绳芯V带：柔韧性好，抗弯强度大 普通V带的截型：Y、Z、A、B、C、D、E七种 窄V带的截型：SPZ、SPA、SPB、SPC四种,2.抗拉体,1.顶胶,4.包布,3.底胶,普通V带采用基准宽度制，即用基准线的位置和基准宽度来定带轮的槽型、基准直径和带在轮槽中的位置。 节面： 节宽bP： 轮槽基准宽度bd：bd=bp 带轮基准直径dd：dddp 基准长度Ld（公称长度）：,9、带传动的几何计算,V带传动的主要几何参数有：中心距a、带的计算长度Ld0、带轮的基准直径D1，D2、包角1。,

7、2 带传动工作情况的分析,2.1 带传动中的力分析 初拉力F0： 紧边和松边： 如果近似认为带工作时的总长度不变，则带紧边拉力的增加量，应等于松边拉力的减少量，即F1-F0=F0-F2 或F1+F2 =2F0,有效圆周力F 在带传动中，有效圆周力F并不是作用于某固定点的集中力，而是带和带轮接触面上各点摩擦力的总和，故整个接触面上的总摩擦力Fe即等于带所传递的有效圆周力，则 带传动所能传递的功率P为 则,2.2 带传动的最大有效拉力及其影响因素 1最大有效圆周力FC 当带有打滑趋势时，带和带轮间的摩擦力达到极限值，亦即带传动的有效圆周力达到最大值，这时， 式中 e为自然对数的底；为摩擦系数（对V

8、带，为当量摩擦系数V）；带在带轮上的包角；q每米带长的质量。,Fc与哪些因素有关？,2影响最大有效圆周力的因素 预紧力 ： 包角 ： 摩擦系数 ： 带的单位质量q和带速v,摩擦系数取值,橡胶 钢 橡胶 铸铁,F0越大越好吗？ 越小呢？,增大小轮包角的结构措施 合理安排松边、紧边的位置,合理张紧,2.3 带的应力分析 带工作时受拉应力、离心应力C及弯曲应力b作用。,带工作时的应力情况，可得如下结论： 带各点的应力不相同； 最大应力为 最大应力发生在带在紧边刚绕上主动轮处； 带是在循环变应力下工作，带的寿命与应力的大小及应力循环次数有关。当应力循环次数达到一定值后，将使带产生疲劳破坏。,2.4 带

9、的弹性滑动和打滑 1、带的弹性滑动,产生的原因,带的弹性、松边与紧边拉力差,定义,由于带的弹性而产生的带与带轮之间的相对滑动称为弹性滑动。,弹性滑动的特点,不可避免的 弹性滑动率,传动比不准确、效率降低、带的磨损,弹性滑动的后果,弹性滑动现象分析： 紧边在A点绕上主动轮 带的拉力逐渐降低， 变形量减小 带速滞后于带轮 即带与轮之间发生 相对滑动,A,B,B*,静弧,动弧,2、带的打滑,产生的原因,外载荷增加，使得,造成的后果,带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。,打滑的特点,可以避免的,带打滑时的现象？,如何避免带发生 打滑？,3、带的弹性滑动和打滑 动弧是接触弧的一部分 动

10、弧位于主动轮的出口边 欧拉公式适用于动弧 当动弧扩展到整个接触弧时发生打滑 弹性滑动不可避免，打滑可以避免 弹性滑动造成传动比不稳定,A,B,B*,静弧,动弧,3 V带传动的设计计算,3.1 带传动的疲劳强度 1. 带传动的主要失效形式： 打滑，带的疲劳破坏。 2. 带传动的设计准则 在保证带传动不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。,3. 单根普通V带的许用功率P0 V带的疲劳强度条件为 由上两式得： 则单根普通V带所允许传递的功率为 在包角=1800、特定长度、平稳工作条件下，单根普通V带的基本额定功率P0见表4.6。 当实际工作条件与上述特定情况不同时，应对P0加以修正。,3.2

11、 传动参数的选择 带传动的原始数据及设计内容：,功率P 主动轮转速n1 从动轮转速n2 （或传动比i） 传动位置要求（水平传动或倾斜传动） 工作条件,带型号 带轮直径D1，D2 带根数z 中心距 a 带长 Ld 初拉力F0 压轴力Fr 带轮结构,设计步骤和方法 1确定计算功率Pc Pc=KAP 式中 P传动的功率；KA工作情况系数。,每天工作小使数（h）,16,1016,10,16,1016,10,1.4,1.3,1.2,1.3,1.2,1.1,带式输送机（不均匀负）,旋转式水泵和压缩机(非离心式),通风机7.5kW）,发电机,金属切削机床,印刷机,旋转筛,锯木机和木工机械,载荷变动小,1.8

12、,1.6,1.5,1.5,1.4,1.3,破碎机(旋转式,颚式等),磨碎机(球磨,棒磨,管磨),载荷变动很大,1.6,1.3,1.4,1.1,负载启动,1.3,1.1,1.5,1.4,1.2,制砖机,斗式提升机,往复式水泵和压缩机,起重机,磨粉机,冲剪机床,橡胶机械,振动筛,纺织机械,重载输送机,载荷变动较大,1.2,1.2,1.0,液体搅拌机,通风机及鼓风机（7.5kW）,离心式水泵和压缩机,轻负荷输送机,载荷变动最小,软启动,KA,工 况,2选择带型 根据计算功率Pc和小带轮转速n1，选定带型。,3确定带轮的基准直径D1和D2 初选小带轮的基准直径D1； 验算带的速度v； 普通V带，vma

13、x=2530m/s。若vvmax，则离心力过大，则应减小D1；如v过小，则表示所选D1过小，这将使所需的有效拉力过大，即所需带的根数z过多，于是带轮的宽度、轴径及轴承的尺寸都要随之增大。一般以v10m/s为宜。 计算从动带轮的基准直径D2,4确定中心距a和带的基准长度Ld 初定中心距a0 分析：若a，则带长，带在工作时会抖动，外廓尺寸；但a不宜过小，否则包角，传动能力下降，带长，当v一定时，单位时间内绕转次数。 带的计算长度Ld0 由Ld0确定V带的基准长度Ld。,实际中心距a 考虑安装调整和补偿预紧力，中心距的变动范围为,5验算小带轮上的包角1 （至少900） 6确定带的根数z 式中 K包角

14、系数，考虑包角不同时的影响系数；KL长度系数，考虑带的长度不同时的影响系数；P0单根普通V带的许用功率；P0计入传动比的影响时，单根V带额定功率的增量。 在确定V带的根数时，为了使各根V带受力均匀，根数不宜太多（通常z1012），否则应该选带的截型，重新计算。,7确定单根V带的初拉力F0 预紧力的大小是保证带传动正常工作的重要因素。预紧力过小，摩擦力小，容易发生打滑；预紧力过大，则带寿命低，轴和轴承承受的压力大。 单根V带所需的预紧力为 8计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）FQ,4 V带轮设计 1、带轮的组成 典型的带轮由轮缘（用以安装传动带）、轮毂（用以安装在轴上）、轮幅或幅板（联接轮缘与轮毂）。 2、V带轮的设计要求 质量小；结构工艺性好；工作面和尺寸保持一定精度 3、带轮的材料 HT150、HT200（低速）、钢（高速，带速小于45m/s）、 铝或塑料（小功率）。 4、带轮的结构 轮槽尺寸 结构尺寸,实心式带