▏带传动和链传动基础知识[课堂上课]

1、带传动和链传动基础知识,通过中间挠性件传递运动和动力,适用于两轴中心距较大场合,带传动： 组成：带和带轮 类型：摩擦式带传动 啮合式带传动,链传动： 组成：链条和链轮 类型：啮合式,1,学习课堂,一、带传动的组成及特点,固联于主动轴上的带轮1(主动轮)； 固联于从动轴上的带轮3(从动轮)； 紧套在两轮上的传动带2。,1带传动的组成,51 带传动的类型和应用,2,学习课堂,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）。,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） 。,3,学

2、习课堂,3、传动特点 优点：1）有过载保护作用（过载打滑) 2）有缓冲吸振作用， 运行平稳无噪音（带有弹性） 3）适于远距离传动（中心距大） 4）结构简单，制造、安装精度要求不高，维护方便 缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定 2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 3）结构尺寸较大、不紧凑 4）打滑，使带寿命较短 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合 6）效率低。,二、带传动的类型,1.应用: 带传动传动的功率P100KW，带速v=5-30m/s，平均传动比i7，传动效率为94%-96%。同步齿形带的带速为40-50m/s，传动比i10，传递功率可达200KW

3、,效率高达98%-99%。 带传动主要用于要求传动平稳,传动比要求不严格的中小功率的较远距离传动,4,学习课堂,2.类型: 1)摩擦式带传动 按传动带的截面形状分 （1）平带 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。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。 （2）V带： 截面形状为梯形，两侧面为工作表面。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。,5,学习课堂,在相同的张紧力作用下，V带可比平带产生较大的正压力，因而获得较大的摩擦力。 设平带与V带传动承受相同的张紧力Q,则平带工作时产生的摩擦力为 Ff = fN = fQ V带工

4、作时产生的摩擦力为,这种情况表明，在同样张紧条件下，V带传动的传动能力远比平带传动大。因此，在传递相同功率的情况下，V带传动的结构较为紧凑。,6,学习课堂,（4）圆形带： 横截面为圆形。只用于小功率传动。,7,学习课堂,2)啮合式带传动,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;传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合.(强力层为钢丝绳,变形小;带轮为渐开线齿形),8,学习课堂,9,学习课堂,3)带传动传动形式,开口传动,交叉传动,半交叉传动,10,学习课堂,一、V带的结构和标准 1.结构:标准V带都制成无接头的环形带，其横截

5、面结构如图所示。强力层的结构形式有帘布结构(制造方便,抗拉强度高)和线绳结构(柔韧性好,抗弯强度高,适用带轮直径小,转速较高场合)。,52 V带与V带轮,11,学习课堂,2.标准:按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递的功率就大,3.参数和尺寸:,带的截面尺寸,节宽节面的宽度bp。,相对高度V带高度h与 节宽bp之比。约为0.7(窄0.9),带轮基准直径V带轮上与所配V带节宽bp 相对应的带轮直径。,基准长度带节面长度(V带在带轮上张 紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld 。),12,学习课堂,13,学习课堂,4.带的标

6、记:,Z1400GB11544-89,带型,基准长度,标准编号,5.窄V带,窄v带顶面呈弧形，可使带芯受力后保持直线平齐排列，因而各线绳受力均匀；两侧呈凹形，带弯曲后侧面变直，与轮槽能更好贴合，增大了摩擦力；主要承受拉力的强力层位置较高，使带的传力位置向轮缘靠近；压缩层高度加大，使带与带轮的有效接触面积增大，可增大摩擦力和提高传动能力；保布层采用特制柔性保布，使带绕性更好，弯曲应力较小。,14,学习课堂,2.结构: (1).轮的结构: (2).轮槽尺寸: 注意带的楔角为什么大于带轮轮槽楔角?,二、带轮的材料与结构 1.材料:,通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。,转速较高时宜

7、采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。,小功率时可用铸铝或塑料。,因此，与普通v带传动相比，窄v带传动具有传动能力更大、（比同尺寸普通v带传动功率大50150），能用于高速传动（v=35,45m/s）。效率高（达92,96）、结构紧凑、疲劳寿命长等优点。目前，窄v带传动已广泛应用于高速、大功率的机械传动装置。,6.活络V带 中心距不能调整的低速轻载的场合,S型：实心带轮 P型：腹板带轮 H型：孔板带轮 E型：椭圆轮幅带轮,15,学习课堂,3.带轮的标记:,带轮 A 3100 P GB10412-89,名称,槽型,槽数,基准直径,结构形式代号,标准编号,16,学习课堂,53 带传动的受力分析和应力分析

8、,一.受力分析和打滑,设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1F0F0F2；或：F1 F22F0；,记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。,带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。,带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。,定义由负载所决定的传动带的有效圆周力为FeP/v，则显然有FeFf。,17,学习课堂,带传动的最大有效拉力Fmax有多大？,由欧拉公式可知：,欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec 。,预紧力F0最大有效拉力Fec ,包角最大有效拉力Fec

9、 ,摩擦系数 f最大有效拉力Fec ,切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！,取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有:FeFfF1F2；,因此有：F1F0Fe2；F2F0Fe2；,包角的概念,当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。,18,学习课堂,打滑:,若带的工作载荷加大，有效圆周力达到临界值Fmax后，则带与带轮间会发生明显显著全面的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。,19,学习课堂,带传动在工作过程中带上的应力有：,分析详见,二、带传动的应力分析, 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；, 离心

10、应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力；, 弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。,20,学习课堂,为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。,工作时带在变应力工作状态下工作，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，带将产生疲劳破坏。 由疲劳强度条件：,带的许用拉应力,21,学习课堂,三、带传动的弹性滑动,带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。,带传动中因带的弹性变形变化而引起的带与带轮间的局部相对滑动，称为弹性滑动。,（演示）,54 带传动的弹性滑动和传动比,22,学习课堂,或,其中：,因此，传动比为：,弹性滑动导致：

11、从动轮的圆周速度v2主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用滑动率来表示：,因带传动的滑动率=0.01-0.02,其值不大，可不予考虑。,23,学习课堂,弹性滑动与打滑的区别 A.现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上 打滑发生在带与轮的全部接触长度 B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性 打滑：过载 C.结论：弹性滑动不可避免 打滑可避免,24,学习课堂,一、带传动的失效形式和设计准则,1.失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等,55 普通V带传动的设计,2.设计准则：保证带在不打滑的前提下，有足够的疲劳强度和寿命,设计的原始数据为：功率P，转速n1、

12、n2（或传动比i），外廓尺寸要求及工作条件等。,设计内容：确定带的型号、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸，材料及张紧方式等。,25,学习课堂,二、单根V带的基本额定功率,单根普通v带在试验条件所能传递的功率，称为基本额定功率，用P1表示 单根普通v带在设计所给定的实际条件下，允许传递的功率，称为额定功率，用P表示： P=(P1+P1)KKL 式中: P1为单根V带的基本额定功率,kW； 查表55 单根普通v带基本额定功率P1是在特定试验条件（特定的带基准长度Ld，特定使用寿命，传动比i=1，包角180，载荷平稳）下测得的带所能传递的功率。一般设计给定的实际条件与上述试验

13、条件不同，须引入相应的系数进行修正。 P1为功率增量,Kw; 当传动比i1时,带在大轮上的弯曲应力较小,传递的功率可以增大些。查表56。 K包角修正系数，见教材表57；KL带长修正系数,见教材表58。,26,学习课堂,三、V带型号和根数的确定,带型号可由计算功率和小带轮转速n1查教材图10得到。 PC=KAP P为传动的额定功率kW；KA为工作情况系数，查教材表59。 V型带的根数Z可按下式确定： Z=PC/ P= PC/(P1+P1)KKL 一般Z=，max10.以保证受力均匀。,四、主要参数的确定,1. 带轮的基准直径和带速 带轮直径小，则传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时

14、，应取小轮基准直径dd1ddmin。ddmin值见表。 带速Vdd1n1/601000 式中：V的单位m/s; dd1的单位为mm; n1的单位为r/min. 若V太小，由P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，带的根数太多，且P1太小，弯曲增加，寿命降低，措施：应dd1增加。V太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力降低，传递载荷能力下降，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降，这时措施dd1应减小，否则寿命太短。一般V25m/s之间。,27,学习课堂,2.中心距和带长 影响因素： a太小，结构紧凑，但带短，使绕转次数增多，降低带的寿命，同时包角 减小，降低传动能力。 a

15、太大，传动结构尺寸增大，高速时带容易颤动。 如结构布置有要求已定则中心距a按结构确定。 若求中心距a时：初选a0 的取值范围为：,带的长度可由几何条件求得： L2a+1.57(dd1+ dd2)+( dd2+ dd1)2/4a 根据中心距a0计算出带长L0,由表52中取接近基准长度Ld,再按下式计算实际中心距a: aa0+(Ld-L0)/2,3.小轮包角,一般要求 120 ,若不能满足此条件,可增大中心距或减小两轮直径差。,28,学习课堂,适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素，初拉力太小容易打滑，初拉力太大降低带的寿命，且对轴和轴承的压力增大。单根V带的初拉力F0可按下式计算： 式中：q

16、为V带每米的质量kg/m,4.初拉力,F0初拉力的控制：通过在两带和带轮两切点跨距中点加一载荷G，测量带的挠度，要求L=100mm，挠度y=1.6mm合适，G值参考值见教材表7-10。,29,学习课堂,五、传动带作用在轴上的压力 带传动对轴的压力FQ即为传动带紧、松边拉力的向量和，一般按初拉力作近似计算，由图5-12可知： FQ2ZF0sin1/2,六、带传动的设计任务及步骤 v带传动设计计算前应明确的设计条件有： 1.传动的用途、工作情况和原动机种类 2.传递的功率 3.主、从动轮转速n1、n2（或n1和传动比i） 4.其他要求，如中心距大小，安装位置限制等. 设计应完成的主要内容有： 1.

17、选择v带的型号 2.确定带轮的基准直径并验算带速 3.确定带长和传动中心距 4.验算小带轮包角 5.确定带的根数 6.计算轴上的压力 7.绘制带轮的工作图,30,学习课堂,一、带传动的张紧, 根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；,张紧的目的, 运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。,常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。,56 带传动的张紧和维护,31,学习课堂,1.调整中心距方式 （1）定期张紧,32,学习课堂,（2）自动张紧,33,学习课堂,2. 张紧轮方式,张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮

18、应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。,34,学习课堂,六、带传动的使用和维护,1 安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上），两带轮轴线应在同一平面，避免带扭曲而使其侧面过早磨损。 2 带的根数较多时，其长度不能相差太大，以免受力不均 3 V带在轮槽中的位置要正确，不能过高或过低 4 防护罩 5 不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀 6 带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒 7 定期张紧 8 安装时两轮槽应对准，处于同一平面,35,学习课堂,57 链传动的特点和应用,一.链传动的结构和类型 链传动是一种具有中间挠性件(链条)的啮合传

19、动， 组成：主动链轮、从动链轮和中间挠性件(链条)组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。 类型：,按工作特性分：起重链，牵引链，传动链,传动链接形式分：滚子链；齿形链,36,学习课堂,特点 与带传动相比，链传动能没有滑动能保持准确的平均传动比；张紧力小，故对轴的压力小；效率比带传动高；对工作条件要求低 可在高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作。 但其瞬时传动比变化造成从动轮瞬时转速不均匀，高速传动平稳性差，工作时有噪声， 应用： 一般多用于要求平均传动比准确，中心距较大的两平行轴间，工作条件恶劣不宜用带传动和齿轮传动地低速场合。 链传动适用的一般范围为：传递功率P100kW，中心

20、距a5-6m，传动比i6，链速v15ms，传动效率为095098。,二.链传动的特点和应用,37,学习课堂,一.滚子链,1.组成：内链板与套筒、外链板与销轴间均为过盈配合， 套筒与销轴、滚子与套筒间均为间隙配合。 内、外链板交错联接而构成铰链。,滚子链的规格和主要参数,58 滚子链和链轮,38,学习课堂,3.主要参数：,链节数常用偶数，接头处用开口销或弹簧卡固定。一般前者用于大节距，后者用于小节距。当采用奇数链节时，需采用过渡链节。过渡链节的链板为了兼作内外链板，形成弯链板，受力时产生附加弯曲应力，易于变形，导致链的承载能力大约降低20%。因此，链节数应尽量为偶数。,相邻两滚子轴线间的距离称为

21、链节距，用P表示， P越大，链条尺寸越大，其承载能力也越高,39,学习课堂,4.类型： (1)两个系列： A级链：重载高速重要场合 B级链：一般传动 (2)单排链 多排链：大功率传动（一般不超过四排）,5.滚子链标记：,链号排数链节数 标准号 例如：节距为15.875mm, 单排，86节A系列滚子链其标记为： 10A186 GB1243.183,6.滚子链材料：热处理的碳素钢或合金钢,40,学习课堂,二.链轮 1.齿形要求： 便于链节平稳顺利进入退出啮合，受力良好 ，不易脱链，便于加工 2.齿形： 双圆弧齿形 三圆弧一直线齿形：当采用这种齿形并用相应的标准刀具加工时，链轮齿形在工作图上可不画出

22、，只需在图上注明链轮的基本参数和主要尺寸并注明“齿形按3R，GB1244-85规定制造即可。,41,学习课堂,3.基本参数： 相配的链条节距p,滚子外径d1,排距pt,齿数z,4.链轮的材料,* 小链轮的材料应好于大链轮,42,学习课堂,链轮的结构,整体式,孔板式,组合式,43,学习课堂,在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形 的边长等于链条的节距 p。,链的平均速度为：,链传动的平均传动比为：,链条铰链A点的前进分速度,上下运动分速度,59链传动的运动特性,44,学习课堂,因为链传动工作时， 是变化的（=-180/z1180/ z1 ），所以链条的前进速度 和上下运动

23、速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就 越大。 前进速度变化导致从动轮角速度变化，产生角加速度，引起动载荷。 上下运动速度变化导致链条上下抖动，同时造成啮合冲击。,45,学习课堂,当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比 都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。,链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边 形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。 链轮的节距越小，齿数越多，链传动的多边形效应越不明显。,因为从动链轮的角速度为：,所以链传动瞬时传动比为：,也是变化的（ =-180/z2180/ z2 ）,所以

24、 是变化的,46,学习课堂,510滚子链传动的设计计算,一.链传动的主要失效形式,1.链板的疲劳破坏（松紧边拉力不同） 2.多次冲击破断（啮合冲击，冲击载荷） 3.链条铰链的磨损（开式传动，结果：节距增大易脱链） 4.销轴与套筒的胶合（高速润滑不良） 5.静强度拉断（低速重载或严重过载）。,二.功率曲线图,在规定试验条件下，把标准中不同节距的链条在不同转速时所能传递的功率，称为额定功率P0，链传动的试验条件： 1)、两链轮安装在水平轴上并共面； 2)、小链轮齿数Z1=19 链长LP=100节； 3)、单排链，载荷平稳； 4)、按规定润滑方式润滑； 5)、满载荷连续运转15000h； 6)、链条

25、因摩损而引起的相对伸长量不超过3%； 7)、链速v0.6m/s 。,47,学习课堂,三、链传动的设计计算 已知：P，载荷性质，工作条件，转速n1、n2；求：链轮齿数Z1、Z2，节距P，列数，中心距a，润滑方式等。 中、高速链传动（V0.6m/s） 对于中、高速链传动，其主要失效形式是链条的疲劳破坏，它可按功率曲线图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的P0值加以修正。则链传动的功率P为： PP0KzKiKKpt/KA 式中：P名义功率，kW； KA为工作情况系数，查表515； Kz为小链轮系数，查表516；Ki为传动比系数，查表517； K为中心距系数，查表518；Kpt为多排链系