机械设计及其自动化课件-挠性件传动

1、第七章挠性件传动,合肥学院 王学军,第七章 挠性件传动,带传动 链传动,第七章 挠性件传动,普通V带传动,第七章 挠性件传动,链传动,第七章 挠性件传动,同步带传动,齿形链传动,第七章 挠性件传动,挠性件传动特点： 1、靠摩擦或啮合传动， 2、传递运动或动力， 3、结构简单， 4、中心距大。,7.1 带传动概述,平带传动,7.1 带传动概述,普通V带传动,7.1 带传动概述,一、摩擦型带传动的工作原理和特点 带传动的组成： 1、主动轮 2、从动轮 3、传送带 工作原理: 依靠带和带轮之间的摩擦力传递运动和动力,7.1 带传动概述,特点： 传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲击，使传动平稳、

2、噪音小， 当过载时,传动带与带轮之间可发生相对滑动而不损伤其它零件，保护作用， 适合于主、从动轴间中心距较大的传动， 由于有弹性滑动的存在，故不能保证固定的传动比， 由于需要施加张紧力，所以会产生较大的压轴力，使轴和轴承受力较大。,7.1 带传动概述,二 、传动带的类型 平带 V带 特殊带 1 、摩擦力比较,平带：,V带:,式中: f 带与带轮之间的摩擦系数 fV带轮当量摩擦系数,7.1 带传动概述,2 、传动带的型式,普通V带,窄V带,联组V带,宽V带,7.1 带传动概述,3 、传动带的应用,7-2 V带的结构、型号和基本尺寸,一、 V带的结构,包布层 顶胶层 抗拉层 底胶层,线绳结构,帘布

3、结构,7-2 V带的结构、型号和基本尺寸,二 、普通V带的型号和基本尺寸 普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,7-3 带传动的理论基础,一、带传动的几何计算 1 包角 小带轮上的包角为： 2 带的基准长度Ld 3 中心距a,7-3 带传动的理论基础,二、带传动的受力分析,不工作时，两边拉力： F0 （初拉力）,工作前后总长度不变,带为分离体，对O1点力矩平衡,工作时，紧边 ：F1 松边： F2,有效圆周力,7-3 带传动的理论基础,二、带传动的受力分析 带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时 欧拉公式 联立上述三式，可得传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax,分析： F0: F0

4、 Fmax f: f Fmax : Fmax,7-3 带传动的理论基础,三、传动带的应力分析 1 由紧边和松边拉力产生的应力,紧边拉应力,松边拉应力,有效拉应力,7-3 带传动的理论基础,三、传动带的应力分析 2 由离心力产生的应力,7-3 带传动的理论基础,三、传动带的应力分析 3 由带弯曲产生的应力,式中：dd-带轮基准直径，mm -曲率半径， =dd/2，mm Ya-带受拉侧最外层至中性层的距离，mm， 对平带 Ya =h/2，对V带 Ya ha Eb-带材料的弯曲弹性模量,7-3 带传动的理论基础,三、传动带的应力分析,7-3 带传动的理论基础,三、传动带的应力分析,如图最大应力产生在

5、由紧边进入小带轮处,7-3 带传动的理论基础,四、带传动的弹性滑动和打滑现象,带传动的弹性滑动,7-3 带传动的理论基础,四、带传动的弹性滑动和打滑现象 弹性滑动： 由于带的弹性变形而引起的 带与带轮之间的相对滑动 现象。 弹性滑动是带传动 中不可避免的现象，是正常工作时固有特性 弹性滑动会引起下列后果： （1）从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度 （2）损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高；并引起传动带磨损。,7-3 带传动的理论基础,四、带传动的弹性滑动和打滑现象,滑动率：由于弹性滑动引起从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑动率。,通常

6、,当有效拉力较小时，弹性滑动只发生在带由主、从动轮上离开以前的那一部分接触弧上，称之为滑动弧。,若传递的基本载荷超过最大有效圆周力,带在带轮上发生显著的相对滑动即打滑,7-3 带传动的理论基础,四、带传动的弹性滑动和打滑现象 打滑 造成带的严重磨损并使带的运动处于不稳定状态 带在大轮上的包角大于小轮上的包角，所以打滑总是在小轮上先开始的 打滑是由于过载引起的，避免过载就可以避免打滑,7-3 带传动的理论基础,五、带传动的失效形式和设计准则 带传动的失效形式是： 打滑和疲劳破坏 带传动的设计准则是： 在保证带工作时不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命,-在一定条件下，由带的疲劳强度决定的许用

7、拉应力,当,带传动将发挥最大效能,即,满足疲劳强度条件：,7-3 带传动的理论基础,五、带传动的失效形式和设计准则,在即将打滑的临界状态下，带传动的最大有效圆周力,N,kW,带既不打滑又有一定疲劳强度时所能传递的功率,kW,7-3 带传动的理论基础,五、带传动的失效形式和设计准则,7-3 带传动的理论基础,五、带传动的失效形式和设计准则,特定条件：,Kb 弯曲影响系数 Ki 传动比系数,条件变化时：i 1,载荷平稳 包角 带长Ld为特定长度 强力层为化学纤维,7-4 普通V带传动的设计计算,普通V带传动的设计主要是： 选择带的型号，计算带的根数以及合理的确定有关参数等 设计V带传动的一般已知条

8、件是： 传动用途和工作条件；传动的功率P；主动轮、从动轮的转速n1和n2或传动比i，对传动位置和外部尺寸要求等。,7-4 普通V带传动的设计计算,设计计算的一般步骤 确定设计功率,P名义功率 KA工作情况系数,7-4 普通V带传动的设计计算,设计计算的一般步骤 选择带型,7-4 普通V带传动的设计计算,设计计算的一般步骤 确定带轮的基准直径dd1和dd2,7-4 普通V带传动的设计计算,设计计算的一般步骤 验算带的速度V,设计时应使：,带速高圆周力小，需要带少；但离心力大。 一般在=525m/s内选取,以 =2025m/s最为有利,7-4 普通V带传动的设计计算,设计计算的一般步骤 确定中心距

9、a和V带长度Ld 初选a0 计算Ld0 查Ld 计算实际中心距,7-4 普通V带传动的设计计算,设计计算的一般步骤 计算小轮包角 1 1与i有关,为保证1不过小,传动比i不宜过大。通常i 7 ,个别情况下可达到10 确定v带的根数z 确定初拉力F0 计算作用在轴上的力Q,7-5 V带轮,带轮通常由三部分组成： 轮缘、轮毂、轮辐或腹板,7-5 V带轮,带轮的类型： 实心式、腹板式、孔板式、轮辐式,7-5 V带轮,7-5 V带轮,7-5 V带轮,V带弯曲后楔角的变化,7-6 带的张紧,定期张紧装置,7-6 带的张紧,定期张紧装置,7-6 带的张紧,自动张紧装置,7-6 带的张紧,自动张紧装置,7-

10、7 同步带简介,同步带的特点： 传动比准确 效率高 传动平稳、噪音低 使用寿命长 中心距大 承受冲击 轴上压力小,7-7 同步带简介,同步带的应用： 仪器、仪表 计算机行业 汽车行业 纺织机械 粮食机械 机床 石油机械,7-8 链传动概述,一、分类（按用途）： 传动链:在机械中用来传递运动和动力 输送链:在输送机械中用来输送物料或机件 曳引链:在起重机械中用来提升重物,7-8 链传动概述,二、链传动特点： 传递功率大、效率高 传递中心距大，压轴力不大 经济、可靠 瞬时传动比不是常数 有一定动载荷和冲击 三、链传动应用： 农业机械 轻工、化工机械 起重、运输机械 汽车、机床 采矿机械,7-9 传

11、动链的结构,套筒链：结构简单，易磨损，v 12m/s 滚子链：应用最广，v15m/s 齿形链：高速平稳，成本高，v 40m/s 成型链：结构简单，拆装方便,7-9 传动链的结构,单排链,双排链,三排链,齿形链,7-9 传动链的结构,7-9 传动链的结构,过渡链节,7-9 传动链的结构,滚子链轮的结构,7-9 传动链的结构,滚子链轮的结构,1、基本参数,(1)基本要求： 链条顺利啮入、退出； 加工方便、受力均匀、不易脱链；,2、链轮齿形,滚子链链轮,7-9 传动链的结构,滚子链轮的结构,(2)齿形,端面齿形：三圆弧、一直线,轴面齿形：圆弧、直线组合,7-10 链传动的运动特性,一 、链传动的运动

12、不均匀性 实际上，瞬时链速V和从动轮角速度2及瞬时传动比i都是变化的,7-10 链传动的运动特性,一 、链传动的运动不均匀性 链条进入链轮后形成折线，因此链传动的运动情况和绕在正多边形轮子上的带传动很相似。 链轮每转一周，链移动的距离为zp 链条的平均速度v（m/s）为： v=z1pn1/60*1000=z2pn2/60*1000 链传动的平均传动比： i=n1/n2=z2/z1,式中： p链节距（mm） z链轮齿数 n为两链轮的转速（r/min）,7-10 链传动的运动特性,一 、链传动的运动不均匀性 设链的紧边在传动时处于水平位置。 设主动轮以等角速度1转动， 则其分度圆周速度为R11 。

13、 当链节进入主动轮时，其销轴总是随着链轮的转动而不断改变其位置。当位于角的瞬时，链水平运动的瞬时速度 等于销轴圆周速度的水平分量。 即链速v： v=cosR11,7-10 链传动的运动特性,一 、链传动的运动不均匀性 v=cosR11 讨论： 角的变化范围在1/2 之间，1=360/z1 当=0时，链速最大，vmax=R11； 当=1/2时，链速最小，vmin=R11cos(1/2) 。 因此，即使主动链轮匀速转动时，链速v也是变化的。每转过一个链节距就周期变化一次。 同理，链条垂直运动的瞬时速度v=R11sin也作周期性变化，从而使链条上下抖动。,7-10 链传动的运动特性,一 、链传动的运

14、动不均匀性 从动链轮 由于链速v常数和角的不断变化，因而它的角速度2=v/R2cos也是变化的。 链传动的瞬时传动比i为： i=1/2=R2cos/R1cos 显然，瞬时传动比不能得到恒定值。 因此链传动的瞬时链速和瞬时传动比都是变化的。链传动工作不稳定。,7-10 链传动的运动特性,一 、链传动的运动不均匀性 保证传动比 i=常数（ 1= 2 ）的条件： Z1=Z2 紧边链长=链节距的整数倍,7-10 链传动的运动特性,二、链传动动载荷（定性分析） 1. 链速和从动链轮角速度周期性变化，从而产生了附加的动载荷。 链的加速度愈大，动载荷也将愈大。可见，链轮转速愈高、链节距愈大、链轮齿数愈少，动

15、载荷都将增大。 2. 链沿垂直方向分速度 也作周期性地变化，使链产生横向振动，这也是链传动产生动载荷的原因之一。 3. 链节进入链轮的瞬时，链节与链轮轮 齿以一定的相对速度啮合，链与轮齿将受到冲击，并产生附加动载荷。据相对运动原理，把链轮看作静止的，链节就以角速度-w 进入轮齿而产生冲击。这种现象，随着链轮转速的增加和链节距的加大而加剧。使传动产生振动和噪声。 4. 若链张紧不好、链条松弛，在起动、制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯性冲击，使链传动产生很大的动载荷。,7-10 链传动的运动特性,三、链传动多边形效应 链传动由于是挠性元件绕在正多边形的链轮上的传动，从而造成的运动的不均匀性、有冲击和动载荷的特征。 固有特性,7-11 滚子链传动的设计计算（简介）,滚子链的主要失效形式 1、链的疲劳破坏 2、链的铰链磨损 3、链的铰链胶合 4、套筒与滚子冲击 5、链的静强度破断,7-11 滚子链传动的设计计算（简介）,二、极限功率曲线帐篷曲线 实验条件下，单排链能传递的极限功率pc-n1关系； 反映不同工作条件下，限制链工作能力的失效形式；,极限功率曲线,7-12 链传动的布置与张紧,