挠性传动设计ch08.ppt

1、第九章 挠性传动设计,挠性传动主要包括带传动和链传动。它们都是通过挠性曳引元件，在两个或多个传动轮之间传递运动和动力。,带传动中所用的挠性曳引元件为各种型式的传动带，按其工作原理分为摩擦型带传动和啮合型带传动。,链传动中所用的曳引元件为各种型式的传动链。链传动通过链条的各个链节与链轮轮齿相互啮合实现传动。,9.1 带传动概述,带传动一般是由主动轮、从动轮紧套在两轮上的传动带及机架组成。,原动机转动,带的传动过程：,驱动主动轮,主动轮转动,从动轮转动,带与轮的摩擦,9.1 带传动概述,平带传动：结构简单，传动效率较高，在传动中心距较大的场合应用较多。,V带传动：传动能力较大，在传动比较大，要求结

2、构紧凑的场合应用较多。,多楔带传动：主要用于传递较大的功率、结构要求紧凑的场合。,圆带传动：传动能力较小，一般用于轻型和小型机械。,带传动的类型及应用场合,9.1 带传动概述,平带传动,9.1 带传动概述,V带传动,9.1 带传动概述,多楔带传动,9.1 带传动概述,圆带传动,9.1 带传动概述,啮合型带传动,按照传动比分类： 定传动比、有级变速、无级变速。,带传动特点,1）带具有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳，噪声小；,优点：,2）过载时带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏，起安全保护作用；,3）适用于中心距较大的场合；,4）结构简单，装拆方便，成本较低。,1）带在带轮上有相对滑动，传动比不恒定

3、；,缺点：,2）传动效率低，带的寿命较短；,3）传动的外廓尺寸大；,4）需要张紧，支撑带轮的轴和轴承受力较大；,5）不宜用于高温、易燃等场合。,1.带传动中的力分析,初拉力,有效拉力,带传递的功率为：,9.2 带传动的工作情况,2.带传动的最大有效拉力,欧拉公式,预紧力F0最大有效拉力Fmax ,1）初拉力F0。Fflim与F0成正比。F0越大，带与带轮之间的正压力越大，传动时的摩擦力就越大。若F0过小，则带的传动能力不能充分发挥，容易发生打滑。但F0过大，带的寿命降低，轴和轴承受力大。,8.2.2 带传动中的受力分析,2）包角。越大，Fflim越大。因增加，带与带轮间的接触弧间摩擦力总和增加

4、，从而提高传递载荷的能力。,3）摩擦系数f。f越大，Fmax越大。摩擦系数与带和带轮的材料、表面状况、工作环境条件有关。,包角最大有效拉力Fmax,摩擦系数 f最大有效拉力Fmax ,8.2.3 传动带的应力分析,1、拉应力,2、离心拉应力,当带沿带轮作圆周运动时，带上每一质点都受离心力作用。离心力对带产生的离心拉力为：,离心力产生的离心拉应力在带的所有横剖面上都是相等的。,8.2.3 传动带的应力分析,3、弯曲应力,带轮基准的直径越小，带越厚，带的弯曲应力越大。普通V带传动，为防止过大的弯曲应力，对每种型号的V带都规定了最小带轮基准直径ddmin。,9.2.4.带传动的弹性滑动与打滑,由带的

5、弹性变形引起带与带轮的滑动称为弹性滑动,8.2.4 带传动的弹性滑动,主动轮: 胶带边走边缩短,从动轮: 胶带边走边伸长,丢转速,主、从动轮的圆周线速度不相等,产生原因,固有特性，不可避免,带是弹性体 两边拉力差,速度相等,速度相等,滑动率,C,弹性滑动曲线：,8.2.4 带传动的运动分析,当带传动的载荷增大时，有效拉力F相应增大。当有效拉力F达到或超过与小带轮间的摩擦力总和的极限值时，带与带轮在整个接触弧上发生相对滑动。这种现象称为打滑。,打滑使带传动的运动处于不稳定状态，带会受到严重的磨损，不能正常工作，这是必须避免的。（坏处、好处）,弹性滑动 VS 打滑,1 V带的类型与结构,9.3 V

6、带及V带轮,9.3 V带及V带轮,传动带的型号,普通V带：,带的型号 Y Z A B C D E,节宽,基准直径,当带垂直于底边弯曲时，在带中保持长度不变的周线（节线）所组成的面（节面）的宽度。,基准长度,与节宽相对应的带轮直径（节径）。,位于测量带轮的基准直径上V带的周线长度。,V带楔角= ，带轮轮槽角, =34、36、38,V带轮的轮槽,9.3 V带及V带轮,常用材料为中碳钢，不重要场合则用Q235等钢，高速重载时采用合金钢，低速时大链轮可采用铸铁。,由于小链轮的啮合次数多，小链轮的材料应优于大链轮，并进行热处理。,9.3 V带及V带轮,V带轮的结构和材料,9.4 V带的设计,9.4.1、

7、主要失效形式与设计准则,1）打滑：当传递的圆周力F超过了带与带轮间摩擦力的总和的极限时，发生过载打滑，使传动实效。,2）疲劳破坏：传动带在变应力的反复作用下，发生裂纹、脱层、松散，直至断裂。,设计准则,在保证带传动不发生打滑的前提下，充分发挥带传动的能力，并使传动具有一定的疲劳强度和寿命。,1、不打滑条件,2、疲劳强度条件,同时满足两个条件的传动功率为（单根V带基本额定功率）,不打滑,不疲劳破坏,9.4 V带的设计,9.4.2 单根普通V带的基本额定功率,单根带所能传递的基本额定功率,不打滑,不疲劳破坏,实际工作中单根带所能传递的许用功率（额定功率）,带长修正系数,包角修正系数,时的功率增量,

8、9.4 V带的设计,特定试验条件,特定长度,已知条件：,设计内容。,传动的用途和工作情况；传递的功率P；主动轮、从动轮的转速n1、n2（或传动比i）；传动位置要求和外廓尺寸要求；原动机类型等。,带的型号、长度和根数，带轮的尺寸、结构和材料，传动的中心距，带的初拉力和压轴力，张紧及防护装置等。,9.4.3 带传动的结构设计,9.4 V带的设计,1、确定设计功率Pd,根据传递的功率P、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设计功率。,按表9-7选取工况系数,设计功率Pd=KAP,名义功率P,设计/计算功率Pd/Pca,若干系数,9.4 V带的设计,表9-7 工作情况系数KA,9.4 V带的设计,2、

9、选择带型,根据带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1初选带型。,9.4 V带的设计,3、确定带轮基准直径dd1、 dd2,国家标准中规定了带轮的最小基准直径和带轮的基准直径系列。,当其他条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。选择小带轮直径应使 ，并取标准值。,大轮基准直径：,当忽略滑动率：,9.4 V带的设计,9.3.3 设计计算步骤和参数选择,4、验算带速,带速太高则离心力大，使带与带轮间的正压力减小，传动能力下降，易打滑。带速太低则要求有效拉力F过大，使带的根数过多。一般v在525m/s之间。,5、确定中心距和带长,根据初算带长

10、选取相近的基准长度Ld。,实际中心距a：,6、验算包角,小轮包角：,7、确定带的根数,带的根数z应根据计算值圆整。当z过大时，应改选带轮基准直径或改选带型，重新设计,一般要求小轮包角大于120度,9.4 普通V带传动设计,9.4 普通V带传动设计,8、确定初拉力,既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的单根V带的初拉力应为：,9.5 带的张紧和维护,9.5.1 带传动的张紧装置,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。,1、带传动的

11、张紧装置,1）定期张紧装置,9.5 带的张紧和维护,2）自动张紧装置,9.5 带的张紧和维护,9.3 普通V带传动设计,9.6 链传动的工作原理和特点,链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。,与带传动相比,1)能保持准确的平均传动比;,2)传动效率高；,链传动特点:,9.6 链传动的工作原理和特点,与齿轮传动相比：,9.6 链传动的工作原理和特点,链条分类:传动链 输送链 起重链,1、滚子链,内链节,9.7 链和链轮,节距 p,排数 n,链节数,开口销,9.7 链和链轮,为避免使用过渡链节，链节数应取偶数。,当 为奇数时，用过渡链节搭接。,9.7 链和链轮,滚子链的基本参数和尺寸,

12、9.7 链和链轮,链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形。图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧,9.7 链和链轮,链轮的结构和材料2,滚子链链轮的结构和材料,链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度； 小链轮通常采用较好的材料制造。,常用材料：碳钢、Q235、合金钢,9.8 链传动的工作情况分析,链的平均速度为：,链传动的平均传动比为：,1 链传动的运动不均匀性,链传动的平均传动比为常数,9.8 链传动的工作情况分析,9.8 链传动的工作情况分析,链轮的多边形运动，使链速周期性变化-链传动的多边形效应。,链轮齿数越少，链速波动越大。,C,瞬时链速和瞬时传动比不准确,9.8

13、链传动的工作情况分析,当a= 整数倍链节距并且 时，,2、滚子链传动的动载荷,1）链速变化引起的动载荷,链轮转速越高、节距越大时，动载荷越大。,时,9.8 链传动的工作情况分析,3）啮合冲击,链轮转速越高、节距越大时，啮合冲击越严重。,多齿数、小节距、多排链传动好。,mv,2）链条上下运动的分速度引起的动载荷,9.8 链传动的工作情况分析,1、链传动的主要失效形式,2) 铰链的磨损,1) 链条的疲劳破坏,3) 铰链的胶合,5) 链条的静力破坏,9.9 滚子链设计计算,4) 多次冲击破坏,9.9 滚子链设计计算,额定功率曲线,Z1=19 i=3; Lp=100,小链轮齿数系数kz 多排链系数kP

14、，1、1.7,2.5 工作情况系数KA,链传动的计算功率：,额定功率曲线,Z1=19 i=3; Lp=100,9.9 滚子链设计计算,3 滚子链传动的主要参数选择,1）传动比 链传动的传动比i不宜大于7，一般推荐 i =23.5。,2.链轮齿数,为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮齿数不宜过小，大链轮齿数z2=iz1，不宜过多，通常z2120,节距变大后，滚子爬高，产生跳齿或脱链,铰链磨损后使链节节距变大,4.链的节距和排数,在满足承载能力的前提下，尽量选用较小节距的单排链，当在高速大功率时，可选用小节距的多排链。,5.中心距和链节数,一般中心距取a80p，大多数情况下取a=(3050)p,9.9 滚子链设计计算,3.链速 v12m/s,链条的长度以链节数Lp表示,i=23，a=(3050)p (i与a较佳场合)两轮轴线在同一水平面，紧边在上在下都可以，但在上好些,i2，a30p(i大，a小场合) 两轮轴线不在同一水平面，松边应在下面，否则松边下垂量增大后，链条易与链轮卡死,1 链传动的布置,9.10 链传动的合理布置与润滑,i1.5，a60p(i小，a大场合)： 两轮轴