(1.9)--07章 挠性传动机械传动系统设计与实践.pdf

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1、挠 性 传 动概述发动机配气机构中的带传动自行车中的链传动发动机配气机构中的带传动挠性传动概述讲课目录CONTENTS挠性传动安装张紧与维护工作性能分析V带传动设计挠性传动概述 带传动概述 学习目标带传动的类型、特点与应用带传动的受力分析、应力分析弹性滑动和打滑V带传动的设计计算方法。带传动的张紧与维护挠性传动概述教学的重点与难点带传动的受力分析、应力分析及弹性滑动V带传动的设计计算挠性传动概述挠性传动：利用中间挠性曳引零件(带、链、绳)，靠摩擦力(或啮合)传递运动和动力根据挠性元件不同可分为带传动和链传动两类 挠性传动概述带传动带传动：主动带轮、从动带轮和紧套在两轮上的传动带工作原理啮合带传

2、动 摩擦带传动挠性传动概述摩擦带传动工作原理：当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，使从动带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。过载时打滑，能防止机件损坏，但传动精度不够准确，轴和轴承受力较大。适用于要求传动平稳、传动比要求不严格、中心距较大、传递功率不大的高速级传动中。带传动：依靠传动带与传动轮接触表面之间的摩擦力挠性传动概述啮合带传动 利用带内侧的齿或孔与带轮表面上的齿相互啮合来传递运动和动力同步齿形带传动 齿孔带挠性传动概述机器人关节轿车发动机 特点：缓冲，吸振、传动比 i 准确。常用于传动比要求较准确的中、小功率的传动，如电影放映机、打印机、录音机、磨床及医用机械

3、 挠性传动概述链传动链传动的组成主动链轮、从动链轮和绕在链轮上的链条 两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动工作原理应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣，中低速传动 传动比i8，P100kW，v12-15m/s 如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车挠性传动概述挠 性 传 动带传动概述工作原理带传动概述利用中间挠性件(带)，靠摩擦力(或啮合)传递运动和动力。带传动：主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，使从动带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。图7-1主动轮传动带从动轮带传动的类型平带

4、传动：横截面为扁平矩形，工作面是内表面工作面按截面形状的不同，带传动分为以下几种：平带的带体薄、软、轻，具有良好的耐弯曲性能，适用于小直径带轮传动。高速运行时，带体容易散热，传动平稳。近年来，普遍采用以尼龙薄片为强力层的片基复合胶带，可用于高速的磨床、电影放映机、精密包装机等高速装置的传动。带传动概述大理石切割机平 带 传 动带传动概述V带传动：横截面为等腰梯形，工作面是两侧面，由于轮槽的楔形效应，初拉力相同时，V带能产生更大的摩擦力，故有较大的牵引力。常多根并用，承载能力大。应用最为广泛。工作面带传动概述多楔带传动：多楔带是在平带的基体下做出很多纵向楔，带轮也做出相应的环形轮槽。特点：带体为

5、一个整体，避免了多根V带长短不一、载荷分布不均匀的缺点；占用空间相同时，比普通V带的传动功率提高30；带体薄，柔软性好，能适应小带轮传动；适用于高速传动，带速可高达40m/s。多楔带集中了V带和平带两者的优点，包括：平带的柔软、韧性好，V带结构紧凑、承载力强的优点。应用广泛。带传动概述牵引力小，传动功率不大，适用于轻载的场合，如：缝纫机圆带传动：同步带传动 啮合传动，主动轮转动，通过啮合，拖动从动轮一起转动，并传递动力带传动概述优点：中心距较大的传动打滑起过载保护作用挠性好，缓冲，吸振，平稳结构简单，成本低廉应用：高速级传动中小功率传动，带速525m/s常见传动比24效率0.90.96带传动的

6、优缺点及应用场合缺点：外廓尺寸大 弹性滑动，传动比不恒定 效率低 轴与轴承受力大 寿命短 需要张紧，不宜用于高温,易燃场合带传动概述挠 性 传 动普通带传动的工作性能分析21带传动中的几何参数 中心距 a 带轮直径 dd 带长 L 包角 直径dd1、dd2：小、大带轮的基准直径带长L：带的基准长度Ld包角1、2：带与小、大带轮接触弧所对的圆心角 普通带传动的工作性能分析dd1dd2中心距a：带处于规定张紧力时，两轮轴线间的距离带传动中的受力分析 带在安装到带轮上时，为使带和带轮接触面上产生足够的摩擦力，必须以一定的拉力紧套在带轮上。当传动带绕在带轮上时，带的任意横截面上都受到相同大小的张紧力，

7、称为初拉力F0。普通带传动的工作性能分析张紧前：张紧后：F0 作用于带全长，且处处相等 工作前即静止时，带以初拉力F0 张紧在带轮上 普通带传动的工作性能分析传动时：由于带与轮面间摩擦力的作用，两边的拉力不再相等。出现紧边和松边 紧边：F0 F1 松边：F0 F2 缠绕在带轮上的带：摩擦力Ff紧边拉力F1松边拉力F2 普通带传动的工作性能分析有效拉力F：紧边拉力与松边拉力之差称为带传动的有效拉力F,即带所传递的圆周力 带总长不变：由以上三式得1020/2/2FFFFFF10021202FFFFFFFf12=FFFF 普通带传动的工作性能分析1000PFv P：带传递的功率，kW；v：为带速，m

8、/s。v一定时,P愈大,F愈大,所需带与轮面间的摩擦力也愈大。P一定时，n愈高，v就越大，F就愈小。有效拉力F的公式：若带速不变，带传动所传递的功率决定于带传动的有效拉力F有效拉力是带和带轮接触面间摩擦力的总和Ff当F0一定时，摩擦力总和有一极限值，若带传动工作时需要传递的圆周力超过这个极限值，带传动就会打滑，传动失效。普通带传动的工作性能分析 V带即将打滑时，紧边拉力和松边拉力之间的关系用欧拉公式表示12efaFF e为自然对数的底，e2.718；f 为带与带轮接触面间的摩擦系数，FFF2112efFF11121(1)ee(e1)fffFFFFF 可见，增大包角和f，可提高带传动所能传递的圆

9、周力。普通带传动的工作性能分析ecfmax0e1=2()e1ffFFF预紧力为F0时，带传动的最大有效圆周力为：带所传递的有效拉力F与下列因素有关：包角121202FFF12FFF12fFeF摩擦因数 f 普通带传动的工作性能分析初拉力F0增大而增大带传动：依靠摩擦力传递运动和动力 初拉力F0一定，摩擦力有极限值 在极限值范围内，正常工作1000PFvf maxF正常工作打滑当已知带传递的载荷时，可根据上式确定应保证的最小初拉力F0。若带所需传递的圆周力超过了带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与轮将发生显著的的相对滑动打滑。普通带传动的工作性能分析NfFfNFf fNFf2 2/sinN fF

10、NvFf 普通带传动的工作性能分析仅发生于紧边全长仅发生于松边全长式中,A为带的横截面面积,单位为mm2 由拉力产生的应力：1122/FAFA带传动工作时,带中的应力由以下三部分组成：带传动的应力分析带的应力分布：各截面应力用径向线的长短表示紧边拉应力松边拉应力 普通带传动的工作性能分析 由于带本身的质量,带绕过带轮时随着带轮作圆周运动将产生离心力。离心力将使带受拉,在截面产生离心拉应力离心力产生的离心拉应力c每米带长质量为q注：离心力只发生在作圆周运动的部分，但由此引起的拉力和拉应力却作用于带的全长，且处处相等。2c/qvAn1n2离心应力 普通带传动的工作性能分析弯曲应力bbd2 yEd分

11、析：（1）弯曲应力仅发生在接触弧处（2）b1b1，要控制ddmin注：为防止过大的弯曲应力，对每种型号的V带，都规定了相应的最小带轮基准直径。式中：dd-带轮基准直径，mm y-带受拉侧最外层至中性层的距离，mm 对平带y=h/2，对V带 y ha E-带材料的弯曲弹性模量与带厚和带轮直径有关 普通带传动的工作性能分析max1cb1 应力合成max如图带在工作过程中，其应力是不断变化的，最大应力发生在紧边与小轮的接触处。其值为失效形式：交变应力下的疲劳破坏设计时，保证其不发生疲劳破坏的条件是max1b1c 普通带传动的工作性能分析失效形式：设计准则：在不打滑条件下，带具有一定疲劳强度和寿命.(

12、1)交变应力下的疲劳破坏(2)打滑带传动的失效形式与设计准则max11 cb 普通带传动的工作性能分析弹性滑动定义由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动vv2Tight sideSlack side 普通带传动的工作性能分析特点：不可避免松边与紧边拉力差后果：，带磨损，ci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 普通带传动的工作性能分析滑动率：121121212111dddd nd nvvninvd nnd 212d1(1)d

13、nindd1d 2d1diddi 若传递的基本载荷超过最大有效圆周力，带在带轮上发生打滑弹性滑动程度随外载荷的变化而变化，传动比也会随之变化工程上允许 =1%2%普通带传动的工作性能分析打滑在一定的初拉力F0作用下，带与带轮面间的摩擦力之和有一极限值，当传递的有效拉力超过该极限时，带将沿带轮表面全面滑动，这种现象称为打滑。原因：过载引起紧松边拉力差增大，带的弹性滑动区域扩展至带与带轮的整个接触面，致使带绕出主动轮的圆周速度低于主动轮圆周速度,其结果是从动轮转速急剧降低，甚至停止运动。普通带传动的工作性能分析打滑将使带磨损加剧，正常工作中应避免出现打滑现象。带在大轮上的包角大于小轮上的包角，所以

14、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打滑 造成带的严重磨损并使带的运动处于不稳定状态 普通带传动的工作性能分析弹性滑动：紧松边拉力差引起的相对滑动打滑：过载所引起的全面滑动弹性滑动：带传动的固有特性，不可避免打滑：失效形式，工作中应避免在传动突然超载时，打滑可以起到过载保护作用。弹性滑动与打滑区别：普通带传动的工作性能分析挠 性 传 动V带传动设计包角小带轮上的包角为：d2d1118057.3dda带传动的几何尺寸关系V带传动设计d2d1218057.3dda大带轮上的包角为：12带的基准长度Ld2d2d1dd2d1()2()24ddLadda中心距a22dd

15、2d1d2d1d2d12()2()8()8dLddLdddda带的基准长度，简称带长，是标准值。带张紧时，外层受拉伸变长，内层受压缩变短长度不变的层为节面，节面的周长为带的基准长度dd1dd2V带传动设计V带的构造、规格和标准V带的结构 无接头的环形，横截面由强力层1、伸张层2、压缩层3和包布层4构成。伸张层和压缩层均由胶料组成，包布层由胶帆布组成，强力层是承受载荷的主体，分为帘布结构（由胶帘布组成）和线绳结构（由胶线绳组成）两种。包布层伸张层强力层压缩层帘布结构：抗拉强度高，制造方便。线绳结构：比帘布结构合理，柔软易弯，弯曲应力小，受力均匀，可大幅提高带的使用寿命和使用性能。适用转速较高、带

16、轮直径较小的场合；但承载能力没有帘布结构的传动带高。帘布结构 线绳结构V带传动设计普通V带的型号和基本尺寸普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号表 V带的截面尺寸基准宽度制是以V带的节宽为特征参数的传动体系V带传动设计V带和带轮有两种尺寸制 有效宽度制 基准宽度制V带轮结构设计带轮轮缘(装带)轮毂(装轴)轮辐和腹板(联接缘和毂)实心带轮腹板带轮dd（2.53）d0（d0为带轮轴直径）dd 300mmV带传动设计材料：孔板带轮椭圆轮辐带轮制造V带轮的材料可采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料，以灰铸铁应用最为广泛。当v25m/s时，用灰铸铁HT150v=2530m/s时用HT200；当v25

17、45m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料。ddd1100mmdd300mmV带传动设计失效形式：设计准则：在不打滑条件下，带具有一定疲劳强度和寿命，即：(1)打滑(2)交变应力下的疲劳破坏(3)带磨损max1cb1 强度条件：V带传动设计准则与设计公式-在一定条件下，由带的疲劳强度决定的许用拉应力V带传动设计在即将打滑的临界状态下，带传动的最大有效拉力)11()11(11ffeAeFF既不打滑又有一定疲劳强度时单根带所能传递的额定功率 0b1c1()(1)10001000fFvvPAe设计公式：当max带传动将发挥最大效能1b1c kW1000FvP kWV带传动设计普通V带

18、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，如主、从动轮直径，中心距，带长，包角等设计V带传动的一般已知条件是：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带传动设计步骤及参数选择V带传动设计设计计算的一般步骤Pc设计功率P带传递的额定功率KA工作情况系数，见下表cAPK Pn1选型号：确定设计功率V带传动设计带型 根据设计功率 和小轮转速，按图选择带型若落在小型带内，但与大型带交界附近，选大型带V带传动设计基准直径dd1和dd21d2d121d2d12(1)nddnnddn传动比不精确：传动比精确：带轮轮槽基准

19、宽度处的直径，与带的节线在同一位置。V带轮的最小基准直径带轮愈小，弯曲应力愈大。弯曲应力引起带疲劳损坏。V带带轮的最小直径见下表。V带传动设计带速v设计时应使maxvv一般在v=525m/s内选取，以 v=2025m/s最为有利。过小则功率小，过大则离心力大。d11601000dnv 普通V带质量较大，带速过高，会因离心惯性力过大而降低带与带轮间的正压力,从而降低摩擦力和传动能力；带速过低，则在传递相同功率的条件下所需有效拉力F较大，要求带的根数较多。V带传动设计初选a0：V带，中心距a0取查表选定相近的基准长度Ld。实际中心距需根据选定的Ld再决定。2d2d100d1d20()2()24dd

20、Laddad002LLaa中心距a和带长Ldd1d20d1d20.7()2()ddadd 计算L0计算实际中心距 中心距大，可以增加带轮的包角，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。但是中心距过大，会加剧带的波动，降低带传动的平稳性，同时增大带传动的整体尺寸。中心距小，则结构紧凑。但是中心距过小，传动带较短，包角较小，且带的绕转次数增多，降低了带的寿命，致使传动能力降低。V带传动设计d2d1118057.3ddaoo1ia 1与传动比 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小轮包角 1若包角小，可加大中心距或增设张紧轮。包角大则带承载能力

21、高；反之易打滑。V带中，小带轮上的包角1不宜小于120。否则应增大中心距或减小传动比，也可加张紧轮。V带传动设计带的根数z 传动比不为1时，单根V带额定功率的增量 包角修正系数 带长修正系数0LPKKV减小带的根数z，可以避免受力不均，z=35。最多不多于8-10根 cc000L10()PPzPPP K K为了使各根带受力均匀，带的根数不宜过多，一般应少于10根。否则，应选择横截面积较大的带型，以减少带的根数。V带传动设计0f maxFF易打滑0fmaxFF易疲劳失效压轴力增大初拉力的测试：G与F0有关初拉力F02c02.5500()PKFqvvzKN初拉力是带传动正常工作的重要参数。初拉力不

22、足，易出现打滑；初拉力过大，V带寿命缩短，会增大轴和轴承上的压力并降低带的命。既保证传动功率，又不出现打滑的单根V带所需的初拉力F0可由下式计算:V带传动设计1Q02sin2FzF压轴力FQ带的压轴力主要影响支承带轮的轴的强度和轴承的寿命V带传动设计挠 性 传 动带传动的安装张紧与维护带传动在工作时，带与带轮之间需要一定的张紧力。当带工作一段时间，带被拉长而松弛就会发生打滑现象。为了保证带的传动能力应该怎么做呢？带传动的安装张紧与维护带传动的张紧 调整中心距方式（1）定期张紧：采用定期改变中心距的方法来调节带的张紧力，使带重新张紧。常见的有滑道式和摆架式两种结构。滑道式（用于水平或接近水平的传

23、动）通过调节螺钉来调整电动机位置，以实现张紧。通过调节螺杆来调整摆动架位置，以实现张紧。摆架式（用于垂直或接近垂直的传动）带传动工作一段时间后会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，这时必须重新张紧。常用的张紧方式可分为调整中心距方式和张紧轮方式。带传动的安装张紧与维护小功率传动 张紧轮张紧中心距不能调节的场合张紧轮一般放在松边的内侧，且尽量靠近大轮，以免过分影响带在小轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径。电 动 机Ft2H12传动比大而中心距小的场合 用悬重式张紧轮自动压在带松边外侧靠近小轮处。带传动的安装张紧与维护自动张紧将装有带轮的电动机安装在浮动的

24、摆架上，利用电动机的自重，使带轮绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。带传动的安装张紧与维护注意：张紧轮一般设置在松边的内侧靠近大轮处。若设置在外侧时，则应使其靠近小轮，这样可以增加小带轮的包角，提高带的疲劳强度。带传动的安装张紧与维护带轮的安装带传动的安装与维护带传动的安装两带轮轴线相互平行，V型槽对称平面重合安装V带时，按规定的初拉力张紧。中等中心距的带传动，可凭经验安装，带的张紧程度以100m带长大拇指能将带按下15mm为宜。带的安装同组使用的带应型号相同，长度相等，以免各带受力不均。新带使用前，最好预先拉紧一段时间后再使用。严禁用其他工具强行撬入或撬出，以免对带造成不必要的损坏。带传动的安装张紧与维护带传动的维护（1）带传动装置外面要采用安全防护罩，以保障操作人员的安全；同时防止油、酸、碱对带的腐蚀。（2）禁止给带轮上加润滑剂，应及时清除带轮槽及带上的油污。（3）同组使用的V带应型号相同、长度相等，不同厂家生产的V带、新旧V带不能同时使用，定期对带进行检查有无松驰和断裂现象，如有一根松驰和断裂则应全部更换新带。（4）带传动工作温度不应过高，一般不超过60C。（5）若带传动久置后再用，应将传动带放松。带传动的安装张紧与维护