机械设计基础第8章.ppt

第8章 带传动,带传动是在主动轮、从动轮之间通过皮带来传递运动和动力的，属于挠性传动。与其他机械传动（如齿轮传动）相比，其结构简单、成本低廉，在工程上得到了广泛的应用。通常，带传动用于减速装置，一般安装在传动系统的高速级。本章对带传动的工作情况进行分析，并给出带传动的设计准则和计算方法，重点讨论V带传动的设计计算及使用与维护。,8.1 带传动的组成、工作原理、类型、特点和应用,8.1.1 带传动的组成和工作原理带传动通常由主动轮1、从动轮2和传动带3组成，如图8.1所示。带传动在工作前，传动带被张紧在两带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生一定的正压力，当主动轮转动时，由于带与带轮间摩擦力的作用，拖动从动轮一起同向回转，从而实现运动和动力的传递。,8.1.2 带传动的类型,按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型和啮合型两大类。按传动带横截面形状的不同，带可分为平带、V带、多楔带、圆带、同步齿形带等多种类型，如图8.2所示。,8.1.3 带传动的特点和应用,带传动的优点主要体现在以下几个方面。(1)传动带具有良好的挠性，因此传动平稳、噪声小，还能起到缓和冲击、吸收振动的作用。(2)过载时，带与带轮之间会出现打滑现象，这样可以避免机器中其他零件被损坏，起到过载保护的作用。(3)结构简单，制造、安装精度要求低，成本低廉，维护方便。(4)适用于中心距较大的传动。,带传动的主要缺点如下。(1)由于带与带轮之间存在不可避免的弹性滑动现象，因此带传动不能保证恒定不变的传动比。(2)带的寿命较短，不宜在易燃、易爆、高温、油、水、酸、碱、盐等恶劣环境下工作。(3)带与带轮之间需要较大的压力，因此对轴和轴承的压力较大，使得带传动的外廓尺寸较大。(4)与齿轮传动相比，带传动的效率较低。(5)需要设置专门的张紧装置。,带传动多用于两轴平行且同向转动的场合（称为开口传动），在中、小功率的电机与工作机之间进行动力传递，其中，V带传动应用最广。一般情况下，V带传动的功率P100kW，线速度v=525m/s，传动效率为94%97%，平均传动比i5。因带传动具有缓冲、吸振的作用，所以在多级传动系统中，带传动通常安排在高速级。,8.2 普通V带与带轮,8.2.1普通V带的构造和标准1.普通V带的构造普通V带都制成无接头的环形，其横截面结构如图8.3所示，它主要由顶胶、底胶、抗拉体和包布4部分组成。2.V带的标准普通V带是标准件，按截面尺寸的大小分为Y、Z、A、B、C、D、E7种型号。在同等条件下，截面尺寸越大，可传递的功率也越大。,8.3 带传动的设计,8.3.1 带的受力分析为保证带传动的正常工作，传动带必须以一定的初拉力F0张紧在两带轮上，F0称为预紧力。当带传动处于静止状态时，带上下两边的拉力相等，均为F0，如图8.4（a）所示。带传动工作时，由于带与带轮之间产生摩擦力，带两边的拉力将发生变化，如图8.4（b）所示。,8.3.2 带的应力分析,带传动工作时，带中的应力由以下3部分组成。1.由拉力产生的拉应力2.由离心力产生的离心拉应力3.弯曲应力,8.3.3 带传动的失效形式和设计准则,由带的受力分析及应力分析可知，带的主要失效形式有以下几种。（1）打滑。（2）疲劳破坏。（3）过度磨损。,8.3.4 单根普通V带的基本额定功率,单根普通V带的基本额定功率是指在特定条件下，单根V带不打滑同时具有一定的疲劳强度和使用寿命时所能传递的功率，用P0表示。其中，特定条件是指：特定的基准长度、工作平稳、两带轮的包角1=2=180、抗拉体为化学纤维绳芯结构等。,8.3.5 带传动的参数选择和设计的计算方法,设计V带传动一般的已知条件是：V带的工作用途和工作条件；原动机的类型；载荷的性质；传递的功率P；主动带轮与从动带轮的转速n1、n2（或n1和传动比）；安装和传动的外廓尺寸要求等。带传动设计的主要任务是：合理选择参数，确定V带的型号、基准长度和根数；确定两带轮的中心距；确定两带轮的基准直径、材料和结构尺寸；计算初拉力及作用在轴上的压力；设计张紧装置等。,带传动设计计算的一般步骤如下。1.确定计算功率Pc2.确定V带的型号3.确定大、小带轮的基准直径dd1、dd2并验算带速4.确定中心距a和带的基准长度并演算小带轮的包角15.确定V带的根数6.确定单根V带的预紧力F07.计算V带作用于轴上的压力FW8.V带轮的结构设计,8.4 带传动的使用,由于带是弹性体，传动带受拉力作用后会产生微量的弹性伸长。传动带在工作时，由于紧边拉力大于松边拉力，所以紧边的拉应变大于松边的拉应变，如图8.5所示。当带从A点绕上主动轮时，其线速度与主动轮的线速度相等。在由A点转到B点的过程中，带的伸长量由大变小，因此，带在主动轮上的运行特点是：带一面绕行，一面徐徐向后收缩，致使带的圆周速度v落后于主动带轮的圆周速度v1，即带与主动带轮之间产生了相对滑动现象。同理，这种相对滑动现象也会发生在从动轮上，但情况正好相反，带的线速度v超前于从动带轮的圆周速度v2。这种因带的弹性变形而产生的带与带轮间的相对滑动现象，称为弹性滑动。弹性滑动会产生速度损失，使从动带轮的速度降低，而无法保证非常准确的传动比。弹性滑动是摩擦式带传动固有的物理现象，是不可避免的。,8.4.2 带的张紧、安装和维护,1.带的张紧各种材质的V带都不是完全的弹性体，工作一段时间会由于塑性变形而松弛，使带的初拉力降低，传动能力下降，甚至失效。2.带传动的安装和维护为延长V带的使用寿命并保证V带正常工作，必须正确地安装、使用和维护V带。,8.5 同步齿形带传动简介,8.5.1同步带的结构、工作原理、类型、特点和运用1.同步带的结构及工作原理同步带是以钢丝或玻璃纤维为强力层、以聚氨酯或氯丁橡胶为基体、横截面为矩形、带面具有等距横向齿的环形传动带，如图8.6所示。与之相配合的同步带轮的轮面也配有相应的齿槽，工作时靠带与轮齿之间的啮合实现传动，如图8.7所示。由于带与带轮之间无相对滑动现象，故能保证两带轮的线速度相等，所以叫同步带传动。,2.同步带的类型(1)按同步带工作齿面的形状分，同步带有弧齿和梯形齿两大类。按同步带齿的分布情况，可分为单面齿和双面齿，相应的同步带分别称为单面带和双面带，其中双面带的带齿排列有DA型和DB型两种型式。3.同步带传动的特点和运用同步齿形带传动是一种综合了皮带传动、齿轮传动、链条传动三者传动优点的新型传动方式，它与普通V带传动、平皮带传动、链传动和齿轮传动的性能比较见下表。,8.5.2 同步带的基本参数、尺寸和标记,1.同步带的基本参数同步带的基本参数主要有节距和模数。2.同步带的型号及尺寸标准同步带分为7种型号。3.同步标记标准同步带的标记由以下几部分组成。,8.5.3 同步齿形带常见的失效形式和设计准则,梯形齿同步带的主要失效形式如下。（1）带的疲劳断裂。（2）带齿的过度磨损。（3）带体拉长等。设计准则是保证带有足够的疲劳强度和使用寿命。设计同步带传动的已知条件一般是：传动的工作条件、原动机的类型、传递的功率、主动轮和从动轮的转速、传动用途及外廓尺寸等。梯形齿同步带传动几何尺寸的计算方法与普通V带传动基本相同。,8.5.4 橡胶同步带的储藏、安装和使用,橡胶同步带在储藏、安装和使用时应注意以下几点。（1）同步带在储藏中严禁曲折，否则会引起抗拉层折断。（2）不得将同步带长期在不正常的弯曲状态下存放。（3）须保存在阴凉处。（4）安装时要缩短中心距或放松张紧轮，然后复位。不得强行将同步带从轮的挡边上硬拉拖磨装入。（5）安装时同步带的边线必须与带轮的齿面垂直。,（6）主动轮与被动轮的主轴平行度应控制在正切tan=1/1000左右。（7）如发现带有跑边现象，应调整两轴的平行度或两轮的轴向位置，并调整张紧轮的压力。（8）如发现同步带有松弛或跳齿现象，应立即检查中心距是否正确或松动移位，若发现问题应该调整或加固。（9）同步带安装时必须按不同的规格型号和带宽适当地加以张紧力。（10）张紧轮一定要安装在同步带传动时的松边一侧。,