摩擦轮与带传动.ppt
第七章 摩擦轮传动和带传动,第一节 概述,第二节 摩擦轮传动,第三节 摩擦无级变速器,第六节 其他带传动简介,第五节 同步带传动,第四节 带传动,本章重点,1、摩擦轮及带传动的弹性滑动及实际传动比2、摩擦轮及带传动的打滑3、带传动的应力分析，最大应力的位置4、为什么要限制小轮的最小直径？5、为什么要限制带速不能太大也不能太小？6、加张紧轮的位置7、带的松紧边拉力关系以及欧拉公式8、同步带的设计内容,第七章 结束,第一节 概述,摩擦轮传动和带传动借助于摩擦力传递运动和扭矩,优点：1结构简单，易于制造,2传动平稳，噪声小,3变速传动时，传动比调节简便，无级变速,4过载时有保护作用(打滑),缺点：1传动比不能精确地恒定,2转矩不宜过大,3磨损快，寿命低,4传动效率低,第七章：第一节 概述,第二节 摩擦轮传动,一、传动的工作原理,利用主、从动轮之间的摩擦力传递运动和扭矩 f.FnFt,法向力 Fn,摩擦力 f.Fn,工作圆周力 Ft,第七章：第二节 摩擦轮传动,摩擦轮在接触面间可能出现的性质不同的滑动,弹性滑动,打滑,1弹性滑动：,两摩擦轮表层由于在摩擦力的作用下产生不同情况的切向弹性变形而引起的相对滑动叫做弹性滑动。,第七章：第二节 摩擦轮传动,滑差率：,金属=0.21%,非金属材料=15%,材料的弹性模量E越低，弹性滑动越厉害,由于弹性滑动的存在，使得从动轮的圆周速度v2，低于主动轮的圆周速度v1,第七章：第二节 摩擦轮传动,存在弹性滑动时摩擦轮的实际传动比：,圆柱摩擦轮传动：,圆锥摩擦轮传动,第七章：第二节 摩擦轮传动,注意：弹性滑动在摩擦轮传动中是不可避免的,弹性滑动后果:,速度损失功率损失，实际传动比偏差，使传动精度降低,措施：采用高弹性模量材料制作轮面,第七章：第二节 摩擦轮传动,2打滑：,当f.FnFt,时主动轮将不能带动从动轮，接,触表面将会产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。,打滑后果：将使摩擦轮面产生严重摩损，因而使传动寿命降低,打滑现象一般允许发生在起、制动等短暂时间内，正常工作时，必须设法避免。,第七章：第二节 摩擦轮传动,适用范围很大功率：18220kw传动比:7 25,微动装置,第七章：第二节 摩擦轮传动,二、法向力的计算,(一)圆柱摩擦轮传动,K 载荷系数,k=1.21.5(功率传动)k=3.0(示数传动),考虑载荷的不平稳性及保证传动的可靠性,若取k=1.35,f=0.2，第一个式子，则Fn7Ft,摩擦轮传动功率不宜过大,第七章：第二节 摩擦轮传动,(二)圆锥摩擦轮传动,D1应换为主动轮的平均直径Dm1,三、作用在轴上的载荷,Ft作用在圆周方向的载荷,Fn接触面间的法向力,计算轴、支承,第七章：第二节 摩擦轮传动,1圆柱摩擦轮,Fr径向力指向轮心,Fr=Fn,Ft圆周力主反从同,Ft=f.Fn,第七章：第二节 摩擦轮传动,2圆锥摩擦轮,Ft圆周力主反从同,Fr径向力指向轮心Fa轴向力背向锥顶 Fa=Fn.sin,12,Fa1Fa2,因此要获得同样大小的法向力，可移动小轮，较省力，操作方便,第七章：第二节 摩擦轮传动,四、摩擦轮材料,1)弹性模量要大，以减小弹性滑动和滚动摩擦损失;,2)摩擦系数要大，以便在传递同样的圆周力时减小两轮角的法向压力;,3)表面接触强度和耐磨性要好，以保证传动所需的寿命;,4)在干摩擦条件下，吸湿性要小。,第七章：第二节 摩擦轮传动,具体应根据不同要求而定:,1)淬火纲淬火钢或铸铁:高速、高效、尺寸紧凑、闭式传动,2)铸铁铸铁:尺寸较大、转速较低、开式传动,3)钢(铸铁)橡胶、石棉或其它工程塑料：f较大，但强度较低，小功率和仪器中(干摩擦),注意：为使磨损均匀，轮面较软的材料最好用作主动轮，否则打滑时将使从动轮面遭受局部磨损。,第七章：第二节 摩擦轮传动,第三节 摩擦无级变速器,一、无级变速器应用场合和类型,1运转中需经常连续地改变速度。,2探求最佳工作速度。,3某些仪器和设备中的计算装置和测试装置,4需缓速起动的场合。,第七章：第三节 摩擦无级减速器,第七章：第三节 摩擦无级减速器,二、变速范围,如图所示，假设轮1和轮2作无滑动的纯滚动,第七章：第三节 摩擦无级减速器,设轮1以1转动 R2由R2max向R2min变化 2由2min向2max变化,i12在i12max至i12min之间得到无级的变化,第七章：第三节 摩擦无级减速器,第四节 带传动,一、带传动的类型和张紧装置,a.原理：由主动带轮和从动带轮间通过挠性的传动带传递运动和动力的。,b.应用：常用于传递相距较大两轴回转运动(主要），或把回转运动转换成直线运动，或实现变速比的传动。,第七章：第四节 带传动,第七章：第四节 带传动,c.带的截面形式：,平型带；V带；圆带，多楔带,第七章：第四节 带传动,平带传动时,摩擦力:F=Qf,V带传动时,V带的传动能力比平型带大。,摩擦力:,第七章：第四节 带传动,d.张紧方法,1.调节中心距,2.中心距不可调时，加上张紧轮,第七章：第四节 带传动,第七章：第四节 带传动,二、V带和带轮,(一)V带见p116图,楔角=40,基准宽度bp,基准直径d中性层，既不受拉也不受压层,基准长度Ld 中性层的长度,公称长度L，外周长度，内周长度,带的结构：强力层，填充物，包覆层,第七章：第四节 带传动,三角带的结构与类型,第七章：第四节 带传动,(二)带轮,a实心式：直径较小时,b副板式：中等直径,c孔板式；便于加工、减轻重量,第七章：第四节 带传动,带轮的结构,第七章：第四节 带传动,三、带传动的几何关系,1包角：,第七章：第四节 带传动,即：,2带的几何长度L,3中心距,第七章：第四节 带传动,四、带传动的受力分析,一、带传动的受力分析,工作前 两边初拉力Fo=Fo,工作时 两边拉力变化紧力 FoF1 松边FoF2,F1Fo=FoF2,Ff=F1F2=F,带的有效拉力F：带和带轮接触面上各点摩擦力的总和.,第七章：第四节 带传动,设P（kw）为主动轮的输入功率，V为带轮的圆周速度则带的工作拉力(有效拉力）为,紧边拉力 F1=F0+F/2松边拉力 F2=F0 F/2,打滑和欧拉公式,打滑：当外载荷大于带和带轮之间的全部摩擦力时，带将沿带轮面发生全面滑动，从动轮转速急速降低甚至不动，是带传动的主要失效形式之一。,第七章：第四节 带传动,承受载荷越大，摩擦力越大，当带沿带轮有打滑趋势时，摩擦力达到最大值，带的有效拉力也达到最大值,包角（rad）一般为小轮包角,柔韧体的欧拉公式,带传动的最大有效圆周力（不打滑时的临界值）,F0,，fv Fec,第七章：第四节 带传动,五、带传动的应力分析,(一)由松、紧边拉力产生的应力,(二)离心力产生的应力,第七章：第四节 带传动,(三)带在带轮上弯曲产生的弯曲应力,E带的弹性模量,带的厚度,D带轮的直径,小带轮处的弯曲应力较大,b1 b2,第七章：第四节 带传动,最大应力：,位置：紧边进入小带轮的接触点,b1对传动带的寿命影响最大，小带轮直径不宜过小,第七章：第四节 带传动,六、弹性滑动、打滑和滑动率,第七章：第四节 带传动,1弹性滑动,由于带的紧边与松边拉力不等，使带两边弹性变形不等而引起的传动带与轮面在局部接触弧上的相对滑动,弹性滑动是不可避免的。,2带传动的滑差率和实际传动i,一般平型胶带=1-2%,三角胶带=1.5%,第七章：第四节 带传动,弹性滑动的后果:功率损失和带的摩损，从动轮圆周速度 的损失，使带传动得不到准确的传动比，使传动精度降低。,3打滑-FtFfmax时,当传递的有效圆周力大于带与带轮接触弧上的全部摩擦力时，带与小带轮在整个接触弧上产生相对滑动,注意：打滑首先发生在小带轮上。,带传动产生打滑以后能不能产生正常工作，而且会引起带的过度磨损,因此必须避免。,第七章：第四节 带传动,七、普通V带传动的设计与计算,已知：用途，工作情况，功率，主从动轮的转速或传动比，原动机类型，空间尺寸,设计确定：带的型号，带轮直径，带长，传动中心距，带的根数，轴上的载荷，带轮结构,(一)选择带的型号,Pd=KA.P,KA工况系数，表7-5,由Pd，小轮转速n1图7-17 选带的型号,第七章：第四节 带传动,第七章：第四节 带传动,(二)确定带轮直径D1、D2,小带轮直径的选取至关重要：,D1小，弯曲应力，v，根数，轮宽,D1大，D2，重量，尺寸,(三)验算带速(V=5-25m/s),按表7-7选D,v过高，离心力 压紧力 摩擦力 传递的圆周力、功率,v过低，功率P=F.v一定时 F 需传递的圆周力 易打 滑,带的根数,第七章：第四节 带传动,(四)确定带的基准长度,初定a0计算L选取标准带长Ld(表7-3),0.7(D1+D2)a02(D1+D2),(五)确定实际中心距,(六)验算小带轮包角1,1过小，带易打滑，要求:1120(特殊情况190),1过小时的措施 1)加大中心距a 2)加张紧轮,第七章：第四节 带传动,(七)计算V带的根数,P0i=1，特定长度，平稳工作，单根V带的基本额定功 率，表7-8,K包角修正系数，表7-9,KL带长修正系数，表7-3,P0i1时，单根V带额定功率的增量，表7-10,第七章：第四节 带传动,(八)计算作用在轴上的载荷,(不考虑两边的拉力差),(九)确定带轮的结构尺寸,其中,F0可按式(7-33)选取,灰铸铁，铸铝和塑料,铸钢,实心轮(D400mm),注意：轮槽=34，36，3840(带的楔角),第七章：第四节 带传动,第五节 同步带传动,一、同步带传动的特点和应用,同步带以钢丝绳为强力层，外面为橡胶或聚氨酯，带的工作面压制成齿形，与齿形带作啮合传动。由于钢丝绳在承受负荷后仍保持同步带的节距不变，故带与带轮之间无相对滑动，主动轮与从动轮能作同步传动。,第七章：第五节 同步带传动,主要参数：,Pb节距,LP节线长度，公称长度,当同步带垂直其底边弯曲时，在带中保持其原长度不变的周线，通常位于承载层的中线上。,第七章：第五节 同步带传动,类型：,按齿型:,梯型齿 图721 a）,半圆弧齿 图721 b）,双圆弧齿 图721 c）,梯型齿,单面同步带(仪器中常用),双面同步带,按节距不同:最轻型MXL，超轻型XXL，特轻型XL，轻型L，重型H，特重型XH，超重型XXH，表7-12，表7-13,第七章：第五节 同步带传动,同步带的张紧装置,二、带轮,轮缘表面须制出轮齿,渐开线齿形(推荐),直边齿形,带轮齿数:同时啮合齿数6 表714,三、同步带传动的设计计算(自学),已知条件：用途、功率、大小带轮的转速或传动比，空间尺寸范围,确定：同步带的型号，带长，齿数，中心距，带轮节圆直 径及齿数，带宽，带轮结构,解：(一)选带型,Pd=KA.P,KA工作情况系数，表7-15,Pd，n1图7-22选带型,第七章：第五节 同步带传动,第七章：第五节 同步带传动,(二)带轮齿数和节圆直径,(三)带长和带的齿数,查表7-13 LP及齿数,(四)实际中心距,第七章：第五节 同步带传动,(五)小带轮啮合齿数,圆整为整数,(六)选择带宽,bs0基准宽度，表7-12,KZ啮合齿数系数,zm6时,KZ=1;zm6时,KZ=1-0.2(6-ZM),(七)计算作用在轴上的载荷,P0-同步带基准宽度bs0所能传递的功率,式(7-38),第七章：第五节 同步带传动,第六节 其他带传动简介,(一)齿孔带传动,重量轻、传动转矩小、传动精度高35mm电影胶卷齿孔的标准齿形：渐开线、圆弧,(二)拖动式带传动,将挠性传动件的两端直接固定在主、从动件上，拖动从动件运动.,右图：可得到等分刻度的变传动比钢带传动。,第七章：第六节 其他带传动简介,特点：,可改变主、从动件表面形状，实现变传动比传动,无相对滑动，i准确，精度高,可将回转运动变为直线运动,结构简单，制造方便,挠性传动件长度有限，主、从动件转动范围360,适用：精密机械，仪器的精密读数,右图：弹簧拉力变化的条件下，在回转轴上可以获得恒定反作用力矩。,第七章：第六节 其他带传动简介,
