《带传动和链传动》PPT课件.ppt

机械设计基础第十三章 带传动,精密机械与精密仪器系李永新,概述,带传动通常是由主动轮1，从动轮2和张紧在两轮上的环形带3所组成。由于张紧，静止时带已受到张紧力（初拉力）F0，在带与带轮的接触面间产生压力。当主动轮回转时，利用带与带轮接触面间产生的摩擦力来传递运动和转矩。,特点,1 传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲击，使传动平稳噪音小；2 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,起过载保护作用；3 适合于主、从动轴间中心距较大的传动；4 结构简单，制造、安装和维护都较方便；5 传动比不稳定、效率较低，传动功率一般P50kW、线速度v=525(40)m/s、传动比35(10)；,一、类型,按照带的截面形状不同，带传动可分为：平带传动、V带传动、圆带传动和多楔带传动等。平带的横截面为扁平矩形，其工作面是与轮面相接触的内表面；V带的横截面为等腰梯形，其工作面是与轮槽相接触的两侧面。由于轮槽的棋形效应，张紧力相同时，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，故具有较大的拉曳能力。多楔带以其扁平部分为基体，其工作面是楔的侧面。这种带兼有平带弯曲应力小和V带摩擦力大等优点，常用于传递功率大而又要求结构紧凑的场合。圆带牵引能力小，常用于低速小功率传动中，例如仪器和家用器中。,二、带传动的张紧装置,带传动常用的张紧方法是调节中心距。如用调节螺钉2使装有带轮的电动机沿滑轨1移动（图7-9a），或用螺杆及调节螺母2使电动机绕小轴1摆动（图7-9b）。前者适用于水平或接近水平的布置，后者适用于垂直或接近垂直的布置。若中心距不能调节时，可采用具有张紧轮的传动（图7-9C），它靠重砣2将张紧轮1压在带上，以保证带的张紧。,带的张紧,定期张紧装置,定期张紧装置,带的张紧,自动张紧装置,带的张紧,用带轮张紧,带的张紧,三、带传动的几何关系,带传动的主要几何参数：带轮直径D1和D2，中心距a，带长度L，包角。各参数间的关系如图7-12所示。其近似几何关系为,四、带传动的受力分析,静止时，带两边的拉力相等且等于张紧力F0（见图a）;传动时，由于带与轮面间摩擦力的作用，带两边的拉力就不再相等（图7-13）。即将绕进主动轮的一边，拉力由F0增到 F1，称为紧边拉力，而另一边带的拉力由F0减为F2,称为松边拉力。两边拉力之差为 F1-F2=Ft Ft 即为带传动所能传递的有效圆周力，称为有效拉力。其值等于沿任一个带轮的接触弧上摩擦力的总和。,最大的有效拉力,带传动是依靠带与带轮间的摩擦力传递运动或转矩，对于一定的张紧力 F0，此摩擦力有一极限值。当传递的圆周力超过此极限值时，带将在轮面上打滑。打滑使带发热磨损，导致传动失效，因此，设计时必须设法避免。开始打滑时，F1和F2的关系可用欧拉公式表示为:带传动的张紧力为F0时所能传递的最大有效圆周力 Ft,最大有效拉力的影响因素,预紧力F0：小轮包角：摩擦系数f：,F0越大越好吗？越小呢？,摩擦系数取值,橡胶 钢橡胶 铸铁,五、带传动的应力分析,带传动工作时的应力有：由紧边和松边拉力所产生的应力；由离心力产生的应力以及由于带在带轮上弯曲产生的应力。,带传动的应力分析,带工作时所受总应力即为上述三种应力之和。带中的应力为变应力，其最大应力为：max=1+b1+c此最大应力发生在带紧边进人小带轮处。带工作时，如果最大应力超过带的许用应力，带将产生疲劳破坏。三种应力中以弯曲应力b1对传动带的寿命影响最大。为控制弯曲应力b1不致过大，则小带轮直径不宜过小,带传动失效形式1：带的疲劳破坏,六、弹性滑动、打滑和滑动率,由于带是弹性体，所以在受拉力作用后会产生拉伸弹性变形。如图 7-16 所示，当带自 A1点绕上主动轮时，由于紧边带被张紧，故带在 A1点的速度应等于主动轮的表面速度。但当带由 A 1点转到 C1点的过程中，带所受拉力由 F1降为F2，故带的拉伸变形也随之减小，即带在逐渐收缩，因此带在 C1点的速度将落后于带轮的速度，因此带与带轮之间产生了相动滑动。上述现象称为带的弹性滑动。,滑动率和传动比,传动中由于带的滑动引起的从动轮速度的降低率用滑动率来表示由此可得带传动的实际传动比 i,打滑,实践证明，弹性滑动并不是发生在包角所对应的全部接触弧上，而仅发生在带离开带轮的一侧，即范围内。在带进人带轮的一侧，即范围内并不发生弹性滑动。但随着外负荷的增大，弹性滑动区也逐渐扩大，当传递的有效圆周力达到最大值时，带的弹性滑动区遍及全部接触弧。若外负荷继续增大，则带与带轮之间产生全面滑动，即产生了打滑。,1）定义：带工作时，随着有效拉力增加，滑动角增加，静角减小。滑动角增加到整个包角时，带的有效拉力达到最大值，带开始沿着带轮滑动，此时称为带的打滑。2）产生的原因：外载荷增加，使得 Fe=FecFfmax3）特点：可以避免的。4）后果：带的磨损急剧增加、噪声和严重发热，从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。,带传动失效形式2：带的打滑,带的打滑,带传动的打滑有何用途？,七、普通V带传动的设计与计算,V 带有普通 V 带、窄 V 带、宽 V 带、大楔角 V 带、汽车 V 带等多种类型，其中普通 V 带应用最广。以下主要介绍普通 V 带传动的设计与计算。设计普通 v 带传动时，已知的数据和条件：传动的用途和工作情况；传递的功率；主从动轮的转速或传动比；原动机类型；传动空间尺寸的限制等。设计要确定的是：带的型号；带轮的直径；带的长度；传动中心距；带的根数；作用在轴上的载荷；带轮的结构等。,V带的结构,V 带由强力层（帘布结构或缆绳结构）1、填充物（用橡胶填满）2和外包层（橡胶帆布）3三部分组成。强力层为线绳结构的V带比较柔软，可以在较小的带轮上工作。为了提高拉曳能力，强力层的材料也可采用合成纤维或钢丝绳。,1.普通V带的结构,V带型号,楔角为40，相对高度（h/bp）约为0.7的V带称为普通V带，按截面尺寸的不同有七种型号，见表7-2。,V带基准长度,普通V带采用基准宽度制，带轮轮槽的基准宽度位置通常与所配用V带节面处于同一位置。带轮在基准宽度处的直径是带轮的基准直径。相应带的长度以基准长度Ld表示，见表7-3。,1）带传动的工作能力设计对象V带2）主要失效形式：带的疲劳失效、带的打滑、带的磨损3）带传动工作能力设计准则：在保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。,V带传动的设计准则,1、选择 V 带的型号,V带型号可根据计算功率Pd和小带轮转速n1由图选取。如果有两种带型可用，则应按两种方案分别计算，最后对计算结果作综合分析，以确定用哪一种较适宜的型号。,选择 V 带的型号,计算功率Pd可根据传递的名义功率P的大小，并考虑到载荷的性质、原动机的种类和连续工作时间的长短等条件，利用下式求得Pd=KAPP传递的名义功率；Pd计算功率；KA为工作情况系数，按表选取。,2、确定带轮直径 D1、D2,带轮直径愈小，带在带轮上的弯曲程度愈大，带中的弯曲应力也就愈大，致使带的寿命降低。表7-6 给出了普通 v 带传动的最小带轮基准直径 Dmin的荐用值。,3、验算带速,带速一般限制在 525m/s范围内，带速过高时，将产生较大的离心力；当传递功率一定，带速过低将引起力的增大，使得带的根数增多。,4、确定带的基准长度,传动中心距 a 最大值受安装空间的限制，而最小值则受最小包角的限制。若中心距没有限定时，可按下式初定中心距 a0。0.7(D1D2)a0 2(D1D2)然后，利用式(7-12)初定带的基准长度L，再从表中选取相近的Ld值。,5、确定实际中心距,因选取的 Ld 与可能大于或小于 L，所以应将初定的中心距 a0 加以修正。为了简化计算，a 值可近似按下式确定,6、验算小带轮包角 1,按式(7-11)可算出小带轮包角 1。1过小，带容易在带轮上打滑。在普通 v 带传动中，通常应使 1 120，特殊情况下允许 1 90。如1 较小，应增大 a 或采用张紧轮。,7、计算 V 带的根数,所需 V 带的根数 z 可按下式计算式中P0 i=1、特定基准长度、平稳工作情况下单根 V 带的基本额定功率(kW);Ka 包角修正系数，考虑 a 1800 时对传动能力的影响；KL 带长修正系数，考虑到带长不为特定基准长度时对寿命的影响。P0 i 1 时，单根 V 带额定功率的增量(kw)。,8、计算作用在轴上的载荷,作用在轴上的载荷等于松边和紧边拉力的向量和。如果不考虑带两边的拉力差，则作用在轴上的载荷 Fz 可近似地由下式确定（图 7-18）。式中 F0 单根 V 带的张紧力（N）。,计算作用在轴上的载荷,9、确定带轮的结构尺寸,在普通 v 带传动设计中，小带轮直径的选取是至关重要的。在满足 D1 Dmin的前提下，若选取较小的 D1值，可以减小重量和传动的外廓尺寸，但弯曲应力的增大会影响带的疲劳寿命。再者，D1小则带速 v 低，当传递功率一定时，有效拉力Ft大(P Ftv/1000)，即所需带的根数增多，于是带轮的宽度、轴径和轴承尺寸都要随之增大。通常，小带轮的转速 n1已给定，选定小带轮直径 D1也就确定了带速，从而对带传动的功率产生影响。因此，为了得到合理的设计方案，必要时可取多组数据进行试算，根据设计要求从中选择最合理的尺寸参数。,V带轮,带轮直径较小时可采用实心式；中等直径的带轮可采用辐板式。为了便于加工和减轻重量，通常在辐板对称位置上开孔，即孔板式。带轮轮缘尺寸见表7-4,V带传动设计的步骤总结,求计算功率 Pd=KAP；带的型号图7-17，与传递的功率大小、小轮转速有关；带轮直径dd1、dd2，带速根据传动比确定；传动中心距a 已知或根据结构需要估算；带基准长度Ld 国家标准；精确计算传动中心距；验算小轮包角120；带根数z；张紧力、压轴力等；结构设计。,带传动参数选择对传动能力的影响？,带传动设计的已知条件：P、n、i 等。,例题 7-1 设计某传动装置中的 V 带传动。传递功率P=7.5kw，电动机为 Y 系列三相异步电动机，电动机转速（主动轮转速）n1=1440rmin-1，从动轮转速 n2=720rmin-1，载荷变动较小，两带轮中心距大约为850mm，希望大带轮直径不超过 280mm，每日工作不超过 16h。,解,八、提高带传动能力的措施,1.提高摩擦系数 f-选材料2.增加小轮包角-张紧装置3.尽量使带传动在最佳速度下工作vopt=0.58vlim4.采用新型带传动-多楔带、大楔角V带、同步带等5.采用高强度带材料-采用钢丝绳、涤纶等合成纤维绳等制作带的承载层。,习题13-6END,机械设计基础第十三章 链传动,精密机械与精密仪器系李永新,第一节 概述,链传动组成,按用途分类：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,特点与应用,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,第二节 传动链的结构,结构,链轮结构,第三节 链传动的运动特性,一、链传动的运动不均匀性实际上，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。,二、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,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、链的静强度破断,1、两链轮回转平面应在同一铅垂平面、两轴线应平行2、两链轮中心线与水平线夹角尽量小于453、下列情况松边在下面 1）a2 水平 2）倾斜角大 3）a=60p i2 z1=25 水平4、若松边垂度过大，会啮合不良，应张紧。,链传动的布置,链传动的张紧,链传动的润滑,链传动太松：啮合不良、链边振动、跳齿张紧方法：调整中心距、用张紧轮,润滑的作用：降低摩擦、减少磨损、散热润滑方式：油浴润滑 润滑脂定期润滑,END,