机械设计基础模块二 带传动及链传动的应用.ppt

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1、模块二带传动和链传动的应用,任务2-1 带传动的设计计算任务2-2 链传动,任务2-1 带传动的设计计算,任务引入图2-1所示是搅拌机，图2-2所示是轻巧型带式输送机，这些都是利用带传动进行工作的。本任务就是设计在生产生活实际中使用的带传动。2.1 带传动的认识及应用一、带传动的工作原理和类型带传动按工作原理可分为摩擦式带传动和啮合式带传动。1摩擦式带传动摩擦式带传动通常是由主动带轮1、从动带轮2和紧套在两轮上的传动带3组成，如图2-3所示。,下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,摩擦式带传动按截面形状可分为平带传动、V带传动、多楔带传动和图带传动。平带的横截面为扁平矩形，工作面是与带轮

2、面接触的内表面。V带的横截面为等腰梯形，工作面是与轮槽相接触的两个侧面多楔带是以平带为基体，内表面具有等距纵向楔的环形传动带，其工作面为楔的侧面。2啮合式带传动啮合式带传动通常由主动同步带轮、从动同步带轮和环形同步带组成，依靠带内侧齿与带轮轮齿的啮合来传递运动和动力，这种带传动称为同步带传动，如图2-5所示。,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,二、带传动的特点和应用带传动的主要优点：传动平稳，噪声小，缓冲吸振和过载打滑可防止其他零件损坏等优点，且结构简单，制造、安装和维护方便，成本低廉，尤其适用于两轴中心距较大的传动。带传动的主要缺点：外廓尺寸较大，不能保证准确的传动比（啮合

3、式带传动除外），效率较低，带的寿命短以及不宜用于高温，易燃，易爆场合。带传动主要应用于金属切削机床、农业、交通运输和纺织机械中，适用于两轴中心距较大的场合。,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,2.2 带传动的工作情况分析一、带传动的受力分析带传动工作前，带张紧在两带轮上，带上各处所受到的拉力F相等，称为初拉力。松边和紧边拉力的差值称为有效圆周力F，也叫有效拉力。则带传动所能传递的功率P可表示为,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,当带速一定时，传递的功率P越大，则有效圆周力F越大，所需带和轮面间的摩擦力越大。经分析和推导，带在即将打滑时所能传递的最大圆周力为二

4、、带传动的应力分析1拉应力紧边拉应力松边拉应力,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,2离心拉应力当带绕入带轮作圆周运动时产生离心力，该离心力使带受到离心拉力作用 离心力虽仅产生于传动带作圆周运动的弧段，但由其引起的离心拉力只作用于带的全长，故离心拉应力，亦作用于带的全长上。3弯曲应力,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,传动带绕过带轮时，因受弯曲而产生弯曲应力，由材料力学得弯曲应力为 弯曲应力仅产生在带包围带轮上的弧段。带工作时各段的合成应力如图2-7所示。由图可见，作用在某截面上的应力是随带的工作位置不同而变化的，带是在变应力状态下工作，易产生疲劳破坏，带的最

5、大应力在紧边绕上小带轮处。三、带传动的打滑、弹性滑动和传动比在初拉力 一定时，当传递的有效圆周力F超过带与轮面间的极限摩擦力时，带与轮面在整个接触弧上产生相对滑动，这种现象称为打滑。,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,带在即将打滑时所能传递的最大圆周力为这种由于材料的弹性变形产生的滑动称为弹性滑动。显然，弹性滑动是靠摩擦力工作的带传动不可避免的物理现象。相对降低率用滑动率s表示，即,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,这就是带传动的传动比不准确的原因。由于滑动率一般在0.010.02，故一般情况下可忽略不计。2.3普通V带传动的设计一、V带传动的设计准则由V带

6、传动的工作情况分析可知，带传动的主要失效形式是打滑及疲劳损坏（撕裂、脱层或拉断），故带传动的设计准则是保证带在不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。二、V带和V带轮的结构1V带的结构V带分普通V带、窄V带、宽V带等,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,V带一般为无接头的环形，其结构如图2-9所示，由顶胶、抗拉体、底胶和包布层组成，包布层多由胶帆布制成，拉伸层和压缩层主要由橡胶组成，强力层主要承受拉力。强力层有帘布结构和线绳结构两种。V带标记：类型一基准长度国标标准编号。2V带轮的结构V带轮由轮缘、轮辐、轮毂三部分组成。轮缘是带轮的工作部分，制有梯形轮槽；轮毂是带轮与轴的连接

7、部分；轮缘与轮毂则用轮辐（腹板）连接成一整体。带轮基准直径小于150 mm时常采用实心式图2-10(a)；带轮基准直径为150450 mm时常采用腹板式图2-10(b)、(c)；带轮基准直径大于450 mm时常采用轮辐式图2-10(d)。,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,三、V带传动的设计步骤 V带传动设计计算的内容包括传动带和带轮两部分。1计算设计功率Pc选取V带型号设计功率Pc 由下式计算KA-工况系数，见表2-4带的型号根据设计功率和主带轮转速n从图中选取，见图2-11。,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,2确定主、从动带轮基准直径小带轮的基准直径小

8、，在一定的传动比下，大带轮的基准直径相应地也小，则带传动的外廓尺寸小，结构紧凑、重量轻。小带轮直径根据表2-5确定。大带轮的基准直径按下式计算传动比若要求比较精确时，应考虑弹性滑动的影响，则按下式计算,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,3验算带速带速可由下式计算由公式P=Fv知，传递功率一定时，带速越低，圆周力越大，带容易打滑，同时使带的尺寸和根数增加。4确定中心距和带的基准长度(1)初选中心距。中心距通常按下式初定,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,(2)计算带的基准长度。由表2-2选取带的基准长度。(3)确定实际中心距。实际中心距。可由下式近似确定,上-

9、页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,考虑到安装、调整和补偿拉应力的需要，中心距应可调，调节范围为5验算小带轮包角 一般应使120。若不满足此条件，可采取适当增大中心距、减小两带轮的直径或在带轮外侧加张紧轮等措施。,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,6确定V带根数Z 7确定带的初拉力F单根V带的初拉力可按下式计算由于新带易松弛，对于不能调整中心距的普通V带传动，安装新带时的初拉力应为计算值的1.5倍。,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,8计算带轮轴上的压力Q为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的压力，又称为压轴力。可近似按初拉力的合

10、力进行计算，2.4 带传动的张紧维护和安装 一、带传动的张紧 1调节中心距(1)定期张紧。在水平布置或与水平面倾斜不大的带传动中，可通过调节螺杆使电动机移动或摆动达到张紧目的见图,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,2-13(a)；在垂直或接近垂直的带传动中，可通过调节摆动架的位置达到张紧目的见图2-13(b)。(2)自动张紧。此法常用于小功率以及近似垂直布置情况的带传动见图2-13(c)。2利用张紧轮(1)定期张紧。此法用于中心距固定的带传动见图2-13(d)，V带的张紧轮一般安装在松边的内侧，靠近大带轮处。(2)自动张紧。此法用于中心距较小而传动比较大的平带传动中见图2-1

11、3(e)。二、带传动的安装和维护,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,(1)为保证V带截面与轮槽的正确位置，V带的外边缘应与带轮的轮缘平齐，如图2-14所示(2)安装时，调小中心距或松开张紧轮套带，然后调整到合适的张紧程度，严禁将带强行撬人带轮。(3)为了使每根带受力均匀，同组使用的V带，其型号、基准长度、公差等级、生产厂家应相同。(4)定期检查，及时调整。(5)带不应和酸、碱等接触，工作温度不宜超过60。任务实施任务内容：设计某铣床电动机与变速箱的普通V带传动。已知电动机,上-页 下-页 返回,任务2-1 带传动的设计计算,额定功率P=4 kW，主动轮转速n1=1 440 r

12、/min，从动轮转速n2=400 r/min，要求中心距约为450 mm，两班制工作，载荷变动较小。,上-页 返回,任务2-2 链传动,任务引入在农业、采矿、冶金、石油化工及运输等各种机械中，有一些机械需要在高温、油污、潮湿等环境恶劣情况下工作，就不适合采用带传动而采用链传动。图2-17所示是自动引导小车，这些都是利用链传动进行工作的。本任务就是熟悉生产生活实际中使用的链传动。2.5 链传动一、链传动的类型链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。如图2-19所示，链传动由主动链轮1、从动链轮2和链条3组成。它是靠链条和链轮轮齿的啮合来传递平行轴间的运动和动力的。,下-页 返回,任务2-2 链传动

13、,根据链的结构的不同，链传动又可分为滚子链和齿形链齿形链又称无声链。由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成。特点是工作平稳，噪声小，允许的链速高，承受冲击能力好，传动效率一般为0.950.98，润滑良好的传动可达0.980.99。但价格较高，重量较大，对安装、维护要求较高。齿形链适宜于高速传动，又适用于传动比大和中心距较小的场合，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。二、链传动的特点和应用1链传动的主要特点有：(1)由于链与链轮间没有滑动现象，故链传动能保持平均传动比不变；,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,(2)传动效率高；(3)张紧力小，因此作用在轴上的压力较小；(4)能在

14、低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作；(5)和齿轮传动相比，链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低；(6)只限于传递平行轴之间的同向运动；(7)传动比存在不均匀性，从动链轮瞬时转速不均匀，运动平稳性差，工作时有噪声，不适合高速传动。,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,2链传动的应用链传动多用在两轴平行且距离较远，功率较大，平均传动比准确、工作条件差的场合，不宜用在急速反向的传动中。三、滚子链和链轮的结构 1滚子链的结构滚子链由内链板1、滚子2、销轴3、套筒4和外链板5组成，如图2-22所示。内链板和套筒、外链板和销轴用过盈配合，两两固定连接，分别构成内链节和外链节。销轴和

15、套筒之间为间隙配合，构成铰链，将若干内外链节依次铰接形成链条。,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,2滚子链链轮(1)链轮的结构。链轮的结构如图2-25所示。直径小的链轮常制成实心式，如图2-25(a)所示；中等直径的链轮常制成辐板式，如图2-25(b)所示；大直径(d 200 mm)的链轮常制成组合式，可将齿圈焊接在轮毂上，如图2-25(d)所示，或采用螺栓连接，如图2-25(c)所示。(2)链轮材料。链轮常用的材料有优质碳素钢，如35钢正火、45钢淬火；灰铸铁,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,四、链传动的工作情况分析1作用在链条上的力作用在链上的力见图2-26。(1)圆周力

16、圆周力也就是有效拉力，其计算公式为当链速一定时，传递的功率P越大，则有效圆周力F越大。(2)离心拉力,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,绕在链轮上的链条在运动过程中产生的离心拉力，其值为当链条一旦选定时，链速越大，则离心拉力越大，链条越易从链轮上脱落。(3)悬垂拉力悬垂拉力的计算公式为2紧边拉力F1和松边拉力F2紧边的拉力由三部分组成：松边的拉力由两部分组成：,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,3作用在轴上的压力FQ有冲击和振动时取大值。1链条的疲劳破坏链条所受的拉应力是交变应力，当应力达到一定数值，且经过一定的循环次数后，链条会发生疲劳破坏。2链条铰链的磨损链条与链轮啮合传动

17、时，相邻链节之间发生相对转动，使销轴与套筒、套筒与滚子间引起磨损。3链条铰链的胶合,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,在润滑不良或转速很高时，套筒与销轴的工作表面之间直接接触发生胶合。4链条的静力拉断 在低速、重载或突然过载时，链条因强度不足而被拉断。六、链传动的张紧(1)目的：避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时增加链条和链轮的包角。(2)常用的张紧方法：当中心距可调时，可调大中心距：当中心距不可调时，可拆掉12个链节，也可以采用张紧轮张紧。,上-页 下-页 返回,任务2-2 链传动,七、链传动的润滑润滑的作用在于减小磨损、缓和冲击、散热及延长链传动的使用寿命。常

18、用的方法见图2-28任务内容：试述东方红拖拉机采用链传动而不采用带传动的理由。,上-页 返回,图2一1搅拌机,返回,图2一2轻巧型带式输送机,返回,图2一3摩擦式带传动的工作原理,返回,图2一5啮合式带传动,返回,图2-7带传动的应力分析,返回,图2一9 V带的结构,返回,图2一10带轮的结构,返回,表2-4工况系数,返回,图2一11普通V带选型图,返回,表2一5普通V带轮的最小基准直径及直径系列,返回,图2一13带传动的张紧,返回,图2一14 V带在轮毅中的位置图,返回,图2一17自动引导小车中的链传动,返回,图2一19链传动,返回,图2一22滚子链的结构,返回,图2一25链轮结构,返回,图2-26链传动受力图,返回,图2一28链传动的润滑,返回,