第13章-带传动和链传动讲义课件.ppt
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1、,机械设计基础,第13章,带传动和链传动,1、带传动和链传动的工作原理、类型、特点和应用场合;2、带传动的工作原理、受力分析、弹性滑动及打滑等基本理论;链传动的运动特性和受力分析;3、带与带轮的结构形式及尺寸、链与链轮的结构形式与尺寸、张紧方法和装置;4、V带传动和链传动的失效形式、设计准则及设计计算。,关键知识点,1、带的弹性滑动与打滑;链传动的运动不均匀性2、合理选择带传动和链传动的参数,难 点,第13章带传动和链传动,本章教学内容,13.1 带传动的概述 13.2 带传动的基本理论 13.3 普通V带传动的设计计算 13.4 V带传动的结构设计 13.5 同步带传动简介 13.6 链传动
2、的概述 13.7 滚子链的结构 13.8 链传动的运动分析和受力分析 13.9 链传动的主要参数及其选择 13.10 滚子链传动的设计计算 13.11 链传动的润滑与布置 总 结,第13章带传动和链传动,13.1 带传动的概述,第13章带传动和链传动,图12-1 带传动1-固联于主动轴上的带轮(主动轮);2-紧套在两轮上的传动带;3-固联于从动轴上的带轮(从动轮)。,摩擦传动:当主动轮转动时,由于带和带轮间的摩擦力,便拖动从动轮一起转动,并传递动力(平带和带传动)。,1、带传动的组成,一、带传动的类型,2、传动原理,啮合传动:当主动轮转动时,由于带和带轮间的啮合,拖动从动轮一起转动,并传递动力
3、。(同步带传动),第13章带传动和链传动,第13章带传动和链传动,图13-3 带传动的类型,按照摩擦带的截面型状带传动又可以分为:,第13章带传动和链传动,V带传动是应用最广泛的带传动,它比平带传动能力更强。假设平带和V带受到同样的压紧力 FQ,带与带轮接触面之间的摩擦系数也同为f。,平带带轮接触面上的摩擦力为:,而V带与带轮接触面上的摩擦力为:,二、带传动的特点,第13章带传动和链传动,与其他传动相比,带传动具有以下优点:(1)运行平稳,噪声小;(2)能缓冲冲击载荷;(3)构造简单,对制造精度要求低,特别是在中心距大的场合;(4)不用润滑,维护成本低;(5)具有过载保护功能,可以保护传动系统
4、中其他零件。,带传动的缺点是:(1)带存在着弹性滑动,使传动效率降低,传动比不够准确;(2)带的寿命较短;(3)传递相同的圆周力,带传动的轴上压轴力和带轮的轮廓尺寸比啮合传动大。,一、带传动概述,第13章带传动和链传动,类型,摩擦型,啮合型,第13章带传动和链传动,13.2 带传动的基本理论,一、带传动中的力,a 工作前状态,带传动静止时,带两边的初拉力(张紧力)F0相等,带传动工作时,一边拉紧,一边放松,设紧边拉力为F1和松边拉力为F2。F1-F0=F0-F2(1),b 带传动工作状态,第13章带传动和链传动,在带与带轮的接触表面上,产生了沿接触弧段分布的摩擦力Ffi。根据受力和力矩平衡条件
5、可以推出,这说明带工作时两边拉力大小取决于初拉力和有效拉力。,联立(1)(2)两式,可求得,若带传动的功率为P(kW),带速为v(m/s),有效圆周力为Fe(N),则它们之间关系为:,带的有效拉力,即传递的有效圆周力为 Fe=F1-F2(2),第13章带传动和链传动,由左式知,当带速一定时,传递的功率越大,则有效圆周力越大,所需带与带轮之间的摩擦力也越大。,欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系:,但是,带与带轮间的摩擦力存在一个极限值Fmax,即所能传递的有效圆周力存在一个最大值Fec。由欧拉公式确定,即:,1)预紧力F0,2)包角,3)摩擦系数 f,最大有效拉力Fec,最大有效拉
6、力Fec,最大有效拉力Fec,二、带传动中的应力,第13章带传动和链传动,带传动在工作时,带中的应力有三部分组成:因传递载荷而产生的拉应力;由离心力产生的离心应力c;皮带绕带轮弯曲产生的弯曲应力b;,(1)拉应力,A带横截面积(mm2),为了不使带所受到的弯曲应力过大,应限制带轮的最小直径。,第13章带传动和链传动,(2)离心应力c:,当传动带以切线速度v沿着带轮轮缘作圆周运动时,带本身的质量将引起离心力。由于离心力的作用,使带的横剖面上受到附加拉应力,由离心力引起的应力为,m单位长度质量(kg/m);v带速(m/s),第13章带传动和链传动,(3)弯曲应力,E 带的拉压弹性模量(MPa)y
7、带的中性层到最外层的垂直距离(mm)dd带轮基准直径(mm),小带轮为主动轮时,最大应力发生在小带轮的紧边入 口处,且最大应力为,第13章带传动和链传动,带的应力分布及变化情况,由于带传动在运转过程中受到循环交变应力作用,在多次循环后,将可能发生疲劳破坏。,三、带传动的的弹性滑动和打滑,第13章带传动和链传动,带传动在工作时,从紧边到松边,传动带所受的拉力是变化的,因此带的弹性变形也是变化的。,弹性滑动带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动。,或,其中,弹性滑动是一种物理变化,它会导致从动轮的圆周速度v2主动轮的圆周速度v1,速度降低的程度可用滑动率来表示,若带的工作载荷进一
8、步加大,有效圆周力达到临界值Fec后,则带与带轮间会发生显著的相对滑动,即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧,从动轮转速急速降低,带传动失效,这种情况应当避免。,因此,传动比为:,打滑和弹性滑动是有本质区别的,打滑是一种失效形式,可以避免,弹性滑动是带传动本身固有的,不可以改变。,第13章带传动和链传动,第13章带传动和链传动,二、带传动的基本理论,力,紧边拉力松边拉力初拉力有效圆周力最大有效圆周力,应力,紧边拉应力松边拉应力离心应力弯曲应力,最大应力的位置及大小,弹性滑动与打滑的区别,?,13.3 普通V带传动的设计计算,一、普通V带,V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿型V带等类型;,2.V带
9、的结构,普通V带是截面呈等腰梯形的无接头环形橡胶带,两侧面为工作面。,带体由顶胶、抗拉体、底胶和包布组成。抗拉体分为帘布结构和线绳结构两种,1.V带的类型,第13章带传动和链传动,第13章带传动和链传动,普通V带和窄V带已经标准化,普通V带有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,窄V带有SPZ、SPA、SPB、SPC四种型号。其截面尺寸依次增加,同样条件下,截面尺寸大,带传递的功率也大。,V带绕过带轮时发生弯曲变形,在带的高度方向上有一个既不受拉也不受压的中性层,称为节面,节面宽度bp称为节宽。位于带轮的基准直径上的周线长度称为V带的基准长度,用Ld表示。,第13章带传动和链传动,在V带轮上,与
10、V带节面处于同一位置上的轮槽宽度称为轮槽的基准宽度,用bd表示。基准宽度处的直径,称为带轮的基准直径,用dd表示,它是V带轮的公称直径。,基准线,第13章带传动和链传动,带传动的主要失效形式 打滑和传动带的疲劳破坏。,1带传动的设计准则,二、带传动中的设计准则,带传动的设计准则 在不打滑的条件下,具有一定 的疲劳强度和寿命。,第13章带传动和链传动,根据设计准则,可以得到V带在不打滑时的最大有效圆周力为,疲劳强度为,带在既不打滑又有一定寿命时,单根带所能传递的功率为:,2单根V带的基本额定功率,第13章带传动和链传动,带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度,带传动的转速、包角和载荷特性
11、等因素。,单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。,实验条件:传动比i=1、包角180、特定长度、平稳的工作载荷。,第13章带传动和链传动,当实际工作条件与上述试验条件不同时,应对单根V带的基本额定功率加以修正,从而获得实际工作条件下单根V带所能传递的功率,称为许用功率P0,K包角系数,计入包角180时对传动能力的影响,见表12-5。,KL为带长系数,计入带长不等于特定长度时对传动能力的影响,见表12-3。,P0为功率增量,计入传动比i1时,带在大带轮上的弯曲程度减小对传动能力的影响。见表12-6,第13章带传动和链传动,设计的原始数据 功率P,转速n1、n2(或传动比i),传
12、动位置要求及工作条件等。,设计内容 确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径带轮结构尺寸和材料、带的初拉力和压轴力、张紧及防护装置等。,三、传动的设计计算和参数选择带,1.确定计算功率,第13章带传动和链传动,设计步骤,根据传递的功率P、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定计算功率:,Pca 计算功率(KW);KA 为工况系数;P为所需传递的功率(KW),根据带传动的设计功率 Pca及转速n1带型。所选带型是否符合要求,需要考虑传动的空间位置要求以及带的根数等方面最后确定。,2.选择带型,第13章带传动和链传动,3.确定带轮基准直径dd1 和dd2,第13章带传动和链传动
13、,一般情况下,可以忽略滑动率的影响,则有大带轮基准直径,当其它条件不变时,带轮基准直径越小,带传动越紧凑,但带内的弯曲应力越大,导致带的疲劳强度下降,传动效率下降。选择小带轮基准直径时,应使 dd1 ddmin,并取标准直径。,普通V带传动的国家标准中规定了带轮的最小基准直径和带轮的基准直径系列见教材上表格。,计算出的大带轮直径,应按表12-8圆整为标准尺寸。圆整后还应检验传动比i或从动轮转速n2是否在允许的变化范围内。,4.验算带速v,第13章带传动和链传动,通常情况下,带速在525m/s之间为宜;带速过高,会因离心力过大而降低带和带轮间的正压力,从而降低传动能力,而且单位时间内应力循环次数
14、增加,将降低带的疲劳寿命。若带速过小,则所需圆周力大,导致V带的根数增多,结构尺寸加大。带速不符合上述要求时,应重新选择dd1。,?,为什么验算v,第13章带传动和链传动,一般可以按下式进行初选中心距a0:,带是根据带轮的基准直径和要求的中心距计算:,根据初选的带长 Ld0 在表格中查取相近的基准长度Ld,然后计算实际中心距a,中心距a的大小,直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。中心距大,则传动尺寸大,但在单位时间内绕转次数可以减少,可以增加带的疲劳寿命,同时使包角增大,提高传动能力。,5.确定中心距a和带的基准长度Ld,第13章带传动和链传动,小带轮包角为:,由前所述,包角越大,则
15、产生的摩擦力越大。(一般要求大于90120),带的根数应根据计算进行圆整。P一定时,z过大,易造成受力不均,V带传动最多使用根数见表12-9,当z过大时,应改选带轮基准直径或改选带型,重新计算。,6.验算包角,7.确定带的根数,第13章带传动和链传动,初拉力F0小,带传动的传动能力小,易出现打滑。初拉力F0过大,则带 的寿命低,对轴及轴承的压力大。一般认为,单根V带的初拉力应为:,为了设计轴和轴承,应该计算V带对轴的压力,可以近似地按带两边的初拉力F0的合力计算,8.确定初拉力,9.计算压轴力,10.带轮结构设计,第13章带传动和链传动,小结 带传动的设计基本上都遵循上面所述的步骤,在设计计算
16、过程中,要注意三点:,(1)各几何、物理量的量纲,不一致的要预先进行换算。,(2)注意所给出的条件、计算公式的使用方法。,(3)要注意各个修正系数的确定方法。,三、普通V带传动的设计计算,第13章带传动和链传动,结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。,轮槽工作面要精细加工,以减少带的磨损。,各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以使带的载荷分布较为均匀。,13.4 V带传动的结构设计,一、普通V带轮,1V带轮设计的要求,第13章带传动和链传动,通常采用铸铁,常用材料的牌号为HT150和HT200。,转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。,小功率时可用铸铝或塑料。,2带轮的材料,第
17、13章带传动和链传动,实心式、腹板式、孔板式和 轮辐式。,带轮的结构设计,主要是根据带轮的基准直径选择结构形式。,根据带的截型确定轮槽尺寸。,带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。,3结构与尺寸,V带轮的典型结构,第13章带传动和链传动,当带轮基准直径dd(2.53)d(d为带轮轴直径)时,采用实心结构;当dd350mm时,若d2-d1350mm,应采用椭圆轮辐式结构。,第13章带传动和链传动,根据带的摩擦传动原理,带必须在预张紧后才能正常工作;,张紧的目的,运转一定时间后,带会松弛,为了保证带传动的能力,必须重新张紧,才能正常工作。,常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧
18、装置。,二、带传动的张紧,第13章带传动和链传动,张紧轮的安装位置,?,第13章带传动和链传动,四、V带传动的结构设计,V带轮的要求、材料、结构,带传动的张紧类型,定期张紧装置自动张紧装置张紧轮张紧装置,带传动的张紧目的,第13章带传动和链传动,13.5 同步带传动简介,结构,带的内环表面制成齿形,与齿形带轮作啮合传动。因此兼有普通带传动与啮合传动的优点。同步带的抗拉体为多股绕制的钢丝或玻璃纤维绳,基体为橡胶或聚氨酯。,特点,(1)由于抗拉体在承载后变形极小,仍能保持带齿的节距不变,故同步带与带轮间没有相对滑动,具有准确的传动比(2)由于齿形带与带轮是啮合传动,带的初拉力较小,轴与轴承所受的力
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- 13 传动 链传动 讲义 课件
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