机械设计基础-陈立德版课件-第九章.ppt

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1、本章的主要内容与要求：带传动的原理、特点和主要应用；带传动的运动特性；带传动的受力分析、失效形式和设计准则；带传动的设计计算；带传动的布置和张紧；本章的重点：掌握普通V带传动的设计；,第 9 章 带传动,带传动的工作原理：传动带被张紧在带轮上产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力，主动轮转动时，依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转；带传动的类型,9.1 概述,n2,n1,F0,F0,F0,F0,v,f,f,(1)平带传动结构简单；使用方便；能适用于较高的速度；传递功率较低；,使用方便；传递功率较大；应用最广泛；V带寿命较短；不适宜高速传动；常用的范围：带速 v=535 m/s；传动比 i 5；传递功

2、率P 50 100 KW；(3)多楔V带传动兼有平带传动与V带传动的优点；(4)圆形带传动结构简单，传递功率小；在机械制造业中应用较少；,(2)V带传动带,传动原理：靠带齿与轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，从而使圆周速度同步；特点：传动比恒定；结构紧凑；带薄而轻，抗拉强度高；传动比、传递功率较V带大；效率高；能适应高速传动；成本高；对制造和安装要求高；,(5)同步齿形带传动,带传动的形式及各种带型的适用性,B1a,B1b,带的基准长度计算：,带传动的几何计算,a0 设计时初取的中心距；,代入上式得：计算出Ld0后应按按表9.4取接近的带长标准值Ld；设计中心距：小轮包角：,0 时，有：

3、,带传动的特点,优点：1)带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动，传动平稳2)结构简单，制造、安装和维护方便，成本低廉3)过载时利用带与带轮之间的打滑，自动实现过载保护4)适用于中心距较大的传动带传动的缺点：1)不能保证固定不变的传动比2)传动的外廓尺寸较大3)传动带的寿命较短，传动效率较低4)需要张紧装置 带传动的应用范围,9.2.1 传动带 1.平带平带的材质：橡胶帆布、皮革、棉布等；平带的接头：2.V带V带的类型：普通V带，窄V带，宽V带，大楔角V带，汽车V带等；其中普通 V带应用最广；(1)普通V带V带的结构、材质,9.2 带和带轮,普通V带的尺寸规格：规格、尺寸已标准化；,型号：Y

4、Z A B C D E 尺寸：小 大 承载能力：小 大(2)窄V带窄V带的结构、材质、尺寸规格：窄V带的特点：结构紧凑，传动能力强；带轮(1)带轮的设计要求足够的强度，铸造内应力小；质量小且分布均匀；工艺性好，便于制造；工作表面应有合适的粗糙度；5 m/s 25 m/s 动平衡；,(表9.2),a)实心轮 S型，dd 2.5d,v 2530 m/s 铸钢，钢板焊接；高速轻载 铝合金；(2)带轮的结构a)实心式 S型b)腹板式 P型c)孔板式 H型d)轮辐式 E型,(1)带轮的材料,b)腹板轮 P型，dd 300 mm,带轮各部分结构尺寸已标准化，设计时可参考有关资料；,带传动的受力分析静止状态

5、下带的受力：初拉力F0；工作状态下的拉力紧边拉力 F1：带绕入主动轮一边的拉力；松边拉力 F2：带绕入从动轮一边的拉力；紧边拉力 F1、松边拉力 F2 和初拉力F0 的关系：忽略带的变形有：F1+F2=2F0；有效拉力(圆周力)F：F=F1-F2；带传动传递的功率：P=Fv/1000；,9.3 带传动的工作情况分析,最大有效拉力F 的计算：,由欧拉公式有：F1/F2=e f；联立：F=F1 F2；F1/F2=e f 得：将F1、F2代入式 F0=(F1+F2)/2 得：最大有效拉力：影响最大有效拉力的因数：1)初拉力F0 F0增大，F也增大，但V带的寿命缩短，对轴和轴承的强度、寿命也有影响；保

6、持一定的合理初拉力，但不能通过增大初拉力提高传动能力；,2)摩擦系数 f,对V带传动 f 为当量摩擦系数 fv：f 增大，F 增大，但传动带的磨损加剧，寿命缩短；不能通过增大带轮的表面粗糙度来提高传动能力；通常带轮的表面粗糙度为：Ra=1.6 3.2；3)小轮包角 减小，F 减小；为保证正常传动，设计中应满足：120；增大，F 增大，但 i 不变的条件下，结构也要增大；在一定条件下，F 的最大值是一定的，若实际传动力超过F 的最大值；传动带与带轮将发生打滑，这是传动中不允许出现的；,1.紧边和松边拉力产生的拉应力 紧边：1=F1/A；松边：2=F2/A；2.离心力产生的拉应力 c=Fc/A=q

7、 v2/A；q 每米带长的质量(kg/m)；3.弯曲应力 b=2yE/dd；y 中性层到最外层的距离；应力分布：最大应力：最大应力max出现在紧边与小轮的接触处；max=1+c+b1,带的应力分析,传动带的弹性滑动现象：带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速；带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速；弹性滑动是带传动中正常的、不可避免的物理现象，也是导致带传动的传动比不准确(v2 v1)的主要原因；,带传动的弹性滑动与打滑,弹性滑动率：,传动比：V带传动的滑动率=0.010.02，一般可忽略不计；弹性滑动与打滑的区别：,9.4 普通V带传动的设计计算与实例分

8、析,V带传动的失效形式和设计准则V带传动的失效形式：1)传动带在带轮上打滑而丧失工作能力2)传动带在交变应力作用下发生的脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏V带的计算准则：保证传动带在不打滑的条件下，传动带 具有一定的疲劳强度和寿命；保证不打滑则要求传递的圆周力Fc 不能超过最大有效圆周力F，即：传动带具有一定的疲劳强度和寿命则要求传动带的最大应力应满足：max=1+c+b1；,9.4.2 单根V带的许用功率,满足设计准则的最大有效圆周力 由设计准则：max=1+c+b1 可得：单根V带传动的额定功率：,单根带的基本额定功率：,当=(i=1)，带长为特定长度，抗拉体为化学纤维绳芯的条件下单根带的额定功率

9、；(表9.7 9.17)单根V带的许用功率：考虑实际工作条件与基本条件区别后的单根带额定功率；P0=(P0+P0)KKL 式中：P 功率增量；i 1 时的功率修正值；Kb 弯曲影响系数，i 1 不同带型的修正；(表9.18)Ki 传动比系数，i 1 弯曲应力修正；(表9.19，9.20)K 包角系数；180时对传动能力的影响；(图9.12)KL 长度系数；带长不同时对传动能力的影响；(表13-2),1.设计的原始数据及内容设计的原始数据：传递功率 P；转速n1，n2(或 i)；传动位置要求；工作条件；设计内容：确定带的型号、长度、根数；传动的中心距；带轮结构及其尺寸；作用在轴上的力；2.设计计

10、算步骤(1)确定计算功率计算功率：Pc=KAP KA 工作情况系数；(表9.21),V带传动的设计计算,按Pc查图9.13；选定点在两种型号分界线附近时，可初选两个方案，通过设计计算比较后作出取舍；(3)确定带轮直径带轮直径对传动的影响：,(2)选择V带型号,dd1 结构尺寸；小带轮直径 d1 选用：参考图9.14的推荐值，且应大于表9.6中的最小值；大带轮直径：dd2=i(1-)dd1 按标准圆整(表9.3)；,一般 v=(15 20)m/s为宜，v 25 m/s，带速过大，应适当减小dd1；(5)确定中心距和带长中心距对传动的影响：中心距越大，结构尺寸也越大，当带速高时传动带容易产生颤动；

11、中心距小，小轮包角也小，有效圆周力也将减小；中心距的确定：设计对中心距有要求时，按结构要求确定；设计对中心距无要求时，一般初取为：0.7(d1d2)a0 2(d1d2),(4)验算带速,按表9.3取接近的带长标准值Ld重新计算中心距：实际中心距的范围：(a 0.015Ld)a(a+0.03Ld)(6)验算小轮包角 过小时，可适当增大 a，或增加张紧轮；,带长的计算值：,(7)确定V带根数 z,传动带最多使用根数：(表9.22)过多时应重新选择V带的型号；(8)确定初拉力F0 考虑离心力的影响后有：(9)作用在带轮轴上的力FQ,F0,F0,1,FQ,实例分析,例9.1(题略)解：(1)确定计算功

12、率由表9.21，取：KA=1.3 Pc=KAP=1.3 10=13 kw(2)选择V带型号按Pc查图9.14，选定V带型号为：B型；(3)确定带轮直径参考表9.6，dd1min 125；参考图9.14的推荐值，dd1=125 140；取 dd1=140,取=0.02；i=n1/n2=1450/400=3.625 则：dd2=i(1-)dd1=3.625140(10.02)=497.35；参考表9.3圆整为：dd2=500；实际传动比：i=dd2/dd1=500/140=3.571传动比的误差率：传动比的误差满足要求；(4)验算带速带速满足要求；,确定大带轮直径dd2,按题目要求，初取：a0=1

13、500；V带计算长度：查表9.4，取最接近的标准长度为：Ld=4000；计算实际中心距：中心距的变动范围：amin=a 0.015Ld=1487 0.015 4000=1427 amax=a+0.03Ld=1487+0.03 4000=1607,(5)确定中心距和带长,满足要求；(7)确定V带根数 z 查表9.10：P0=3.62；表9.18：Kb=2.6494 10-3；表9.19：Ki=1.7313；表9.4 KL=1.13；K=0.97；(表中不能直接查出的数值均采用线性插值)代入得：,(6)验算小轮包角,取 z=4；,(8)确定初拉力F0 及作用在轴上的力FQ 查表9.6，q=0.17

14、 kg/m；初拉力F0：作用在轴上的力FQ,(10)带轮结构设计,小带轮 实心式；大带轮 条幅式；设计结果：型号：B 4000 GB/T11544 1997，z=4；带轮直径：dd1=140，dd2=500；中心距：a=1487；初拉力：F0=260 N；作用在轴上的力：FQ=2067 N；,传动带的张紧装置传动带的张紧方法：1)调整中心距 2)采用张紧轮 3)自动张紧,9.5 V带传动的张紧、正确安装与维护,调整中心距,调整、使用中要注意的问题：1)V带在带轮槽中的正确位置 2)两带轮的正确位置 3)V带的张紧程度 4)V带的更换要统一 5)V带的工作环境 6)V带安全防护装置,正确调整、使用与维护,9.6 同步带传动设计,本章结束,实心轮,腹板轮,板孔轮,条幅轮,V带,略去二阶微量dFd，整理得：dFN=Fd fdFN=dF,由力的平衡方程得：,欧拉公式：,对上式沿带与带轮的接触范围积分，即：由此得：ln(F1/F2)=f；或：F1/F2=e f；,最大有效拉力：将F1、F2代入式 F0=(F1+F2)/2 得：,解得：,联立：F=F1 F2；F1/F2=e f,