带传动机械设计车辆.ppt

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1、音乐欣赏,本章目录,基本内容,重点难点,教学要求,问题思考,总目录,结 束,带传动,带传动是一种常用的、成本较低的动力传动装置，具有运动平稳、清洁（无需润滑）、噪声低的特点，同时具有缓冲、减振、过载保护的作用，且维修方便。与链传动和齿轮传动相比强度较低、疲劳寿命较短。然而，由于传动带强力层材质的改善，带传动也可用于某些传动较大的场合。,1.带传动概述,2.带传动工作情况分析,3.V带传动的设计计算,4.V带轮设计,5.V带传动的张紧装置,本章目录,1.带传动概述,带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成。,一、带传动的工作原理及特点,1.带传动概述,一、带传动的工作原理及特

2、点,特点：,1、结构简单、造价低廉。,2、传动平稳，清洁。,3、吸振缓冲、过载保护。,4、传动比不准确、寿命低。,鄂式破碎机,单击,二、带传动的类型,1.带传动概述,普通V带及V带轮,普通V带的参数,节宽bp节面的宽度。,带轮基准直径ddV带轮上与所配V带节宽bp 相对应的带轮直径。(dp=dd),带的基准长度LdV带在带轮上张紧后，位于 带轮基准直径上的周线长度。,返回原处,相对高度V带高度h与 节宽bp之比，约为0.7。,窄V带及窄V带轮,返回原处,相对高度V带高度h与节宽bp之比，约为0.9。,与普通V带不同，窄V带：,用合成纤维绳或钢丝作为抗拉体。,当高度相同时，其宽度约缩小1/3，承

3、载能力提高1.52.5倍。,平带及平带轮,返回原处,返回原处,多楔带及多楔带轮,返回原处,同步带及同步带轮,返回原处,1.带传动概述,三、带传动的几何关系,主要几何参数：,2.带传动工作情况分析,一、带传动中的力分析,不工作时,工作时,F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0,之一,（8-1),一、带传动中的力分析,带与带轮间的总摩擦力Ff,得：Ff=F1-F2,带传动的有效拉力Fe Fe=Ff=F1-F2,之二,2.带传动工作情况分析,（8-3),（8-2),之三,一、带传动中的力分析,2.带传动工作情况分析,由公式(8-1)和(8-3)，,因为带传动所传递的功率P为,使功率P增大（即Fe增

4、大），即应增大Ff，如何获得较大的Ff？,说明：1)为使带正常工作，必然存在(F0)mim，若F0(F0)mim，则带打滑；2)若F0过大，会使得F1 和F2 较大，则带磨损。,结论：应有的总摩擦力和与之对应的最小初拉力决定了带满足功率要求的工作状态。,一、带传动中的力分析,之四,带的临界摩擦力或临界有效拉力:,2.带传动工作情况分析,欧拉公式,增大小轮包角的结构措施合理安排松边、紧边的位置,2.带传动工作情况分析,F0越大越好吗？越小呢？,增大小轮包角的结构措施合理张紧,2.带传动工作情况分析,1、离心应力,二、带的应力分析,2、拉应力,3、弯曲应力,最大应力,2.带传动工作情况分析,2.带

5、传动工作情况分析,三、带传动的弹性滑动和打滑,2.带传动工作情况分析,三、带传动的弹性滑动和打滑,三、带传动的弹性滑动和打滑,由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动弹性滑动。这是带传动正常工作时不可避免的现象。,弹性滑动,弹性滑动将使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，其降低量带传动的滑动率。,2.带传动工作情况分析,传动比：,2.带传动工作情况分析,三、带传动的弹性滑动和打滑,2.带传动工作情况分析,三、带传动的弹性滑动和打滑,说明：,1）弹性滑动分析：,不可避免，工程允许；,v2 v1；,2）打滑分析：,可以避免；工程不允许(失效),课堂小结,1、带传动的工作原理及特点；,5、

6、弹性滑动与打滑：概念、原因、产生的影响。,4、带传动应力分析：影响带中应力的因素；产生的影响,3、带传动受力分析：最大有效拉力及其影响因素；,2、V带传动：V 带的型号、参数、V带轮的参数；,3.V带传动的设计计算,一、设计准则和单根V带所能传递的功率,主要失效形式：打滑、疲劳破坏,由式（86），,V带的疲劳强度条件为,一、设计准则和单根V带所能传递的功率,特定实验条件,包角=180；i=d2/d1=1;,基本额定功率P0 在特定实验条件下单根V带所能传递的功率。（表8-4a）,3.V带传动的设计计算,特定带长；,工作条件平稳；,当实际工作条件与上述特定情况不同时，应对P0加以修正。,一、设计

7、准则和单根V带所能传递的功率,3.V带传动的设计计算,P0修正后，得到单根V带的额定功率：,P0单根V带的基本额定功率。,P0单根V带额定功率的增量。考虑实际传动比大于1时，由于带在从动轮上弯曲应力的减小使其传动能力的提高。,K包角系数。（表8-5）考虑包角不同对带传动能力的影响。,KL长度系数。（表8-2）考虑带的长度不同对带传动能力的影响。,二、带传动的参数选择（设计限定条件）,3.V带传动的设计计算,a 过大，带容易颤动；a 过小，则带容易疲劳。,限定中心距：,i增大，小带轮包角减小，易使带发生打滑。,限定传动比：,为减小弯曲应力，规定了最小带轮直径 dmin。,合适的带速为：,3.V带

8、传动的设计计算,三、带传动设计内容和步骤,带传动的原始数据及设计内容：,传动位置要求（水平传动或倾斜传动）工作条件功率P主动轮转速n1从动轮转速n2（或传动比i）,带型号带轮直径 d1，d2中心距 a带长 Ld带根数 z初拉力 F0压轴力 FP带轮结构,确定计算功率Pca,选择带型 由n1和Pca 查图选取,确定带轮直径d1和d2，验算v,确定中心距a和带长Ld,验算小带轮的包角，确定带的根数z,确定带的初拉力F0及压轴力FP,设计带轮（详见补充资料）,设置张紧装置,继续,3.V带传动的设计计算,Pca=KAP,1.计算功率的确定,P传递的额定功率。,KA工作情况系数。,返回原处,3.V带传动

9、的设计计算,2.带型的选择,根据计算功率Pca及小带轮转速n1由下图选定带型,3.V带传动的设计计算,举例：当Pca4.8kW，n11440r/min时，应选择哪种形式的V带？,返回原处,3.带轮基准直径的确定,根据V带的带型，初选小带轮基准直径d1；,3.V带传动的设计计算,若v过大，则应减小d1；如v过小，则应增大d1。一般以v10m/s为宜。,返回原处,3.带轮基准直径的确定,计算从动轮基准直径d2,*d1、d2均应符合带轮基准直径系列，因此d2需圆整到基准直径。,3.V带传动的设计计算,根据选择的V带型号，你初选的d1是？由此得到的带速v是？若，计算从动轮基准直径d2是？,返回原处,4

10、.中心距及带长的确定,3）查标准选取与Ld0相近的基准带长Ld,2）初算带长Ld0,4）重算实际中心距a,3.V带传动的设计计算,考虑安装调整和补偿预紧力，中心距的变动范围为,返回原处,6.带的根数的确定,3.V带传动的设计计算,5.验算主动轮上的包角1,当z过大时，应该重新选带的带型，并重新计算。增大中心距或者增大带轮的直径,也可减小z。,返回原处,7.带的初拉力的确定,计算带的初拉力F0,3.V带传动的设计计算,返回原处,8.带压轴力的确定,计算带传动作用在轴上的力FP,3.V带传动的设计计算,返回原处,4.V带轮设计,一、带轮结构型式,注：轮槽的楔角 应比普通V带的楔角（40）小。为什么

11、？,基准直径：,（见图814）,轮槽宽度等于 V 带节宽bp处的圆周直径。,4.V带轮设计,一、带轮结构型式,一、带轮结构型式,4.V带轮设计,4.V带轮设计,二、带轮轮槽尺寸,2.带在轮槽中位置正确。,1.轮槽的楔角应比普通V带的楔角（40）小。,三、V带轮的技术要求,参见国标。,5.V带传动的张紧及维护,一、安装,1、两轮轴线应平行，轮槽应对正。,2、安装时，带不能硬撬。,3、新旧带不得混用。,定期张紧,自动张紧,加张紧轮,二、张紧,5.V带传动的张紧及维护,5.V带传动的张紧及维护,分析下图所示带传动张紧轮合理的布置方案。,5.V带传动的张紧及维护,讨论题,1、右图所示三个带传动方案，其

12、中：aa=ab,d1ad1b,d2a=d2b,abac,d1b=d1c,d2b=d2c,试分析哪个方案传动能力最强？,讨论题,3、分析下图所示带传动合理的转动方向。,2、分析图示带传动合理的布置方式。,讨论题,4、带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带传递功率大的主要原因是。强度高 b.没有接头 c.有楔形增压作用 d.尺寸小5、带传动中，v1、v2分别为主动带轮和从动带轮的圆周速度，v为带速，它们之间的关系为。v1=v2=v b.v1vv2 c.v1vv26、带传动工作时产生弹性滑动是因为。a.带的预紧力不够 b.紧边和松边拉力不等 c.带绕过带轮时有离心力 d.带和带轮间摩擦力不够7、

13、若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在。a.进入主动轮 b.进入从动轮 c.退出主动轮 d.退出从动轮,讨论题,8、同一V带传动中，若主动轮转速不变，用于减速（小轮主动）时比用于增速（大轮主动）时所传递功率。大 b.相等 c.小9、在下列提高带传动功率的措施中，不合适。适当增大预紧力 b.增大轴间距 c.增加带轮表面粗糙度d.增大小带轮直径10、带的楔角与带轮轮槽角之间的关系为。a.=b.c.,本章小结,1、带传动的工作原理、特点；,2、V带及V带轮的标准、参数；,3、带传动受力情况及应力情况分析；传动能力的影响因素及应力的影响因素,4、带传动的两种滑动现象；产生原因、造成后果、能否避免,5、

14、V带传动设计方法；,6、带传动正常使用。,大作业：V带传动设计,（二）铰车,方案1：13 方案2：4 6 方案3：7 9 方案4：1012 方案5：13 15,一、题目：,（一）带式运输机,（三）螺旋输送机,方案1：1618 方案2：1921 方案3：2224 方案4：2527 方案5：2830,方案1：3133 方案2：3436 方案3：3739 方案4：4042方案5：4345,1、完成带传动设计计算说明书一份；2、完成大带轮工作图一张（选作）。,大作业：V带传动设计,方案说明:,1、nm电机满载功率；2、nw工作机功率；3、FC电机启动频率（暂不考虑）；4、i1第一级减速（带传动）传动比

15、；5、单班工作1班为8小时；6、绞车也称卷扬机，双向回转（KA系数乘以1.2）,补充条件：已知带轮轮毂孔的直径ds=40 mm,大作业：V带传动设计,二、要求：,1、每个方案中各位同学所设计的带传动参数取不同数值，以便对设计结果进行比较。,2、设计说明书内容应包括：封面、设计题目及原始数据、传动方案图、设计设计主要步骤及设计结果、同一方案不同结果的分析对照。,3、带轮工作图即可应用AutoCAD绘制，按标准图纸格式按比例打印，也可手绘完成。,要求：1、选择出较为合理的带的型号、长度、根数；2、设计出大带轮的材料、结构、形状、尺寸、公差；并画出其零件工作图（A4竖用）；3、列公式、代数据、图表选

16、用需说明（参见例题）。,零件工作图:1）单独一页画出边框；2）按机械制图标准线条画出带轮各部分的结构、形状；3）标注带轮所有的结构尺寸和轮槽尺寸及键槽尺寸和公差；4）写明技术要求，并填定标题栏。,大作业：V带传动设计,25mm装订,1015mm,说明书格式（A4）,约20mm,1015mm,1015mm,四、带轮工作图,1.表达清楚带轮所有结构形状；,2.标注带轮全部几何尺寸；（包括轮槽、键槽）,4.对重要的表面提出形位公差要求；（包括外圆径向跳动、键槽侧面对称度等）,5.对所有加工表面提出表面精度要求；（各面Ra数值：轮槽工作面1.6;轴孔表面3.2、键槽工作面及轴孔端面6.3；其余12.5

17、）,6.带轮技术要求（当v5m/s时进行静平衡，当v25m/s时进行动平衡）、标题栏、边框,大作业：V带传动设计,四、带轮工作图,V带轮圆跳动要求（摘自GB/T13575.11992）（mm）,说明：机械设计课程设计P77、P259 机械设计习题与指导P124-126,原动机、传动装置、工作机,大作业：V带传动设计,工作条件：,双班制工作，单向运转，有轻微振动。输送带速度允许误差 0.05。,原始数据：,大作业：V带传动设计,主要设计步骤,（一）传动装置的总体设计（P16）：,一、传动方案的选择（省）：画出传动方案图（运动简图、原始数据）,二、电机的选择：,1.电机类型的选择：,一般选择：Y系

18、列（常用、三相异步电动机、节能）,2.电机容量的确定：（功率、转速）,功率的计算：,先计算工作机功率Pw：,主要设计步骤,各效率查表11-9（P 9899）,计算电动机所需功率P0：,计算电动机额定功率Pm：,主要设计步骤,计算转速：,根据传动比的合理范围，取i带24，i齿35,总传动比的合理范围i620。,nm 范围较大，可选几种同步转速的电机，取n1000r/min,主要设计步骤,三、计算总传动比及各级传动比的分配：,取i带2.53，为什么不取到4（P23 图4-3）？,2.计算各轴输入的转速、功率、扭矩（P27例题，二级）：,1.总传动比：,计算i齿，建议i齿45（i一定不要圆整，保留小

19、数）,计算的一定是输入到各轴上的转速和功率；,例如：,主要设计步骤,机床传动系统图:,-其它实例,主要设计步骤,传动路线表达式:,-其它实例,带的根数不要超过5根；若差一点，调节带轮的中心距和直径（一定要取基准直径）；若差很多，要换带型号；,按照书上例题的步骤计算，注意已知条件：电机功率P0、电机转速nm、带传动比i带。,主要设计步骤,（二）传动零件的设计计算：,一、带传动的设计计算：,注意：,（专机）,带轮结构图不需画出。,1.选材，选参数，定许用应力关键,按照书上例题的步骤计算，注意已知条件：第一根轴的输入功率PI、第一根轴的输入转速nI、齿轮传动比i齿。,（二）传动零件的设计计算：,二、

20、齿轮传动设计计算（6大步）：,步骤：,45钢，热处理方法不一样，影响齿轮尺寸大小：软齿面尺寸大，硬齿面尺寸相对小一些；,软齿面：保证等强度（小齿轮硬一些，大齿轮软一些）；硬齿面不需硬度差；,传动零件的设计计算,传动零件的设计计算,2.按接触（弯曲）疲劳强度设计与选材有关,3.按弯曲（接触）疲劳强度校核,4.几何尺寸计算（画图用）：a、d、da、df、b,5.结构设计（空着）,6.作用力：Fr、Ft、,软齿面：z1=2030，m 4；d1100mm,注意：,硬齿面：z1=1720，m=2.53。,一般选择：45钢（正火或调质），查P182 表11-1，定抗拉强度,已知条件：各轴的输入功率P、转速

21、n、扭矩T。,主要设计步骤,（二）传动零件的设计计算：,(三)轴的设计计算：,步骤：,一、选材料、定许用弯曲应力：,=54MPa,二、按扭矩估算轴的最小直径：,A查表P187 表11-2,主要设计步骤,联轴器处轴直径最小,主要设计步骤,1.画结构草图：,三、结构设计（参考P184 图11-7）：,安装轴承盖、密封圈,安装轴承,譬如选深沟球轴承,结构设计,尺寸确定,2.尺寸确定：,直径确定：,d1=38mm,d2=d1+2h=38+23.5=45mm,密封圈是标准件,轴承也是标准件,d3=d2+2h=50mm,装配台阶，不需计算,d4=52mm（齿轮非标准件，轴不可太粗）,d5=d4+2h=52

22、+25=62mm,d6=d3=50mm,尺寸确定,2.尺寸确定：,长度确定：,长度1：由联轴器长度确定，注意用短的和轴配合的那段长度P298；,长度2：不设计箱体，无法确定，与轴承盖尺寸有关；,查表（P34-37）可查出,长度3：（B+202）mm；,长度4：（齿轮b2-2）mm；,长度5+6：（B+20）mm；,3.轴承（深沟球轴承）和键的选择：,主要设计步骤,轴承选择：,6 2 10,内径除以5,键的选择：,如：（A）1280 GB/T 1096-1979,主要设计步骤,配合代号的确定：,52H7/r6,四、强度校核：,强度计算,跨距L=齿轮宽b2+220+B,齿轮圆周力和径向力需转化到轴

23、承上去,画轴的空间受力简图：,强度计算,求支反力、画弯距图：,弯距：左顺右逆为正,MH(MV),求合成弯距，画合成弯距图：,强度计算,求当量弯距：,强度校核：,修正系数，对称循环和脉动循环的折合系数，取0.6,式中 W-弯矩大、轴细危险界面的抗弯截面系数。,五、绘制轴的零件图,主要设计步骤,先画竖线,轴的工作图示例,(四)键连接的选择、计算：,主要设计步骤,2.根据轴径大小、轮毂宽度选择键的型号：,3.强度校核（P194、第II根轴）：,1.选择键的材料：钢,如：（A）1280 GB/T 1096-1979,(五)轴承的选择、校核：,主要设计步骤,1.选择轴承型号：,6 2 10,内径除以5,2.轴承校核计算（第I根轴）：,5.V带传动的张紧及维护,返回,