带传动和链传动基础知识.ppt

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1、带传动和链传动基础知识,通过中间挠性件传递运动和动力,适用于两轴中心距较大场合,带传动：组成：带和带轮类型：摩擦式带传动 啮合式带传动,链传动：组成：链条和链轮类型：啮合式,一、带传动的组成及特点,固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；固联于从动轴上的带轮3(从动轮)；紧套在两轮上的传动带2。,1带传动的组成,51 带传动的类型和应用,啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。,2传 动 原 理,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）。,3、传动特点优点：1）有过载保护作用（过载打滑)

2、2）有缓冲吸振作用，运行平稳无噪音（带有弹性）3）适于远距离传动（中心距大）4）结构简单，制造、安装精度要求不高，维护方便缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定 2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 3）结构尺寸较大、不紧凑 4）打滑，使带寿命较短 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合 6）效率低。,二、带传动的类型,1.应用:带传动传动的功率P100KW，带速v=5-30m/s，平均传动比i7，传动效率为94%-96%。同步齿形带的带速为40-50m/s，传动比i10，传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。带传动主要用于要求传动平稳,传动比要求不严格

3、的中小功率的较远距离传动,2.类型:1)摩擦式带传动按传动带的截面形状分（1）平带 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。（2）V带：截面形状为梯形，两侧面为工作表面。应用最广的带传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。,在相同的张紧力作用下，V带可比平带产生较大的正压力，因而获得较大的摩擦力。设平带与V带传动承受相同的张紧力Q,则平带工作时产生的摩擦力为 Ff=fN=fQ V带工作时产生的摩擦力为,这种情况表明，在同样张紧条件下，V带传动的传动能力远比平带传动大。因此，在传递相同功率的情况下，V带

4、传动的结构较为紧凑。,（4）圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。,2)啮合式带传动,同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小;传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合.(强力层为钢丝绳,变形小;带轮为渐开线齿形),3)带传动传动形式,开口传动,交叉传动,半交叉传动,一、V带的结构和标准 1.结构:标准V带都制成无接头的环形带，其横截面结构如图所示。强力层的结构形式有帘布结构(制造方便,抗拉强度高)和线绳结构(柔韧性好,抗弯强度高,适用带轮直径小,转速较高场合)。,52 V带与V带轮,2.标准:按截面尺寸的不同分为Y、Z、A

5、、B、C、D、E共7种型号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递的功率就大,3.参数和尺寸:,带的截面尺寸,节宽节面的宽度bp。,相对高度V带高度h与 节宽bp之比。约为0.7(窄0.9),带轮基准直径V带轮上与所配V带节宽bp 相对应的带轮直径。,基准长度带节面长度(V带在带轮上张紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld。),4.带的标记:,Z1400GB11544-89,带型,基准长度,标准编号,5.窄V带,窄v带顶面呈弧形，可使带芯受力后保持直线平齐排列，因而各线绳受力均匀；两侧呈凹形，带弯曲后侧面变直，与轮槽能更好贴合，增大了摩擦力；主要承受拉力的强力层位置较高，使带的传

6、力位置向轮缘靠近；压缩层高度加大，使带与带轮的有效接触面积增大，可增大摩擦力和提高传动能力；保布层采用特制柔性保布，使带绕性更好，弯曲应力较小。,2.结构:(1).轮的结构:(2).轮槽尺寸:注意带的楔角为什么大于带轮轮槽楔角?,二、带轮的材料与结构1.材料:,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。,因此，与普通v带传动相比，窄v带传动具有传动能力更大、（比同尺寸普通v带传动功率大50150），能用于高速传动（v=35,45m/s）。效率高（达92,96）、结构紧凑、疲劳寿命长等优点。目前，窄v带传动已广泛

7、应用于高速、大功率的机械传动装置。,6.活络V带中心距不能调整的低速轻载的场合,S型：实心带轮P型：腹板带轮H型：孔板带轮E型：椭圆轮幅带轮,3.带轮的标记:,带轮 A 3100 P GB10412-89,名称,槽型,槽数,基准直径,结构形式代号,标准编号,53 带传动的受力分析和应力分析,一.受力分析和打滑,设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1F0F0F2；或：F1 F22F0；,记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。,带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。,带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。,定义由负载所决定的传

8、动带的有效圆周力为FeP/v，则显然有FeFf。,带传动的最大有效拉力Fmax有多大？,由欧拉公式可知：,欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec。,预紧力F0最大有效拉力Fec,包角最大有效拉力Fec,摩擦系数 f最大有效拉力Fec,切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！,取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有:FeFfF1F2；,因此有：F1F0Fe2；F2F0Fe2；,包角的概念,当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。,打滑:,若带的工作载荷加大，有效圆周力达到临界值Fmax后，则

9、带与带轮间会发生明显显著全面的相对滑动，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。,带传动在工作过程中带上的应力有：,分析详见,二、带传动的应力分析,拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；,离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力；,弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。,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。,工作时带在变应力工作状态下工作，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，带将产生疲劳破坏。由疲劳强度条件：,带的许用拉应力,三、带传动的弹性滑动,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

10、形也是变化的。,带传动中因带的弹性变形变化而引起的带与带轮间的局部相对滑动，称为弹性滑动。,（演示）,54 带传动的弹性滑动和传动比,或,其中：,因此，传动比为：,弹性滑动导致：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：,因带传动的滑动率=0.01-0.02,其值不大，可不予考虑。,弹性滑动与打滑的区别 A.现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上 打滑发生在带与轮的全部接触长度B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性 打滑：过载C.结论：弹性滑动不可避免 打滑可避免,一、带传动的失效形式和设计准则,1.失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外

11、：磨损静态拉断等,55 普通V带传动的设计,2.设计准则：保证带在不打滑的前提下，有足够的疲劳强度和寿命,设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），外廓尺寸要求及工作条件等。,设计内容：确定带的型号、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸，材料及张紧方式等。,二、单根V带的基本额定功率,单根普通v带在试验条件所能传递的功率，称为基本额定功率，用P1表示单根普通v带在设计所给定的实际条件下，允许传递的功率，称为额定功率，用P表示：P=(P1+P1)KKL式中:P1为单根V带的基本额定功率,kW；查表55单根普通v带基本额定功率P1是在特定试验条件（特定的带基准长度

12、Ld，特定使用寿命，传动比i=1，包角180，载荷平稳）下测得的带所能传递的功率。一般设计给定的实际条件与上述试验条件不同，须引入相应的系数进行修正。P1为功率增量,Kw;当传动比i1时,带在大轮上的弯曲应力较小,传递的功率可以增大些。查表56。K包角修正系数，见教材表57；KL带长修正系数,见教材表58。,三、V带型号和根数的确定,带型号可由计算功率和小带轮转速n1查教材图10得到。PC=KAPP为传动的额定功率kW；KA为工作情况系数，查教材表59。V型带的根数Z可按下式确定：Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL一般Z=，max10.以保证受力均匀。,四、主要参数的确定,1.带轮的基准

13、直径和带速带轮直径小，则传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时，应取小轮基准直径dd1ddmin。ddmin值见表。带速Vdd1n1/601000式中：V的单位m/s;dd1的单位为mm;n1的单位为r/min.若V太小，由P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，带的根数太多，且P1太小，弯曲增加，寿命降低，措施：应dd1增加。V太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力降低，传递载荷能力下降，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降，这时措施dd1应减小，否则寿命太短。一般V25m/s之间。,2.中心距和带长影响因素：a太小，结构紧凑，但带短，使绕转次数增多，降低

14、带的寿命，同时包角 减小，降低传动能力。a太大，传动结构尺寸增大，高速时带容易颤动。如结构布置有要求已定则中心距a按结构确定。若求中心距a时：初选a0 的取值范围为：,带的长度可由几何条件求得：L2a+1.57(dd1+dd2)+(dd2+dd1)2/4a根据中心距a0计算出带长L0,由表52中取接近基准长度Ld,再按下式计算实际中心距a:aa0+(Ld-L0)/2,3.小轮包角,一般要求 120,若不能满足此条件,可增大中心距或减小两轮直径差。,适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素，初拉力太小容易打滑，初拉力太大降低带的寿命，且对轴和轴承的压力增大。单根V带的初拉力F0可按下式计算：式

15、中：q为V带每米的质量kg/m,4.初拉力,F0初拉力的控制：通过在两带和带轮两切点跨距中点加一载荷G，测量带的挠度，要求L=100mm，挠度y=1.6mm合适，G值参考值见教材表7-10。,五、传动带作用在轴上的压力带传动对轴的压力FQ即为传动带紧、松边拉力的向量和，一般按初拉力作近似计算，由图5-12可知：FQ2ZF0sin1/2,六、带传动的设计任务及步骤v带传动设计计算前应明确的设计条件有：1.传动的用途、工作情况和原动机种类 2.传递的功率 3.主、从动轮转速n1、n2（或n1和传动比i）4.其他要求，如中心距大小，安装位置限制等.设计应完成的主要内容有：1.选择v带的型号2.确定带

16、轮的基准直径并验算带速3.确定带长和传动中心距4.验算小带轮包角5.确定带的根数6.计算轴上的压力7.绘制带轮的工作图,一、带传动的张紧,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、张紧轮张紧装置。,56 带传动的张紧和维护,1.调整中心距方式（1）定期张紧,（2）自动张紧,2.张紧轮方式,张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。,六、带传动的使用和维护,1 安

17、装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上），两带轮轴线应在同一平面，避免带扭曲而使其侧面过早磨损。2 带的根数较多时，其长度不能相差太大，以免受力不均3 V带在轮槽中的位置要正确，不能过高或过低4 防护罩5 不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀6 带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒7 定期张紧8 安装时两轮槽应对准，处于同一平面,57 链传动的特点和应用,一.链传动的结构和类型链传动是一种具有中间挠性件(链条)的啮合传动，组成：主动链轮、从动链轮和中间挠性件(链条)组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。类型：,按工作特性分：起重链，牵引链，传动链,传动链

18、接形式分：滚子链；齿形链,特点与带传动相比，链传动能没有滑动能保持准确的平均传动比；张紧力小，故对轴的压力小；效率比带传动高；对工作条件要求低 可在高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作。但其瞬时传动比变化造成从动轮瞬时转速不均匀，高速传动平稳性差，工作时有噪声，应用：一般多用于要求平均传动比准确，中心距较大的两平行轴间，工作条件恶劣不宜用带传动和齿轮传动地低速场合。链传动适用的一般范围为：传递功率P100kW，中心距a5-6m，传动比i6，链速v15ms，传动效率为095098。,二.链传动的特点和应用,一.滚子链,1.组成：内链板与套筒、外链板与销轴间均为过盈配合，套筒与销轴、滚子与套筒间均为间

19、隙配合。内、外链板交错联接而构成铰链。,滚子链的规格和主要参数,58 滚子链和链轮,3.主要参数：,链节数常用偶数，接头处用开口销或弹簧卡固定。一般前者用于大节距，后者用于小节距。当采用奇数链节时，需采用过渡链节。过渡链节的链板为了兼作内外链板，形成弯链板，受力时产生附加弯曲应力，易于变形，导致链的承载能力大约降低20%。因此，链节数应尽量为偶数。,相邻两滚子轴线间的距离称为链节距，用P表示，P越大，链条尺寸越大，其承载能力也越高,4.类型：(1)两个系列：A级链：重载高速重要场合 B级链：一般传动(2)单排链 多排链：大功率传动（一般不超过四排）,5.滚子链标记：,链号排数链节数 标准号例如

20、：节距为15.875mm,单排，86节A系列滚子链其标记为：10A186 GB1243.183,6.滚子链材料：热处理的碳素钢或合金钢,二.链轮1.齿形要求：便于链节平稳顺利进入退出啮合，受力良好，不易脱链，便于加工2.齿形：双圆弧齿形三圆弧一直线齿形：当采用这种齿形并用相应的标准刀具加工时，链轮齿形在工作图上可不画出，只需在图上注明链轮的基本参数和主要尺寸并注明“齿形按3R，GB1244-85规定制造即可。,3.基本参数：相配的链条节距p,滚子外径d1,排距pt,齿数z,4.链轮的材料,*小链轮的材料应好于大链轮,链轮的结构,整体式,孔板式,组合式,在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边

21、形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距 p。,链的平均速度为：,链传动的平均传动比为：,链条铰链A点的前进分速度,上下运动分速度,59链传动的运动特性,因为链传动工作时，是变化的（=-180/z1180/z1），所以链条的前进速度和上下运动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。前进速度变化导致从动轮角速度变化，产生角加速度，引起动载荷。上下运动速度变化导致链条上下抖动，同时造成啮合冲击。,当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。,链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了

22、正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。链轮的节距越小，齿数越多，链传动的多边形效应越不明显。,因为从动链轮的角速度为：,所以链传动瞬时传动比为：,也是变化的（=-180/z2180/z2）,所以 是变化的,510滚子链传动的设计计算,一.链传动的主要失效形式,1.链板的疲劳破坏（松紧边拉力不同）2.多次冲击破断（啮合冲击，冲击载荷）3.链条铰链的磨损（开式传动，结果：节距增大易脱链）4.销轴与套筒的胶合（高速润滑不良）5.静强度拉断（低速重载或严重过载）。,二.功率曲线图,在规定试验条件下，把标准中不同节距的链条在不同转速时所能传递的功率，称为额定功率P0，链传动的试验条件：1)

23、、两链轮安装在水平轴上并共面；2)、小链轮齿数Z1=19 链长LP=100节；3)、单排链，载荷平稳；4)、按规定润滑方式润滑；5)、满载荷连续运转15000h；6)、链条因摩损而引起的相对伸长量不超过3%；7)、链速v0.6m/s。,三、链传动的设计计算已知：P，载荷性质，工作条件，转速n1、n2；求：链轮齿数Z1、Z2，节距P，列数，中心距a，润滑方式等。中、高速链传动（V0.6m/s）对于中、高速链传动，其主要失效形式是链条的疲劳破坏，它可按功率曲线图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的P0值加以修正。则链传动的功率P为：PP0KzKiKKpt/KA式中：P名义功率，kW

24、；KA为工作情况系数，查表515；Kz为小链轮系数，查表516；Ki为传动比系数，查表517；K为中心距系数，查表518；Kpt为多排链系数，查表519.低速链传动（）对于低速传动，其主要失效形式为链条过载拉断，必须对静强度进行计算。通常是校核链条的静强度安全系数S，其计算公式为：S=FQ/KAF4-8式中：FQ为极限拉伸载荷，表5-11。F为链的工作拉力，N。,四、链传动主要参数的选择1.链节距链节距P越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越大。为使传动平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。,2链轮齿数,选择小链轮齿数Z1 计算大链轮齿数Z2=

25、iZ1。,小链轮齿数Z1过少运动不平稳严重。小链轮齿数Z1过大增大了传动的尺寸和质量。另为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。,中心距a过小链条绕转次数增多，加剧磨损和疲劳；链条在小轮上的包角变小，易跳齿和脱链；中心距a过大从动边垂度过大，造成松边颤动。,一般初选中心距 a0=(30-50)p a0max=80p,计算理论中心距,3中心距和链节数,一.链传动的布置,水平布置，倾斜布置，垂直布置,511链传动的布置，张紧和润滑,张紧方法：调整中心距张紧；链条磨损变长后从中去除此1-2个链节；加张紧轮.（一般紧压在松边靠近小链轮处）,二.链传动的张紧,链传动张紧的目的，主要是为了避免磨损后链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动，跳齿和脱链现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。,三.链传动的润滑,润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。,对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。,良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。,链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。,