机械传动

第三篇机械传动1.传动的重要性工作机一般都要靠原动机供给一定形式的能量，但是，把原动机和工作机直接连接起来的情况很少，往往需要在二者之间加入传递动力或改变运动状态的传动装置：（1）工作机所需要的速度一般与原动机的最优速度不相符合。。（2）很多工作机都需要根据生产要求进行速度调整，但是依靠原动机的速度来达到这一目的是不经济的，也不可能。（3）在有些情况下，需要用一台原动机带动若干个工作速度不同的工作机。（4）为了安全及维护方便，或因机器的外廓尺寸受到限制等原因，不能将原动机和工作机直接连接在一起。第三篇机械传动2.传动的分类机械传动：机械能不改变成为另一种形式的能得传动电传动：机械能改变成电能或电能改变成机械能机械传动又分为摩擦传动、啮合传动、液力传动、气力传动3.传动类型选择概要：当设计传动时，如传动的功率、传动比和工作条件已定，则不同的类型传动各有其优缺点。1）功率和效率各类传动所能传递的功率取决于其传动原理、承载能力、载荷分布、工作速度、制造精度、机械效率、发热情况等因素。效率是评定传动性能的主要指标之一第三篇机械传动2）速度速度是传动的主要运动特性之一。提高传动速度是机器的重要发展方向。3）外廓尺寸、质量、成本传动的外廓尺寸和质量与功率和速度的大小密切相关，也与传动零件材料的力学性能有关。传动比是传动的运动特性之一成本是选择传动类型时的重要经济指标第八章带传动§8-1带传动概述§8-2带传动的工作情况分析§8-3Ｖ带传动的设计计算§8-4Ｖ带轮结构设计§8-5带传动的张紧装置§8-6带传动设计实例带传动概述24．带传动的类型平带传动，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。在一般机械传动中，应用最广的带传动是Ｖ带传动，在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。多楔带传动兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。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。带传动概述带传动概述35．传动带的类型Ｖ带采用基准宽度制，即用带的基准线的位置和基准宽度来确定带在轮槽中的位置和轮槽的尺寸。传动带平带Ｖ带多楔带同步带普通平带片基平带普通Ｖ带窄Ｖ带齿形Ｖ带宽Ｖ带带传动概述Ｖ带的截面尺寸带传动概述4在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。6．带传动的应用带传动概述工作情况分析带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析是指带传动的受力分析、应力分析、运动分析。带传动是一种挠性传动，其工作情况具有一定的特点。一、受力分析设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；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动带的有效拉力为Fe＝P/v，则显然有Fe＝Ff。0FF1F00F02尚未工作状态nFfF1F1F1F1222n2工作状态工作情况分析(力分析)带传动的最大有效拉力Fec有多大？由欧拉公式可知：feFF211120ffeceeFF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α↑→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！由欧拉公式确定，即：取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有：Fe＝Ff＝F1－F2；因此有：F1＝F0＋Fe／2；F2＝F0－Fe／2；12包角的概念带传动的工作情况分析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。工作情况分析(应力分析)带传动在工作过程中带上的应力有：分析详见→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。槽型ZABCSPZSPASPASPCddmin/mm50751252006390140224二、带传动的应力分析带传动的工作情况分析◆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。工作情况分析(运动分析)三、带传动的运动分析带传动在工作时，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。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，称为弹性滑动。%100121vvv12)1(vv或)/(600011d1smndv)/(600022d2smndv其中：因此，传动比为：1d2d21)1(ddnni若带的工作载荷进一步加大，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。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ε来表示：带传动的工作情况分析（演示→）V带传动的设计1Ｖ带传动的设计计算1．Ｖ带传动的设计准则带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。2．单根V带的基本额定功率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、包角和载荷特性等因素。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。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α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。（P0→）Ｖ带传动的设计计算V带的疲劳强度条件为：或：式中，为在一定条件下，由带的疲劳强度所决定的许用应力带在临界打滑状态下的有效拉力Fec为单根V带出于临界打滑状态时所能传递的功率，即最大功率为cb11maxcb11vvffeceAeFF11111110001110AvePvfcbV带传动的设计23．Ｖ带传动的设计设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传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、带轮基准直径及其它结构尺寸等。由于单根Ｖ带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的Ｖ带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。Ｖ带传动的设计计算V带传动的设计3Ｖ带传动的设计计算带传动的参数选择1.中心距a中心距大，可以增加带轮的包角，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。但是中心距过大，会加剧带的波动，降低带传动的平稳性，同时增大带传动的整体尺寸。2.传动比I传动比大，会减小带轮的包角。当带轮的包角减小到一定程度，带传动就会打滑。带传动传动比一般为i7,推荐值I=2~53.带轮的基准直径在带传动需要传递的功率给定的条件下，减小带轮直径，会增加带传动的有效拉力，从而导致V带根数的增加。加大带轮宽度，增加了载荷在V带之间分配的不均匀性。带轮直径的减小，增加了带的弯曲应力。4.带速v当带传动的功率一定时，提高带速，可以降低带传动的有效拉力，相应地减少带的根数或者V带的横截面积，总体上减少带传动的尺寸；但是，提高带速，也提高了带的离心应力，增加了单位时间内带的循环次数。带轮结构设计Ｖ带轮结构设计1．V带轮设计的要求结构工艺性好、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。2．带轮的材料通常采用铸铁，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。V带轮的典型结构有：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式。3．结构与尺寸带轮的结构设计，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。（详细介绍）带传动的张紧1带传动的张紧装置◆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。一、定期张紧装置带传动的张紧2带传动的张紧装置三、采用张紧轮张紧装置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。二、自动张紧装置