机械设计带轮

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带传动设计实例问题思考带传动概述2三．带传动的类型•平带传动：截面为矩形，内侧是工作面。结构简单，带轮容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。•V带：截面为等腰梯形，两侧是工作面。应用最广，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：平行带为基体，下面有许多纵向楔子，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：带和带轮都有齿，靠带内侧的凸齿和带轮的齿啮合传动。优点：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。§8-1带传动概述带传动概述3四．传动带的类型传动带平带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§8-1带传动概述带传动概述4§8-1带传动概述思考：为什么V带比平带具有更大的传递能力？平带：fQNfFf.V带：fffQfQffNFf2''sin2sin222带传动概述5§8-1带传动概述五.V带的型号和规格1.型号•普通V带：•窄V带：Y、Z、A、B、C、D、ESPZ、SPA、SPB、SPCＶ带的截面尺寸2.基准长度和基准直径•沿V带的节面量得的节线周长为基准长度Ld,也称V带的公称长度。•V带轮上，与所配V带的节宽bp相对应的带轮直径，称为基准直径dd带传动概述6§8-1带传动概述六.带传动的优缺点及应用1.优点：•具有良好的吸振、缓冲作用；•运行平稳无噪音；•结构简单；•过载打滑，以防引起其它零件的损坏；•适用于较大的中心距（可达15米）。2.缺点•传动比有波动，不是常数，但一般可忽略这一影响；•外形结构尺寸和作用在轴上的力大；•带的寿命比较短。（受循环交便应力）带传动概述(工程应用1）7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。3.应用§8-1带传动概述带传动概述（工程应用2）8§8-1带传动概述带传动概述（工程应用3）9§8-1带传动概述带传动概述（工程应用4）10§8-1带传动概述带传动概述（工程应用5）11§8-1带传动概述带传动概述（工程应用6）12§8-1带传动概述带传动概述（工程应用7）13§8-1带传动概述带传动概述14§8-1带传动概述工作情况分析（力分析1）§8-2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1.带不工作时，传动带中的预紧力为F0。2.带工作时，由于带和带轮间的摩擦力的作用，带的拉力要变化。0FF1F00F02尚未工作状态首先分析摩擦力的方向：1)主动轮：主动轮作用在带上的摩擦力Ff，带作用在主动轮的摩擦力Ff’；2)从动轮：带作用于从动轮上的摩擦力Ff’，与带线速度同向，从动轮作用在带上的摩擦力Ff为。工作情况分析（力分析2）§8-2带传动的工作情况分析3)带两边拉力发生变化：绕进主动轮的一边被拉紧：拉力由F0至F1，称为紧边。绕进从动轮的一边被放松：拉力由F0至F2，称为松边。设带总长度不变，紧边拉力的增量=松边拉力的减量，即：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；022212111pppfdFdFdF即：21FFFf整个接触面上的总摩擦力Ff=带所传递的有效拉力，即：21FFFFfe（8-1）（8-2）取主动轮一端为分离体，将力对圆心o1取矩，得：工作情况分析（力分析3）§8-2带传动的工作情况分析联立式（8-1）与（8-2）得：220201eeFFFFFF带所传递的功率（kw)：1000vFPeFe——有效拉力，单位Nv——带的线速度，m/s讨论：•F1、F2大小取决于F0和Fe；•Fe的大小与P及v有关。PFe•当其它条件不变,且F0一定时,Ff有一极限值,该极限值限制了带的传动能力。(8-3)（8-4）即:所需的Ff增大；§8-2带传动的工作情况分析二、带传动的最大有效拉力及影响因素当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值，即有效拉力达到最大值。带传动的最大有效拉力Fec由欧拉公式确定：feFF211120ffeceeFF由欧拉公式可知：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↑12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。工作情况分析（力分析4)工作情况分析(应力分析1)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/mm50751252006390140224三、带传动的应力分析§8-2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。结论：•最大应力发生在紧边开始绕上小带轮处，C：11maxbc最小应力发生在松边：2minc•带处于变应力下工作，当应力循环达到一定值时，常产生疲劳破坏。四、带的弹性滑动和打滑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。§8-2带传动的工作情况分析（演示→）1.弹性滑动2.弹性滑动引起的后果•从动轮的圆周速度低于主动轮，即v2＜v1；•降低了传动效率；•引起带的磨损；•使带的温度升高，不适于易燃的场合。3.传动比计算滑动率：由于弹性变形而引起的从动轮圆周速度的降低率。用表示：工作情况分析(运动分析1)工作情况分析(运动分析2)%100121vvv12)1(vv或)/(600011d1smndv)/(600022d2smndv其中：§8-2带传动的工作情况分析讨论：•带传动的实际传动比：带传动比为：)1(1221ddddnni)1(1221ddddnni实1221ddddnni理•理论传动比：实i理i一般传动中，，可不计。%21—4.打滑§8-2带传动的工作情况分析•Fe↑F1-F2↑'12↑当Fe=Fec达到极限值时，01'即：弹性滑动扩大到整个接触弧。如果Fe进一步扩大Fec，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。•打滑后果：1）严重磨损；2）运动的不稳定；3）传动失效，带传动不能工作。结论：•弹性滑动不可避免，选用弹性模量大的带可降低弹性滑动；•打滑是可以避免，且必须避免。•避免打滑的措施：1）足够的f,α,和F0；2）FeFec。工作情况分析(运动分析3)•C1B1、C2B2滑动弧滑动角C1A1、C2A2静弧静角'12V带传动的设计1§8-3Ｖ带传动的设计计算一、带传动的失效形式和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。二、单根V带的基本额定功率带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。1.保证不打滑的条件：即带将打滑时传动的最大有效拉力为，)11()11(11vvffeceAeFF传递的最大有效功率：1000)11(10001vfAvFPvec2.满足疲劳强度的要求：max1111maxbcbc极限情况下：V带传动的设计2§8-3Ｖ带传动的设计计算单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。特定条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。循环次数：108-10（P0→）单根V带所允许传递的许用功率为：)(100011)(10kwAvePvfcb——带的许用应力，取决于带的材质和循环次数；vjLCLhd36001.11Ld——带的基准长度j——绕过带轮的数目Lh——V带的寿命，小时hC——由带的材质和结构决定的实验常数，MPaV带传动的设计3三、设计步骤（一）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。（二）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。§8-3Ｖ带传动的设计计算V带传动的设计4§8-3Ｖ带传动的设计计算V带传动的设计5§8-3Ｖ带传动的设计计算（9）确定带的预紧力F0考虑离心力的不利影响时，单根V带所需的预紧力为：201121qveeFFvvffec将zvPFcaec1000代入上式得：201121qveeFFvvffec（10）计算带传动作用在轴上的力（压轴力）Fp2sin2)22cos(22cos210100zFzFzFFpzF0Fpβα1zF0设计实例带轮结构设计§8-4Ｖ带轮结构设计一．V带轮设计的要求1）质量小；2）结构工艺性好；3）无过大的铸造内应力；4）质量分布均匀，转速高时要进行动平衡。5）轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。二．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。1.V带轮的典型结构有：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式。三．结构与尺寸2.带轮结构设计步骤：（详细介绍）•由带轮的基准直径，选择结构型式；•由带的型号，确定轮槽尺寸；•按所列经验公式确定其它尺寸；•绘制零件图，注明技术条件。带传动的张紧1§8-5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◆带不是完全弹性体，运转一定时间后，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（a)滑道式(b)摆架式带传动的张紧2带传动的张紧装置三、采用张紧轮张紧装置（1）张紧轮一般应放在内侧，使带只受单向弯曲。（2）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。（3）张紧轮一般放在松边，容易张紧。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同,直径小于小带轮的直径。二、自动张紧装置问题思考（1）问题思考（2）问题思考（3）问题思考（4）课堂讨论：1、分析下列参数对带传动的影响。D1，Vmin，Vmax,i,a,F0，Z，12、带速越高，离心力越大，故带传动一般布置在低速级，对吗？3、现有一V带传动，发现在运转中从动轮丢转太多，有时甚至时转时停。试分析原因并提出解决的办法。4、由双速电机与V带组成的传动装置，使输出轴得到两种转速。若输出轴功率不变，V带传动应按哪种转速设计？课程设计第一讲