当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 机械零件设计第十章带传动与链传动
第十章带传动与链传动第一节概述第二节带传动的类型、特点及其应用第三节普通V带与V带轮第四节带传动的受力分析和应力分析第五节带传动的弹性滑动及其传动比第六节普通V带传动的失效形式与设计准则第七节普通V带传动的参数选择和设计计算方法第八节V带传动的张紧、安装和维护第九节链传动的类型、特点及其应用第十一节滚子链传动的结构和标准第十二节滚子链传动的失效形式与设计准则第十节链传动的运动不均匀性带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的,适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比,它们具有结构简单,成本低廉等优点。第一节概述采用适当可变形的元件作为联接件以实现预定功能的传动称之为挠性传动。带传动和链传动都是挠性传动,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,区别是环形挠性曳引元件的不同。带传动是由带和带轮组成的传递运动和动力的传动,其挠性曳引元件是由具有良好变形能力的弹性材料制成,能适应不同工作需要的各种形式的传动带。带传动是按工作原理,可分为摩擦型带传动和啮合型带传动。前者靠带与带轮接触面上的摩擦力来传递运动和动力;后者靠齿形带与带轮间的啮合来实现传动。链传动是由链和链轮组成的传递运动和动力的传动,其挠性曳引元件为各种形式的链条,由刚性零件构成的可动联接串联组合。通过链条的各个链节与链轮轮齿的相互啮合实现传动。设计:潘存云3第二节带传动的类型、特点和应用带传动的组成:主动轮1、从动轮2、环形带3。1n2n12F0F0F0F0设计:潘存云设计:潘存云类型平皮带V型带多楔带摩擦型啮合型同步带圆形带——摩擦牵引力大——摩擦牵引力大——牵引力小,用于仪器应用:两轴平行、且同向转动的场合。称为开口传动。一、带传动的类型抗拉体齿孔带摩擦带传动工作原理:安装时带被张紧在带轮上,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。同步带传动工作原理:带工作面上齿与带轮上的齿相互啮合,以传递运动和动力。齿孔带传动工作原理:带上的孔和轮上的齿相互啮合,一传递运动和动力。二、带传动的特点和应用1.适用于中心距较大的传动;2.带具有良好的挠性,可缓和冲击、吸收振动;3.过载时带与带轮之间会出现打滑,避免了其它零件的损坏;4.结构简单、成本低廉,便于安装及维护;5.需要张紧装置,增加对轴的压力;6.由于带的弹性滑动,不能保证固定不变的传动比;7.不适用于高温、易爆及有腐蚀性介质的场合。摩擦式带传动的特点应用:摩擦带传动适用于传动平稳、传动比要求不是很严格及中心距较大的场合。同步带传动适应速度范围广,传动比大、传动效率高,结构紧凑,广泛用于电子计算机、数控机床及纺织机械中。齿孔带传动常用于放映机、打印机中,保证同步运动。设计:潘存云第三节普通V与V带轮V带可分为:普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、汽车V带等类型。其中普通V带应用最广。一、普通V带的结构和标准组成:抗拉体、顶胶、底胶、包布。帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶节线节面节线:弯曲时保持原长不变的一条周线。节面:全部节线构成的面。bbd普通V带已经标准化,有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。型号OABCDEF顶宽b10131722323850节宽bd8.5111419273242高度h6810.513.51923.530楔角φ每米质量q(kq/m)0.060.010.170.300.620.901.52普通V带的截面尺寸(GB11544-2012)40˚在V带轮上,与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。ddV带在规定的张紧力下,位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld。φbpV带在带轮上弯曲,外层受拉变长,内层受压变短,两层间存在长度不变的中性层,称为节面,其宽称为节宽bp。二、V带轮的结构带轮的材料:常用铸铁,有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式——直径小;HL实心式腹板式——中等直径;dh=(1.8~2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2~0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一带轮的材料:常用铸铁,有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式——直径小;设计:潘存云斜度1:25dhddaS2二、V带轮的结构腹板式——中等直径;dh=(1.8~2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2~0.3)Bs2≥0.5s带轮的材料:常用铸铁,有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式——直径小;腹板式二设计:潘存云斜度1:25dhdda二、V带轮的结构轮辐式——d350mm;腹板式——中等直径;带轮的材料:常用铸铁,有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式——直径小;h2dh斜度1:25ddah1h2=0.8h1a1=0.4h1a2=0.8a1f1≥0.2h1f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n转速A轮幅数二、V带轮的结构f6.3φHδeb0bdBh1haddae8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.5槽型YZABCbd5.38.5111419hamin1.62.02.753.54.8famin67911.516hfmin4.77.08.710.814.3δmin55.567.510≤60-------------------≤80≤118≤190≤315≥60-------------------80118190315对应的d32343638φ(˚)普通V带轮的轮槽尺寸第四节带传动的受力分析和应力分析F0F0F0F0静止时,带两边的初拉力相等:传动时,由于摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等:F1=F2=F0为了可靠工作,带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。F1≠F2F1↑,紧边F2↓松边F1F2F1F2紧边松边设带的总长不变,则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等:F1–F0=F0–F2从动轮主动轮n1n2n1n2F0=(F1+F2)/2一、带传动的受力分析设计:潘存云当圆周力F∑Ff时,带与带轮之间出现显著的滑动,称为打滑。经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低,导致传动失效。称F1-F2为有效拉力,即带所能传递的圆周力:F=F1-F2且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系1000FvPdFNF1F2F+dFFfdFNαdαdldα2dα2取一小段弧进行分析:正压力:dFN两端的拉力:F和F+dF力平衡条件:忽略离心力,水平、垂直力分别平衡2sin)(2sinddFFdFdFN2cos2cos)(dFddFFdFN摩擦力:μdFN由力平衡条件2sin)(2sinddFFdFdFN2cos2cos)(dFddFFdFN12cos,22sindddd很小,可取因2ddF去掉二阶微量FddFNdFdF012dFdFFF21lnFF积分得紧边和松边的拉力之比为eFF21绕性体摩擦的基本公式dFdFN设计:潘存云设计:潘存云联立求解:11eeFF)11(121eFFFF112eFFF↑μ↑α↑∵α1α2用α1α分析:V带传动与平皮带传动初拉力相等时,它们的法向力则不同。平带的极限摩擦力为:FNμ=FQμFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(/2)则V带的极限摩擦力为:μV——当量摩擦因数,μVμQVQNFFF2sinQNFF2sineFF21F=F1-F2在相同条件下,V带能传递较大的功率。或在传递功率相同时,V带传动的结构更为紧凑。用μV代替μ后,得以下计算公式VeFF21)11(1111212'1VVVeFFFFeFFeeFFf11eeFF)11(121VeFFFF112VeFFVeFF21对于普通V带:θ=18°μV=μ/sin9°=3.24μ带的最大有效圆周力不仅与摩擦力有关,而且还与初拉力有关。摩擦因数、包角和初拉力越大,有效圆周力也越大。但初拉力过大会使带的摩擦加剧,降低带的寿命;初拉力过小会造成带的工作能力不足。设计:潘存云二、带传动的应力分析1.紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力MPaAF11MPaAF22松边拉应力A为带的横截面积2.离心力产生的拉应力带在微弧段上产生的离心力amdFNc带工作时应力由三部分组成dFNcdαdlrF1F2Ndqv22)(rqrdrvqrd2)(设计:潘存云离心力FNc在微弧段两端会产生拉力Fc。daqvdaFc22sin2由力平衡条件得dFNcdαdlrF1F2FcFcdα2dα2,得取2≈2sindadaNqvFc2MPaAqvAFcc2离心力只发生在带作圆周运动的部分,但由此引起的拉力确作用在带的全长。离心拉应力往x轴投影设计:潘存云3.弯曲应力当带绕过带轮时,因为弯曲而产生弯曲应力MPadEhdabb2设y为带的中心层到最外层的垂直距离;E为带的弹性模量;d为带轮直径。4.应力分布及最大应力δmaxδ1δb2α2n1n2α1δb1cbb11maxδ2y弯曲应力为最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。V带的节线dV带轮的基准圆由材料力学公式得离心应力拉应力弯曲应力F2F2F1F1第五节带传动的弹性滑动及其传动比设带的材料符合变形与应力成正比的规律,则变形量为:这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。紧边:松边:AEF11AEF22∵F1F2∴ε1ε2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。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。smndv/100060111smndv/100060222总有:v2v1从动轮n2主动轮n1得从动轮的转速:带传动的传动比:2112)1(ddnn)1(12dd21nniV带传动的滑动率ε=0.01~0.02,一般可忽略不计。定义:112211121ndndndvvv为滑动率。第六节普通V带传动的失效形式与计算准则一、带传动的失效形式1)打滑。由于过载,带在带轮上打滑而不能正常传动。2)带的疲劳破坏。带在变应力状态下工作,当应力循环次数达到一定值时,带将发生疲劳破坏,如脱层、撕裂和拉断。二、带传动的计算准则带传动的计算准则是:①保证带传动不打滑;②带在一定时限内具有足够的疲劳强度和使用寿命,不发生疲劳破坏。单根普通V带的许用功率带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时,就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。传递的功率为)11(121VeFFFF单根带所能传递的有效拉力为1000)11(1veFV1000)11(1veAV为保证带具有一定的疲劳寿命,应使σmax=σ1+σb+σc≤[σ]σ1=[σ]-σb-σc代入得KWAvePVcbb1000)11)(]([11在α=π,Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得P1称为单根带的基本额定功率。10001vFP设计:潘存云200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小带轮基准直径d1/mm单根普通V带的基本额定功率(包角α=π、特定基准长度、载荷平稳时)型号ZABC500.040.060.100.120.140.160.170.190.200.220.260.280.300.320.340.31560.040.060.120.140.170.190.200.230.250.300.330.350.370.390.410.40……………………………………………900.100.140.240.280.330.360.400.4
本文标题:机械零件设计第十章带传动与链传动
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2996908 .html