武汉理工大学机械设计课件第8章上

第八章挠性传动设计§8-1带传动概述一、类型1.组成主动轮带传动传动带从动轮2.类型摩擦带传动（平带、V带、多楔带、圆带）啮合带传动（同步齿形带）第八章挠性传动平带是分析的基础，主要学习V带传动的设计计算交叉带传动）（2/sinfFN平带Ff=N·f=FN·fV带Ff=2Nf=带传动概述当量摩擦系数f′f，V带传动能力更大。注意：V带楔角为40°带轮槽角小于40°。=FN·f′平带和V带传动能力的比较：平带的工作面是底面，V带的工作面是两侧面。若平带和V带受到同样的压紧力FN，带和带轮间摩擦系数亦同为f。带传动概述二、带传动的结构（阅读）机构传动中应用最广的是普通V带传动。（窄V带、宽V带、大楔角V带、汽车V带）普通V带是标准件，制成无接头的环形，按剖面尺寸大小分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，剖面尺寸由小到大。注意：节宽bp、节径dp和基准直径dd，基准长度Ld。带传动概述三、带传动的特点优点：（1）传动平稳、噪声小。（2）过载保护。（3）适于中心距大场合。（4）结构简单，成本低。缺点：（1）传动比不恒定。（2）效率低、寿命短。（3）外廓尺寸大。（4）支承带轮的轴和轴承受力较大。（5）不宜用于高温、易燃场合。带传动常用于第一级传动，功率p≤80kw，带速V=5~25m/s，传动比=2-4，效率η=0.91~0.96。2)2(2)2(cos221dda)()(2cos21221dddda222112sin21cos很小一、带传动中的几何计算主要几何参数有中心距a，带轮直径d，带长L，包角α等带轮直径d1、d2—对V带为带轮的基准直径。带长L—对V带是基准长度Ld。包角α1、α2—小带轮和大带轮与带接触弧所对中心角。L=§8-2带传动的几何计算及基本理论=21sin2ddaaddddaL4)()(222122121222121)(8)](2[)(281ddddLddLa3.571802121121addradadd或带传动的几何计算及基本理论又二、带传动受力分析工作前：带两边受相同初拉力F。工作时：主动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向一致，从动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向相反。产生紧边拉力F1，松边拉力F2。对带取受力体，∑M=0Ffdd1/2+F2dd1/2–F1dd1/2=0则摩擦力总合力：Ff=F1–F2=F称为有效拉力带传动的几何计算及基本理论feFF21lim0121fffeFFe讨论：1）F0↑Fflim↑,但F0↑↑轴、轴承受力大，F0↓↓易打滑、传动能力不能充分发挥。2）α1↑Fflim↑,但α1↑受传动比、中心距等因素限制。3）f↑Fflim↑,但f↑受材料等因素限制。带传动的几何计算及基本理论F1与F2有什么关系呢？欧拉研究了打滑时紧边拉力F1与松边拉力F2的关系，即欧拉公式：e——自然对数的底。f——摩擦系数，对V带为f′。α——包角，带传动为α1。近似认为带的总长不变，有F1-F0=F0-F2联立求解上式，则最大摩擦力可表示为：最大摩擦力Fflim=F1-F2=F1（1-1/ef)带传动实例带打滑实例：农用拖拉机带传动应当用三根A型V带传动，但有些农民常常只装一根或两根，在空车或轻载时似乎可以，但在满载时就会打滑而造成事故，这就是因为传递有效圆周力FFflim。MPaAqvAFcc//2MPadEYdb221bb在所有横剖面上都是相等的。q——带单位长度的质量kg/m3、弯曲应力E—弹性模量Y—中性层到最外层的距离dd—带轮的基准直径带传动的几何计算及基本理论三、带传动的应力分析带传动工作时，带内将产生下列几种应力。1、拉应力紧边1=F1/AMPa松边2=F2/AMPa2、离心拉应力动画分析11maxbc传动带应力分布情况带传动的几何计算及基本理论最大应力发生在紧边绕上小带轮处。动态带传动的几何计算及基本理论四、带传动运动分析。带是弹性体，受力会产生弹性变形。由于紧、松边上所受拉力不等，因而产生弹性变形也不相同。对其运动有何影响？我们把这种微量的滑动现象称为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的，它造成功率损失，增加带的磨损，还会使传动比不准确。其原因是带为弹性体+拉力差引入滑动率ε来表达滑动的大小：=（v1-v2）/v1注意：弹性滑动不可避免，打滑可以避免。（演示→）)11(10001111121limfffeFeFFFFFVPF)11(100011feFVPF得：带传动的几何计算及基本理论五、带传动的主要失效形式及设计准则1、主要失效形式（1）打滑。当传递的圆周力F超过了带与带轮之间摩擦力总和的极限时，发生过载打滑，使传动失效。（2）疲劳破坏。传动带在变应力的长期作用下，因疲劳而发生裂纹、脱层、松散、直到断裂。2、设计准则在不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。六、带传动的设计条件和传动功率根据设计准则，带传动应满足以下两个条件：1、不打滑条件F≤Fflim][11maxcbAFAFcbcb)]([][11111即1000/)11(100011VeFFVPfokwVAefcb1000/)11)(]([11带传动的几何计算及基本理论2、疲劳强度条件带传动的许用功率为§8-3普通V带传动设计一、单根普通V带基本额定功率由上式可求单根V带在特定的试验条件下(载荷平稳,α1=α2=180°，特定的带长Ld，应力循环次数108~109，一定张紧力等）的许用功率，该许用功率称为基本额定功率P1，见表8-3。在某一使用条件下，单根V带的许用功率（额定功率）[P]，是在特定条件下的基本额定功率P1加以修正而得。[P]=（P1+ΔP1）kαkLkwΔP1——考虑i≠1时（d2d1），弯曲应力↓，P1↑（表8-4）kα——考虑α1≠180°时，传动能力↓（表8-5）kL——考虑带长不等于特定带长的影响。（表8-6）二、设计的已知条件和设计内容普通V带传动设计已知条件：用途和工作情况；传递的功率P；主动轮、从动轮转速n1、n2（或传动比i）；传动位置和外廓尺寸要求；原动机类型等。设计内容：带的型号、长度、根数；带轮尺寸、结构和材料；传动的中心距；带的初拉力和压轴力；张紧及防护装置等。三、设计步骤和参数选择1、确定设计功率（计算功率）PdPd=kAPkwkA——工况系数（表8-7）P——所需传递的功率P2、选择带型根据设计功率Pd和小带轮转速n1初选带型。（图8-12）普通V带传动设计3、确定带轮基准直径dd1、dd2。dd1↓紧凑但b↑故规定了最小基准直径。（表8-8）dd2=idd1（1-ε）ε可忽略；dd2要圆整。4、验算带速VV=d1n1/(60×1000)m/sV↑↑离心力↑正压力↓传动能力↓易打滑。V↓↓F↑带根数多。要求V在5~25m/s之间。最好在10~20m/s，可调整dd1、n1。5、确定中心距a和带长Ld。a↓↓α1↓承载↓绕转次数↑寿命↓a↑↑α1↑承载↑绕转次数↓寿命↑但尺寸↑一般初选a0：0.7（dd1+dd2）≤a0≤2(dd1+dd2)初选a0Ld0(8-26式）选基准长度Ld(表8-6）a(8-2式)3.571801201adddd7、确定带的根数ZLddkkPPPPPZ)(][11普通V带传动设计6、验算包角α1要求α1≥120°要求Z8，否则受力不均，改选带型、重新计算。8、确定初拉力F。F0↓↓传动能力↓易打滑F0↑↑寿命↓压轴力↑既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的F0见式8-29。9、计算压轴力FQ≈2ZF0sin(1/2)四、带轮的结构设计普通V带传动设计V带轮的典型结构有：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式。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。五带传动的张紧装置（看图）带传动实例带张紧实例：洗衣机所用V带传动，经长时间工作后，带磨损并伸长，会造成V带松弛，波轮转速也变慢甚至波轮不转动。这时只要将V带调紧，便可恢复波轮的正常运转。有时也会造成V带疲劳断裂而失效的情况。返回带传动张紧装置定期张紧自动张紧张紧轮