河海大学机械设计 带传动

第13章挠性传动挠性传动：带有中间挠性件的传动方式。包括：带传动、链传动和绳传动13-1带传动概述1．带传动的组成开口传动交叉传动半交叉传动3．带传动的特点优点：1）有过载保护作用2）有缓冲吸振作用3）运行平稳无噪音4）适于远距离传动（amax=15m）5）结构简单，制造、安装精度要求不高缺点：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，带的寿命较短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。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Ｖ带传动）。普通V带传动同步带传动平带传动多楔带传动4．带传动的类型带传动一般是由主动轮、从动轮和紧套在两轮上的传动带组成。原动机转动主动轮转动驱动主动轮从动轮转动带与轮的摩擦工作原理：利用中间挠性件(带)，靠摩擦力(或啮合)在主、从动轴间传递旋转运动和动力。带的传动过程：分类：按工作原理分摩擦式带传动啮合式带传动按带的截面形状分平带按传动的布置形式分V带多楔带同步齿形带圆带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。点击小图看运动图优点：1.缓冲，吸振，平稳，无噪音；2.过载保护；3.制造和安装精度要求不高，成本低；4.中心距大。；，寿命，有弹性滑动)(.1ci缺点：;.2QF，外廓尺寸需避免高温、易燃场。.3应用范围。＝带kWPsmv700;/25~5带和带轮的结构平带和带轮平带胶帆布(应用广泛)编织带高速胶带强力锦纶带带的长度：可变化；带轮：见表11.3V带结构包布层(胶帆布)：保护作用伸张层(橡胶，或称顶胶)：弯曲变形受拉压缩层(橡胶，或称底胶)：弯曲变形受压承载层(胶帘布或胶绳芯)：受拉带和带轮的结构普通V带型号：YZABCDE(窄带型号4种见表11.4)长度：无端、环形，基准长度Ld见图11.4V带轮槽尺寸标准带和带轮的结构带轮轮辐的计算带轮轮缘(装带)轮毂(装轴)轮辐和腹板(联接缘和毂)S型-实心带轮P型-腹板带轮材料：其他内容：自阅H型-孔板带轮E型-椭圆轮辐带轮当v≤25m/s时，用HT150；当v=25～30m/s时用HT200；当≥25～45m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料.带和带轮的结构主要几何参数：121ddLa22a1d2d12带传动的几何计算DACBBAL2cosaBA其中)(2)22(211ddDA)(22DCBadd22sin2122)2(2112cos6018022180121add代入上式，得：addddaL4)()(22212211213-2带传动工作情况分析一、带传动中的力分析不工作时工作时F0F0F0F0带必须以一定的拉力张紧在带轮上，此时，传动带两边的拉力相等，都等于F0。n2n1F1F2F1F2带绕上主动轮的一边被拉紧，该边拉力——紧边拉力F1；带绕上从动力的一边被放松，该边拉力——松边拉力F2。F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0带传动的计算基础工作前：带全长受F0(张紧力)作用工作后：带的紧边受力由F0变为F1，松边由F0变为F2以轮1为例：2,221112111dFTdFdFT又21FFF有效拉力：21;FFFF在不打滑条件下vPFvFP1000,1000/可得：由带传动的计算基础欧拉公式(取一段dl，后积分)(计入质量后)0v02sin)(2sinNCNdFdFddFFdF22sin,2dddNCNdFFddFddF略去，则为二阶无穷小，2sin(甲)dqvRvdRqdFdlNC22)(弧上离心力dqvFdFN)(2代入（甲）得：带传动的计算基础若由此式计算有效拉力dF，则dqvFdFdFN)(2dqvFdF2即0212dqvFdFFF积分2221lnqvFqvF得：eqvFqvF2221即1max)2()1(：；带传动：分析：FVv(3)(11.6)描述各种状态下F1与F2定量关系F2F1带传动的有效拉力FF=F1-F2102022FFFFFF圆周力F(N)、带速v(m/s)和传递功率p(kW)之间的关系1000FvPFF+dFdFNfdFNаF1F2带传动中的最大有效拉力及其影响因素sin()sin22NNdddFFFdFdFFdcos()cos22NNddfdFFFdFfdFdFNdFdFFdfdFfdF1201212lnFFfdFfdFFfFFFe——带在轮上的包角。欧拉公式1212111111ffffeFFeFFeFFFFe增大包角和增大摩擦系数f，都可以提高带传动所能够传递的圆周力。121计算圆周力时，上式应取平带的摩擦力为：V带的摩擦力为：f’当量摩擦系数，因为f’f相同条件下，V带的摩擦力大于平带，传动能力更大NQFfFfsin2QNQFFffFf带传动在工作过程中带上的应力有：◆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13-3带的应力分析1、离心应力Aqvc22、拉应力AFAF22113、弯曲应力112222bbyEdyEd11maxbc最大应力AFAF//2211松边紧边b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/mm5075125200639014022413-4带传动的弹性滑动和传动比带绕入主动轮时，带中所受拉力由F1逐渐降低到F2，带的弹性变形随之逐渐减小，因而沿带轮的运动逐渐低于主动轮的圆周速度。带绕入从动轮时，带中所受拉力由F2逐渐增大到F1，带的弹性变形随之逐渐增大，因而沿带轮的运动逐渐高于从动轮的圆周速度。由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动——弹性滑动。这是带传动正常工作时不可避免的现象。弹性滑动弹性滑动将使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，其降低量——带传动的滑动率。112212121)1()1(%100nDnDvvvvv12211221%2~%1)1(DDnniDDnni当弹性滑动区段扩大到整个接触弧时，即带传动的有效拉力达到最大值，此时若工作载荷再进一步增大，则带与带轮间将发生显著的相对滑动——打滑。普通V带及V带轮结构：顶胶、抗拉体、底胶、包布。型号：Y、Z、A、B、C、D、E13-5Ｖ带传动的设计计算一、普通V带的参数节面——当V带受弯曲时，长度不变的中性层。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。带的基准长度——V带在带轮上张紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld。二、Ｖ带传动的设计1、设计的原始数据：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及工作条件等。2、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。3、设计准则主要失效形式：打滑、疲劳破坏设计准则：保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。特定实验条件包角=180；i=D2/D1=1;特定带长；工作条件平稳；4、基本额定功率P0——在特定实验条件下单根V带所能传递的功率。单根V带所能传递的功率][)11()11(11max11maxbcffevveAeFF由：1000)11)(]([10AvePvfbc单根V带所能传递功率①、确定计算功率Pc②、选择带型，由n1和Pc查图选取③、确定带轮的基准直径D1和D2④、确定中心距a和带长Ld⑤、确定带的根数z⑥、确定带的预紧力F0及压轴力Q⑦、设计带轮⑧、设置张紧装置5、带传动设计步骤Pc=KAP①计算功率的确定P——传递的额定功率。KA——工作情况系数。②带型号的选择根据计算功率Pc及小带轮转速n1由下图选定带型③带轮基准直径的确定初选小带轮基准直径D1；计算从动轮基准直径D2D2=iD1*D1、D2均应符合带轮基准直径系列验算带速v10006011nDv5m/sv25~30m/s④中心距及带长的确定初定中心距a00.7(D1+D2)a02(D1+D2)初算带长L’d02121204)()(22'aDDDDaLd查标准选取与L’d相近的基准带长Ld重算实际中心距a2'0ddLLaa验算主动轮上的包角100021118057.3120DDa⑤带的根数的确定00()cLPzPPKKK——包角系数。考虑包角不同对带传动能力的影响。KL——长度系数。考虑带的长度不同对带传动能力的影响。P0——单根V带的基本额定功率。P0——单根V带额定功率的增量。考虑实际传动比大于1时，由于带在从动轮上弯曲应力的减小使其传动能力的提高。⑥带的预紧力及压轴力计算带的预紧力F0（初拉力）202.5500(1)cPFqvzvK计算带传动作用在轴上的力Q2sin2)22cos(22cos210100zFzFzFQzF0Q1zF0QzF0zF0一、设计要求二、带轮材料三、结构尺寸重量轻，结构工艺性好，无过大的铸造内应力、质量分布均匀，高速时要经动平衡，轮槽表面要经过精细加工（表面粗糙度一般为1.6），以减轻带的磨损。各轮槽尺寸与角度要有一定的精度，以使载荷分布均匀。铸铁、铸钢——钢板冲压件铸铝或塑料1）实心式D≤（2.5-3）d2)腹板式D≤300mm3）孔板式D≤300(D1-d1≥100mm时)4）轮辐式D3505）冲压式13-6V带轮设计带轮结构型式实心式D≤（2.5~3)d腹板式D≤300mm孔板式D1-d≥100mm带轮结构型式轮辐式D350mm13-7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；◆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。常见的有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。1、定期张紧装置一、张紧装置3、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。2、自动张紧装置二、带的维护①安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上）②带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒③不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀④防护罩⑤定期张紧⑥安装时两轮槽应对准，处于同一平面