机械设计基础之带传动培训课件(ppt 55页).ppt

1、机械设计（）（零件）,第7章 带传动,带传动概述,普通V带结构尺寸,普通V带受力及应力分析,普通V带失效形式与设计准则,带传动的使用和维护,组成：由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形传动带组成。,带传动：通过环形曳引元件，在两个或两个以上的传动轮之间传递运动和动力的传动。,主动轮,从动轮,传动带,1.带传动结构,一、概述,2.带传动的特点,优点：1、适用于中心距较大的工作条件上，可通过增加带长得到。2、具有良好弹性，缓和冲击吸收振动（运行平稳，无噪音） 3、过载时，摩擦带在带轮上打滑，不至损坏其它零件，起安全保护作用。 4、制造维护方便，结构简单成本低廉。缺点：1、 由于带的弹性滑动和打滑，故

2、不能保证定传动比。(啮合型稍好)。2、 传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上压力都比啮合传动大。3、 传动效率低。 4、外廓尺寸大。5、 带的寿命较短（1000-5000h）。,应用,传动比要求不高，要求过载保护，中心距较大场合。,多级传动中，带布置在高速级。,为什么？,P=FeV,3.带传动分类,按横剖面形状分,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。,工作面,普通V带,宽V 带,特点：1）在同样的张紧力下，产生更大的摩擦力。,窄V带,普通V带为相对高度h/ bp0.7 的V带。,2）环形、无接头（传动平稳）， 3）挠性差,工作面,不接触,汽车发动机,楔的两个侧面工作面,场

3、合：传递动力大，有需要结构紧凑的场合,啮合传动，兼有带传动和齿轮传动的优点吸振、i 准确，在汽车、打印机中广泛应用。,机器人关节,场合：传动效率高、传递功率大、速度高、传动比大,只有平带传动可以实现交叉传动和半交叉传动,V带截面组成,帘布结构：一般传动,绳芯结构：柔韧性好，带轮直径可以小,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,顶 胶：伸张层 承载层：强力层 低 胶：压缩层 包布层：,橡胶,橡胶,胶帘布，胶线绳,胶帆布,节面当V带受弯曲时， 长度不变的中性层。,bp节宽/基准宽度 bp=h/0.7,Ld带的基准长度 定义1：V带在带轮上张紧后位于带轮基准直径上的周线长度 定义2：沿着节线的长度。,

4、q 楔角均为40,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,V带截面几何参数,b顶宽。（带的节面宽度）,h 高度,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,V带标准化，表17-1,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,轮缘：与带相连部分,轮毂：安装在轴上部分,轮辐：联接部分,实心式：小直径,腹板式：中等直径 轮辐式：大直径,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,V带轮类型,：,孔板式,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,材料,v20m/s HT200,高速用钢制带轮 v45m/s,基准直径Dd 节宽bp相对应的带轮直径Dd 系列化 见表17-3,小带轮直径不能太小见表17-2 Dd1 Dd1min, 带轮楔角

5、小于40。32/34/36/38,Dd1min-小带轮的最小基准直径,Dd,V5m/s 静平衡 V25m/s 动平衡,轮槽的楔角小于v带楔角，保持V带受弯与槽良好接触,轮宽,相邻槽间距,基准宽度,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,中心距a,包角:,因较小,代入得:,带长:,二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数,带长:,已知带长时，由上式可得中心距 :,三、带传动的工作原理,1、普通V带传动受力分析,工作前 :两边初拉力F0=F0 工作时:两边拉力变化： 变形协调条件：带总长不变， 紧边拉力增量DF =松边拉力减量DF 紧力F1F0DF；松边F1F0DF,紧边拉力 F1 =F0 + Ft/2 松

6、边拉力 F2 =F0Ft/2,F1+ F2=2F0,F1F2=Ft,带轮的有效拉力Ft,(Ft=2 DF),有效圆周力,取小轮一端带为分离体：T=0带轮所受力矩,三、带传动的工作原理,2带传动的最大有效圆周拉力及其影响,当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值， 带的有效拉力也达到最大值。松紧边拉力 F1 和 F2 的关系: 挠性体的欧拉公式 a包角（rad）一般为小轮包角,带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时）,F0 : 适当F0 包角:包角越大承载能力越好； f : f越大，Ftmax越大,，,柔韧体摩擦的欧拉公式,e-自然对数的底（e=2.718） f-带与轮之间的摩擦系数 （V带为当量摩

7、擦系数） -带在带轮上的包角 rad （平行传动时为小轮包角）,F1,F2,F,F+dF,dFN,fdFN,dd,最大有效拉力的影响因素,最大有效拉力,预紧力 F0 ：,包角 ：,摩擦系数f,f,讨论,受限V型带的材料,过分拉伸会降低寿命,包角不能太小,摩擦系数经可能大的材料,最大有效拉力的影响因素,最大有效拉力,讨论,V型带与平带传动初拉力相等,但是法向力不等,此时的磨檫力不同,从而引起传动功率的不同.,为什么V型带传递功率大呢?,因为:,三、带传动的工作原理,2、离心应力c,3、弯曲应力,当带型号，材料一定时，,小带轮直径不能太小, 带内最大应力：,1、拉应力,2=F2/A（松边拉力）,1

8、2,带工作时，受到三种应力,r-基准半径，ha-基准线上槽深或中性层到最外层的距离,q单位带长质量,直径越小,弯曲应力越大,离心力虽然只作用在圆周运动部分,但是其引起的拉力作用与带的全长内,三、带传动的工作原理,带工作在循环变应力作用下,其值在,当循环到达一定次数就会疲劳断裂了,三、带传动的工作原理,3.工作应力分析,紧边应力= 离心应力sc拉应力s1,小带轮应力 离心应力sc 弯曲应力sb1 拉应力,松边应力= 离心应力sc拉应力s2,大带轮应力 离心应力sc 弯曲应力sb1 拉应力,弯曲应力,三、带传动的工作原理,4弹性滑动产生机理,机理：带为弹性体、松紧边拉力不同,主动轮：,b 点:开始

9、接触，拉力F1，V带b=V轮1。,轮1：bc,带：bc,使得：V带V轮1,从动轮：同理，只是： V轮2 V带,带逐渐缩短。,由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动现象。,动角 动弧,静角 静弧,弹性滑动与打滑,带与主动带轮之间产生相对运动，即为弹性滑动或蠕动。 产生弹性滑动的弧段及称为动弧，未产生弹性滑动的弧段及称为静弧。动弧位于带离开带轮前的某一弧段，静弧位于带进入带轮后的某一弧段。 动弧并非恒定不变而是随着工作外载荷的变化而自动地呈正比变化，工作外载荷越大，V带紧、松两边的拉力差值越大，应力差值越大，动弧也就相应扩大，以增大抗衡外载荷所需的摩擦力。当工作外载荷增大到使带传动即将过载

10、时，动弧扩大到带与带轮的整个接触弧段，带与带轮的整个接触面全部产生弹性滑动。这时，摩擦力达极限值，即有效拉力达到Ftmax，如外载荷一经超过Ftmax，带就在带轮上打滑，传动失效。 打滑使带发生严重磨耗，温升剧增，运行失稳。因此，为了保证V带传动的正常工作，应当避免产生打滑。,三、带传动的工作原理,弹性滑动特点,弹性滑动会引起下列后果： （1）从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度 （2）损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高；并引起传动带磨损,弹性滑动是带传动 中不可避免的现象，是正常工作时固有特性,（ 只要带工作，必存在有效圆周力，必然有拉力差）,三、带传动的工作原理,滑动率

11、：由于弹性滑动引起从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑动率,通常,i为实际的传动比,在正常工作的带传动中，滑动率一般在（12）%的范围内变动。所以对于要求精确传动比的机械，不应采用摩擦型带传动，对于输出转速不要求精确的机械，可以忽略不计。,三、带传动的工作原理,5打滑问题,造成带的严重磨损并使带的运动处于不稳定状态 带在大轮上的包角大于小轮上的包角，所以打滑总是在小轮上先开始的 打滑是由于过载引起的，避免过载就可以避免打滑,若传递的基本载荷超过最大有效圆周力,带在带轮上发生显著的相对滑动即打滑,四、带传动的失效形式和设计准则,带传动的失效形式是：打滑和疲劳断

12、裂,V带疲劳断裂：带在变应力下工作，随着时间的进展，V带先在局部出现疲劳裂纹脱层，随之出现疏松状态，最后发生断裂导致传动失效 。 打滑：当工作外载荷超过V带最大有效拉力Ftmax（即极限摩擦力）时，带与小V带轮的整个工作接触面间产生相对滑动，导致传动打滑失效。,四、带传动的失效形式和设计准则,带传动的设计准则是：具有一定的疲劳强度和寿命，工作时不打滑,-在一定条件下（包角 =1800,传动比i=1,规定带长），由带的疲劳强度决定的许用拉应力,四、带传动的失效形式和设计准则,当,带传动将发挥最大效能,在即将打滑的临界状态下，带传动的最大有效圆周力,带既不打滑又有一定疲劳强度时所能传递的功率，查表

13、17-5,(kW),四、带传动的失效形式和设计准则,特定条件：,载荷平稳 包角a1=p（i=1） 带长Ld为特定长度 强力层为化学纤维,条件变化时：i 1,Kb 弯曲影响系数 Ki 传动比系数,ka 包角修正系数，表176 kL 带长修正系数，表177,单根V带的许用传递功率：,a2p，应力减小，强度增加,(查表175，根据n1和dd1),五、普通V带传动的设计计算,普通V带传动的设计主要是： 选择带的型号，计算带的根数以及合理的确定有关参数等,设计V带传动的一般已知条件是： 传动用途和工作条件；传动的功率P；主动轮、从动轮的转速n1和n2或传动比i，对传动位置和外部尺寸要求等,五、普通V带传

14、动的设计计算,设计计算的一般步骤,1 确定设计功率,P名义功率； KA工作情况系数,五、普通V带传动的设计计算,2 选择带型,普通V带选型图 图17-4,若处于两种型号交界处,计算功率 & 小轮转速,五、普通V带传动的设计计算,3 确定带轮的基准直径dd1和dd2,Dd2iDd1 或,由于取标准，使i变化，应保证传动比相对误差：,五、普通V带传动的设计计算,4 验算带的速度,设计时应使,带速高圆周力小，需要带少；但离心力大。 一般在=525m/s内选取,以 =2025m/s最为有利,5 确定中心距a和V带长度Ld,1）初选a0,五、普通V带传动的设计计算,2）计算Ld0,3）查Ld 图17-5

15、 4）计算实际中心距,a 结构尺寸，高速时带颤动，1不稳定,a 结构紧凑,a ,1 降低传动能力,五、普通V带传动的设计计算,7 确定v带的根数z,8 确定初拉力F0，表17-9 图17-12,N,6 验算小轮包角1 1与i有关,为保证1不过小,传动比i不宜过大。通常 i 7 ,个别情况下可达到10,初拉力的桡度检测法,V F0,额定功率,五、普通V带传动的设计计算,9 计算作用在轴上的力Q,10、带轮设计,11、张紧装置,六、带传动装配、张紧、维护,带的张紧与维护,1、带的张紧方法,定期张紧法，加张紧轮法,张紧轮位置：V带：松边内侧靠大轮 平带：松边外侧靠小轮,六、带传动装配、张紧、维护,平

16、带传动：张紧轮宜装于松边外侧(带薄)靠近小轮,主要用以增大平带传动包角。,V带传动：张紧轮不宜装在紧边,应装于松边内侧(带厚),使带只受单向弯曲,且靠近大轮,防止小带轮包角减小。,图示为带传动的张紧方案，试指出不合理之处。,张紧轮,六、带传动装配、张紧、维护,提高工作能力措施,1、增大摩擦系数,Fmax （Ff ）,与带和带轮材料、表面状况、工作环境、带类型有关。,1）材料配对,2）采用V带：当量摩擦系数v1.7 。,楔形增压原理,m=0.3mv=0.500.53,(f=320、340、360),六、带传动装配、张紧、维护,2、适当增大F0,F0正压力Ff Fmax Pmax ,但： F0,应严格控制F0大小。,F0带传动的工作