撓性傳動教學課件

1、第二章 撓性傳動設計,2-1 概 述,具有中間撓性構(gòu)件的傳動方式。 包括：帶傳動、鏈傳動和繩傳動,撓性傳動,工作原理,摩擦傳動,v帶、平帶、多楔帶、圓帶等,嚙合傳動,同步帶、鏈傳動等,本章主要討論普通 v 帶傳動的設計，簡單介紹鏈傳動,一、撓性傳動的類型,普通v帶是標準件，七種型號：y、z、a、b、c、d、e,選型設計,第二章 撓性傳動概述,平帶的摩擦力為,v帶的摩擦力為,f v 當量摩擦系數(shù)，顯然 f v f,相同條件下，v帶的摩擦力大于平帶，傳動能力更強,二、普通v帶與平帶摩擦力之比較,f 摩擦系數(shù),平面摩擦,楔形面摩擦,三、帶傳動的幾何尺寸,v帶的基準長度 ld,在節(jié)線層上量得的帶周長,

2、v帶輪的基準直徑 dd,與節(jié)線相對應的帶輪直徑,帶傳動幾何尺寸,1 小帶輪包角,2 大帶輪包角,1 2,a 帶傳動中心距,第二章 撓性傳動概述,節(jié)線,2-2 帶傳動的受力分析及運動分析,一、受力分析,安裝時，帶必須以一定的初拉力f0 張緊在帶輪上,帶工作前,帶工作后,此時，帶只受初拉力f0作用,由于摩擦力的作用,緊邊拉力 - 由 f0 增加到 f1,松邊拉力 - 由 f0 減小到 f2,ff 帶輪作用于帶的摩擦力,第二章 撓性傳動帶傳動,緊邊在下松邊在上,f 有效拉力，即圓周力,帶是彈性體，工作后可認為其總長度不變，則,緊邊拉伸增量 松邊拉伸減量,緊邊拉力增量 松邊拉力減量,因此,f1 f0

3、f,f2 f0 f,f0 (f1 f2) / 2,f1 f0 f/2,f2 f0 f/2,由f = f1 f2，得,帶所傳遞的功率為,v 為帶速,p 增大時， 所需的f (即ff )加大。但ff 不可能無限增大,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,f,ff = f1 f2,f,當要求的圓周力大于最大摩擦力時，帶傳動將出現(xiàn)打滑,f 為摩擦系數(shù)；為帶輪包角,當ff 達到極限值fflim 時，帶傳動處于即將打滑的臨界狀態(tài),此時， f1 達到最大，而f2 達到最小,帶傳動即將打滑時，可推出古典的柔韌體摩擦歐拉公式,歐拉（euler）公式,歐拉公式反映了帶傳動喪失工作能力之前，緊邊、松邊拉力的最大比值,那么,

4、f flim= f1 f2,fflim 此時為不打滑時的最大有效拉力,將f1 f0 f/2代入上式,正常工作時，應使有效拉力 f fflim,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,f1 f1 /e f,f1(11/e f,整理后得,影響最大有效拉力f 的幾個因素,f 與f0 成正比，增大f0有利于提高帶的傳動能力，避免打滑,但f0 過大，將使帶發(fā)熱和磨損加劇，從而縮短帶的壽命,帶所能傳遞的圓周力增加，傳動,f,能力增強，故應保證小帶輪的包角1足夠大,這一要求限制了最大傳動比 i 和最小中心距 a,i,1,a,1,因為,f,f,傳動能力增加,對于v帶傳動，應采用當量摩擦系數(shù) fv 計算,第二章?lián)闲詡鲃邮?/p>

5、力及運動分析,當包角 180時,由此可見：相同條件下， v 帶的傳動能力強于平帶,二、帶傳動的應力分析,工作時，帶橫截面上的應力由三部分組成,由緊邊和松邊拉力f1 、f2 產(chǎn)生的拉應力,由離心力產(chǎn)生的拉應力,由彎曲產(chǎn)生的彎曲應力,1、拉力f1、f2 產(chǎn)生的拉應力1 、2,緊邊拉應力,1 f 1/a mpa,松邊拉應力,2 f2 /a mpa,a 帶的橫截面面積,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,v 帶,平帶,則,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,2、離心力產(chǎn)生的拉應力c,設,帶繞過帶輪做圓周運動時會產(chǎn)生離心力,作用在微單元弧段dl 的離,心力為dc,截取微單元弧段dl 研究，其兩端拉力fc 為離心力引

6、起的拉力,由水平方向力的平衡條件可知,微單元弧的質(zhì)量,帶速（m/s,帶單位長度質(zhì)量（kg/m,帶輪半徑,微單元弧對應的圓心角,dc,fc,fc,雖然離心力只作用在做圓周運動的部分弧段,即,則離心拉力 fc 產(chǎn)生的拉應力為,注意,但其產(chǎn)生的離心拉力fc（或拉應力c）卻作用于帶的全部，且各剖面處處相等,3、帶彎曲而產(chǎn)生的彎曲應力b,帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，由材力公式,節(jié)線至帶最外層的距離,帶的彈性模量,顯然,dd,b,故,b1 b2,帶繞過小帶輪時的彎曲應力,帶繞過大帶輪時的彎曲應力,與離心拉應力c不同，彎曲應力b只作用在繞過帶輪的那一部分帶上,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,帶橫截面的應力為三部分應

7、力之和,各剖面的應力分布為,最大應力發(fā)生在,緊邊開始進入小帶輪處,由此可知，帶受變應力作用，這將使帶產(chǎn)生疲勞破壞,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,兩種滑動現(xiàn)象,三、帶傳動的彈性滑動和傳動比,1、彈性滑動,打 滑,是帶傳動的一種失效形式，應避免,彈性滑動,正常工作時的微量滑動現(xiàn)象，不可避免,彈性滑動是如何產(chǎn)生的,因 f1 f2,故松、緊邊單位長度上的變形量不等,帶繞過主動輪時拉力逐漸減小，帶逐漸收縮，使帶相對于主動輪的轉(zhuǎn)向向后滑動,同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在從動輪上。但情況有何不同,產(chǎn)生彈性滑動的原因,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,v2 v1,滑動弧等于接觸弧長時轉(zhuǎn)變成打滑,所以打滑總是先出現(xiàn)在小帶輪上,

8、是由 彈性變形 和 拉力差 引起的,彈性滑動引起的不良后果,使從動輪的圓周速度低于主動輪 ，即 v2 v1,產(chǎn)生摩擦功率損失，降低了傳動效率,引起帶的磨損，并使帶溫度升高,2、傳動比,滑動率,彈性滑動引起的從動輪圓周速度的相對降低量,傳動比,反映了彈性滑動的大小， 隨載荷的改變而改變,載荷越大，越大，傳動比的變化越大,對于v帶： 0.010.02粗略計算時可忽略不計,第二章?lián)闲詡鲃邮芰斑\動分析,2-3 普通v帶傳動的設計,一、失效形式及設計準則,1、失效形式,打 滑,帶與帶輪之間的顯著滑動，過載引起,疲勞破損,變應力引起,2、設計準則,在保證不打滑的前提下，具有足夠的疲勞壽命,二、單根v帶的

9、許用功率 承載能力計算,要保證帶的疲勞壽命，應使最大應力不超過許用應力,不疲勞的要求,或,第二章?lián)闲詡鲃悠胀╲帶設計,可起到過載保護作用,根據(jù)歐拉公式，即將打滑時的最大有效拉力為,由此得單根v帶所能傳遞的功率,不打滑的要求,則,此式包含了不打滑、不疲勞兩個條件,表23列出了在特定條件下單根普通v帶所能傳遞的功率，稱為基本額定功率 p0,特定條件,傳動平穩(wěn),i 1，12,特定帶長,第二章?lián)闲詡鲃悠胀╲帶設計,則帶的疲勞壽命越長。相反，短帶的壽命短,實際工作條件,傳動比 i 1,從動輪直徑增大,傳動能力提高，則額定功率增加,額定功率增量為p0 ，查表2-4,帶長不等于特定帶長,帶越長，單位時間內(nèi)的

10、應力循環(huán)次數(shù)越少,為此，引入帶長修正系數(shù) kl,包角不等于（因為 i 1,1，傳動能力有所下降，引入包角修正系數(shù)k 。 k1,b2 減小,第二章?lián)闲詡鲃悠胀╲帶設計,在實際工作條件下，單根v帶的額定功率為,三、普通v帶傳動的設計計算,一）已知條件及設計內(nèi)容,傳遞的名義功率p,已知條件,主動輪轉(zhuǎn)速n1,從動輪轉(zhuǎn)速n2 或傳動比 i,傳動位置要求,工況條件、原動機類型等,v帶的型號、長度和根數(shù),設計內(nèi)容,帶輪直徑和結(jié)構(gòu),傳動中心距 a,驗算帶速 v 和包角1,計算初拉力f0和壓軸力,第二章?lián)闲詡鲃悠胀╲帶設計,所需 v 帶根數(shù),第二章?lián)闲詡鲃悠胀╲帶設計,二）設計步驟和方法,1、確定計算功率 pc

11、 ka p,2、根據(jù) n1、pc 選擇 v 帶型號,工況系數(shù),查表2-7,3、確定帶輪基準直徑 dd1、dd2,帶輪愈小，彎曲應力愈大，所以dd1 ddmin,dd2=i dd1(1-），圓整成標準值,4、驗算帶速 v（v530m/s,n,5、確定中心距 a 及帶長 ld,6、驗算主動輪的包角1,7、計算帶的根數(shù) z,n,z 7 ,y,n,8、確定初拉力 f0,9、計算壓軸力 fq,10、帶輪結(jié)構(gòu)設計及張緊裝置設計,問題：帶傳動適合于高速級還是低速級,初定中心距 a0 0.7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2,初算帶長 ld0,計算實際中心距 a,a 過小：帶短,易疲勞,1小,a 過

12、大：易引起帶的抖動,圓整,取基準長度 ld（表26,第二章?lián)闲詡鲃悠胀╲帶設計,2-4 鏈傳動設計概述,一、鏈傳動的類型及特點,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃痈攀?按用途不同，鏈分為傳動鏈、起重鏈和曳引鏈,滾子鏈應用較多，且為標準件,與帶傳動相比，鏈傳動的優(yōu)缺點,可在惡劣的環(huán)境下工作，壓軸力小,傳遞功率比帶傳動大，效率較高,適用的速度比帶小，v 15 m/s,瞬時速比變化，振動、噪聲大,傳動鏈常用,滾子鏈 和 齒形鏈,傳動鏈用于傳遞運動和動力,v 15m/s、p 100kw、i 8,可做成變速器，如變速自行車,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃痈攀?滾子鏈的主要參數(shù)包括,p 節(jié)距，相鄰兩銷軸中心距,lp 鏈節(jié)數(shù)，表示

13、鏈的長度,鏈排數(shù)n 滾子鏈可做成單排或多排鏈,滾子鏈分a、b兩個系列，常用a系列,鏈節(jié)數(shù)若為奇數(shù)，接頭處需采用過渡鏈節(jié)，會產(chǎn)生附加彎矩,滾子鏈標記,鏈號排數(shù)鏈節(jié)數(shù) 標準編號,鏈號25.4/16鏈節(jié)距,例,10a2132 gb1243.12006,常取偶數(shù)，以便首尾相連,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃痈攀?二、鏈傳動的運動特性分析,1、鏈傳動的平均速度及,鏈輪抽象成正多邊形，邊長為節(jié)距 p ，邊數(shù)等于鏈輪齒數(shù) z,故鏈的平均速度,平均傳動比,鏈輪每轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)過的鏈長為 z p,平均傳動比,即：平均速度和平均傳動比均為常數(shù),第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃痈攀?假定：主動邊總處于水平位置,鏈速,則 的變化范圍,2、鏈傳

14、動運動的不均勻性,a點圓周速度,垂直分速度,鏈節(jié)所對應的中心角,當 =1/2時,當 =0 時,所以,z11v 的變化,v 的變化使鏈條抖動,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃痈攀?b點圓周速度為v2，角速度2,則,故瞬時傳動比,瞬時速比及從動輪角速度周期性變化,這種現(xiàn)象稱為多邊形效應,由于運動的不均勻性，引起振動和沖擊，所以鏈傳動常用于速度較低的場合,在從動輪上,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃釉O計,一、失效形式,鉸鏈磨損導致節(jié)距變長，引起跳齒或脫鏈,鏈板疲勞斷裂由于變應力作用產(chǎn)生疲勞斷裂,沖擊疲勞破壞反復沖擊使?jié)L子、套筒疲勞破壞,膠 合潤滑不良且速度過高使銷軸套筒間產(chǎn)生膠合,過載拉斷載荷過大引起靜強度破壞,2-5 滾

15、子鏈傳動的設計計算,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃釉O計,二、鏈傳動的額定功率曲線,根據(jù)特定條件下的實驗結(jié)果，經(jīng)修正后得到單排滾子鏈傳動的額定功率曲線,小鏈輪轉(zhuǎn)速n1,鏈額定功率p0,確定鏈號,特定條件: z119、lp100節(jié)、單排鏈,各種失效形式所限定的額定功率,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃釉O計,實際情況下的修正系數(shù),單排鏈,鏈長,齒數(shù),齒數(shù)系數(shù) kz = (z1/19)n,鏈長系數(shù) kl = (lp/100)m,多排鏈系數(shù) kt（表210,特定條件下單排鏈所能傳遞的功率：p0,實際情況下鏈條所能傳遞的功率：p0kzklkt p0,鏈傳動的計算功率,由,得單排鏈所需額定功率,p 需傳遞的名義功率,ka 工況系

16、數(shù)（表29,由p0、n1查圖確定鏈號,三、鏈傳動主要參數(shù)的選擇,鏈輪齒數(shù),小鏈輪齒數(shù) z1 愈多,傳動愈平穩(wěn)，動載荷減小,通常取 z1 17,且傳動比 i 越小， z1可越多,大鏈輪齒數(shù) z2 i z1,常取 z2 120,以防止脫鏈,節(jié)距 p,節(jié)距 p 越大，承載能力越強,但 p 過大，運動越不均勻，沖擊越大，且結(jié)構(gòu)龐大,所以：高速重載時，宜選小節(jié)距多排鏈,低速重載時，宜選大節(jié)距單排鏈,中心距 a,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃釉O計,因鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，故齒數(shù)常取奇數(shù)，使磨損均勻,常取 a （3050）p,a 過小，易疲勞；過大，易抖動,amax 80p,第二章?lián)闲詡鲃渔渹鲃釉O計,10、v 0.6m/s

17、時應校核靜強度,四、滾子鏈傳動的設計方法,1、選擇齒數(shù) z1（按傳動比 i,2、確定齒數(shù) z2z1i 120,3、確定鏈排數(shù),5、確定系數(shù) ka、kz、kl及 kt,6、計算所需的額定功率 p0,7、根據(jù)n1及p0查額定功率曲線，確定鏈的型號和節(jié)距,4、初定中心距和鏈節(jié)數(shù),8、計算實際中心距 a,9、計算壓軸力 fq,中心距一般設計成可調(diào)整的,極限拉伸載荷查表28,本 章 小 結(jié),第二章?lián)闲詡鲃有〗Y(jié),帶傳動的工作原理及特點,摩擦傳動，結(jié)構(gòu)簡單，中心距大，平穩(wěn)，吸振，適合于高速級(轉(zhuǎn)速高則轉(zhuǎn)矩小，有利于帶傳動；減振,帶傳動受力分析、應力分析,f、ff、f1、f2、f0之間的關(guān)系，歐拉公式的含義,三種應力，變化規(guī)律，與帶傳動參數(shù)之關(guān)系,彈性滑動,產(chǎn)生的原因，不可避免，