機械設(shè)計第8章帶傳動PPT課件

1、教學要求：1）了解帶傳動的類型、工作原理、特點及應(yīng)用；2）了解V帶與V帶輪的結(jié)構(gòu)形式；3）掌握帶傳動的受力分析、應(yīng)力分析、彈性滑動和打滑等基本理論；4）掌握帶傳動的失效形式、設(shè)計準則、普通V帶傳動的設(shè)計計算和參數(shù)選擇原則5）了解帶傳動的維護和張緊。重點：1）帶傳動的工作情況分析（力和應(yīng)力分析、彈性滑動和打滑）2）普通V帶傳動的設(shè)計計算 1）彈性滑動和打滑產(chǎn)生的機理；2）為何帶傳動一般布置在機器的高速級傳動？學習本章須解決的兩個問題：第1頁/共49頁8-1 帶傳動概 述 組成： 主動輪1、從動輪2、傳動帶3 工作原理： 靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合作用來傳遞運動和動力。1n2n12潘存云教授研制vv

2、3帶傳動是一種撓性傳動第2頁/共49頁2）嚙合型帶傳動：靠帶齒與輪齒間的嚙合傳遞運動 (同步帶傳動) 一、帶傳動的類型1）摩擦型帶傳動：靠帶與帶輪間的摩擦力傳遞運動 (平帶和V帶傳動)1、按工作原理不同:第3頁/共49頁2、按橫截面形狀不同:1）平帶平帶的帶體薄、軟、輕，具有良好的耐彎曲性能，適用于小直徑帶輪傳動。高速運行時，帶體容易散熱，傳動平穩(wěn)。第4頁/共49頁2）V帶普通V帶窄V帶寬V帶應(yīng)用最廣的帶傳動，在同樣的張緊力下，V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。第5頁/共49頁 由于帶與輪槽之間是V型槽面摩擦，故可產(chǎn)生比平帶更大的摩擦力，因而能傳遞較大的功率。在工業(yè)上，應(yīng)用最廣泛。FQFQ

3、FN /2 /2FN2FN2平帶傳動-平面摩擦帶傳動-槽面摩擦摩擦力: F f = FN f = f FQFN= FQFN2FQ= 2sin /2FN=FQsin /2摩擦力: F f = FN ff=FQsin /2= FQ fvff v=sin /2-當量摩擦系數(shù) 40, sin /20.3 f v3 f= 3 f FQ 第6頁/共49頁3）多楔帶汽車發(fā)動機 多楔帶兼有平帶柔性好和帶摩擦力大等優(yōu)點，用于結(jié)構(gòu)緊湊而傳遞功率較大的場合。解決了多根V帶長短不一而受力不均的狀況。第7頁/共49頁4）同步帶嚙合傳動，兼有帶傳動和齒輪傳動的優(yōu)點，吸振、i 準確，在汽車、機器人中廣泛應(yīng)用。第8頁/共49

4、頁普通帶窄帶齒形帶寬帶聯(lián)組帶大楔角帶二、V帶的類型與結(jié)構(gòu) V帶是一種標準件-應(yīng)用最廣第9頁/共49頁普通V帶組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。簾布芯結(jié)構(gòu)繩芯結(jié)構(gòu)包布頂膠抗拉體底膠簾布結(jié)構(gòu)：抗拉強度高，制造方便。 繩芯結(jié)構(gòu)：柔韌性好，抗彎強度高，適用轉(zhuǎn)速較高、帶輪直徑較小的場合；但承載能力沒有簾布結(jié)構(gòu)的傳動帶高。第10頁/共49頁 V帶楔角 =40； V帶輪槽角 Fec。帶將在帶輪上發(fā)生全面的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。當帶在帶輪上即將打滑時，摩擦力達到極限值Fec，此時緊邊和松邊拉力之間的關(guān)系可用歐拉公式來表示。 當初拉力F0一定時，隨著P，F(xiàn)e，F(xiàn)f，但摩擦力總有一極限值Fec。故能傳遞的極限

5、功率為：kWvFPec1000lim(P75KW)第20頁/共49頁影響臨界摩擦力的因素： 1）初拉力F0，F(xiàn)0 Ffc 2）包角 Ffc Fec ，對傳動有利。F0 過大 帶的磨損加劇,加快松弛,降低壽命。F0 過小 影響帶的工作能力，容易打滑。3）摩擦系數(shù) f Fec ，對傳動有利。 當輪與帶的配對材料為：膠對鑄鐵 f 帶輪多用鑄鐵制造。0111211ffecfcfeFFFFee220201eeFFFFFF聯(lián)立：第21頁/共49頁三、帶的應(yīng)力分析 1. 拉應(yīng)力緊邊：MPaAF11MPaAF22松邊：2. 離心拉應(yīng)力MPaAqvAFcc23. 彎曲應(yīng)力MPadhEdb2121 bbdddd2

6、121 FF q帶單位長度上的質(zhì)量A帶的截面面積第22頁/共49頁應(yīng)力分布情況示意圖max1b2c2n1n21b1cb11max2最大應(yīng)力max出現(xiàn)在帶的緊邊開始繞上小(主動)帶輪處。離心拉應(yīng)力拉應(yīng)力變應(yīng)力狀態(tài) 循環(huán)一定次數(shù) 疲勞破壞第23頁/共49頁四、帶的彈性滑動與打滑 1. 彈性滑動產(chǎn)生的機理： 帶受拉力產(chǎn)生彈性變形，而拉力不同彈性變形量也不同。1）帶的緊邊在A1點繞上主動輪時： 帶的受力：F1 帶的速度：v = v1 當帶由A1B1運動時： 帶拉力：F1F2 減小 帶的彈性變形量減小（帶收縮）， 即帶一邊隨帶輪前進，一邊又向后收縮，使帶的速度：v v12）從動輪上：正好相反，即： v

7、v221vvv即有：B1A1C1第24頁/共49頁產(chǎn)生的原因：1）帶具有彈性；2）緊邊、松邊有拉力差。注意：彈性滑動是帶傳動不可避免的固有特性。定義：由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的微量相對滑動帶的彈性滑動 。1）從動輪的圓周速度v2低于主動輪v1；2）降低了傳動效率；3）引起帶的磨損；4）使帶溫度升高。彈性滑動會引起下列后果：第25頁/共49頁2121dddnind理論傳動比實際傳動比)1 (1221ddddnni2. 帶傳動的傳動比：%100121vvv12)1 (vv或)/(6000011d1smndv)/(6000022d2smndv其中：通常 =0.01 0.02，一般工程計算可

8、以忽略不計，則 彈性滑動導致：從動輪的v2主動輪的v1，其相對降低率可用滑動率 來表示： 第26頁/共49頁傳遞功率P 增加，使得Fe Fec 過載帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急速下降，直至傳動失效?？梢员苊獾?，也必須避免。產(chǎn)生的原因造成的后果打滑的特點打滑3. 帶傳動的打滑： 1）正常工作時：Fe 1 打滑首先發(fā)生在哪個帶輪上？第27頁/共49頁打滑：當帶傳遞功率所產(chǎn)生的載荷超過臨界摩擦力(或臨界有效拉力)時，帶將在輪上全面滑動，即整體打滑。注意：彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑可起到過載保護的作用。a）彈性滑動是帶傳動的固有特性，是不可避免的；b）打滑是由于過載引起的，是可以避免的，而

9、且 必須避免。第28頁/共49頁8-3 普通V帶傳動的設(shè)計計算一、設(shè)計準則和單根V帶的基本額定功率P0失效形式：打滑和帶的疲勞破壞設(shè)計準則：在不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。為避免打滑，須限制有效拉力不超過臨界值。為保證帶具有一定的疲勞強度，應(yīng)使：帶在臨界打滑狀態(tài)下的有效拉力：11max cbcb 11 )11 ()11 (11vvffeceAeFF（對于V帶用 fv 代替 f ）第29頁/共49頁011( )(1)10001000vecbcfF vAvPkWe單根V帶處于臨界打滑狀態(tài)時所能傳遞的功率：基本額定功率基本額定功率P0 是在特定的試驗條件下得到的：特定條件：1）載荷平穩(wěn)；

10、 2）包角 =180，即 i=1； 3）特定帶長。第30頁/共49頁200 400 800 950 1200 1450 1600 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000小帶輪基準直徑 d1/ mm表8-4a 單根普通V帶的基本額定功率P0（包角 = 、特定基準長度、載荷平穩(wěn)時） 型號ZABC50 0.04 0.06 0.10 0.12 0.14 0.16 0.17 0.19 0.20 0.22 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.3156 0.04 0.06 0.12 0.14 0.17 0.19 0.20 0.23 0.25

11、 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 90 0.10 0.14 0.24 0.28 0.33 0.36 0.40 0.44 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.5675 0.15 0.26 0.45 0.51 0.60 0.68 0.73 0.79 0.84 0.92 1.00 1.04 1.08 1.09 1.0 0.8090 0.22 0.39 0.68 0.77 0.93 1.07 1.15 1.25 1.34 1.50 1.64 1.75 1.83 1.87 1.82 1.5 180 0.59 1.09 1.97

12、2.27 2.74 3.16 3.40 3.67 3.93 4.32 4.54 4.58 4.40 4.00 1.81 125 0.48 0.84 1.44 1.64 1.93 2.19 2.33 2.50 2.64 2.85 2.96 2.94 2.80 2.51 1.09 140 0.59 1.05 1.82 2.08 2.47 2.82 3.00 3.23 3.42 3.70 3.85 3.83 3.63 3.24 1.29 280 1.58 2.89 5.13 5.85 6.90 7.76 8.13 8.46 8.60 8.22 6.80 4.26 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1/( r/min)2

13、00 1.39 2.41 4.07 4.58 5.29 5.84 6.07 6.28 6.34 6.02 5.01 3.23 224 1.70 2.99 5.12 5.78 6.71 7.45 7.75 8.00 8.06 7.57 6.08 3.57 450 4.51 8.20 13.8 15.23 16.59 16.47 15.57 13.29 9.64 第31頁/共49頁二、單根V帶的額定功率PrLrKKPPP)(00P0 當 i 1時，單根V帶額定功率的增量；見表8-4b式中：K 包角修正系數(shù)， 見表8-5 KL 長度修正系數(shù)， 見表8-2 實際工作條件與試驗條件不同，應(yīng)對表中的P0進

14、行修正。實際工作條件下單根V帶的額定功率 Pr為：第32頁/共49頁三、帶傳動的參數(shù)選擇初選： 0.7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)1. 中心距 aa1，單位時間內(nèi)帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，帶壽命帶容易顫動，傳動的平穩(wěn)性，傳動的整體尺寸 7 i2. 傳動比 ii1，帶傳動易打滑 推薦值：i = 2 5第33頁/共49頁3. 帶輪的基準直徑 bKWvFPe1000smndvd/ 100060dd P給定時，v ，F(xiàn)e，帶的根數(shù) 帶輪寬度，各帶間受力不均設(shè)計時應(yīng)保證：dd ( dd )min見表8-6 槽 型 Y Z A B C D E （dd）min 20 50 75 125 200 3

15、55 500表8-6 V帶輪的最小基準直徑bdhEd 為避免彎曲應(yīng)力過大，應(yīng)限制帶輪的最小直徑。第34頁/共49頁4. 帶速vv 一般推薦：v = 5 25 m / s vmax 30 m / s c，帶的循環(huán)次數(shù)，帶疲勞強度和壽命KWvFPe1000smndvd/ 100060 P一定時，F(xiàn)e，帶的根數(shù)，傳動尺寸為充分發(fā)揮帶的工作能力和減少傳動的總體尺寸帶傳動常設(shè)置在多級傳動中的高速級第35頁/共49頁四、帶傳動的設(shè)計計算已知條件：P、n1、n2（或i ）、傳動位置要求及工作條件等。設(shè)計內(nèi)容：確定帶型、長度、根數(shù)、中心距、帶輪基準直徑等。1. 已知條件和設(shè)計內(nèi)容kw PKPAcaKA -工作

16、情況系數(shù)，見表8-72. 設(shè)計步驟和方法（1） 確定計算功率Pca名義功率或電機的額定功率第36頁/共49頁表8 -7 工作情況系數(shù)載荷變動很小載荷變動小載荷變動較大載荷變動很大工 況KA空、輕載啟動重載啟動液體攪拌機、通風機和鼓風機、離心式水泵和壓縮機、輕負荷輸送機。每天工作小時數(shù) / h 16 16 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 帶式輸送機、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機、發(fā)電機、金屬切削機床、印刷機、旋轉(zhuǎn)篩、木工機械。制磚機、斗式提升機、往

17、復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機床、橡膠機械、振動篩、紡織機械等。破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）。第37頁/共49頁（2） 選擇V帶的型號根據(jù)Pcan1查圖8-11（3）確定帶輪的基準直徑 dd 并驗算帶速 v 初選小帶輪的基準直徑 dd1由帶型表8-6表8-8選取 dd1ddmin 驗算帶的速度smndvd/10006011一般：v = 5 25 m/s vmax 30 m/s第38頁/共49頁12ddidd 計算從動輪的基準直徑 dd2按表8-8圓整為直徑系列使其在畫圖、設(shè)計制造方面都較方便（4）確定中心距 a ，并選擇V帶的基準長度Ld推薦： 0.7(dd1+

18、dd2) a0 2(dd1+dd2) 初算帶長 Ld0021221004)()(22addddaLddddd 初定中心距 a0 根據(jù)Ld0 查表8-2選取基準長度:LdLd0第39頁/共49頁002ddLLaa中心距變動范圍：( a - 0.015 Ld ) ( a + 0.03 Ld )考慮帶傳動的安裝、調(diào)整和V帶張緊的需要。 計算實際中心距 a（5） 驗算小帶輪上的包角1LcaKKPPPz)(00（6）確定帶的根數(shù) z 10 根改選橫截面積較大的帶型，可減少帶的根數(shù)。21118057.3120 (90 )dddda至少a，1， 可加大中心距或增加張緊輪。第40頁/共49頁2min0)5.2

19、(500qvzvKPKFca（7） 確定帶的初拉力 F0單根V帶所需的最小初拉力：新安裝的V帶：F0 = 1.5 ( F0 )min安裝時，應(yīng)保證F0上述數(shù)值運轉(zhuǎn)后的V帶：F0 = 1.3 ( F0 )min第41頁/共49頁（8）計算帶傳動的壓軸力FPZF0ZF01FP2cos20zFFP由力平衡條件：FPZF0ZF02sin2)22cos(21010zFzF 不考慮帶兩邊的拉力差，壓軸力近似按帶兩邊的預緊力F0的合力來計算：第42頁/共49頁2. 帶輪的材料常用帶輪材料為鑄鐵：HT150 和 HT200。8-4 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計3. 帶輪的結(jié)構(gòu)形式四種典型結(jié)構(gòu)：實心式、腹板式、孔板式、輪輻式 1. V帶輪設(shè)計的要求摩擦系數(shù)： 橡膠鑄鐵 f =0.8 橡膠鋼 f =0.4質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。第43頁/共49頁帶傳動設(shè)計的步驟:1.求