機械設(shè)計第6章：帶傳動2015

1、第六章第六章F概述F帶傳動的分類與特點FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動的受力分析F帶傳動的應(yīng)力分析F帶傳動的失效形式與計算準則FV型帶傳動的設(shè)計F張緊裝置第一節(jié)第一節(jié)F概述F帶傳動的分類與特點FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動的受力分析F帶傳動的應(yīng)力分析F帶傳動的失效形式與計算準則FV型帶傳動的設(shè)計F張緊裝置機械傳動分類及特點機械傳動分類及特點機械傳動的特點主要體現(xiàn)在傳動效率、單級傳動比、傳動功率、中心距、傳動準確性、無級調(diào)速、過載保護、壽命、噪聲、價格等等機械傳動分類機械傳動分類 直接接觸傳動直接接觸傳動 有中間機件的傳動有中間機件的傳動摩擦傳動摩擦傳動 摩擦輪傳動摩擦輪傳動 帶傳動帶傳動 繩傳動繩傳

2、動 摩擦無級變速器摩擦無級變速器 摩擦無級變速器摩擦無級變速器嚙合傳動嚙合傳動 齒輪傳動齒輪傳動 鏈傳動鏈傳動 蝸桿傳動蝸桿傳動 同步帶傳動同步帶傳動 螺旋傳動螺旋傳動 凸輪機構(gòu)等凸輪機構(gòu)等帶傳動的組成帶傳動的組成p帶傳動利用中間撓性件將主動軸的運動和動力傳給一定距離以外的平行的從動軸。p帶傳動一般由主動輪、從動輪和環(huán)形傳動帶組成。帶傳動的工作原理帶傳動的工作原理p靜止時，兩邊拉力相等p傳動時，拉力大的一邊稱為主動邊（緊邊）， 拉力小的一邊為從動邊（松邊）p靠帶與帶輪接觸弧間的摩擦力傳遞運動和動力F1F2Ff12F0F0F0F0第二節(jié)第二節(jié)F概述F帶傳動的分類與特點FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動

3、的受力分析F帶傳動的應(yīng)力分析F帶傳動的失效形式與計算準則FV型帶傳動的設(shè)計F張緊裝置帶傳動的類型（帶傳動的類型（1）按工作原理分類按工作原理分類摩擦傳動型帶傳動安裝時帶已經(jīng)被拉緊，靠帶與帶輪間的摩擦力完成傳動。嚙合傳動型帶傳動同步帶通過帶輪齒與帶齒的嚙合完成傳動。帶傳動的類型（帶傳動的類型（2）按帶截面形狀分類按帶截面形狀分類平帶傳動：截面為扁平矩形，底面是工作面，可實現(xiàn)多種形式的傳動帶傳動：亦稱三角帶，截面為等腰梯形，帶兩側(cè)面是工作面，當量摩擦系數(shù)大，承載力大，只用于開口傳動多楔帶傳動：具有平、帶的優(yōu)點FVFnnfFfF FnFnFV 2fnFfFsin/ 2VvVfFf F帶傳動的類型（帶

4、傳動的類型（3）按傳動形式分類按傳動形式分類開口傳動 兩軸平行，同向回轉(zhuǎn) 交叉?zhèn)鲃?兩軸平行，反向回轉(zhuǎn) 半交叉?zhèn)鲃?兩軸交錯，不能逆轉(zhuǎn) 帶傳動的特點帶傳動的特點優(yōu)點遠距離傳動緩沖減振，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)過載保護結(jié)構(gòu)簡單， 精度低， 成本低缺點外廓尺寸和軸上壓力大傳動比不固定，效率低帶的壽命短需要張緊裝置不宜用于高溫和易燃場合第三節(jié)第三節(jié)F概述F帶傳動的分類與特點FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動的受力分析F帶傳動的應(yīng)力分析F帶傳動的失效形式與計算準則FV型帶傳動的設(shè)計F張緊裝置V型帶的結(jié)構(gòu)組成型帶的結(jié)構(gòu)組成伸張層伸張層( (頂膠頂膠) )壓縮層壓縮層( (底膠底膠) )強力層強力層( (抗拉體抗拉體) )包布

5、層包布層強力層強力層( (簾布、線繩簾布、線繩) )填充物填充物( (橡膠、帆布橡膠、帆布) )外包層（耐磨耐油膠布）外包層（耐磨耐油膠布）簾布芯簾布芯 線繩芯線繩芯V型帶的類型型帶的類型普通帶：Y、Z、A、B、C、D、E 窄帶：SPZ、SPA、SPB、SPC 傳遞功率較大，允許速度 和撓曲次數(shù)較高，結(jié)構(gòu)緊湊當帶彎曲時中性層帶長不變截面帶楔角變化(減小)帶輪輪槽角 040V型帶的截面尺寸型帶的截面尺寸帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度，即V帶的公稱長度基準直徑dd與帶節(jié)面對應(yīng)的帶輪的直徑基準長度Ld教材教材p137表表4-1V帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成輪緣安裝帶輪輻聯(lián)接輪緣與輪

6、轂輪轂安裝軸 輪緣輪輻輪轂基本結(jié)構(gòu)型式實心式實心式 腹板式腹板式橢圓輻式橢圓輻式孔板式孔板式V帶輪的設(shè)計要求與材料帶輪的設(shè)計要求與材料l質(zhì)量小、工藝性好、質(zhì)量分布均勻、內(nèi)應(yīng)力小、高速，靜動平衡l工作面應(yīng)精細加工帶輪設(shè)計要求帶輪材料l灰鑄鐵HT150、HT200常用l鑄鋼、焊接（鋼板）高速 l鑄鋁、塑料小功率 第四節(jié)第四節(jié)F概述F帶傳動的分類與特點FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動的受力分析F帶傳動的應(yīng)力分析F帶傳動的失效形式與計算準則FV型帶傳動的設(shè)計F張緊裝置帶的受力分析帶的受力分析靜止狀態(tài)工作狀態(tài)緊邊拉力增加：F0F1（緊邊拉力）松邊拉力減少：F0F2（松邊拉力） F1F212F0F0F0F0兩

7、邊拉力相等:F0（張緊力或初拉力）F1F2Ff12繞進主動輪的一邊為緊邊繞出從動輪的一邊為緊邊繞出主動輪的一邊為松邊繞進從動輪的一邊為松邊帶的有效圓周力帶的有效圓周力F1F212考慮帶為彈性體，緊邊拉力增加導(dǎo)致緊邊拉長1松邊拉力減小導(dǎo)致松邊縮短2假定帶的總長度不變F F1 1F F0 0F F0 0F F2 2F F1 1F F2 22 2F F0 0Ff取主動輪上的帶分析F F1 1r r（F F2 2F Ff f）r rF F1 1F F2 2F Ff f有效圓周力F1 12 2根據(jù)胡克定律帶與帶輪間的摩擦力帶與帶輪間的摩擦力主動輪作用于帶上的摩擦力的方向與輪圓周速度方向一致帶作用于從動輪

8、上的摩擦力的方向與帶運動方向一致緊邊拉力與松邊拉力的關(guān)系緊邊拉力與松邊拉力的關(guān)系歐拉公式歐拉公式12FF ema=dFNdldF+dFFd/2d/2F2F1fdFN最大有效圓周力最大有效圓周力F F1 1F F2 22 2F F0 0F F1 1F F2 2F Ff fF F1 1F F0 0F Ff f/2/2F F2 2F F0 0 - -F Ff f/2/212FF ema=maxmax0121feFFFemama-=+0 0maxmax，壓緊力越大摩擦力越大，過大會加劇帶的磨損maxmax，包角越大，帶與帶輪接觸弧越長，總摩擦力越大 maxmax問題：帶傳動的松邊在上還是在下好？帶傳動

9、的功率帶傳動的功率P = Fv / 1000 (kw)帶速一定時，功率與有效圓周力成正比帶傳動f 有限，P =f v有限，要提高P可增大v，故宜將帶傳動布置在高速級問題：帶傳動適合于高速級還是低速級？第五節(jié)第五節(jié)F概述F帶傳動的分類與特點FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動的受力分析F帶傳動的應(yīng)力分析F帶傳動的失效形式與計算準則FV型帶傳動的設(shè)計F張緊裝置帶傳動工作時的應(yīng)力及其分布帶傳動工作時的應(yīng)力及其分布由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力1 1F F1 1/A/A，2 2F F2 2/A/A，1 12 2帶與輪接觸弧處的拉應(yīng)力自緊邊向松邊方向遞減由帶彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b1b12E2Eh h/ /d dd1

10、d1， b2b22E2Eh h/ /d dd2d2 僅分布于帶與輪接觸弧區(qū)域d dd1d1 v帶帶 v2 ，v1 v2 （2）帶傳動傳動比不穩(wěn)定F1F2緊邊緊邊松邊松邊121100%vvve-=彈性滑動率：)1 (1221 ddddnni12dddd 帶的彈性滑動（帶的彈性滑動（2）接觸弧靜弧滑動弧 包角靜角滑動角靜弧在帶繞入帶輪的一側(cè)滑動弧在帶繞出帶輪的一側(cè)打滑打滑l隨著有效拉力增大，滑動角也增大。l當傳遞的載荷（實際的圓周力）達到最大有效圓周力時，皮帶就會沿輪面全面滑動（即滑動角等于整個包角），此為帶傳動的失效形式之一，打滑。l打滑首先發(fā)生在小帶輪處l打滑可以避免（控制有效拉力、提高最大有

11、效拉力）l打滑可起到過載保護作用帶傳動的失效形式和設(shè)計準則帶傳動的失效形式和設(shè)計準則失效形式打滑；帶的疲勞損壞設(shè)計準則FF Ffmax； max=1+b1+c設(shè)計依據(jù)保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強度或壽命單根帶允許傳遞的最大功率單根帶允許傳遞的最大功率11(1)10001000FvFvePma-=不打滑不打滑不疲勞破壞不疲勞破壞11( )(1)1000bCAvemasss-=11(1)1000Avemas-=平型帶平型帶V型帶型帶將上式中的摩擦系數(shù)將上式中的摩擦系數(shù)替換成當量摩擦系數(shù)替換成當量摩擦系數(shù)e e，得到，得到單根單根V V型帶允許傳遞的最大功率型帶允許傳遞的最大功率sinc

12、os22emmffm=+單根帶的基本額定功率單根帶的基本額定功率P0在特定條件下（平穩(wěn)載荷、傳動比i1、特定帶長），帶能傳遞的功率 3600dmpCLZ tvs=101( )(1)1000bCAvePmasss-=由帶結(jié)構(gòu)及材質(zhì)決定的實驗常數(shù)許用應(yīng)力帶輪數(shù)（通常取2）帶的基準長度指數(shù)（普通V帶取11.1）帶的壽命教材教材p146表表4-3和和p148表表4-5單根帶單根帶i1時傳動功率的增量時傳動功率的增量P0 P0是在特定條件下（平穩(wěn)載荷、傳動比i1即包角為180o、特定帶長）帶能傳遞的功率。當i1時，從動輪直徑大于主動輪直徑，帶繞過從動輪（大帶輪）時的彎曲應(yīng)力小于主動輪（小帶輪），因此，傳

13、動能力有所提高。教材教材p147表表4-4和和p148表表4-6提高帶傳動工作能力的措施提高帶傳動工作能力的措施n增大摩擦系數(shù)（材料、帶速、滑動率）n增大包角（減小傳動比、增大中心距、采用張緊裝置）n采用新型帶傳動n采用高強度帶材料第七節(jié)第七節(jié)F概述F帶傳動的分類與特點FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動的受力分析F帶傳動的應(yīng)力分析F帶傳動的失效形式與計算準則FV型帶傳動的設(shè)計F張緊裝置設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容傳遞的名義功率P 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、原動機類型等已知條件V帶的型號、長度和根數(shù)帶輪直徑和結(jié)構(gòu)傳動中心距a驗算帶速v 和包角計算初拉力和壓軸力設(shè)計內(nèi)容設(shè)計步驟

14、設(shè)計步驟7 7、計算帶的根數(shù)、計算帶的根數(shù) z z2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號選擇帶的型號3 3、確定帶輪基準直徑、確定帶輪基準直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計算功率、確定計算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗算帶速、驗算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長及帶長 L Ld d6 6、驗算主動輪的包角、驗算主動輪的包角1 1Nz z 7 7 ？N NY Y8 8、確定初拉力、確定初拉力 F F0 09 9、計算壓軸力、計算壓軸力 F FQ Q1010、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計、帶輪

15、結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計步驟設(shè)計步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號選擇帶的型號3 3、確定帶輪基準直徑、確定帶輪基準直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計算功率、確定計算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗算帶速、驗算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長及帶長 L Ld d6 6、驗算主動輪的包角、驗算主動輪的包角1 1NK KA A教材教材p150p150表表4-74-7教材教材p150p150圖圖4-154-15和和p151p151圖圖4-164-16，并由，并由p137p137表表4-

16、14-1得得截面尺寸截面尺寸設(shè)計步驟設(shè)計步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號選擇帶的型號3 3、確定帶輪基準直徑、確定帶輪基準直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計算功率、確定計算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗算帶速、驗算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長及帶長 L Ld d6 6、驗算主動輪的包角、驗算主動輪的包角1 1N帶輪越小，彎曲應(yīng)力越大帶輪越小，彎曲應(yīng)力越大小帶輪基準直徑小帶輪基準直徑d dd1d1d dminmin帶輪越大，傳動尺寸越大帶輪越大，傳動尺寸越大大帶

17、輪直徑大帶輪直徑d dd2d2=i =id dd1d1帶輪基準直徑按教材帶輪基準直徑按教材p152p152表表4-84-8取整取整Y 20 Z 50 SPZ 63A 75 SPA 90B 125 SPB 140C 200 SPC 224D 355E 500dmin設(shè)計步驟設(shè)計步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號選擇帶的型號3 3、確定帶輪基準直徑、確定帶輪基準直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計算功率、確定計算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗算帶速、驗算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距

18、a a 及帶長及帶長 L Ld d6 6、驗算主動輪的包角、驗算主動輪的包角1 1Na aL L1 1 a aN Nt t ()()22100120224dddddddLaddap-=+初算帶長初算帶長確定基準帶長確定基準帶長教材教材p138表表4-2002ddLLaa-+確定中心距確定中心距0.55(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)初算中心距初算中心距設(shè)計步驟設(shè)計步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號選擇帶的型號3 3、確定帶輪基準直徑、確定帶輪基準直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計算功率、確定計算功率 P Pc c K KA AP P4

19、4、驗算帶速、驗算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長及帶長 L Ld d6 6、驗算主動輪的包角、驗算主動輪的包角1 1N21118057.3ddaa-=窗包角包角摩擦力摩擦力傳動能力傳動能力1120o設(shè)計步驟設(shè)計步驟7 7、計算帶的根數(shù)、計算帶的根數(shù) z z2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號選擇帶的型號3 3、確定帶輪基準直徑、確定帶輪基準直徑d dd1d1、d dd2d2z z 7 7 ？N NY Y8 8、確定初拉力、確定初拉力 F F0 09 9、計算壓軸力、計算壓軸力 F FQ Q1010、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計單根帶的許用功率單根帶的許用功率 P P=(=(P P0 0+ +P P0 0) ) K KK KL LK K - -包角系數(shù)包角系數(shù)K KL L- -長度系數(shù)長度系數(shù)帶的根數(shù)：帶的根數(shù)：z z= = P Pc c / / P P 11d dd2d2b2b2承載力承載力傳動功率傳動功率P P0 0 0 0設(shè)計步驟設(shè)計步驟7 7、計算帶的根數(shù)、計算帶