21742-機(jī)械設(shè)計(jì)及答案第8章

1、第八章 帶傳動(dòng) 帥康空調(diào)風(fēng)機(jī)箱紡織機(jī)械8-1帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 8-2 帶傳動(dòng)的工作情況分析8-3 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算8-4 帶傳動(dòng)的安裝、張緊和維護(hù)8-5 其它帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介傳動(dòng)帶摩擦帶嚙合帶普通平帶普通帶多楔帶傳動(dòng)圓形帶傳動(dòng) 高速帶傳動(dòng) 窄V帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)齒孔帶傳動(dòng)8.1.1帶傳動(dòng)的類型與結(jié)構(gòu)8.1帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 A )平帶 b)V帶 c)多楔帶 d)圓帶摩擦帶傳動(dòng)的類型 a)同步齒形帶傳動(dòng) b)齒孔帶傳動(dòng)嚙合帶傳動(dòng)8.1.2 摩擦帶帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 摩擦帶傳動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，加工和維護(hù)方便；(2)適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)（可達(dá)15m）；(3)帶具有良好的彈性

2、，能緩沖吸振，因而傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲；(4)過載時(shí)帶與帶輪間會(huì)出現(xiàn)打滑，可防止損壞其他零件。摩擦帶傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：(1)外廓尺寸較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊；(2)帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動(dòng)，不能保證恒定的傳動(dòng) 比，傳動(dòng)精度 和傳動(dòng)效率較低；(3)需要張緊裝置；(4)帶的壽命較短，需經(jīng)常更換；(5)傳動(dòng)帶需張緊在帶輪上，對(duì)軸和軸承的壓力較大。8.1.3 帶傳動(dòng)的應(yīng)用 V帶傳動(dòng)應(yīng)用于中小功率（通常不大于100KW），帶速一般為v=525 m/s，使用高速環(huán)形膠帶時(shí)可達(dá)60 m/s，使用錦綸片復(fù)合平帶時(shí)，可達(dá)80 m/s，傳動(dòng)比i7，傳動(dòng)效率0.900.95，傳動(dòng)比要求不十分準(zhǔn)確的機(jī)械。 同步齒形帶的帶

3、速為4050m/s，傳動(dòng)比i10，傳遞功率可達(dá)200KW，效率高達(dá)98%99%。同步齒形帶的應(yīng)用日益廣泛，目前，主要用于計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械、煙草機(jī)械等中小功率要求速比準(zhǔn)確的傳動(dòng)中。8.2 帶傳動(dòng)的工作情況分析a. 帶輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)1） 帶傳動(dòng)不分松邊和緊邊2）皮帶所受的拉力均為張緊力F0b. 帶輪空轉(zhuǎn)時(shí)1）松緊邊差異不明顯2）皮帶受力情況近似于帶輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的狀況8.2.1 帶傳動(dòng)時(shí)的受力分析o1F0F0o2F0F0o2o1c. 帶傳動(dòng)正常工作時(shí)1）帶傳動(dòng)出現(xiàn)松邊和緊邊3）緊邊拉力 F1大于松邊拉力F2。對(duì)應(yīng)L和L抵消，緊邊力的增量F與松邊力的減量F抵消 o1F2F1o2F12）在正常工作狀

4、態(tài)下，帶屬于彈性 變形，且變形后，帶的全長(zhǎng)不變。即：帶緊邊的拉伸變形量L與松邊的收縮變形量L相抵消。緊邊松邊F2o1F2F1dP14）皮帶A1C1段速度與輪速相同（靜?。c輪之間不存在摩擦力；過C1點(diǎn)后，帶相對(duì)輪有向后收縮速度（藍(lán)色箭頭），帶輪給帶向前作用的摩擦力（紅色箭頭）C1B段也稱為動(dòng)弧。 取帶為分離體，所有力對(duì)o1點(diǎn)取矩o1F2F1o2F1F2BA1C1聯(lián)立以上各式：?jiǎn)栴}1： F0 與皮帶傳動(dòng)能力的關(guān)系； Fe 與 P 、V 的關(guān)系。結(jié)論： 當(dāng)其它條件（如帶和帶輪材料匹配）不變，張緊力F0 的大小決定了摩擦力Ff（ Ff = Fe ）的大小，即決定了皮帶傳動(dòng)能力的高低。問題2：是否張

5、緊力越大越好？ 帶傳動(dòng)的最大有效圓周力及其影響因素歐拉公式1）歐拉公式推導(dǎo)的前提：帶傳動(dòng)即將打滑(過載引起）時(shí)2）歐拉公式推導(dǎo)的模型：小帶輪上帶長(zhǎng)為 的微單元體受力（具體推導(dǎo)過程請(qǐng)參考有關(guān)教材）歐拉公式自然對(duì)數(shù)的底（e=2.718）摩擦系數(shù)。V帶用帶輪包角，應(yīng)代入小帶輪包角dFF+dFd2d2fdNdN最大有效拉力聯(lián)立以下各式：得到最大有效圓周力為： 與 成正比 隨 增大而增大 隨 增大而增大對(duì) 有影響的幾個(gè)參數(shù)： 在 ， ， 三者中 ，對(duì) 影響最大的是張緊力平皮帶與V帶的摩擦力比較前提： 所受張緊力相同,即 帶對(duì)帶輪的壓緊力Q相等。QQN/2N/2平皮帶所受的摩擦力為V帶所受的摩擦力為N當(dāng)=

6、40，即：V帶傳動(dòng)能力約為平皮帶傳動(dòng)能力的三倍顯然，在相同條件下，V帶能傳遞較大的功率?；蛘哒f，在相同功率下，V帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為緊湊。因此，V帶傳動(dòng)比平帶傳動(dòng)應(yīng)用更為廣泛。8.2.2 帶的應(yīng)力分析:AF11=s緊邊拉應(yīng)力AF22:=s松邊拉應(yīng)力a) 拉應(yīng)力o1o212b)離心應(yīng)力離心應(yīng)力沿帶長(zhǎng)處處相等離心應(yīng)力 彎曲應(yīng)力與與帶輪直徑dd成反比c) 彎曲應(yīng)力最大應(yīng)力發(fā)生在皮帶繞入小帶輪緊邊處o1o28.2.3 帶的彈性滑動(dòng)和打滑a)彈性滑動(dòng)C1A1A2C2靜弧動(dòng)弧 在靜弧處，帶速與輪速相等，無相對(duì)滑動(dòng) 在主動(dòng)輪動(dòng)弧段，帶除了與輪速一致的速度外，還有相對(duì)于輪速反方向的收縮速度VS( 相對(duì)滑動(dòng)速度)

7、致使帶速落后于輪速V1 在從動(dòng)輪動(dòng)弧段，帶除了與輪速一致的速度外，還有與輪速方向相同的拉伸速度VS( 相對(duì)滑動(dòng)速度) 致使帶速V高于輪速V2結(jié)論： 彈性滑動(dòng)不可避免。主動(dòng)輪上，帶的相對(duì)滑動(dòng) 與輪速方向相反，從動(dòng)輪相對(duì)滑動(dòng)與輪速方向一致B1VSV1B2VSV2 彈性變形 導(dǎo)致彈性滑動(dòng) 彈性滑動(dòng)屬于 正常工作現(xiàn)象 無法避免.彈性滑動(dòng)對(duì)帶傳動(dòng)的影響為：(1)使傳動(dòng)比不恒定，從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪；(2)產(chǎn)生摩擦功率損失，降低了傳動(dòng)效率；(3)引起帶的磨損，使帶的溫度升高。b) 打滑 打滑定義當(dāng)動(dòng)弧擴(kuò)展到整個(gè)接觸弧時(shí)，這種現(xiàn)象被稱作打滑 打滑現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，輪轉(zhuǎn)帶不動(dòng)。 打滑的原因帶疲勞后松弛，或傳動(dòng)

8、過載。 打滑的次序打滑首先始于小帶輪F1o1F2A1C1 打滑的性質(zhì)打滑屬于失效破壞？B打滑對(duì)帶傳動(dòng)的影響為：(1)使帶的磨損加劇，壽命下降； (2)急劇發(fā)熱燒帶； (3)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇下降，導(dǎo)致傳動(dòng)失效。打滑可以避免避免打滑的措施 設(shè)計(jì)合理 適時(shí)張緊或更換帶 避免過載c)滑動(dòng)率滑動(dòng)率的意義描述從動(dòng)輪圓周速度相對(duì)于主動(dòng)輪圓周速度的降低程度滑動(dòng)率=1%2%一般傳動(dòng)中，常取：8.3.1 V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)常用的V帶主要有兩種：普通V帶窄V帶共分：Y、Z、A、B、C、D E七種類型共分：SPZ、SPA、SPB、SPC四種類型本章重點(diǎn)介紹的內(nèi)容 普通V帶傳動(dòng)a)V帶的特點(diǎn) 整體呈無接頭的環(huán)狀； 結(jié)構(gòu)分為

9、兩種簾布芯結(jié)構(gòu)繩芯結(jié)構(gòu)抗拉體頂膠包布底膠8.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算b)V帶及帶輪的基準(zhǔn)寬度和基準(zhǔn)直徑節(jié)面V帶彎曲后橫截面的變形頂膠變窄底膠變寬節(jié)面寬度不變 節(jié)寬bP 是帶的基準(zhǔn)寬度（公稱寬度） 帶輪上，與帶節(jié)寬bP 相等的槽寬bd 為帶輪的節(jié)寬（基準(zhǔn)寬度、公稱寬度） 基準(zhǔn)寬度（公稱寬度）帶的基準(zhǔn)寬度 bP 帶輪的基準(zhǔn)寬度bdbPbdbPdd 基準(zhǔn)直徑（公稱直徑）帶輪基準(zhǔn)寬度bd所在的直徑dd 帶的公稱長(zhǎng)度 Ld節(jié)面bdbP節(jié)線 基準(zhǔn)長(zhǎng)度已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。普通V帶的標(biāo)記為：型號(hào) 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。標(biāo)記實(shí)例：B型帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1000mm，標(biāo)記為：B1000 GB1154489。普通V帶已標(biāo)準(zhǔn)化，按截面尺

10、寸分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)，尺寸依次增大，各型號(hào)的截面尺寸見課本中表3.2。8.3.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和單根V帶的基本額定功率P0a) 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在保證不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命b)單根V帶的基本額定功率P0( 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則依失效形式而定）由：由：得出：試驗(yàn)得出：11。1 特定帶長(zhǎng) 平穩(wěn)工作條件 包角實(shí)驗(yàn)限制條件：由帶的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定的試驗(yàn)常數(shù)；帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度；帶的某一點(diǎn)繞行一周所繞過的帶輪數(shù)；帶的壽命；帶速。單根V帶的基本額定功率P0見表3.4考慮到具體使用條件與實(shí)驗(yàn)條件的不同，對(duì)在實(shí)驗(yàn)條件下得到的基本額定功率P0進(jìn)行修正得到額定功率P8.3.3 單根V帶的額定功率P考

11、慮實(shí)驗(yàn)條件與工程實(shí)際差異引入的功率增量（表3.5）當(dāng)實(shí)際包角不等于實(shí)驗(yàn)限制的包角180 時(shí)引入的包角系數(shù)表3.6）當(dāng)實(shí)際帶長(zhǎng)不等于實(shí)驗(yàn)限制的特定帶長(zhǎng)時(shí)引入的帶長(zhǎng)系數(shù)（表3.4）8.3.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇所需傳遞的額定功率P；小帶輪轉(zhuǎn)速n1 設(shè)計(jì)內(nèi)容基準(zhǔn)直徑dd ； a.已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)的已知條件一般包括：帶傳動(dòng)的工作條件（載荷狀況、運(yùn)轉(zhuǎn)情況） ；傳動(dòng)位置（水平、垂直、傾斜布置）和總體尺寸限制；大帶輪轉(zhuǎn)速n2或傳動(dòng)比i基準(zhǔn)長(zhǎng)度L；帶的型號(hào)；傳動(dòng)中心距a；結(jié)構(gòu)尺寸；根數(shù)Z；帶輪的材料；帶的初拉力；壓軸力；張緊裝置。帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算b)設(shè)計(jì)步驟和方法（1）確定計(jì)算功率PcP 名義功

12、率，KWKA 工作情況系數(shù)。查表3.7（2）選擇帶型選擇帶型的依據(jù) 、應(yīng)該滿足的條件：1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑為了提高壽命，對(duì) 應(yīng)選較大值。300050002000160040002008005001004003001000小帶輪的轉(zhuǎn)速n1 ( r / min)125025000.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250 普通V帶選型圖ZABCDEd1=5071d1=80100d1=112140d1=125140d1=160200d1=200315d1=355400d1=450500d1=8010

13、0計(jì)算功率Pca /KW2）驗(yàn)算帶的速度V應(yīng)使較為適宜的帶速為一般帶速范圍： d d1、d d2圓整成表3.8的尺寸系列。這導(dǎo)致轉(zhuǎn)速誤差，因此需按下式驗(yàn)算傳動(dòng)比：（4）確定中心距并選擇帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld設(shè)計(jì)順序：1）3）查表3.3,參考 選用2）4）問題：中心距過大或過小各有何不利影響？（5）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 問題：當(dāng)小帶輪包角小于90時(shí)，應(yīng)采取何措施（6）確定帶的根數(shù) Z查表3.5、表3.2帶的根數(shù)一般不超過10根?？問題：如果設(shè)計(jì)結(jié)果 Z10 ，如何解決？包角系數(shù)帶長(zhǎng)系數(shù)改選型號(hào)適度提高帶速提高P0、P0（見表3.3、3.4）（7）確定帶的預(yù)緊力（張緊力） F0考慮離心力影響理論計(jì)算常用

14、：工程計(jì)算常用公式：F0F01FP（8 ）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（壓軸力） FQF0F0FP1帶傳動(dòng)參數(shù)選擇a)中心距a適度大的中心距對(duì)傳動(dòng)有利o1o2o1o2增大包角，提高傳動(dòng)能力；減少單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提高帶的壽命。中心距過大帶振動(dòng)，傳動(dòng)不平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)尺寸過大。中心距過小包角減小，傳動(dòng)能力降低；單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)增加，帶的壽命縮短。初估中心距：b)傳動(dòng)比i當(dāng)中心距一定時(shí)，傳動(dòng)比越大，小帶輪包角越小，傳動(dòng)能力aa常用傳動(dòng)比：推薦值：c)帶輪的基準(zhǔn)直徑小帶輪直徑應(yīng)滿足關(guān)系：表8-6 V 帶輪的最小基準(zhǔn)直徑槽形ZYBACDE（d）min /mm205075125200355500

15、小帶輪直徑過小的不利影響導(dǎo)致有效圓周力過大，使帶的根數(shù)增多，輪寬增大，且載荷 在帶間分配不均，運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)；Z 使帶的彎曲應(yīng)力增大。d)帶速適宜的帶速：最高帶速：帶速過高離心應(yīng)力增大；單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)增大，導(dǎo)致帶疲勞，降低帶的壽命。帶速過低導(dǎo)致有效圓周力過大，使帶的根數(shù)增多，輪寬增大，且載荷 在帶間分配不均，運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)；帶傳動(dòng)一般應(yīng)放在高速級(jí)傳動(dòng)功率P一定時(shí)，F(xiàn)e變小，根數(shù)Z少，帶截面小結(jié)構(gòu)緊湊；在一般轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，基本額定功率P0 隨轉(zhuǎn)速升高而增大， 能充分發(fā)揮帶的傳動(dòng)能力 ；（P0值變化見表3.4）帶傳動(dòng)具有緩沖吸振和過載保護(hù)功能。例題 設(shè)計(jì)某帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中第一級(jí)用的普通V帶傳動(dòng)。已知

16、電動(dòng)機(jī)功率P=4Kw。轉(zhuǎn)速n=1440r/min, 傳動(dòng)比i =3.4，每天工作8小時(shí)。解：1. 確定計(jì)算功率Pc由表3.7查得工況系數(shù)KA =1.1, 故：2. 選擇V帶的型號(hào)根據(jù)Pc,，n1 由圖3.11 。選用A型帶。1）初選小帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1 ，由表由表3.8 取小帶輪直徑 dd1 =90mm。3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd 并驗(yàn)算帶速2）驗(yàn)算帶速故帶速合適。若處在A 、B型之間，應(yīng)分別按兩種類型設(shè)計(jì)，最終優(yōu)選其一。3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式3.20得由表3.8取直徑系列值 ：dd2 =315mm4. 確定V 帶的中心距a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld1）根據(jù)式（3.22），初定中心距 a0

17、 =500mm。2）由式（3.23 ）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由表3.3選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld = 1600mm。3）按式由式(3.24)計(jì)算實(shí)際中心距a中心距的變化范圍為：5. 驗(yàn)算小帶輪上的包角1 。由式(3.26)得 包角合適6. 計(jì)算V帶的根數(shù)Z1）計(jì)算單根V帶的額定功率P 。由dd1 =90mm ，n1 =1440r/min，表3.6、3.3得：查表3.4得：根據(jù)： n1 =1440r/min，i=3.4，A型帶，查表3.5得：2）計(jì)算V帶的根數(shù)Z額定功率為：取 Z =4根據(jù)表3.4查值求得：?jiǎn)栴}1：當(dāng)帶根數(shù)超過10根時(shí)，如何修改設(shè)計(jì)？問題2：帶傳動(dòng)應(yīng)放在高速級(jí)還是低速級(jí)？為什么？注意：P0值與帶速、小帶輪基準(zhǔn)直徑成正比關(guān)系同樣速度時(shí)，P0 依帶型而不同7. 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值（F0）min 。由表3.2查得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q =0.1kg/m.8. 計(jì)算壓軸力FQ 9. 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略）計(jì)算壓軸力的目的是什么?8.4 其他帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介 窄V帶的截剖面結(jié)構(gòu)8.4.1 窄V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：窄帶的頂部呈弓形，側(cè)面為內(nèi)凹曲線形狀。性能特點(diǎn)：窄帶具有柔性大、易彎曲、承載能力大壽命長(zhǎng)、 橫向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。使用特點(diǎn)：適用于大功率且結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動(dòng)。廣泛應(yīng)用 于大功率的機(jī)械傳動(dòng)裝置中。8.4