北理工機械設(shè)計原理第08傳動

1、帶傳動的應(yīng)用第八章 帶傳動1019第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第二節(jié)第三節(jié)帶傳動工作情況分析普通V帶傳動的設(shè)計計算第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計帶傳動的應(yīng)用帶傳動的應(yīng)用帶傳動的應(yīng)用帶傳動的應(yīng)用1本章總結(jié)帶傳動的應(yīng)用帶傳動的應(yīng)用第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理（三） 帶傳動的特點一、概述帶傳動是通過中間撓性體（傳動帶），將主動軸上的運動和動力傳遞給從動軸的機械傳動形式。包括主動帶輪2、從動帶輪2、傳動帶3和機架（一） 帶傳動的應(yīng)用（二） 帶傳動的組成帶傳動的一般特點：大中心距傳動；過載保護打滑傳動比不穩(wěn)定彈性滑動適用場合：通常應(yīng)用于傳動功率不大（50100kW），速度適中（帶速一

2、般為530 m/s），傳動距離較大的場合。在多級傳動系統(tǒng)中，通常將摩擦型帶傳動置于第一級。帶傳動的組成第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理二、帶傳動的基本類型三、摩擦型帶傳動依靠撓性帶與帶輪接觸面上的摩擦力來傳遞運動和動力,除具備帶傳動的一般特點以，還具有：過載時帶沿著帶輪工作面打滑，起到安全保護作用；結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，拆裝方便；帶與帶輪面之間存在彈性滑動，傳動效率較低，傳動比確，帶的較短。按工作原理不同，分為摩擦型和嚙合型兩種類型：普通V帶窄形V帶汽車V帶寬V帶等平型帶V 帶多楔帶圓形帶具體應(yīng)用帶剖面摩擦型傳動帶傳動嚙合型傳動同步帶OK-W9-21T20100428-

3、8W-22T-44H主要有平帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動和圓形帶等2第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理楔形增壓原理NFQF 2sin N2 FQ2sinsin2多楔帶FfsinQfv 2二、嚙合型帶傳動同步帶傳動嚙合性帶傳動，也稱同步帶傳動，它是依靠同步帶上的齒與帶輪齒槽之間的嚙合來傳遞運動和動力的。二、嚙合型帶傳動同步帶傳動同步帶傳動兼有帶傳動和嚙合傳動的優(yōu)點，既可保證傳動比準確，也可保證較高的傳動效率（98以上）；適應(yīng)的傳動比較大，可達10，且適應(yīng)于較高的速度，帶速可達 50 ms。其缺點在于同步帶及帶輪制造工藝

4、復(fù)雜，安裝要求較高。同步帶傳動主要用于中小功率、傳同步帶動比要求精確的場合，如、繪圖儀、械中。機、放映機等精密機3二、嚙合型帶傳動同步帶傳動第二節(jié)帶傳動工作情況分析一、V帶傳動二、帶傳動的受力分析二、帶的應(yīng)力分析三、帶傳動的彈性滑動同步帶一、V帶規(guī)格和基本尺寸（一）V帶特點和結(jié)構(gòu)組成一、V帶規(guī)格和基本尺寸（二）V帶標準普通V帶按照截面尺寸大小被標準化為七種型號，由小到大分別命名為 Y、Z、A、B、C、D 、E 型。梯形截面，靠側(cè)面?zhèn)鬟f動力，當量摩擦系數(shù)高，因而可以比平帶傳遞更大的動力。包布層掛簾膠布伸張層頂膠（橡膠）中性層（強力層）抗拉體斷面尺寸的標準化V帶長度尺寸的標準化壓縮層底膠（橡膠）一

5、、V帶規(guī)格和基本尺寸一、V帶規(guī)格和基本尺寸節(jié)面：V帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲變形，在帶的高度方向上存在一個既不受拉也不受壓的中性層。帶輪的基準直徑：在V帶輪上與V帶節(jié)面處于同一圓周位置上的輪槽寬度，稱為輪槽的基準寬度bd，基準寬度處的帶輪直徑，稱為帶輪的基準直徑dd。實際V帶和帶輪4一、V帶規(guī)格和基本尺寸一、V帶規(guī)格和基本尺寸表8-2 普通V帶截面尺寸及帶輪溝槽尺寸（摘自GB/T 13575 11992）V帶的基準長度：普通V帶都制成無接頭的環(huán)形。V帶在規(guī)定的初拉力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度，稱為V帶的基準長度，用Ld 表示。V帶型號：由V帶截面代號和基準長度組成。如A1600表示A型V帶，基

6、準長度Ld1600mm。一、V帶規(guī)格和基本尺寸二、帶傳動的受力分析1 工作前(初拉力)： F02 開始工作啟動時緊邊拉力增至F1 ，松邊拉力降至F2 ，拉力變化情況為：02工作前后帶的總長度不變，緊邊伸長量等于松邊收縮量F1 F222有效圓Fe2二、帶傳動的受力分析二、帶傳動的受力分析有效圓Fe有效圓Fe、F1、F2和F0之間的關(guān)系有效圓Fe、功率P 和帶速v之間的關(guān)系：帶速一定，傳遞功率越大，則有效圓間摩擦力越大。實際應(yīng)用中摩擦系數(shù)和一定存在一個最大值。越大，即所需帶與帶輪為確定值時有效圓有效圓Fe、功率P 和帶速v之間的關(guān)系公式：最大有效圓結(jié)論：影響帶傳動的最大有效圓有：初拉力F0 、小帶

7、輪包角1 、摩擦系數(shù)f5e f1 1Fe max 2F0 e f1 11Fe 1000 PvF 1000 Peve / 2/ 2e2三、帶的應(yīng)力分析三、帶的應(yīng)力分析帶截面產(chǎn)生的應(yīng)力包括三個部分：3.由彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力1.由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力：帶的截面面積E：帶材料彈性模量（MPa）2.由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力h：帶的高度（mm）dd：帶輪的基準直徑（mm）帶愈厚，或帶輪直徑愈小，帶所受的彎曲應(yīng)力就愈大。顯然，帶繞過小帶輪時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b1 大于帶繞過大帶輪時的彎曲應(yīng)力b2 ，因此設(shè)計中應(yīng)當限制小帶輪的最小直徑d1min。v：帶速（m/s）q：帶長度上質(zhì)量（kg/m）,參見表P141表8-2三、帶

8、傳動的彈性滑動與打滑三種應(yīng)力沿帶長的分布及變化情況圖1彈性滑動現(xiàn)象由于帶的彈性變形量的變化而引起帶在帶輪表面上產(chǎn)生局部、微小相對滑動的現(xiàn)象，稱為彈性滑動。在帶傳動中，由于摩擦力使帶在緊邊和松邊產(chǎn)生不同程度的拉伸變形，因而彈性滑動是摩擦型帶傳動特有的現(xiàn)象，在工作時是不可避免的。思考帶上最大應(yīng)力發(fā)生在帶傳動的什么位置？max 1 1帶的緊邊進入小帶輪處三、帶傳動的彈性滑動與打滑三、帶傳動的彈性滑動與打滑彈性滑動現(xiàn)象的:分析：緊邊拉力大于松邊拉力12帶由AB，帶變短，帶速相對小帶輪速度滯后帶由CD：帶變長，帶速相對大帶輪速度超前降低傳動效率；從動輪的圓周速度低于主動輪，造成傳動比誤差；引起帶的磨損等

9、。V主動帶輪1V帶V帶V從動帶輪2滑動率V主動帶輪1V帶V從動帶輪2計入彈性滑動影響，傳動比公式V主動帶輪1V從動帶輪帶傳動的滑動率一般為12結(jié)論：從動輪速度總小于主動輪速度62彈性滑動與打滑三、帶傳動的彈性滑動與打滑2 打滑3.彈性滑動與打滑的區(qū)別指由于傳遞載荷的需要，當帶傳動所需有效圓超過帶與帶輪面間所提供摩擦力的極限時，帶與帶輪面在整個接觸弧段發(fā)生顯著的相對滑動。打滑：將使帶傳動失效并加劇帶的磨損，因而在正常工作中應(yīng)當避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。一、V帶傳動設(shè)計準則第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算失效形式疲勞斷裂打滑設(shè)計準則在保證帶傳動不打滑的條件下，保證V帶具有一一、V帶傳動設(shè)計準則二、單根V帶許用

10、功率三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟定的疲勞。四、設(shè)計實例二、單根V帶許用功率保證不打滑單根V帶所能傳遞的功率P0二、單根V帶許用功率1為使V帶具有一定的疲勞既不打滑又不疲勞斷裂，單根V帶傳遞的功率為特定實驗條件下：標準實驗帶長、包角為180度，疲勞為108109，獲得P0，具體數(shù)值查P144表8-4。091123-12W-22T-44H091123-12W-22T-44H7二、單根V帶許用功率三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟當實際工作條件與上述試驗條件不同時，應(yīng)對單根V帶的基本額定功率加以修正，獲得實際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率稱為許用功率P0。V帶傳動設(shè)計的一般要求：按給定的設(shè)計數(shù)據(jù)

11、，如P、 n1、 n2 或 i，尺寸要求等，設(shè)計計算包括帶型選擇，帶輪直徑、帶長、根數(shù)、中心矩、計算，帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。P （P P ）K K000 L1.計算功率 PcK-包角系數(shù)，計入包角1180時對傳動能力影響；表85P145 KL-長度系數(shù)，計入帶長不等于特定長度時對傳動能力影響;表83P142P0-功率增量，計入傳動比不等于1時，帶在大帶輪上的彎曲程度減小對傳動能力影響。表86 P145計算功率P 是考慮設(shè)計V帶傳動的使用場合和工況條件差c異，引入工作情況系數(shù)K 對名義傳動功率P 的修正值。P146表A8-7081126-14W-23T-46H071127-13W-17T-42H三

12、、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟表8-7 帶傳動工作情況系數(shù)三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟2.V帶截面型號選擇根據(jù)計算功率Pc 和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由下圖選擇,當工況位于兩種型號分界線附近時，可以選兩種型號設(shè)計，根據(jù)實際情況合理。三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟3.帶輪基準直徑d1、d23.帶輪基準直徑d1、d2小帶輪基準直徑d1不小于P147表8-8中所列最小基準直徑，并取標準系列值。大帶輪直徑由d2id1計算，一般按表8-8中最接近的標準尺寸確定；也可按d2i（1）d1計算值確定。表8-8 V帶輪最小基準直徑與標準系列直徑（GB/T 13575.1-1992）：

13、mmd1選用的合理性，由帶速驗算來控制：）通常情況下，帶速在 5m/s25m/s之間為宜； ）最佳帶速范圍為10m/s20m/s。注意：當驗算帶速過小或過大時，應(yīng)重新選擇d1。8三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟4.中心距a和帶的基準長度Ld 選取三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟4.中心距a和帶的基準長度Ld 選取 0 帶傳動的實際中心距a為：當傳動設(shè)計對結(jié)構(gòu)無特別要求時，按下式初步選擇中心距a ：002中心距的調(diào)節(jié)范圍為：0.7（d1d2） a0 2（d1d2）a a0.015L (mm)mindamaxa0.03Ld (mm)再由傳動的幾何關(guān)系可計算帶的基準長度初值Ld0：中心距a選取的合理

14、性由小帶輪包角驗算來衡量：2 2Ld 2d 21 4a0180 573.1a由Ld0計算值查P142表8-3，按相近值確定帶的基準長度Ld。否則應(yīng)適當增大中心距或減小傳動比來滿足。三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟5.傳動帶根數(shù)Z 計算三、V帶傳動主參數(shù)設(shè)計要點及步驟6確定初拉力F0Z Pc PcP K KL0將計算值圓整確定帶的根數(shù)Z。為保證帶受力均勻，Z不應(yīng)F0作用于帶輪軸上的載荷超過P148表8-9的最多使用根數(shù)Zmax；否則應(yīng)當改選帶的截面型號或加大帶輪直徑后重新設(shè)計。FZF siN( )Q2表8-9 V帶傳動允許的最多使用根數(shù)7.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計確定帶輪結(jié)構(gòu)類型、材料、結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工

15、作圖。四、設(shè)計實例四、設(shè)計實例（1）確定計算功率Pc例：試設(shè)計一帶式輸送機的V帶傳動裝置。已知其原根據(jù)給定的工作條件，由表8-7查得工作情況系數(shù)K 1.1A為Y132S4型三相異步電，額定功率P=5.5kW，PcKAP1 15 56 05kW（2）選擇V帶型號轉(zhuǎn)速n1=1440r/min；傳動比 i =3.6 ；單班制工作；系統(tǒng)的安裝布置要求傳動中心距a1000mm。按Pc6.05kW和n11440 r/min，由圖8-7選擇A型V帶。（3）確定帶輪基準直徑d1、d2根據(jù)V帶型號查表8-8，并參考圖8-7，選擇d1100mm ddmin由d2id1計算從動輪直徑為:d2id13 6100360

16、mmOK-W10-22T由表8-8選取最接近的標準直徑為d2355mm。9四、設(shè)計實例四、設(shè)計實例（5）確定中心距a和帶的基準長度Ld（4）驗算帶速v d n (d d )23.14 100 1440L 2a (d d ) 2 1 2v 1 1 7.54(m / s)60 1000v120,合格。Zv K01（7）計算所需V帶根數(shù)Z 6.05 500 4 7.54查表8-4得其基本額定功率P01.31kW；查表8-6 的額定功率增量P00.17kW；查表8-5得包角系數(shù)K0.952；查表8-3得長度系數(shù)KL1.06，則由式（8-24）計算作用于帶輪軸上的壓力為Z Pc 6.05(P P )K

17、K.3117) 0.95F2ZF si 1 2 4100 LQ02取V帶根數(shù)Z=4根。（9）大小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作圖繪制（略）。第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計如果帶輪采用鑄鐵材料制造：(1)當帶輪基準直徑dd (2.53)d（d為帶輪軸直徑）時，采用實心式結(jié)構(gòu)。一、V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計V帶輪是典型的盤類零件，由輪緣、輪轂和輪輻（腹板）三部分組成。工作面（輪緣）結(jié)構(gòu)尺寸見表6-2。V帶輪常用的材料包括鑄鐵、鑄鋼、鋁合金或工程，鑄鐵材料應(yīng)用最廣。小功率傳動帶輪可采用鑄鋁或工程；當帶速v25m/s時，常用灰口鑄鐵HT150或HT200；當v 25m/s40m/s時，宜用球墨鑄鐵、鑄鋼或沖壓鋼板焊接制造帶輪。實心式帶輪結(jié)構(gòu)10第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(2) 當dd 350mm，且d2d1 350mm，應(yīng)采用橢圓輪輻式結(jié)構(gòu)。二、帶