北理工機(jī)械設(shè)計(jì)原理第08傳動(dòng)

1、帶傳動(dòng)的應(yīng)用第八章 帶傳動(dòng)1019第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理第二節(jié)第三節(jié)帶傳動(dòng)工作情況分析普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算第四節(jié)V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的應(yīng)用帶傳動(dòng)的應(yīng)用帶傳動(dòng)的應(yīng)用帶傳動(dòng)的應(yīng)用1本章總結(jié)帶傳動(dòng)的應(yīng)用帶傳動(dòng)的應(yīng)用第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理（三） 帶傳動(dòng)的特點(diǎn)一、概述帶傳動(dòng)是通過(guò)中間撓性體（傳動(dòng)帶），將主動(dòng)軸上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給從動(dòng)軸的機(jī)械傳動(dòng)形式。包括主動(dòng)帶輪2、從動(dòng)帶輪2、傳動(dòng)帶3和機(jī)架（一） 帶傳動(dòng)的應(yīng)用（二） 帶傳動(dòng)的組成帶傳動(dòng)的一般特點(diǎn)：大中心距傳動(dòng)；過(guò)載保護(hù)打滑傳動(dòng)比不穩(wěn)定彈性滑動(dòng)適用場(chǎng)合：通常應(yīng)用于傳動(dòng)功率不大（50100kW），速度適中（帶速一

2、般為530 m/s），傳動(dòng)距離較大的場(chǎng)合。在多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常將摩擦型帶傳動(dòng)置于第一級(jí)。帶傳動(dòng)的組成第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理二、帶傳動(dòng)的基本類型三、摩擦型帶傳動(dòng)依靠撓性帶與帶輪接觸面上的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,除具備帶傳動(dòng)的一般特點(diǎn)以，還具有：過(guò)載時(shí)帶沿著帶輪工作面打滑，起到安全保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，拆裝方便；帶與帶輪面之間存在彈性滑動(dòng)，傳動(dòng)效率較低，傳動(dòng)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(dòng)帶傳動(dòng)嚙合型傳動(dòng)同步帶OK-W9-21T20100428-

3、8W-22T-44H主要有平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和圓形帶等2第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動(dòng)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(dòng)同步帶傳動(dòng)嚙合性帶傳動(dòng)，也稱同步帶傳動(dòng)，它是依靠同步帶上的齒與帶輪齒槽之間的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。二、嚙合型帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)兼有帶傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，既可保證傳動(dòng)比準(zhǔn)確，也可保證較高的傳動(dòng)效率（98以上）；適應(yīng)的傳動(dòng)比較大，可達(dá)10，且適應(yīng)于較高的速度，帶速可達(dá) 50 ms。其缺點(diǎn)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(dòng)主要用于中小功率、傳同步帶動(dòng)比要求精確的場(chǎng)合，如、繪圖儀、械中。機(jī)、放映機(jī)等精密機(jī)3二、嚙合型帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)第二節(jié)帶傳動(dòng)工作情況分析一、V帶傳動(dòng)二、帶傳動(dòng)的受力分析二、帶的應(yīng)力分析三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)同步帶一、V帶規(guī)格和基本尺寸（一）V帶特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)組成一、V帶規(guī)格和基本尺寸（二）V帶標(biāo)準(zhǔn)普通V帶按照截面尺寸大小被標(biāo)準(zhǔn)化為七種型號(hào)，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(dòng)力，當(dāng)量摩擦系數(shù)高，因而可以比平帶傳遞更大的動(dòng)力。包布層掛簾膠布伸張層頂膠（橡膠）中性層（強(qiáng)力層）抗拉體斷面尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化V帶長(zhǎng)度尺寸的標(biāo)準(zhǔn)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(guò)帶輪時(shí)發(fā)生彎曲變形，在帶的高度方向上存在一個(gè)既不受拉也不受壓的中性層。帶輪的基準(zhǔn)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(zhǔn)寬度bd，基準(zhǔn)寬度處的帶輪直徑，稱為帶輪的基準(zhǔn)直徑dd。實(shí)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(zhǔn)長(zhǎng)度：普通V帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形。V帶在規(guī)定的初拉力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度，稱為V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，用Ld 表示。V帶型號(hào)：由V帶截面代號(hào)和基準(zhǔn)長(zhǎng)度組成。如A1600表示A型V帶，基

6、準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld1600mm。一、V帶規(guī)格和基本尺寸二、帶傳動(dòng)的受力分析1 工作前(初拉力)： F02 開始工作啟動(dòng)時(shí)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(zhǎng)度不變，緊邊伸長(zhǎng)量等于松邊收縮量F1 F222有效圓Fe2二、帶傳動(dòng)的受力分析二、帶傳動(dòng)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(shí)際應(yīng)用中摩擦系數(shù)和一定存在一個(gè)最大值。越大，即所需帶與帶輪為確定值時(shí)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(dòng)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(gè)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(zhǔn)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(guò)小帶輪時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b1 大于帶繞過(guò)大帶輪時(shí)的彎曲應(yīng)力b2 ，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)限制小帶輪的最小直徑d1min。v：帶速（m/s）q：帶長(zhǎng)度上質(zhì)量（kg/m）,參見表P141表8-2三、帶

8、傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑三種應(yīng)力沿帶長(zhǎng)的分布及變化情況圖1彈性滑動(dòng)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(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象，稱為彈性滑動(dòng)。在帶傳動(dòng)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(dòng)是摩擦型帶傳動(dòng)特有的現(xiàn)象，在工作時(shí)是不可避免的。思考帶上最大應(yīng)力發(fā)生在帶傳動(dòng)的什么位置？max 1 1帶的緊邊進(jìn)入小帶輪處三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑彈性滑動(dòng)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(duì)小帶輪速度滯后帶由CD：帶變長(zhǎng)，帶速相對(duì)大帶輪速度超前降低傳動(dòng)效率；從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪，造成傳動(dòng)比誤差；引起帶的磨損等

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

10、功率三、V帶傳動(dòng)主參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟定的疲勞。四、設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)驗(yàn)條件下：標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)帶長(zhǎng)、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(dòng)主參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟當(dāng)實(shí)際工作條件與上述試驗(yàn)條件不同時(shí)，應(yīng)對(duì)單根V帶的基本額定功率加以修正，獲得實(shí)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(dòng)設(shè)計(jì)的一般要求：按給定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

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

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

13、mmd1選用的合理性，由帶速驗(yàn)算來(lái)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(dāng)驗(yàn)算帶速過(guò)小或過(guò)大時(shí)，應(yīng)重新選擇d1。8三、V帶傳動(dòng)主參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟4.中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 選取三、V帶傳動(dòng)主參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟4.中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 選取 0 帶傳動(dòng)的實(shí)際中心距a為：當(dāng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)特別要求時(shí)，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(dòng)的幾何關(guān)系可計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度初值Ld0：中心距a選取的合理

14、性由小帶輪包角驗(yàn)算來(lái)衡量：2 2Ld 2d 21 4a0180 573.1a由Ld0計(jì)算值查P142表8-3，按相近值確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld。否則應(yīng)適當(dāng)增大中心距或減小傳動(dòng)比來(lái)滿足。三、V帶傳動(dòng)主參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟5.傳動(dòng)帶根數(shù)Z 計(jì)算三、V帶傳動(dòng)主參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟6確定初拉力F0Z Pc PcP K KL0將計(jì)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(guò)P148表8-9的最多使用根數(shù)Zmax；否則應(yīng)當(dāng)改選帶的截面型號(hào)或加大帶輪直徑后重新設(shè)計(jì)。FZF siN( )Q2表8-9 V帶傳動(dòng)允許的最多使用根數(shù)7.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)例四、設(shè)計(jì)實(shí)例（1）確定計(jì)算功率Pc例：試設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的V帶傳動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)速n1=1440r/min；傳動(dòng)比 i =3.6 ；單班制工作；系統(tǒng)的安裝布置要求傳動(dòng)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(zhǔn)直徑d1、d2根據(jù)V帶型號(hào)查表8-8，并參考圖8-7，選擇d1100mm ddmin由d2id1計(jì)算從動(dòng)輪直徑為:d2id13 6100360

16、mmOK-W10-22T由表8-8選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)直徑為d2355mm。9四、設(shè)計(jì)實(shí)例四、設(shè)計(jì)實(shí)例（5）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld（4）驗(yàn)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(jì)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(zhǎng)度系數(shù)KL1.06，則由式（8-24）計(jì)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(jì)與工作圖繪制（略）。第四節(jié)V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四節(jié)V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如果帶輪采用鑄鐵材料制造：(1)當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑dd (2.53)d（d為帶輪軸直徑）時(shí)，采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。一、V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)帶輪可采用鑄鋁或工程；當(dāng)帶速v25m/s時(shí)，常用灰口鑄鐵HT150或HT200；當(dāng)v 25m/s40m/s時(shí)，宜用球墨鑄鐵、鑄鋼或沖壓鋼板焊接制造帶輪。實(shí)心式帶輪結(jié)構(gòu)10第四節(jié)V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四節(jié)V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(2) 當(dāng)dd 350mm，且d2d1 350mm，應(yīng)采用橢圓輪輻式結(jié)構(gòu)。二、帶