帶傳動和鏈傳動

第7章帶傳動和鏈傳動7.1機械傳動概述7.2帶傳動概述

7.3帶傳動的工作情況分析7.4V帶傳動選用計算7.5V帶輪材料和結(jié)構(gòu)7.6帶傳動的張緊7.7同步帶傳動簡介7.8鏈傳動概述7.9鏈傳動的運動特性7.10滾子鏈傳動的失效形式及張緊

習(xí)題7.1機械傳動概述機器一般都有傳動裝置，它是將原動機的運動和動力傳給工作機的中間裝置。機械傳動按傳動原理可分為摩擦傳動、嚙合傳動和推壓傳動(如凸輪機構(gòu)傳動)；按傳動裝置的結(jié)構(gòu)可分為直接接觸傳動和有中間撓性件的傳動；按傳動比能否改變可分為定傳動比傳動和變傳動比傳動等。機械傳動設(shè)計的基本參數(shù)包括傳動比、機械效率、功率、扭矩等。表7-1機械傳動的形式和應(yīng)用特點表7-1機械傳動的形式和應(yīng)用特點7.2帶傳動概述7.2.1帶傳動的工作原理和應(yīng)用1.帶傳動的工作原理圖7-1磨擦型帶傳動工作原理圖7-2嚙合型帶傳動摩擦型帶傳動通常由主動輪、從動輪和傳動帶組成。傳動帶以一定的初拉力F0緊套在帶輪上，在F0的作用下，帶與帶輪的接觸面間產(chǎn)生正壓力，當(dāng)主動輪1回轉(zhuǎn)時，接觸面間產(chǎn)生摩擦力，主動輪靠摩擦力使傳動帶3與其一起運動。同時，傳動帶靠摩擦力驅(qū)使從動輪2與其一起轉(zhuǎn)動，從而主動軸上的運動和動力通過傳動帶傳遞給了從動軸。

2.帶傳動的特點摩擦型帶傳動主要特點如下：(1)傳動帶具有彈性和撓性，可吸收振動并緩和沖擊，從而使傳動平穩(wěn)、噪聲小。(2)當(dāng)過載時，傳動帶與帶輪間可發(fā)生相對滑動而不損傷其他零件，起過載保護作用。(3)適合于主、從動軸間中心距較大的傳動。(4)由于有彈性滑動存在，故不能保證準(zhǔn)確的傳動比，傳動效率較低。(5)張緊力會產(chǎn)生較大的壓軸力，使軸和軸承受力較大，傳動帶壽命降低。另外，帶在工作時，會產(chǎn)生彈性滑動，因此，傳動比不能嚴格保持不變。帶傳動的輪廓尺寸大，傳動效率較低。因此，帶傳動一般傳遞功率為50～100kW，帶速為5～25m/s，傳動比不超過5，效率約為0.92～0.97。3.帶傳動的類型圖7-3帶的傳動類型和橫截面形狀(a)平帶；(b)V帶；(c)多楔帶；(d)圓形帶平帶的截面形狀為矩形，與帶輪輪面相接觸的內(nèi)表面為工作面。V帶的截面形狀為梯形，與輪槽相接觸的兩側(cè)面為工作面。帶輪的輪槽也是梯形。在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的條件下，V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶的摩擦力要大，所以V帶傳動能力強，結(jié)構(gòu)更緊湊，在機械傳動中應(yīng)用最廣泛。V帶按其寬度和高度相對尺寸的不同，又分為普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶、齒形V帶、大楔角V帶等多種類型。目前，普通V帶應(yīng)用最廣，本章主要討論普通V帶的設(shè)計問題。4.V帶結(jié)構(gòu)普通V帶的截面結(jié)構(gòu)包括頂膠(拉伸層)、抗拉體(強力層)、底膠(壓縮層)和包布層（如圖7-4所示）。當(dāng)帶繞過帶輪時，頂層膠受拉而伸長，故稱拉伸層；底層膠受壓縮短，故稱壓縮層。包布層用橡膠帆布制成，用于保護V帶；拉伸層和壓縮層均由橡膠制成；強力層又分為簾布芯結(jié)構(gòu)(圖7-4(a))和繩芯結(jié)構(gòu)(圖7-4(b))兩種。其中簾布芯結(jié)構(gòu)的V帶，制造方便、抗拉強度好；而繩芯結(jié)構(gòu)的V帶，柔韌性好、抗彎強度高，適用于帶輪直徑小、轉(zhuǎn)速較高的場合。窄V帶(圖7-4(c))是采用滌綸等合成纖維做強力層的新型V帶。與普通V帶相比，當(dāng)高度h相同時，窄V帶的頂寬b約可縮小1／3，它的頂部呈弓形，側(cè)面(工作面)呈內(nèi)凹曲線形，承載能力顯著地高于普通V帶，適用于傳遞大功率且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。圖7-4V帶的結(jié)構(gòu)7.2.2普通V帶型號和基本尺寸表7-2普通V帶截面基本尺寸表7-3普通V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)表7-3普通V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)7.3.4打滑現(xiàn)象帶傳動是靠摩擦工作的，在初拉力F0一定時，當(dāng)傳遞的有效圓周力F超過帶與輪面間的極限摩擦力時，帶就會在帶輪輪面上發(fā)生明顯的全面滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。當(dāng)傳動出現(xiàn)打滑現(xiàn)象時，雖然主動帶輪仍在繼續(xù)轉(zhuǎn)動，但從動帶輪及傳動帶有較大的速度損失，使帶傳動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至完全不動。由于大帶輪上的包角大于小帶輪的包角，由式（7-7）可知，打滑總是在小帶輪上首先開始的。打滑是一種有害現(xiàn)象，它將使傳動失效并加劇帶的磨損。因此，在正常工作時，應(yīng)避免打滑現(xiàn)象。7.3.5帶的疲勞破壞帶在工作時的應(yīng)力隨著帶的運轉(zhuǎn)而變化，是交變應(yīng)力。轉(zhuǎn)速越高、帶越短，單位時間內(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)越多，帶的應(yīng)力變化就越頻繁。長時期工作，傳動帶在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下會產(chǎn)生脫層、撕裂，最后導(dǎo)致疲勞斷裂，從而使傳動失效。7.4V帶傳動選用計算7.4.1設(shè)計準(zhǔn)則和單根V帶額定功率1.設(shè)計準(zhǔn)則由于帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是：在保證帶傳動不打滑的條件下，使V帶具有一定的疲勞強度。7.5V帶輪材料和結(jié)構(gòu)帶輪通常由三部分組成：輪緣(用以安裝傳動帶)、輪轂(與軸聯(lián)接)、輪輻或腹板(聯(lián)接輪緣和輪轂)。對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面要仔細加工，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡。對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小。帶輪的常用材料是鑄鐵，如HT150、HT200；轉(zhuǎn)速較高時可用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成；小功率時可用鑄鋁或非金屬。表7-9普通V帶輪的輪槽尺寸7.6帶傳動的張緊

1.定期張緊裝置定期張緊裝置是利用定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)傳動帶的初拉力，使其重新張緊。在水平或傾斜不大的傳動中，可采用如圖7-12(a)所示滑道式結(jié)構(gòu)。電動機裝在機座的滑道上，旋動調(diào)節(jié)螺釘推動電動機，調(diào)節(jié)中心距以控制初拉力，然后固定。在垂直或接近垂直的傳動中，可以采用如圖7-12(b)所示的擺架式結(jié)構(gòu)。電動機固定在搖擺架上，用旋動調(diào)節(jié)螺釘上的螺母來調(diào)節(jié)。圖7-12張緊裝置

2.自動張緊裝置圖7-12(c)所示是一種能隨外載荷變化而自動調(diào)節(jié)張緊力大小的裝置。它將裝有帶輪的電機放在擺動架上，當(dāng)帶輪傳遞轉(zhuǎn)矩T1時，在電機座上產(chǎn)生反力矩TR，使電機軸O繞搖擺架軸O1向外擺動。工作中傳遞的圓周力愈大，反力矩TR愈大；電機軸向外擺動角度愈大，張緊力愈大。

3.張緊輪張緊裝置采用張緊輪進行張緊，一般用于中心距不可調(diào)的情況。因置于緊邊需要的張緊力大，且張緊輪也容易跳動，通常張緊輪置于帶的松邊。圖7-12(d)所示為用張緊輪進行張緊的機構(gòu)。張緊輪壓在松邊的內(nèi)側(cè)，張緊輪應(yīng)盡量靠近大帶輪，以免小帶輪上包角減小過多。圖7-12(e)所示是張緊輪壓在松邊的外側(cè)，它使帶承受反向彎曲，會使壽命降低。這種裝置常用于需要增大包角或空間受限制的傳動中。7.7同步帶傳動簡介同步帶傳動是通過帶齒與輪齒的嚙合傳遞運動和動力，如圖7-13所示。與摩擦型帶傳動相比，同步帶傳動兼有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的一些特點。具有傳動比準(zhǔn)確、效率高、傳動平穩(wěn)、噪音低、使用壽命長、中心距允許范圍大、軸上壓力小、能承受一定沖擊、不需潤滑、較其他類型帶傳動結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。同步帶傳動的速度最大可到80m/s，單級傳動比可達10，傳動效率可達0.98～0.99，傳動功率可到幾百千瓦。現(xiàn)已廣泛用于各種精密儀器、計算機、汽車、數(shù)控機床、石油機械等機械傳動中。圖7-13同步帶傳動7.8鏈傳動概述圖7-15滾子鏈傳動鏈傳動為具有中間撓性件的嚙合傳動，與帶傳動相比較，其主要特點是：（1）能獲得準(zhǔn)確的平均傳動比，但瞬時傳動比不恒定。在工況相同時，鏈傳動結(jié)構(gòu)更為緊湊，傳動效率較高。（2）鏈傳動所需張緊力小，故鏈條對軸的壓力較小。（3）可在高溫、油污、潮濕等環(huán)境惡劣情況下工作。（4）中心距較大而結(jié)構(gòu)簡單，對制造與安裝精度要求較低。（5）傳動平穩(wěn)性差，有噪音，磨損后易發(fā)生跳齒和脫鏈，急速反向轉(zhuǎn)動的性能差。鏈傳動主要用于平均傳動比要求準(zhǔn)確，且兩軸相距較遠，工作條件惡劣，不宜采用帶傳動和齒輪傳動的場合。通常傳遞功率P≤100kW，傳動比i≤8，鏈速v≤15m/s，效率約為0.95～0.98。7.8.2滾子鏈及其鏈輪1.滾子鏈的結(jié)構(gòu)和規(guī)格圖7-17套筒滾子鏈圖7-18滾子鏈接頭鏈節(jié)鏈條上相鄰銷軸的中心距稱為節(jié)距，以p表示，它是鏈傳動最重要的參數(shù)。滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩個系列，常用的A系列滾子鏈的主要參數(shù)和尺寸見表7-10（表中的鏈號數(shù)乘以1.5875即為節(jié)距p值）。后綴A、B為系列代號。從表中可知鏈號數(shù)越大，鏈的尺寸就越大，其承載能力也就越高。表7-10A系列滾子鏈基本參數(shù)和尺寸

2.鏈輪的材料和結(jié)構(gòu)鏈條元件材料為經(jīng)過熱處理的碳素鋼或合金鋼。鏈輪材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的強度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。由于小鏈輪的嚙合次數(shù)較大鏈輪的多，磨損和沖擊也較嚴重，因此小鏈輪的材料應(yīng)較好，齒面硬度應(yīng)較高。鏈輪常用的材料有碳素鋼(20、35、45)，鑄鐵(HT200)和鑄鋼(ZG310-570)，重要場合可采用合金鋼(20Cr、40Cr、35SiMn等)。7.10滾子鏈傳動的失效形式及張緊7.10.1鏈傳動的主要失效形式鏈輪和鏈條相比，鏈輪的強度高，使用壽命較長，所以鏈傳動的失效，主要是鏈條的失效，其主要失效形式是：(1)鏈條疲勞破壞。鏈條各元件在變應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)，鏈板發(fā)生疲勞斷裂，滾子、套筒表面出現(xiàn)疲勞點蝕和疲勞裂紋。在正常潤滑條件下，鏈板的疲勞強度是決定鏈傳動承載能力的主要因素。(2)鏈條鉸鏈的磨損。鉸鏈磨損會使鏈節(jié)距增大而產(chǎn)生跳齒和脫鏈。該失效形式一般發(fā)生在開式或潤滑不良的鏈傳動中。(3)鏈條鉸鏈膠合。在潤滑不當(dāng)或鏈輪轉(zhuǎn)速過高時，鏈條鉸鏈的銷軸和套筒的工作表面會因潤滑油膜破壞，在高溫、高壓下直接接觸導(dǎo)致兩表面粘結(jié)，相對運動使粘結(jié)部位撕開，形成表面撕開而損壞，稱為膠合。因而要限制鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。7.10.5鏈傳動的布置、張緊與維護 1.鏈傳動的布置表7-16鏈傳動的布置續(xù)表2.鏈傳動的張緊圖7-27鏈傳動的壓輪張緊圖7-28鏈傳動的壓板和托板張緊

3.鏈傳動的潤滑潤滑對鏈傳動影響很