第八章帶傳動(dòng)

第八章帶傳動(dòng)第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日帶傳動(dòng)的特點(diǎn)1.過載打滑，保護(hù)電機(jī)。2.帶有撓性，減振、抗沖擊性好。傳動(dòng)平穩(wěn)無噪音。3.適合中心距較大的兩軸間的傳動(dòng)。4.結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。5.因彈性滑動(dòng)，效率低，壽命短，傳動(dòng)比不穩(wěn)定。帶傳動(dòng)的承載能力小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動(dòng)形式的大，宜布置在高速級(jí)，速度高，有效圓周力就小，結(jié)構(gòu)尺寸也小。帶傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振緩沖，過載打滑，保護(hù)電機(jī)。第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)帶傳動(dòng)類型及工作原理

按工作原理的不同，可分為摩擦型帶傳動(dòng)和嚙合型帶傳動(dòng)（同步齒形帶）。一、摩擦型帶傳動(dòng)根據(jù)帶的截面形狀不同，又可分為：1）平帶2）V帶3）多楔帶4）圓帶5）活絡(luò)帶：

平帶還為開口傳動(dòng)，交叉?zhèn)鲃?dòng)和半交叉?zhèn)鲃?dòng)。第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日二、嚙合型帶傳動(dòng)

嚙合型帶傳動(dòng)（同步齒形帶），傳動(dòng)比準(zhǔn)確，也較大，可達(dá)到10，效率可高達(dá)98%，可適合較高速度，帶速可達(dá)50m/s；缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，安裝要求較高，成本高。嚙合型帶傳動(dòng)主要用于中小功率、傳動(dòng)比要精確的場合，如打印機(jī)、繪圖機(jī)、錄音機(jī)和電影放映機(jī)等精密機(jī)械中。第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)帶傳動(dòng)工作情況分析一、帶傳動(dòng)的受力分析

1、工作前受力情況：有一個(gè)初拉力F0，即預(yù)緊力。2、工作時(shí)受力情況：緊邊拉力F1和松邊拉力F2有效拉力（有效圓周力）：Fe=F1–F2

第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日緊邊拉緊，帶變長△l，對應(yīng)△F=F1-F0松邊松弛，帶變短△l’，對應(yīng)△F’=F0-F2

由于整個(gè)帶長不變：故有：△l=△l’所以力的變量也相等，即：△F=△F’F1-F0=F0-F2得初拉力（預(yù)緊力）：F0=（F1+F2）/2第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日把F0=（F1+F2）/2與Fe=F1–F2聯(lián)立得：F1=F0+Fe/2F2=F0-Fe/2帶在正常工作下有如下的關(guān)系式：有效拉力：Fe=F1–F2預(yù)緊力：F0=（F1+F2）/2F1=F0+Fe/2F2=F0-Fe/23、帶的傳動(dòng)功率：已知帶的有效拉力（有效圓周力）Fe(N)，可求出帶的傳動(dòng)功率：P=Fev/1000(KW)式中：v帶速(m/s)第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日4、歐拉公式當(dāng)有效拉力Fe達(dá)到最大值時(shí)，此時(shí)載荷再增加，帶就打滑，在這臨界狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)1和F2遵循歐拉公式：把：F1=F0+Fe/2和F2=F0-Fe/2代入歐拉公式，得到最大拉力：5、影響帶傳動(dòng)能力的主要因素：1）初拉力：F0增大初拉力，可以提高最大拉力，這是因?yàn)閹c帶輪之間的初始正壓力增大而使摩擦力增大的結(jié)果。但同時(shí)也加劇了帶的磨損，造成過度的拉伸，加劇老化，縮短壽命。第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日2）小帶輪包角：α1增大小帶輪包角，可以提高最大拉力。對于平帶α1≥150o，對于v帶α1≥120o。3）帶與帶輪間的摩擦系數(shù)：f，fv提高摩擦系數(shù)，可以增大最大拉力，但以增加帶輪的表面粗糙度來提高摩擦系數(shù)是不可取的，會(huì)加速帶的磨損。采用V帶比平帶能顯著提高傳動(dòng)能力！4）帶的型號(hào)截面尺寸大的V帶，能傳遞更大的力！5）帶的根數(shù)帶的根數(shù)多，傳動(dòng)能力就越大！6）帶速：帶速越大，帶的質(zhì)量越大，離心力越大，正7）帶的質(zhì)量壓力減小，摩擦力小，帶傳動(dòng)能力減小。第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日

1、緊邊拉應(yīng)力σ1

σ

1=F1/A(MPa)松邊拉應(yīng)力σ2

σ

2=F2/A(MPa)2、離心拉應(yīng)力σ

c

σ

c=qv2/A(MPa)3、彎曲應(yīng)力σ

b1=2h0E/d1(MPa)

σ

b2=2h0E/d2(MPa)

最大應(yīng)力在緊邊進(jìn)入小帶輪處A點(diǎn)。σ

max=σ

1+σ

c+σ

b1

=F1/A+qv2/A+2h0E/d1二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日

可見，為防止帶的應(yīng)力過大被拉斷或壽命降低，希望其值小些。則帶速v不能過大，帶速v過大，不僅會(huì)產(chǎn)生過大的離心力，降低帶的疲勞壽命，還會(huì)降低帶與輪面間的正壓力和摩擦力，降低傳動(dòng)能力，同時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)繞過帶輪的次數(shù)多，縮短帶的使用壽命。但也不能過小，否則影響輸出功率，若要保證傳遞的功率，就要增加帶的根數(shù)，使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸變大。一般帶速在10—25m/s。(P=Fev/1000)小帶輪的直徑d1不能過小,否則彎曲應(yīng)力增大，對每種型號(hào)的帶輪，都有一個(gè)最小帶輪的限制。可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑1、彈性滑動(dòng)現(xiàn)象帶是由彈性材料制成的，其受拉時(shí)的伸長量與拉力成正比。帶在緊邊時(shí)的伸長量大于松邊。故在小帶輪包角部分，帶一方面隨著小帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，帶的彈性伸長量逐漸減小，相當(dāng)于帶滯后于小帶輪。而在大帶輪包角部分，帶一方面隨著大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，帶的彈性伸長量逐漸增大，相當(dāng)于帶超前于大帶輪。即：V1>V帶>V2。這種由于帶的彈性變形量的變化而引起的帶與帶輪間的相對滑動(dòng)，稱為帶的彈性滑動(dòng)。第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日用滑差率來表示彈性滑動(dòng)的強(qiáng)弱：滑差率ε使傳動(dòng)比增大，其值約1%—2%，通?？珊雎?、打滑帶傳動(dòng)中，有效圓周力：Fe=F1–F2平衡外載，而有效圓周力最大只能達(dá)到帶與輪面間的最大摩擦力，當(dāng)外載大于這個(gè)力時(shí)，即超過帶傳動(dòng)的極限能力，便發(fā)生打滑，現(xiàn)象是帶在整個(gè)與帶輪的包角部分發(fā)生顯著的相對滑動(dòng)。由于小帶輪的包角小于大帶輪的包角，故打滑總是首先發(fā)生在小帶輪上。第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日

⑴彈性滑動(dòng)是由于帶的彈性變形量變化引起；打滑是由于過載引起。⑵彈性滑動(dòng)是發(fā)生在部分接觸弧內(nèi)的微量相對滑動(dòng)；打滑是發(fā)生在整個(gè)接觸弧上的顯著相對滑動(dòng)。⑶彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)正常工作時(shí)的固有特性，是不可避免的；打滑則使帶傳動(dòng)失效，在設(shè)計(jì)中必須避免。⑷彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)效率降低，帶的溫度升高和磨損，從動(dòng)輪圓周速度低于主動(dòng)輪；打滑使帶傳動(dòng)失效，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低，甚至為0，帶磨損加劇，但可以起到過載保護(hù)作用，避免其他零件發(fā)生損壞。3、彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別：第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)普通V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)帶

1、平帶

常用的平帶有傳動(dòng)膠帶、編織帶和錦綸帶等，以傳動(dòng)膠帶應(yīng)用最廣。他們的規(guī)格都已標(biāo)準(zhǔn)化，長度取決于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

2、V帶

V帶按其結(jié)構(gòu)形式，可分為普通V帶、窄V帶、大楔角V帶、齒形V帶、聯(lián)組V帶和接頭V帶等，最基本的結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用最廣泛的是普通V帶。FNαFN/2當(dāng)α=40°時(shí)，fv=f/sin(α

/2)=2.9f第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日

一、V帶的規(guī)格和基本尺寸V帶有普通V帶，窄V帶和寬V帶等多種類型。以普通V帶應(yīng)用最廣。普通V帶的結(jié)構(gòu)如圖：由四部分組成：1、包布層：為掛膠簾布。2、伸張層：橡膠，工作時(shí)受拉。3、強(qiáng)力層：線繩、尼龍繩或簾布。4、壓縮層：橡膠，工作時(shí)受壓。第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日

普通V帶已標(biāo)準(zhǔn)化：按GB/T11544—1997標(biāo)準(zhǔn)按截面尺寸的大小不同，由小到大，分為：Y、Z、A、B、C、D、E七種。具體尺寸見表8—2帶的節(jié)面寬度叫節(jié)寬bp，當(dāng)帶彎曲時(shí)，此寬度不變，帶的高度h和節(jié)寬bp的之比為相對高度，普通V帶為0.7。YZABCDE第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日普通V帶都制成無接頭的環(huán)形。在V帶輪上。與V帶的節(jié)寬相對應(yīng)的帶輪直徑稱為帶輪的基準(zhǔn)直徑。位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度稱為帶的基準(zhǔn)長度。按大小兩帶輪的基準(zhǔn)直徑和中心距計(jì)算出帶的長度，按標(biāo)準(zhǔn)選取標(biāo)準(zhǔn)長度的普通V帶。普通V帶的基準(zhǔn)長度見表8—3。普通v帶的標(biāo)記：A1400GB/T11544—1997指A型V帶，基準(zhǔn)長度為1400mm第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日二、V帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則1、失效形式：1）疲勞斷裂：帶在變應(yīng)力下工作，產(chǎn)生疲勞失效，裂紋、脫層直至斷帶。2）打滑：當(dāng)工作時(shí)的外載荷超過帶傳動(dòng)的最大有效圓周力時(shí)，出現(xiàn)打滑。2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在保證不打滑的前提下，具有要求的疲勞壽命。第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日

將代入Fe=F1–F2得到不打滑最大有效拉力：保證V帶疲勞壽命的強(qiáng)度條件為：

σmax=σ

1+σ

c+σ

b1≤[σ

][σ

]為一定條件下由疲勞壽命條件決定的帶的許用拉應(yīng)力。計(jì)算額定工作能力時(shí)，取σ

max=[σ

]，則σ

1=[σ

]-σ

c-σ

b1則單根帶在保證一定的疲勞壽命時(shí)所能傳遞的額定功率P0為：三、單根V帶的許用功率第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日為了設(shè)計(jì)方便，在下述實(shí)驗(yàn)條件下；1、一定的帶型、材質(zhì)和長度L0=Ld,實(shí)驗(yàn)帶長等于基準(zhǔn)帶長2、i=1、即大小帶輪相等，α

1=α

2=π，載荷平穩(wěn)將上式不同型號(hào)V帶的P0值都計(jì)算出來，定為基本額定功率，列于表8—4中，當(dāng)實(shí)際使用的帶傳動(dòng)，與實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)，要引入一些修正系數(shù)和額定功率增量，則上式可簡化為：（單根V帶的許用功率）[P0]=K

α

KL（P0+ΔP0）式中：Kα—包角系數(shù)，見表8—5。當(dāng)α

1≠π時(shí)。

KL—長度系數(shù)，見表8—3。當(dāng)Ld≠

L0時(shí)。第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日ΔP0—額定功率增量計(jì)入傳動(dòng)比i

≠

1

時(shí)，帶在大帶論上的彎曲程度對帶傳動(dòng)能力的影響。見表8—6。四、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算

1、確定計(jì)算功率：PcPc=KAPKA為工作情況系數(shù)，見表8—7。2、選擇V帶帶型：根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按圖8—7選取。第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑：d1、d2帶輪直徑越小，結(jié)構(gòu)就越緊湊，但彎曲應(yīng)力就越大，傳遞同樣的功率，所需帶的根數(shù)就多。因此小帶輪不能過小，應(yīng)滿足d1≥dmin各種帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列和最小直徑dmin見表8—8。

大帶輪按d2=id1計(jì)算，并取標(biāo)準(zhǔn)值。4、驗(yàn)算帶速vv=πd1n1/（60X1000）(m/s)

帶速v在5~25m/s之間為宜。第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日5、確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld初定中心距a0按下式選?。?.7(d1+d2)≤a0≤

2(d1+d2)第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日按帶長L，查表8-3，選定一個(gè)靠近基準(zhǔn)長度（稍大一點(diǎn)）Ld的v帶。這時(shí)的實(shí)際中心距a為實(shí)際中心距a的調(diào)節(jié)范圍推薦值為：amin=a-0.015Ld（mm）amax=a+0.03Ld（mm）6、驗(yàn)算小帶輪包角

1：小帶輪包角

1=180o-2。由于值很小，故有所以

1=180o-2=180o-（d2-d1）X57.3o/a一般要求

1

120o否則增大中心距a或減小傳動(dòng)比i第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日7、確定V帶根數(shù)：Z由計(jì)算功率Pc除以單根V帶的額定功率[P0]既是所需V帶的根數(shù)ZZ=Pc/[P0]計(jì)算出來的數(shù)值向上圓整，確定V帶的根數(shù)，但不能超過該型號(hào)的最多根數(shù)。見下表：

否則，修改參數(shù)，重新設(shè)計(jì)計(jì)算V帶型號(hào)YZABCDEzmax1256889第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日8、確定帶的初拉力：F0帶的初拉力過小，帶的工作能力就小，而初拉力過大，又會(huì)使帶產(chǎn)生較大的變形，壽命縮短，一般推薦張緊后單根帶的初拉力F0為：怎樣才能知道帶張緊后的初拉力F0就是上式所確定的值呢？用以下方法測定：

第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日

取一重物G（其值查手冊）放在張緊的帶上，測其撓度，沿跨距每100mm產(chǎn)生1.6mm的撓度，即為帶所需的初拉力F0計(jì)算撓度：y=1.6a/100(mm)a為兩帶輪中心距若實(shí)測撓度>y值,說明帶松,F0過小,要張緊點(diǎn)。若實(shí)測撓度<y值,說明帶緊,F0過大,要放松點(diǎn)。直到實(shí)測撓度等于計(jì)算值，則正好。第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日9、計(jì)算帶輪軸上所受的壓力：FQ為了簡化計(jì)算，不計(jì)帶的緊松邊的拉力差，則通過帶輪作用在軸上的壓力FQ為：10、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)確定帶輪結(jié)構(gòu)類型、材料、結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工作圖。五、設(shè)計(jì)實(shí)例

自己看書！第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日第四節(jié)、V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、V帶帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪常用的材料包括鑄鐵、鑄鋼、鋁合金或工程塑料，鑄鐵材料應(yīng)用最廣。當(dāng)帶速v＜25m/s時(shí)，常用灰口鑄鐵HT150或HT200；當(dāng)v=25m/s～40m/s時(shí)，宜用球墨鑄鐵、鑄鋼或沖壓