機械設(shè)計基礎(chǔ)少學(xué)時第講

機械設(shè)計基礎(chǔ)少學(xué)時第講第1頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第六章帶傳動和鏈傳動第一節(jié)帶傳動概述第二節(jié)普通V帶傳動的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)第三節(jié)帶傳動的工作原理第四節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算第五節(jié)帶傳動的張緊裝置及安裝維護第六節(jié)鏈傳動及其結(jié)構(gòu)第七節(jié)鏈傳動的運動特性與受力分析第八節(jié)滾子鏈傳動的設(shè)計計算第九節(jié)鏈傳動的正確使用和維護第2頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五本講小結(jié)1、普通V帶傳動的設(shè)計步驟2、帶傳動的張緊裝置及安裝維護3、鏈傳動的組成、特點及應(yīng)用4、滾子鏈及鏈輪的結(jié)構(gòu)和主要尺寸計算第3頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五首鋼礦業(yè)公司培訓(xùn)中心第4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第四節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算返回本章普通V帶傳動的設(shè)計，是在給定的條件下確定帶傳動的參數(shù)。一、確定V帶的截型和帶輪基準(zhǔn)直徑二、確定中心距和V帶基準(zhǔn)長度三、確定V帶的根數(shù)四、計算皮帶的初拉力六、帶輪的尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計一般設(shè)計步驟如下。五、計算作用在軸上的載荷例6-1第5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五課間休息第6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五1、傳動的用途、工作情況及原動機的類型、起動方式；設(shè)計條件2、傳遞的功率；3、大、小帶輪的轉(zhuǎn)速等。返回本節(jié)第7頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五1、選取V帶的截型、計算基準(zhǔn)長度和根數(shù)；設(shè)計內(nèi)容5、設(shè)計傳動的張緊裝置。4、計算作用在軸上的載荷；3、確定帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸；2、確定傳動的中心距；返回本節(jié)第8頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五確定V帶的截型和帶輪基準(zhǔn)直徑返回本節(jié)1、計算設(shè)計功率2、選擇V帶截型4、驗算帶速3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑小帶輪大帶輪根據(jù)計算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由選型圖初選帶的型號，選用較小截面的截型，會使帶的根數(shù)增加；選用較大截面的截型，會使傳動結(jié)構(gòu)尺寸增大，但所需帶的根數(shù)將相應(yīng)減少。第9頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五計算設(shè)計功率返回設(shè)計功率是根據(jù)帶傳遞的功率、載荷性質(zhì)、連續(xù)工作時間等確定的，即式中，Pd是設(shè)計功率(kW)；KA是工況系數(shù)，見表；P是帶傳動的名義功率(kW)。第10頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑返回為了減小彎曲應(yīng)力，應(yīng)盡可能選用較大的帶輪直徑。但直徑增大會加大傳動的外廓尺寸，故應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當(dāng)?shù)膸л喼睆?。V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列小帶輪的基準(zhǔn)直徑ddl可根據(jù)普通V帶選型圖確定。選定小帶輪基準(zhǔn)直徑應(yīng)符合基準(zhǔn)直徑系列尺寸。第11頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶選型圖圖中所列帶輪基準(zhǔn)直徑為相應(yīng)截型小帶輪的薦用的基準(zhǔn)直徑ddl，起始值為其最小基準(zhǔn)直徑。返回第12頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑當(dāng)要求傳動比誤差較小時，應(yīng)考慮滑動率按下式計算：大帶輪基準(zhǔn)直徑可按下式計算：選取的大帶輪直徑也要符合基準(zhǔn)直徑系列尺寸V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列返回第13頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五驗算帶速返回一般應(yīng)使帶速v=5～25m/s，較適宜的速度v=10～20m／s。帶速的計算式為普通V帶質(zhì)量較大,帶速較高,會因慣性離心力過大而降低帶與帶輪間的正壓力,從而降低摩擦力和傳動能力；帶速過低,則在傳遞相同功率的條件下，有效拉力F增大,要求帶的根數(shù)較多。式中，各參數(shù)的量綱：v(m/s)；ddl(mm)；n1(r/min)。第14頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五工況系數(shù)KA返回第15頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶選型圖若由Pd和，nl確定的坐標(biāo)點靠近兩種截型的交界處，可先取兩種截型計算，然后進行分析比較來決定取舍。返回第16頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五確定中心距和V帶基準(zhǔn)長度返回本節(jié)1、初選中心距a0

2、確定V帶基準(zhǔn)長度Ld3、計算實際中心距a4、驗算小帶輪包角α1第17頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五初選中心距所以，一般可根據(jù)傳動的需要初選中心距a0，即中心距過大，則帶的長度增加，傳動中易引起帶的振顫。中心距過小，當(dāng)帶速一定時，單位時間內(nèi)帶繞經(jīng)帶輪的次數(shù)增多，帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加，易造成帶的疲勞損壞。V帶傳動中心距應(yīng)適宜返回第18頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五確定V帶基準(zhǔn)長度根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系、帶輪的基準(zhǔn)直徑及初選中心距，計算所需V帶基準(zhǔn)長度Ld0，然后按基準(zhǔn)長度系列選取V帶基準(zhǔn)長度Ld。返回第19頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶的基準(zhǔn)長度及長度修正系數(shù)返回第20頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五計算實際中心距根據(jù)選定的Ld，可計算帶傳動的實際中心距a，即返回考慮安裝調(diào)整和補償張緊力的需要，通常將帶傳動設(shè)計成中心距可調(diào)的結(jié)構(gòu)，其調(diào)整范圍為第21頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五驗算小帶輪包角一般要求1≥120°，個別情況可小到90°。返回小帶輪包角計算式為由上式可知，小帶輪包角1隨中心距a的增大及傳動比i=dd2/dd1的減小而增大，故可通過適當(dāng)增大中心距或減小傳動比來增大小輪包角。包角是影響帶傳動工作能力的主要參數(shù)之一。包角大,帶的承載能力高；反之易打滑。第22頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五確定V帶的根數(shù)式中：Pd為設(shè)計功率（kW）

P1為單根普通V帶的基本額定功率(kW)，它是1=2=180°(i=1)、特定帶長、載荷平穩(wěn)條件下，單根V帶所能傳遞的功率,見表P0為單根普通V帶基本額定功率的增量(kW)

,它是考慮i≠1時帶繞在大帶輪上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力比繞在小帶輪上的小，使所能傳遞的功率有所增加,見表K為包角修正系數(shù),考慮到

180°時,對傳動能力的影響,見表KL為長度修正系數(shù)，考慮帶不為特定長度時的修正系數(shù)，見表帶的根數(shù)越多，則帶輪越寬，越容易導(dǎo)致各根帶受載不均，故通?？刂茙У母鶖?shù)z≤10。返回本節(jié)第23頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單根普通V帶的基本額定功率下一頁第24頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單根普通V帶的基本額定功率(續(xù))返回第25頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單根普通V帶基本額定功率的增量返回第26頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五包角修正系數(shù)返回第27頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶的基準(zhǔn)長度及長度修正系數(shù)返回第28頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五計算皮帶的初拉力返回本節(jié)初拉力不足，產(chǎn)生的摩擦力較小，傳動易打滑，帶的工作能力不能充分發(fā)揮；初拉力過大，將降低帶的壽命，增大軸與軸承的受力。較適宜的初拉力：為了保證帶傳動的正常工作，應(yīng)使帶具有一定的初拉力。式中：F0為初拉力（N）；Pd計算功率（kW）；v為帶速(m/s)；z為帶的根數(shù)；Kα為包角修正系數(shù)；q是單位帶長的質(zhì)量(kg/m)；第29頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五計算作用在軸上的載荷返回本節(jié)為了設(shè)計軸與軸承，需計算帶傳動作用在軸上的載荷FQ，通常取帶兩邊初拉力的合力作近似計算，即第30頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五帶輪的尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)設(shè)計計算得出的帶輪基準(zhǔn)直徑的大小和帶速的大小，選擇帶輪材料，確定帶輪結(jié)構(gòu)形式，并繪制出帶輪零件圖。具體參見第二節(jié)“V帶輪的材料和結(jié)構(gòu)”或有關(guān)機械設(shè)計手冊。返回本節(jié)第31頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五例6-1設(shè)計一電動機與減速器之間的普通V帶傳動。已知：電動機功率P=5kW，轉(zhuǎn)速n1=1460r/min，減速器輸入軸轉(zhuǎn)速n2=320r/min，載荷變動微小，負載起動，每天工作16h，要求結(jié)構(gòu)緊湊。下一頁解:查表工況系數(shù)表查V帶選型圖查V帶選型圖和V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取帶輪基準(zhǔn)直徑系列第32頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五例6-1(續(xù))下一頁查普通V帶的基準(zhǔn)長度第33頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五例6-1(續(xù))返回本節(jié)查普通V帶的帶長修正系數(shù)查包角修正系數(shù)查額定功率增量表查基本額定功率表查普通V帶截面的基本參數(shù)和尺寸第34頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五工況系數(shù)KA返回第35頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶選型圖若由Pd和nl確定的坐標(biāo)點靠近兩種截型的交界處，可先取兩種截型計算，然后進行分析比較來決定取舍。返回第36頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列返回第37頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶的基準(zhǔn)長度返回第38頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶的帶長修正系數(shù)返回第39頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單根普通V帶的基本額定功率返回第40頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單根普通V帶基本額定功率的增量返回第41頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五包角修正系數(shù)返回第42頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五普通V帶截面的基本參數(shù)和尺寸返回第43頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第五節(jié)帶傳動的張緊裝置及安裝維護返回本章一、帶傳動的張緊裝置帶工作一段時間后會產(chǎn)生塑性伸長，導(dǎo)致初拉力降低，影響正常傳動。為了使帶產(chǎn)生并保持一定的初拉力，帶傳動應(yīng)設(shè)置張緊裝置。中心距可調(diào)的張緊裝置常用的張緊裝置按中心距是否可調(diào)分為兩類。中心距不可調(diào)的張緊裝置二、V帶傳動的安裝與維護在V帶傳動在安裝與使用過程中應(yīng)注意的事項第44頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五中心距可調(diào)張緊裝置圖a、b為定期調(diào)整張緊裝置，當(dāng)帶需要張緊時，通過調(diào)整螺栓改變電動機的位置，加大傳動中心距，使帶獲得所需的張緊力。圖a適用于兩軸中心連線水平或傾斜不大的傳動，圖b適用于兩軸中心連線鉛垂或近于鉛垂方向的傳動。圖c所示為自動張緊裝置，電動機固定在擺架上，靠電動機與擺架的自重實現(xiàn)張緊。自動張緊裝置常用于中、小功率的傳動。返回本節(jié)第45頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五中心距不可調(diào)張緊裝置圖a所示為定期調(diào)整裝置，通過定期調(diào)整張緊輪達到使帶張緊的目的。在這種張緊裝置中，張緊輪壓在帶的松邊內(nèi)側(cè)，避免了帶的反向彎曲；而且張緊輪應(yīng)盡量靠近大帶輪，防止因張緊而導(dǎo)致小帶輪包角減小過多。圖b所示為自動張緊裝置，重錘使張緊輪自動壓在松邊的外側(cè)。為了增大小帶輪包角，張緊輪應(yīng)靠近小帶輪。這種張緊使帶受到反向彎曲，從而會降低帶的壽命。中心距不可調(diào)時，用張緊輪實現(xiàn)張緊。返回本節(jié)第46頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五注意事項2）為了保證安全，帶傳動一般應(yīng)安裝防護罩，并在使用過程中定期檢查、調(diào)整帶的張緊力。返回本節(jié)

1）安裝時兩帶輪軸線必須平行，兩輪輪槽中線必須對正，以減輕帶的磨損。3）帶不宜與酸、堿、油一類的介質(zhì)接觸，工作溫度一般不應(yīng)超過60℃，以防帶的迅速老化。4）多根帶并用時，為避免各根帶受載不均，帶的配組代號應(yīng)相同。若其中一根帶松弛或損壞，應(yīng)全部同時更換，以免新舊帶并用時，新帶短、舊帶長而加速新帶的磨損。第47頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第六節(jié)鏈傳動及其結(jié)構(gòu)返回本章一、鏈傳動的組成二、鏈傳動的特點及應(yīng)用三、鏈的結(jié)構(gòu)傳動鏈按結(jié)構(gòu)不同主要有齒形鏈滾子鏈本章主要介紹滾子鏈傳動的基本知識與設(shè)計計算。四、鏈輪的齒形五、鏈輪的結(jié)構(gòu)及材料第48頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五鏈傳動的組成如圖所示，鏈傳動由主動鏈輪、從動鏈輪和撓性環(huán)形鏈組成，通過鏈與鏈輪輪齒的嚙合傳遞運動和動力，屬于具有中間撓性件的嚙合傳動。返回本節(jié)第49頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五鏈傳動的特點及應(yīng)用與帶傳動相比，其優(yōu)點：①沒有滑動，能保證準(zhǔn)確的平均傳動比；②低速時可傳遞較大的載荷，傳動效率較高；③不需要很大的張緊力，作用在軸及軸承上的載荷較小；④在油污、溫度較高等惡劣環(huán)境中仍能正常工作；⑤在工作條件相同的情況下，結(jié)構(gòu)比較緊湊。與齒輪傳動相比，鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，對制造和安裝的精度要求較低，能適用于中心距較大的傳動。缺點：①只能用于平行軸之間的傳動；②瞬時鏈速不穩(wěn)定，瞬時傳動比不準(zhǔn)確，因此傳動平穩(wěn)性較差，沖擊和噪聲較大；③不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用；④制造費用比帶傳動高。通常鏈傳動允許的傳動比imax=7，傳遞的功率P≤100kW，鏈速v≤15m／s，傳動效率η=0.94～0.97，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、礦山、機床、起重運輸?shù)葯C械中。返回本節(jié)第50頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五滾子鏈滾子鏈應(yīng)用較廣，其結(jié)構(gòu)如圖所示。銷軸與外鏈板、套筒與內(nèi)鏈板之間均采用過盈配合，而銷軸與套筒、套筒與滾子之間則采用間隙配合，從而使套筒可繞銷軸、滾子可繞套筒轉(zhuǎn)動。當(dāng)鏈與鏈輪嚙合時，滾子與鏈輪輪齒之間為滾動摩擦，有效地消減了鏈與輪齒的磨損。相鄰兩銷軸中心之間的距離稱為鏈節(jié)距，用p表示，它是鏈的主要參數(shù)。鏈節(jié)距越大，則各部尺寸越大，所能傳遞的功率也越大。鏈的內(nèi)、外鏈板均為“∞”字形，使鏈板各橫截面接近等強度并減輕質(zhì)量。下一頁第51頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五滾子鏈(續(xù))鏈的長度用鏈節(jié)數(shù)Lp表示。鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)，以便在接頭處恰好為內(nèi)鏈板與外鏈板相搭接。接頭處可用鋼絲鎖銷、開口鎖銷或彈簧卡片將銷軸與聯(lián)接鏈板固定(圖a、b、c)。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，需要用過渡鏈節(jié)閉合鏈條(圖d)。過渡鏈節(jié)在工作中不僅受拉力，而且受附加彎矩的作用，一般應(yīng)盡量避免使用。但是，這種鏈節(jié)的彈性較好，可以緩沖和吸振，故在重載、有沖擊、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)條件下工作時，可采用全部由過渡鏈節(jié)組成的彎板鏈下一頁第52頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五滾子鏈(續(xù))在需要傳遞較大功率時，可采用多排鏈，如雙排鏈或三排鏈。多排鏈可視為幾條單排鏈用長銷軸聯(lián)接構(gòu)成。通常，排數(shù)越多承載能力越大，但制造和裝配誤差也越大，各排鏈?zhǔn)茌d不均現(xiàn)象越嚴重，故排數(shù)一般不超過4。滾子鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩種系列，常用A系列，其尺寸及主要參數(shù)見表。例：A系列、節(jié)距31.75mm、雙排、60節(jié)的滾子鏈標(biāo)記為鏈的標(biāo)記方法為：鏈號一排數(shù)×鏈節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)號20A—2×60GB／T1243—1997返回本節(jié)第53頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五滾子鏈的主要參數(shù)返回第54頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五齒形鏈返回本節(jié)如圖所示，齒形鏈?zhǔn)怯沙山M的齒形鏈板左右交錯排列，并用鉸鏈聯(lián)接而成，鏈板兩側(cè)為直邊，夾角一般為60°。與滾子鏈相比，這種鏈傳動平穩(wěn)，承受沖擊的性能好，噪聲小，但價格較貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也較重，多用于高速(鏈速可達40m／s)和運動精度要求較高的場合。第55頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五鏈輪的齒形返回本節(jié)圖a所示是目前最常用的滾子鏈鏈輪的端面齒形，由三段圓弧(aa、ab、cd)和一段直線(bc)組成，具有較好的嚙合性能。因這種齒形是用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工的，故在鏈輪零件圖上不必畫出輪齒的端面齒形，只需注明“齒形按3RGB/T1243—1997規(guī)定制造”即可。但必須畫出輪齒的軸向齒形，且其軸向齒形和尺寸應(yīng)符合GB/T1243—1997的規(guī)定，見滾子鏈鏈輪的軸向齒廓尺寸繞在鏈輪上的鏈節(jié)銷軸中心所在的圓周稱為鏈輪的分度圓，其直徑用d表示，鏈輪的主要尺寸計算公式第56頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五滾子鏈鏈輪的軸向齒廓尺寸滾子鏈的主要參數(shù)表返回