機械設計基礎（第3版）課件 第9章 撓性傳動

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撓性傳動主要包括帶傳動和鏈傳動。它們都是通過撓性曳引元件，在兩個或多個傳動輪之間傳遞運動和動力。

帶傳動中所用的撓性曳引元件為各種型式的傳動帶，按其工作原理分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。

鏈傳動中所用的曳引元件為各種型式的傳動鏈。鏈傳動通過鏈條的各個鏈節(jié)與鏈輪輪齒相互嚙合實現(xiàn)傳動。

3第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點第2節(jié)帶傳動的工作情況第3節(jié)V帶及V帶輪第4節(jié)普通V帶傳動的設計第5節(jié)帶傳動的張緊與維護第6節(jié)鏈傳動的工作原理及特點第7節(jié)鏈與鏈輪第8節(jié)鏈傳動的工作情況第9節(jié)鏈傳動的設計計算第10節(jié)鏈傳動的合理布置與潤滑第9章?lián)闲詡鲃?/p>

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帶傳動一般是由主動輪、從動輪緊套在兩輪上的傳動帶及機架組成。原動機轉動帶的傳動過程：驅動主動輪主動輪轉動從動輪轉動帶與輪的摩擦第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

5第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

6嚙合型帶傳動第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

7V帶傳動第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

8平帶傳動第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

9多楔帶傳動第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

10圓帶傳動第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

111）帶具有彈性，能緩沖、吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小；優(yōu)點：2）過載時帶在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞，起安全保護作用；3）適用于中心距較大的場合；4）結構簡單，裝拆方便，成本較低。1）帶在帶輪上有相對滑動，傳動比不恒定；缺點：2）傳動效率低，帶的壽命較短；3）傳動的外廓尺寸大；4）需要張緊，支撐帶輪的軸和軸承受力較大；5）不宜用于高溫、易燃等場合。第1節(jié)帶傳動的工作原理、類型和特點

12摩擦力方向判斷。緊邊和松邊的形成

緊邊、松邊的拉力差等于接觸面間摩擦力總和Ff，稱為帶傳動的有效拉力。第2節(jié)帶傳動的工作情況

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當Ff達到極限Fflim時，帶的緊邊拉力F1與松邊拉力F2的關系可用柔性體摩擦的歐拉公式表示為歐拉公式——柔韌體摩擦公式應用一：負載-->所需要的最小初拉力？應用二：初拉力-->所能傳遞的最大負載？注意：歐拉公式只適用于臨界狀態(tài)下的受力分析第2節(jié)帶傳動的工作情況

141）初拉力F0。Fflim與F0成正比。F0越大，帶與帶輪之間的正壓力越大，傳動時的摩擦力就越大。若F0過小，則帶的傳動能力不能充分發(fā)揮，容易發(fā)生打滑。但F0過大，帶的壽命降低，軸和軸承受力大。2）包角α。α越大，F(xiàn)flim越大。因α增加，帶與帶輪間的接觸弧間摩擦力總和增加，從而提高傳遞載荷的能力。3）摩擦系數(shù)f。f越大，F(xiàn)flim越大。摩擦系數(shù)與帶和帶輪的材料、表面狀況、工作環(huán)境條件有關。

預緊力F0↑→最大有效拉力Fec↑

包角α↑→最大有效拉力Fec↑

摩擦系數(shù)f↑→最大有效拉力Fec↑第2節(jié)帶傳動的工作情況

151、拉應力2、離心拉應力

當帶沿帶輪作圓周運動時，帶上每一質點都受離心力作用。離心力對帶產(chǎn)生的離心拉力為：

離心力產(chǎn)生的離心拉應力在帶的所有橫剖面上都是相等的。第2節(jié)帶傳動的工作情況

163、彎曲應力最大應力位置數(shù)值帶的緊邊開始繞上小輪處帶受變應力

帶輪基準的直徑越小，帶越厚，帶的彎曲應力越大。普通V帶傳動，為防止過大的彎曲應力，對每種型號的V帶都規(guī)定了最小帶輪基準直徑ddmin。第2節(jié)帶傳動的工作情況

17通過分析可知，帶傳動時，皮帶中存在著三種應力由拉力產(chǎn)生的拉應力由離心力產(chǎn)生的離心拉應力由皮帶繞過帶輪因彎曲而產(chǎn)生的彎曲應力三種應力共同作用，使帶處在變應力條件下工作，故帶易發(fā)生疲勞破壞。第2節(jié)帶傳動的工作情況

18由于帶的彈性變形而引起帶在輪面上滑動的現(xiàn)象，稱為彈性滑動

主動輪:膠帶邊走邊縮短

從動輪:膠帶邊走邊伸長帶的緊邊進入主動輪的速度=主動輪圓周速度帶的松邊進入從動輪的速度=從動輪圓周速度

丟轉速主、從動輪的圓周線速度不相等>產(chǎn)生原因固有特性，不可避免帶是彈性體兩邊拉力差速度相等速度相等第2節(jié)帶傳動的工作情況

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帶傳動時，帶與輪面之間存在著彈性滑動，這使得從動帶輪的圓周速度v2總是低于主動帶輪的圓周速度v1。v2相對于v1的降低率稱為帶傳動的滑動率e：

當ε為1％～2％，在一般傳動中可以不計。第2節(jié)帶傳動的工作情況

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當帶傳動的載荷增大時，有效拉力F相應增大。當有效拉力F達到或超過與小帶輪間的摩擦力總和的極限值時，帶與帶輪在整個接觸弧上發(fā)生相對滑動。這種現(xiàn)象稱為打滑。

打滑使帶傳動的運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，帶會受到嚴重的磨損，不能正常工作，這是必須避免的。（壞處、好處）彈性滑動VS打滑第2節(jié)帶傳動的工作情況

21普通V帶：帶的型號YZABCDE節(jié)寬基準直徑當帶垂至于底邊彎曲時，在帶中保持長度不變的周線（節(jié)線）所組成的面（節(jié)面）的寬度?；鶞书L度與節(jié)寬相對應的帶輪直徑（節(jié)徑）。位于測量帶輪的基準直徑上的周線長度。第3節(jié)V帶及V帶輪

22V帶輪槽尺寸標準輪槽角

vs

楔角基準長度

vs

基準直徑第3節(jié)V帶及V帶輪

23第3節(jié)V帶及V帶輪

241、主要失效形式1）打滑：當傳遞的圓周力F超過了帶與帶輪間摩擦力的總和的極限時，發(fā)生過載打滑，使傳動實效。2）疲勞破壞：傳動帶在變應力的反復作用下，發(fā)生裂紋、脫層、松散，直至斷裂。2、設計準則

在保證帶傳動不發(fā)生打滑的前提下，充分發(fā)揮帶傳動的能力，并使傳動具有一定的疲勞強度和壽命。第4節(jié)普通V帶傳動的設計

251、不打滑條件2、疲勞強度條件同時滿足兩個條件的傳動功率為（單根V帶基本額定功率）不打滑不疲勞破壞第4節(jié)普通V帶傳動的設計

26特定試驗條件特定長度單根帶所能傳遞的基本額定功率不打滑8.3.1單根普通V帶的基本額定功率不疲勞破壞實際工作中單根帶所能傳遞的許用功率（額定功率）帶長修正系數(shù)包角修正系數(shù)時的功率增量第4節(jié)普通V帶傳動的設計

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已知條件：

設計內容。

傳動的用途和工作情況；傳遞的功率P；主動輪、從動輪的轉速n1、n2（或傳動比i）；傳動位置要求和外廓尺寸要求；原動機類型等。

帶的型號、長度和根數(shù)，帶輪的尺寸、結構和材料，傳動的中心距，帶的初拉力和壓軸力，張緊及防護裝置等。8.3.2設計計算的已知條件和設計內容第4節(jié)普通V帶傳動的設計

281、確定設計功率Pn

根據(jù)傳遞的功率P、載荷性質、原動機種類和工作情況等確定設計功率。

按表8-7選取工況系數(shù)，在反復啟動、正反轉頻繁、工作條件惡劣等場合KA應乘以1.2。設計功率Pd=KAP單根V帶基本額定功率P0單根V帶額定功率[P]名義功率P設計/計算功率Pd/Pca

若干系數(shù)

若干系數(shù)第4節(jié)普通V帶傳動的設計

29工作情況系數(shù)KA工作情況KA空、輕載啟動重載啟動每天工作小時數(shù)/h＜1010～16＞16＜1010～16＞16載荷變動微小離心式水泵和壓縮機、輕型輸送機等1.01.11.21.11.21.3載荷變動小壓縮機、發(fā)電機、金屬切削機床、印刷機、木工機械等1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大制磚機、斗式提升機、起重機、沖剪機床、紡織機械、橡膠機械、重載輸送機、磨粉機等1.21.31.41.41.51.6載荷變動大破碎機、摩碎機等1.31.41.51.51.61.8第4節(jié)普通V帶傳動的設計

302、選擇帶型

根據(jù)帶傳動的設計功率Pd和小帶輪轉速n1初選帶型。第4節(jié)普通V帶傳動的設計

313、確定帶輪基準直徑dd1、dd2

國家標準中規(guī)定了帶輪的最小基準直徑和帶輪的基準直徑系列。型號YZABCDE20507512520035550020、22.4、25、28、31.5、…2500帶輪直徑系列

當其他條件不變時，帶輪基準直徑越小，帶傳動越緊湊，但帶內的彎曲應力越大，導致帶的疲勞強度下降，傳動效率下降。選擇小帶輪直徑應使，并取標準值。

大輪基準直徑：

當忽略滑動率：第4節(jié)普通V帶傳動的設計

324、驗算帶速

帶速太高則離心力大，使帶與帶輪間的正壓力減小，傳動能力下降，易打滑。帶速太低則要求有效拉力F過大，使帶的根數(shù)過多。一般v在5～25m/s之間。5、確定中心距和帶長

根據(jù)初算帶長選取相近的基準長度Ld。

實際中心距a：第4節(jié)普通V帶傳動的設計

336、驗算包角

小輪包角：7、確定帶的根數(shù)

帶的根數(shù)z應根據(jù)計算值圓整。當z過大時，應改選帶輪基準直徑或改選帶型，重新設計

一般要求小輪包角：型號YZABC、D、E推薦輪槽數(shù)1-31-41-51-63-10第4節(jié)普通V帶傳動的設計

348、確定初拉力

既能發(fā)揮帶的傳動能力，又能保證帶的壽命的單根V帶的初拉力應為：9、計算壓軸力

為了設計軸和軸承，應計算V帶對軸的壓力FQ。FQ可近似地按兩邊初拉力的合力計算。第4節(jié)普通V帶傳動的設計

352、帶傳動的張緊裝置根據(jù)帶的摩擦傳動原理，帶必須在預張緊后才能正常工作；張緊的目的運轉一定時間后，帶會松弛，為了保證帶傳動的能力，必須重新張緊，才能正常工作。

常見的張緊裝置有定期張緊裝置、自動張緊裝置、張緊輪張緊裝置。1、帶傳動的布置第5節(jié)帶傳動的張緊與維護

362、帶傳動的張緊裝置1）定期張緊裝置第5節(jié)帶傳動的張緊與維護

378.3.4帶傳動的結構設計2、帶傳動的張緊裝置2）自動張緊裝置第5節(jié)帶傳動的張緊與維護

38第5節(jié)帶傳動的張緊與維護

39第6節(jié)鏈傳動的工作原理及特點鏈傳動是依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。

40與帶傳動相比，鏈傳動能保持準確的平均傳動比，徑向壓軸力小，適于低速情況下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動安裝精度要求較低，成本低廉，可遠距離傳動。鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比。鏈傳動主要用在要求工作可靠、轉速不高，且兩軸相距較遠，以及其它不宜采用齒輪傳動的場合。鏈傳動的特點和應用第6節(jié)鏈傳動的工作原理及特點

41第7節(jié)鏈與鏈輪鏈傳動的類型按所用鏈條分滾子鏈傳動套筒鏈傳動板式鏈傳動齒形鏈傳動

42滾子鏈滾子鏈是由滾子、套筒、銷軸、內鏈板和外鏈板組成；內鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈配合；滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。外鏈板內鏈板套筒滾子銷軸過盈配合間隙配合第7節(jié)鏈與鏈輪

43鏈條的接頭處的固定形式有：第7節(jié)鏈與鏈輪

44第7節(jié)鏈與鏈輪

45第7節(jié)鏈與鏈輪

46直徑小的鏈輪常制成實心式，如圖a；中等直徑的鏈輪常制成輻板式，如圖b；大直徑（d>200mm）的鏈輪常制成組合式，可將齒圈用螺栓聯(lián)接在輪轂上，如圖c將齒圈焊接在輪轂上，如圖d鏈輪的結構圖a圖b圖c圖d第7節(jié)鏈與鏈輪

47輪齒的齒形應保證鏈節(jié)能平穩(wěn)地進入和退出嚙合，受力良好，不易脫鏈，便于加工。規(guī)定最大和最小齒槽形狀。常用的是三圓一直齒形。鏈輪的齒形第7節(jié)鏈與鏈輪

48鏈輪上被鏈條節(jié)距等分的圓稱為分度圓，其直徑用d表示鏈輪的基本參數(shù)及主要尺寸第7節(jié)鏈與鏈輪

49齒頂圓直徑齒根圓直徑d1為滾子直徑第7節(jié)鏈與鏈輪

50鏈輪的輪齒應有足夠的接觸強度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。因小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受沖擊力也大，故所用材料一般優(yōu)于大鏈輪。常用的鏈輪材料有碳素鋼（如Q235、Q275、45、ZG310-570等），灰鑄鐵（如HT200）等。重要的鏈輪可采用合金鋼。當大鏈輪用鑄鐵制造時，小鏈輪通常都用鋼。鏈輪的材料第7節(jié)鏈與鏈輪

51第8節(jié)鏈傳動的工作情況

鏈條的每個鏈節(jié)是剛性的，鏈條繞上鏈輪后形成折線，因此鏈傳動相當于一對多邊形輪子之間的傳動，邊數(shù)為鏈輪的齒數(shù)。

設z1、z2為兩鏈輪的齒數(shù)，p為節(jié)距（mm），n1、n2為兩鏈輪的轉速（r/min），則鏈條平均線速度（簡稱鏈速）為

52鏈傳動的平均傳動比為：鏈條鉸鏈A點上下運動分速度前進分速度第8節(jié)鏈傳動的工作情況

53A點的前進分速度上下運動分速度在

到

，即由

到

的范圍內變化。第8節(jié)鏈傳動的工作情況

54主動輪上某處前進分速度從動輪某處的前進分速度鏈傳動的瞬時傳動比=？第8節(jié)鏈傳動的工作情況

55由此可知，當主動輪以角速度等速轉動時，鏈條的瞬時速度周期性地由小變大，又由大變小，每轉過一個節(jié)距變化一次多邊形效應

鏈條在垂直于鏈節(jié)中心線方向的分速度，也作周期性變化，從而使鏈條上下抖動。由于鏈速是變化的，工作時不可避免地要產(chǎn)生振動和動載荷。鏈傳動的不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點所造成的，稱為鏈傳動的多邊形效應。第8節(jié)鏈傳動的工作情況

56鏈傳動的運動沖擊

鏈條速度和從動鏈輪角速度的周期性變化，產(chǎn)生附加動載荷,鏈條加速度為：由于鏈條前進的加速度引起的動載荷為第8節(jié)鏈傳動的工作情況

57鏈傳動的受力分析鏈傳動工作時，緊邊和松邊的拉力不相等。緊邊所受的拉力F1為工作拉力Ft、離心拉力Fc和懸垂拉力Fr之和松邊所受的拉力F2為離心拉力Fc

和懸垂拉力Fr之和第8節(jié)鏈傳動的工作情況

58滾子鏈傳動的設計計算和主要參數(shù)選擇

一般設計鏈傳動時的已知條件為：傳動的用途和工作情況，原動機的類型，需要傳遞的功率，主動輪的轉速，傳動比以及外廓安裝尺寸等。

設計計算一般包括：確定滾子鏈的型號、鏈節(jié)距、鏈節(jié)數(shù)，選擇鏈輪的齒數(shù)、材料、結構、繪制鏈輪工作圖并確定傳動的中心距。第9節(jié)鏈傳動的設計計算

59第9節(jié)鏈傳動的設計計算鏈傳動的失效形式

60第9節(jié)鏈傳動的設計計算

61滾子鏈傳動的設計計算和主要參數(shù)選擇1.鏈的節(jié)距和排數(shù)