機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第3版）課件 第9章 撓性傳動(dòng)

2第9章?lián)闲詡鲃?dòng)

撓性傳動(dòng)主要包括帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。它們都是通過(guò)撓性曳引元件，在兩個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)輪之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

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

鏈傳動(dòng)中所用的曳引元件為各種型式的傳動(dòng)鏈。鏈傳動(dòng)通過(guò)鏈條的各個(gè)鏈節(jié)與鏈輪輪齒相互嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

3第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)第2節(jié)帶傳動(dòng)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(dòng)的設(shè)計(jì)第5節(jié)帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)第6節(jié)鏈傳動(dòng)的工作原理及特點(diǎn)第7節(jié)鏈與鏈輪第8節(jié)鏈傳動(dòng)的工作情況第9節(jié)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算第10節(jié)鏈傳動(dòng)的合理布置與潤(rùn)滑第9章?lián)闲詡鲃?dòng)

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帶傳動(dòng)一般是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶及機(jī)架組成。原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶的傳動(dòng)過(guò)程：驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶與輪的摩擦第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

5第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

6嚙合型帶傳動(dòng)第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

7V帶傳動(dòng)第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

8平帶傳動(dòng)第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

9多楔帶傳動(dòng)第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

10圓帶傳動(dòng)第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

111）帶具有彈性，能緩沖、吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲?。粌?yōu)點(diǎn)：2）過(guò)載時(shí)帶在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞，起安全保護(hù)作用；3）適用于中心距較大的場(chǎng)合；4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，成本較低。1）帶在帶輪上有相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比不恒定；缺點(diǎn)：2）傳動(dòng)效率低，帶的壽命較短；3）傳動(dòng)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(chǎng)合。第1節(jié)帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)

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(dòng)的有效拉力。第2節(jié)帶傳動(dòng)的工作情況

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當(dāng)Ff達(dá)到極限Fflim時(shí)，帶的緊邊拉力F1與松邊拉力F2的關(guān)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(yīng)用一：負(fù)載-->所需要的最小初拉力？應(yīng)用二：初拉力-->所能傳遞的最大負(fù)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(dòng)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(dòng)時(shí)的摩擦力就越大。若F0過(guò)小，則帶的傳動(dòng)能力不能充分發(fā)揮，容易發(fā)生打滑。但F0過(guò)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(guān)。

預(yù)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(dòng)的工作情況

151、拉應(yīng)力2、離心拉應(yīng)力

當(dāng)帶沿帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶上每一質(zhì)點(diǎn)都受離心力作用。離心力對(duì)帶產(chǎn)生的離心拉力為：

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

163、彎曲應(yīng)力最大應(yīng)力位置數(shù)值帶的緊邊開始繞上小輪處帶受變應(yīng)力

帶輪基準(zhǔn)的直徑越小，帶越厚，帶的彎曲應(yīng)力越大。普通V帶傳動(dòng)，為防止過(guò)大的彎曲應(yīng)力，對(duì)每種型號(hào)的V帶都規(guī)定了最小帶輪基準(zhǔn)直徑ddmin。第2節(jié)帶傳動(dòng)的工作情況

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

18由于帶的彈性變形而引起帶在輪面上滑動(dòng)的現(xiàn)象，稱為彈性滑動(dòng)

主動(dòng)輪:膠帶邊走邊縮短

從動(dòng)輪:膠帶邊走邊伸長(zhǎng)帶的緊邊進(jìn)入主動(dòng)輪的速度=主動(dòng)輪圓周速度帶的松邊進(jìn)入從動(dòng)輪的速度=從動(dòng)輪圓周速度

丟轉(zhuǎn)速主、從動(dòng)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(dòng)的工作情況

19

帶傳動(dòng)時(shí)，帶與輪面之間存在著彈性滑動(dòng)，這使得從動(dòng)帶輪的圓周速度v2總是低于主動(dòng)帶輪的圓周速度v1。v2相對(duì)于v1的降低率稱為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率e：

當(dāng)ε為1％～2％，在一般傳動(dòng)中可以不計(jì)。第2節(jié)帶傳動(dòng)的工作情況

20

當(dāng)帶傳動(dòng)的載荷增大時(shí)，有效拉力F相應(yīng)增大。當(dāng)有效拉力F達(dá)到或超過(guò)與小帶輪間的摩擦力總和的極限值時(shí)，帶與帶輪在整個(gè)接觸弧上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為打滑。

打滑使帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，帶會(huì)受到嚴(yán)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(dòng)VS打滑第2節(jié)帶傳動(dòng)的工作情況

21普通V帶：帶的型號(hào)YZABCDE節(jié)寬基準(zhǔn)直徑當(dāng)帶垂至于底邊彎曲時(shí)，在帶中保持長(zhǎng)度不變的周線（節(jié)線）所組成的面（節(jié)面）的寬度。基準(zhǔn)長(zhǎng)度與節(jié)寬相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑（節(jié)徑）。位于測(cè)量帶輪的基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度。第3節(jié)V帶及V帶輪

22V帶輪槽尺寸標(biāo)準(zhǔn)輪槽角

vs

楔角基準(zhǔn)長(zhǎng)度

vs

基準(zhǔn)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(dāng)傳遞的圓周力F超過(guò)了帶與帶輪間摩擦力的總和的極限時(shí)，發(fā)生過(guò)載打滑，使傳動(dòng)實(shí)效。2）疲勞破壞：傳動(dòng)帶在變應(yīng)力的反復(fù)作用下，發(fā)生裂紋、脫層、松散，直至斷裂。2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

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

251、不打滑條件2、疲勞強(qiáng)度條件同時(shí)滿足兩個(gè)條件的傳動(dòng)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(dòng)的設(shè)計(jì)

26特定試驗(yàn)條件特定長(zhǎng)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(shí)際工作中單根帶所能傳遞的許用功率（額定功率）帶長(zhǎng)修正系數(shù)包角修正系數(shù)時(shí)的功率增量第4節(jié)普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

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已知條件：

設(shè)計(jì)內(nèi)容。

傳動(dòng)的用途和工作情況；傳遞的功率P；主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動(dòng)比i）；傳動(dòng)位置要求和外廓尺寸要求；原動(dòng)機(jī)類型等。

帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，帶輪的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料，傳動(dòng)的中心距，帶的初拉力和壓軸力，張緊及防護(hù)裝置等。8.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算的已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容第4節(jié)普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

281、確定設(shè)計(jì)功率Pn

根據(jù)傳遞的功率P、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)種類和工作情況等確定設(shè)計(jì)功率。

按表8-7選取工況系數(shù)，在反復(fù)啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)頻繁、工作條件惡劣等場(chǎng)合KA應(yīng)乘以1.2。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)/計(jì)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(dòng)的設(shè)計(jì)

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

302、選擇帶型

根據(jù)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1初選帶型。第4節(jié)普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

313、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了帶輪的最小基準(zhǔn)直徑和帶輪的基準(zhǔn)直徑系列。型號(hào)YZABCDE20507512520035550020、22.4、25、28、31.5、…2500帶輪直徑系列

當(dāng)其他條件不變時(shí)，帶輪基準(zhǔn)直徑越小，帶傳動(dòng)越緊湊，但帶內(nèi)的彎曲應(yīng)力越大，導(dǎo)致帶的疲勞強(qiáng)度下降，傳動(dòng)效率下降。選擇小帶輪直徑應(yīng)使，并取標(biāo)準(zhǔn)值。

大輪基準(zhǔn)直徑：

當(dāng)忽略滑動(dòng)率：第4節(jié)普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

324、驗(yàn)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(dòng)能力下降，易打滑。帶速太低則要求有效拉力F過(guò)大，使帶的根數(shù)過(guò)多。一般v在5～25m/s之間。5、確定中心距和帶長(zhǎng)

根據(jù)初算帶長(zhǎng)選取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld。

實(shí)際中心距a：第4節(jié)普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

336、驗(yàn)算包角

小輪包角：7、確定帶的根數(shù)

帶的根數(shù)z應(yīng)根據(jù)計(jì)算值圓整。當(dāng)z過(guò)大時(shí)，應(yīng)改選帶輪基準(zhǔn)直徑或改選帶型，重新設(shè)計(jì)

一般要求小輪包角：型號(hào)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(dòng)的設(shè)計(jì)

348、確定初拉力

既能發(fā)揮帶的傳動(dòng)能力，又能保證帶的壽命的單根V帶的初拉力應(yīng)為：9、計(jì)算壓軸力

為了設(shè)計(jì)軸和軸承，應(yīng)計(jì)算V帶對(duì)軸的壓力FQ。FQ可近似地按兩邊初拉力的合力計(jì)算。第4節(jié)普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

352、帶傳動(dòng)的張緊裝置根據(jù)帶的摩擦傳動(dòng)原理，帶必須在預(yù)張緊后才能正常工作；張緊的目的運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，帶會(huì)松弛，為了保證帶傳動(dòng)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(dòng)張緊裝置、張緊輪張緊裝置。1、帶傳動(dòng)的布置第5節(jié)帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)

362、帶傳動(dòng)的張緊裝置1）定期張緊裝置第5節(jié)帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)

378.3.4帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、帶傳動(dòng)的張緊裝置2）自動(dòng)張緊裝置第5節(jié)帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)

38第5節(jié)帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)

39第6節(jié)鏈傳動(dòng)的工作原理及特點(diǎn)鏈傳動(dòng)是依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

40與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，徑向壓軸力小，適于低速情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)安裝精度要求較低，成本低廉，可遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比。鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠、轉(zhuǎn)速不高，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其它不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用第6節(jié)鏈傳動(dòng)的工作原理及特點(diǎn)

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

42滾子鏈滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成；內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過(guò)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(nèi)鏈板套筒滾子銷軸過(guò)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(shí)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(jié)構(gòu)圖a圖b圖c圖d第7節(jié)鏈與鏈輪

47輪齒的齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)地進(jìn)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(yīng)有足夠的接觸強(qiáng)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(dāng)大鏈輪用鑄鐵制造時(shí)，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(dòng)的工作情況

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

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

52鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比為：鏈條鉸鏈A點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)分速度前進(jìn)分速度第8節(jié)鏈傳動(dòng)的工作情況

53A點(diǎn)的前進(jìn)分速度上下運(yùn)動(dòng)分速度在

到

，即由

到

的范圍內(nèi)變化。第8節(jié)鏈傳動(dòng)的工作情況

54主動(dòng)輪上某處前進(jìn)分速度從動(dòng)輪某處的前進(jìn)分速度鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比=？第8節(jié)鏈傳動(dòng)的工作情況

55由此可知，當(dāng)主動(dòng)輪以角速度等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏈條的瞬時(shí)速度周期性地由小變大，又由大變小，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)節(jié)距變化一次多邊形效應(yīng)

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(dòng)。由于鏈速是變化的，工作時(shí)不可避免地要產(chǎn)生振動(dòng)和動(dòng)載荷。鏈傳動(dòng)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(diǎn)所造成的，稱為鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。第8節(jié)鏈傳動(dòng)的工作情況

56鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)沖擊

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

57鏈傳動(dòng)的受力分析鏈傳動(dòng)工作時(shí)，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(dòng)的工作情況

58滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇

一般設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)的已知條件為：傳動(dòng)的用途和工作情況，原動(dòng)機(jī)的類型，需要傳遞的功率，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比以及外廓安裝尺寸等。

設(shè)計(jì)計(jì)算一般包括：確定滾子鏈的型號(hào)、鏈節(jié)距、鏈節(jié)數(shù)，選擇鏈輪的齒數(shù)、材料、結(jié)構(gòu)、繪制鏈輪工作圖并確定傳動(dòng)的中心距。第9節(jié)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

59第9節(jié)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動(dòng)的失效形式

60第9節(jié)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

61滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)選擇1.鏈的節(jié)距和排數(shù)