《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課件 帶傳動

§8.1概述§8.2V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)§8.3帶傳動的工作能力分析§8.4

V帶傳動的設(shè)計(jì)§8.5同步帶傳動§8.6帶傳動的張緊、安裝與維護(hù)第8章帶傳動8.1概述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(jī)架組成。原動機(jī)轉(zhuǎn)動帶的傳動過程：主動輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動主動輪從動輪轉(zhuǎn)動帶與輪的摩擦8.1概述8.1.1

帶傳動的類型8.1概述演示帶傳動點(diǎn)擊小圖看運(yùn)動圖8.1概述8.1.2

帶傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用傳動平穩(wěn),噪聲小,可緩沖吸振,有過載保護(hù),可遠(yuǎn)距離傳動,結(jié)構(gòu)簡單,制造、安裝和維護(hù)方便,但傳動比不準(zhǔn)確,效率較低,壽命較短,且對軸的壓力大。特點(diǎn)：應(yīng)用：常應(yīng)用于傳動比不要求準(zhǔn)確、功率P<100kW、v=5~25m/s、傳動比i<5以及有過載保護(hù)的場合.8.1概述8.1.3

帶傳動的形式8.2V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)8.2.1

普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)普通V帶和窄V帶的標(biāo)記由帶型、基準(zhǔn)長度和標(biāo)記號組成，見如下示例：A－1400GB11544－89國標(biāo)代號基準(zhǔn)長度v帶型號8.2V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)8.2V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)8.2.2

普通V帶輪的結(jié)構(gòu)1.V帶輪槽尺寸標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)v≤25m/s時，用HT150；當(dāng)v=25～30m/s時用HT200；當(dāng)≥25～45m/s時用球墨鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼；小功率時可用鑄鋁或塑料.2.帶輪的材料8.2V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)S型-實(shí)心帶輪P型-腹板帶輪H型-孔板帶輪E型-橢圓輪輻帶3.帶輪的結(jié)構(gòu)8.3帶傳動的工作能力分析8.3.1

帶傳動的受力分析帶必須以一定的初拉力F0張緊在帶輪上。帶傳動時，緊邊和松邊的拉力差形成有效拉力F。以傳動動力和運(yùn)動。在帶傳動過程中，有效拉力不能超過帶與輪面間F摩擦力綜合的極限值否則帶傳動會發(fā)生打滑，導(dǎo)致傳動失效。在帶即將打滑的臨界緊邊拉力和松邊拉力的關(guān)系符合歐拉公式：可推知帶傳動有效拉力F的大小為：8.3帶傳動的工作能力分析表明，帶所傳遞的圓周力F與下列因素有關(guān)：初拉力F0摩擦系數(shù)f包角a帶傳動在不打滑條件下所能傳遞的最大圓周力為：8.3帶傳動的工作能力分析8.3.2

帶傳動的應(yīng)力分析通過分析可知，帶傳動時，皮帶中存在著三種應(yīng)力由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力s由離心力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力sC由皮帶繞過帶輪因彎曲而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力sb三種應(yīng)力共同作用，使帶處在變應(yīng)力條件下工作，故帶易產(chǎn)生疲勞破壞。8.3帶傳動的工作能力分析皮帶中的應(yīng)力最大值為：smax=s1+sc+sb1為保證帶有足夠的疲勞壽命，應(yīng)使帶中的最大應(yīng)力smax小于等于帶材料的許用應(yīng)力[s]。即smax=s1+sc+sb1≤[s]8.3帶傳動的工作能力分析8.3.3

帶傳動的彈性滑動和傳動比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。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：8.3帶傳動的工作能力分析帶傳動的傳動比為從動輪的轉(zhuǎn)速為隨載荷變化而變化。因是變量，故帶傳動的傳動比不準(zhǔn)確。彈性滑動是帶傳動所不可避免的特性,不同于打滑失效。8.3帶傳動的工作能力分析8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)8.4.1

帶傳動的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動的主要失效形式是打滑和傳動帶的疲勞破壞。帶傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在傳遞規(guī)定功率是不打滑，同時具有足夠的疲勞強(qiáng)度和一定的使用壽命。8.4.2單根V帶傳遞的功率

帶傳動的承載能力取決于傳動帶的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、長度，帶傳動的轉(zhuǎn)速、包角和載荷特性等因素。單根V帶的基本額定功率P0是根據(jù)特定的實(shí)驗(yàn)和分析確定的。實(shí)驗(yàn)條件：傳動比i=1、包角α＝180°、特定長度、平穩(wěn)的工作載荷。8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)8.4.2V帶傳動的設(shè)計(jì)步驟和方法設(shè)計(jì)的已知條件為：傳動的工作情況，功率P，轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比i）以及空間尺寸要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定V帶的型號、長度L和根數(shù)Z、傳動中心距a及帶輪基準(zhǔn)直徑，畫出帶輪零件圖等。1.確定計(jì)算功率式中：

傳遞的名義功率（如電動機(jī)的額定功率，KW）

工作情況系數(shù)8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)工作情況系數(shù)KA工作情況KA軟啟動硬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(jī)、輕型輸送機(jī)等1.01.11.21.11.21.3載荷變動小壓縮機(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載荷變動大破碎機(jī)、摩碎機(jī)等1.31.41.51.51.61.88.4V帶傳動的設(shè)計(jì)2.選擇V帶的型號

根據(jù)計(jì)算功率Pc和主動輪（通常是小帶輪）轉(zhuǎn)速n1

由右圖選擇V帶型號。當(dāng)所選取得結(jié)果在兩種型號的分界線附近，可以兩種型號同時計(jì)算，最后從中選擇較好的方案點(diǎn)擊小圖看大圖8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑

帶輪直徑小可使傳動結(jié)構(gòu)緊湊，但另一方面彎曲應(yīng)力大大，使帶的壽命降低。設(shè)計(jì)時應(yīng)取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1≥ddmin，ddmin

的值查表忽略彈性滑動的影響，dd2=dd1?n1/n2，dd1、dd2宜取標(biāo)準(zhǔn)值8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)4.驗(yàn)算帶速離心力增大，帶輪間摩擦力減小，容易打滑

帶速不宜過高，否則單位時間內(nèi)繞過帶輪的次數(shù)也增多，降低傳動帶的工作壽命

帶速不宜過低，否則當(dāng)傳遞功率一定時，傳遞的圓周力增大，帶的根數(shù)增多8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)5.初定中心距a和基準(zhǔn)帶長Ld

按下式初步確定中心距a0初選a0后，可根據(jù)下式計(jì)算v帶的初選長度L08.4V帶傳動的設(shè)計(jì)根據(jù)初選長度L0，由表選取與相近的基準(zhǔn)長度Ld作為所選帶的長度，然后就可以計(jì)算出實(shí)際中心距a，即

考慮到安裝調(diào)整和帶松弛后張緊的需要，應(yīng)給中心距留出一定的調(diào)整余量。中心距的變動范圍為

8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)6.驗(yàn)算小帶輪包角

小帶輪包角可按下式計(jì)算

一般要求，否則應(yīng)適當(dāng)增大中心距或減小傳動比，也可以加張緊輪。

7.確定V帶根數(shù)Z帶的根數(shù)應(yīng)取整數(shù)。為使各帶受力均勻，根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)滿足z<10。如計(jì)算結(jié)果超出范圍，應(yīng)改V帶型號或加大帶輪直徑后重新設(shè)計(jì)。8.單根V帶的初拉力F0

8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)由于新帶易松弛，對不能調(diào)整中心距的普通V帶傳動，安裝新帶時的初拉力應(yīng)為計(jì)算值的1.5倍

9.帶傳動作用在帶輪軸上的壓力FQ

8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)10.帶輪設(shè)計(jì)

帶輪設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：確定結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)尺寸輪槽尺寸材料畫出帶輪工作圖。

8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)例8.1設(shè)計(jì)某鼓風(fēng)機(jī)用普通V帶傳動。一支電動機(jī)額定功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，從東軸轉(zhuǎn)速n2=400r/min，中心距約為1500mm，

每天工作24h。解：

1）確定計(jì)算功率

由表8.21查得1.3，由式（8.21）得2）選取普通V帶型號根據(jù)P=13kW，n=1450mm，由圖8.12選用B型普V通帶。

3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2

根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=140mm且dd1=140mm>ddmin=125mm8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)大輪帶輪基準(zhǔn)直徑dd2為按表8.3，選取標(biāo)準(zhǔn)直徑dd2=500mm,實(shí)際傳動比i、從動輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為n2=n1/i=1450/3.57r/min=406r/min從動輪的轉(zhuǎn)速誤差率為在以內(nèi)，為允許值8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)4）驗(yàn)算帶速V帶速度在5~25m/s范圍內(nèi)。

5）確定帶的基準(zhǔn)長度Ld和實(shí)際中心距a按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初步確定中心距由式（8.15）得8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)由表（8.16）的實(shí)際中心距a為中心距a的變動范圍為=1427mma=a+0.03Ld

=(1487+0.03*4000)mm=1607mm8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)6）校驗(yàn)小帶輪包角由式（8.17）得7）計(jì)算V帶的根數(shù)z由式（8.18）得8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)根據(jù)，n=1440r/min，查表8.10，用內(nèi)插法得P0=2.82KW由式8.11得功率增量?P0

由查表8.18查得根據(jù)傳動比i=3.57，查表8.19得Ki=1.1373則8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)由表8.4查得帶長度修正系數(shù)Ki=1.13，由圖8.11查得包角系數(shù)Ka=0.97，得普通帶根數(shù)取z=4根8）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ

由表查得B型普通V帶的每米質(zhì)量q=0.17kg/m，根據(jù)式(8.19)得單根V帶的初拉力為8.4V帶傳動的設(shè)計(jì)由式(8.20)可的作用在軸上的壓力FQ

9）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)過程及帶輪工作圖略）。選用4根B-4000GB1171—89V帶，中心距a=1487mm，帶輪直徑dd1=140，dd2=500，軸上壓力FQ=2067.4N。

10）設(shè)計(jì)結(jié)果8.5帶傳動的張緊、安裝與維護(hù)根據(jù)帶的摩擦傳動原理，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.定期張緊裝置8.5.1帶傳動的張緊2.自動張緊裝置8.5帶傳動的張緊、安裝與維護(hù)

張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲。同時張緊輪應(yīng)盡量靠近大輪，以免過分影響在小帶輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同。3.張緊輪裝置8.5帶傳動的張緊、安裝與維護(hù)8.5.2帶傳動的安裝與維護(hù)1.平行軸傳動時，各帶輪的軸線必須保持規(guī)定的平行度8.5帶傳動的張緊、安裝與維護(hù)2.安裝皮帶時，應(yīng)通過調(diào)整中心距使皮帶張緊，嚴(yán)禁強(qiáng)行撬入和撬出，以免損傷皮帶。3.不同廠家的V帶和新舊不同的V帶，不能同組使用4.按規(guī)定的張緊力張緊（測定方法如右圖）5.加防護(hù)罩以保護(hù)安全，防酸、堿、油及不在60°以上的環(huán)境下工作8.6同步帶傳動8.6.1同步帶傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用同步帶綜合了帶傳動和鏈傳動的特點(diǎn)。由1強(qiáng)力層、2帶齒、3帶背組成同步帶的優(yōu)點(diǎn)：無相對滑動、帶長不變，傳動比穩(wěn)地帶薄而輕，強(qiáng)度高，適合高速傳動帶的柔性好可用直徑較小的帶輪，能獲得較大的傳動比傳動效率高初拉力較小，故軸和軸承上所受的載荷小8.6同步帶傳動同步帶的缺點(diǎn)：制造、安裝精度要求高、成本高同步帶的用途：主要用于要求傳動比準(zhǔn)確的中、小功率傳動中，如計(jì)算機(jī)、錄音機(jī)、磨床和紡織機(jī)械等8.5同步帶傳動8.6.2同步帶的參數(shù)、型式、尺寸和標(biāo)記1.同步帶的參數(shù)：(1)節(jié)距pb：(2)模數(shù)m：8.5同步帶傳動2.同步帶的型式、尺寸和標(biāo)記：同步帶從結(jié)構(gòu)上分為單面帶和雙面帶。雙面帶的帶齒排列分為DA型和DB型兩種形式。此外還有用于特殊用途的特殊結(jié)構(gòu)同步帶例8.2設(shè)計(jì)一液體攪拌機(jī)的同步帶傳動。已知該設(shè)備由額定功率

P=2.2kW、轉(zhuǎn)速的鼠籠式電動機(jī)驅(qū)動，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速中心距a為500mm左右，每日三班制工作，中心距可調(diào)。8.6同步帶傳動解:1.確定計(jì)算功率根據(jù)已知工作條件查表8.27，取則2.選定帶型和節(jié)距根據(jù)由圖8.19確定帶型為H型，對應(yīng)的節(jié)距8.6同步帶傳動3.選小帶輪數(shù)z1和帶輪直徑d1、d2由表8.28查得小帶輪最小齒數(shù)zmin=18取小帶輪最小齒數(shù)z1=18小帶輪節(jié)圓直徑大帶輪齒數(shù)由表8.29取標(biāo)準(zhǔn)帶輪齒數(shù)Z2=60大帶輪節(jié)圓直徑8.6同步帶傳動4.校核帶速v

帶速符合要求。5.確定中心距a及帶長Lp初定中心距a0：根據(jù)機(jī)器的結(jié)構(gòu)要求，取a0=500mm。8.6同步帶傳動帶長L0為由表8.23選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長帶的齒數(shù)z=120，帶長度代號為600。因?yàn)檩S間距可調(diào)整，則實(shí)際中心距a為8.6同步帶傳動6.計(jì)算小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm

7.計(jì)算基本額定功率P0，其準(zhǔn)寬度由表8.31查得H型帶的基準(zhǔn)寬度的帶的許用工作拉力，帶的單位長度質(zhì)量則8.6同步帶傳動8.確定帶寬bs

由于取由表8.24查得帶寬代號為150的H型帶的9.計(jì)算軸上的壓力F10.設(shè)計(jì)結(jié)果同步帶規(guī)格為600H150GB11616－89，小帶輪齒數(shù)大帶輪齒數(shù)，中心距a=507.2mm，軸上壓力f=727