輸送機帶傳動裝置設(shè)計圖文課件學(xué)習情境三

機械設(shè)計基礎(chǔ)

任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

任務(wù)二平鍵的設(shè)計學(xué)習情境三輸送機帶傳動裝置設(shè)計學(xué)習情境三輸送機帶傳動裝置設(shè)計情境描述圖3-1所示為帶式輸送機傳動示意圖。帶式輸送機由三部分組成：虛線框1為輸送機帶傳動裝置，虛線框2為輸送機齒輪減速器裝置，虛線框3為輸送機傳送帶裝置。圖3-1帶式輸送機傳動示意圖1—帶傳動裝置；2—齒輪減速器裝置；3—傳送帶裝置任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)描述設(shè)計帶式輸送機傳動裝置中V帶傳動。根據(jù)帶式輸送機傳動裝置設(shè)計要求，原動機為三相異步電動機，電動機額定功率PN=7.5kW，滿載轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，i12=2，中心距為800mm左右，運輸裝置工作時有輕度沖擊，兩班制工作。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)分析完成設(shè)計任務(wù)，需要做如下準備工作：分析輸送機的傳動部分，明確帶傳動的作用，掌握帶傳動類型、特點及應(yīng)用，根據(jù)整機的工作情況選擇電動機的型號，在熟悉帶傳動有關(guān)知識的基礎(chǔ)上進行帶傳動設(shè)計。帶傳動設(shè)計內(nèi)容主要包括帶的型號、長度、根數(shù)、中心距、大小帶輪直徑及帶輪結(jié)構(gòu)尺寸等，并繪制帶輪的零件圖。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計知識資訊

1.帶傳動的組成帶傳動的組成和特點一、如圖3-2所示，帶傳動一般由主動輪、從動輪、緊套在兩輪上的傳動帶及機架組成。當原動件驅(qū)動帶輪（主動輪）轉(zhuǎn)動時，帶與帶輪間摩擦力的作用使從動輪一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。

圖3-2帶傳動的組成1—主動輪；2—從動輪；3—傳動帶任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

2.帶傳動的特點由于帶的材質(zhì)及帶傳動的結(jié)構(gòu)組成，其優(yōu)、缺點如下：

（1）帶傳動的主要優(yōu)點。

①適用于中心距較大的傳動。

②帶具有彈性，可緩沖和吸振。

③傳動平穩(wěn)，噪聲小，無油污染。

④過載時帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，可防止其他零件損壞，起安全保護作用。

⑤結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和裝配維修，成本低廉。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（2）帶傳動的主要缺點。

①傳動的外廓尺寸較大。

②由于帶的滑動，因此瞬時傳動比不準確，不能用于要求傳動比精確的場合。

③傳動效率較低，帶的壽命短，傳動中對軸的作用力較大。

帶傳動多用于原動機與工作機之間的傳動，一般傳遞的功率P≤100kW；帶速v=5～25m/s；傳動效率η=0.90～0.95；傳動比i≤7。帶傳動中由于摩擦會產(chǎn)生電火花，故不能用于有爆炸危險的場合。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計帶傳動的類型及應(yīng)用二、根據(jù)傳動原理的不同，帶傳動主要可以分為兩類：摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動（見圖3-3）。圖3-3嚙合型帶傳動任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

1.摩擦型帶傳動摩擦型帶傳動通常由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動帶組成，由于帶已被張緊，傳動帶在靜止時已受到預(yù)緊力的作用，帶與帶輪之間的接觸面間產(chǎn)生了正壓力。當主動輪轉(zhuǎn)動時，依靠帶與帶輪接觸面之間的摩擦力，拖動傳動帶進而驅(qū)動從動輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)傳動。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（1）平帶傳動。如圖3-4（a）所示，平帶截面形狀為矩形，其工作面為內(nèi)表面。常用的平帶為橡膠帆布帶。平帶傳動多用于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同、中心距較大的場合。圖3-4帶的類型任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（2）V帶傳動。V帶截面形狀為梯形，其工作面為兩側(cè)面，如圖3-4（b）所示。V帶與平帶相比，當量摩擦系數(shù)大，能傳遞較大的功率，且結(jié)構(gòu)緊湊，在機械傳動中應(yīng)用最廣。

（3）多楔帶傳動。如圖3-4（c）所示，多楔帶是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動帶。多楔帶能傳遞的功率更大，且能避免多根V帶長度不等而產(chǎn)生的傳力不均勻的缺點，故適用于傳遞功率較大且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。

（4）圓帶傳動。圓帶橫截面為圓形，如圖3-4（d）所示。常用皮革或棉繩制成，用于小功率機械傳動，如錄音機、縫紉機、牙科醫(yī)療器械等。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

2.嚙合型帶傳動嚙合型帶傳動即為同步帶傳動，它由主動同步帶輪、從動同步帶輪和套在兩輪上的環(huán)形同步帶組成。依靠傳動帶與帶輪上的齒相互嚙合來傳遞運動和動力，如圖3-3所示，具有傳遞功率大、傳動比準確等優(yōu)點，多用于汽車發(fā)動機、數(shù)控機床等要求傳動平穩(wěn)、傳動精度較高的場合。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸三、普通V帶都制成無接頭的環(huán)形，其橫截面由底膠層、抗拉層、頂膠層和包布層構(gòu)成，如圖3-5所示。圖3-5普通V帶的結(jié)構(gòu)任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計各構(gòu)成部分的成分及作用如下：（1）包布層由膠帆布制成，起保護作用。（2）底膠層由橡膠制成，當帶彎曲時承受壓縮。（3）頂膠層由橡膠制成，當帶彎曲時承受拉伸。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（4）抗拉層由抗拉強度較高的化學(xué)纖維組成，是承受載荷的主體，按結(jié)構(gòu)不同分為簾布結(jié)構(gòu)（由膠簾布組成）和線繩結(jié)構(gòu)（由膠線繩組成）兩種。簾布結(jié)構(gòu)抗拉強度高，一般用途的V帶多采用這種結(jié)構(gòu)。線繩結(jié)構(gòu)比較柔軟，彎曲疲勞強度較好，但拉伸強度低，常用于載荷不大，直徑較小的帶輪和轉(zhuǎn)速較高的場合。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計根據(jù)國家標準GB/T11544—2012《帶傳動普通帶和窄帶尺寸（基準寬度制）》的規(guī)定，普通V帶按截面尺寸大小分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號（見表3-1）。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計V帶在規(guī)定張緊力下彎繞在帶輪上時外層受拉伸變長，內(nèi)層受壓縮變短，兩層之間存在一長度不變的中性層，沿中性層形成的面稱為節(jié)面。節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬bp（見表3-2），節(jié)面的周長為帶的基準長度Ld。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計V帶的型號和標準長度都壓印在膠帶的外表面上，以供識別和選用。普通V帶的標記由帶型、基準長度和標準號組成。例如，B-2240GB/T11544—2012，表示B型普通V帶，帶的基準長度為2240mm。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計普通V帶輪的材料和結(jié)構(gòu)尺寸四、V帶輪是普通V帶傳動的重要組成零件，它必須具有足夠的強度，但又要重量輕，質(zhì)量分布均勻；輪槽的工作面對帶必須有足夠的摩擦，又要減少對帶的磨損。V帶輪通常采用鑄鐵HT150或HT200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s。速度更高時，可采用鑄鋼或鋼板沖壓后焊接。塑料帶輪的重量輕、摩擦系數(shù)大，常用于機床中。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計V帶輪一般由輪緣、輪輻（或腹板）和輪轂三部分組成，在輪緣處有相應(yīng)的輪槽（見圖3-6）。圖3-6V帶輪的組成任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計各種型號普通V帶兩側(cè)面的夾角均為40°，V帶繞在帶輪上彎曲時，其截面變形使兩側(cè)面的夾角減小。為使V帶能緊貼輪槽兩側(cè)，輪槽的楔角規(guī)定為32°、34°、36°和38°。V帶輪的基準直徑系列見表3-4。

注：括號內(nèi)的直徑盡量不用。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計V帶輪的結(jié)構(gòu)與齒輪結(jié)構(gòu)相似，直徑較小時，一般dd≤(2.5～3)d0(d0為軸的直徑)，可采用實心式［見圖3-7（a）］；中等直徑dd≤300mm的帶輪可采用腹板式［見圖3-7（b）］，且當dd-d1≥100mm時，可采用孔板式［見圖3-7(c)］；dd>300mm時，可采用輪輻式帶輪［見圖3-7（d）］。圖3-7V帶輪的結(jié)構(gòu)類型任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計帶傳動的工作情況分析

五、帶傳動時，受到哪些力的作用呢？任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計物體的受力分析靜力學(xué)主要研究的是物體在力系作用下的平衡問題。力系是指作用在同一物體或同一物體系上的一組力；平衡是指物體相對于地面保持靜止或做勻速直線運動的狀態(tài)。知識鏈接任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

1.力的概念力是物體間的相互機械作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變形。力對物體的作用有兩種效應(yīng)：一是有使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的趨勢，稱為外效應(yīng)或運動效應(yīng)；二是有使物體發(fā)生變形的趨勢，稱為內(nèi)效應(yīng)或變形效應(yīng)。

實踐證明，力對物體的作用效果，取決于力的大小、方向和作用點，這稱為力的三要素。

使1kg質(zhì)量的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力，在國際單位制中就定義為1N。力的常用單位為N或kN。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計力是一個不僅有大小還有方向的量，所以是一個矢量。力可以用一帶箭頭的線段來表示，線段的長度AB按一定的比例尺表示力的大?。ㄒ妶D3-8）；箭頭指向表示力的方向；線段的起點或終點表示力的作用點；與線段重合的直線稱為力的作用線。通常規(guī)定用黑體字母表示力，用普通字母表示力的大小。圖3-8力的表示法任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

2.力的性質(zhì)力的基本性質(zhì)是人們在長期的生活和生產(chǎn)實踐中積累的關(guān)于物體間相互機械作用性質(zhì)的經(jīng)驗總結(jié)，其正確性已被實踐反復(fù)證明，為大家所公認，所以也稱靜力學(xué)公理。

(1)性質(zhì)1（力的平行四邊形公理）。

作用于物體上同一點的兩個力的合力也作用于該點，且合力的大小和方向可用這兩個力為鄰邊所作的平行四邊形的對角線來確定。力的平行四邊形公理是力系合成的基礎(chǔ)。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計如圖3-9（a）所示，以FR表示力F1和力F2的合力，則可以表示為FR=F1+F2，即作用于物體上同一點兩個力的合力等于這兩個力的矢量和。圖3-9力的矢量合成任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計在求兩個共點力的合力時，我們常采用力的三角形法則，如圖3-9（b）所示。從剛體外任選一點a作矢量ab代表力F1，然后從b的終點作矢量bc代表力F2，最后連接起點a與終點c得到矢量ac,則矢量ac就代表合力矢FR。分力矢與合力矢所構(gòu)成的三角形abc稱為力的三角形。這種合成方法稱為力的三角形法則。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計(2)性質(zhì)2（二力平衡公理）。

要使兩個力作用的剛體平衡，必須要這兩個力的大小相等、方向相反且作用在同一直線上，這一性質(zhì)稱為二力平衡公理。它說明了作用在一個物體上的兩個力的平衡條件。受兩個力作用處于平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件。工程上常遇到二力構(gòu)件。根據(jù)性質(zhì)3，二力構(gòu)件上的兩力必須沿二力作用點的連線，且等值、反向。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計(3)性質(zhì)3（作用力與反作用力公理）。

兩物體間的相互作用力，總是大小相等、方向相反、沿同一直線，分別作用于該兩物體上，這一性質(zhì)稱為作用力與反作用力公理。該性質(zhì)揭示了力總是成對出現(xiàn)的，力在物體間相互作用的關(guān)系。

注意作用力與反作用力分別作用在兩個物體上，而二力平衡的兩個力作用在同一物體上。

(4)性質(zhì)4（加減平衡力系公理）。

作用于物體上的任一已知力系中，增加或減去任一平衡力系，并不改變原力系對剛體作用的效應(yīng)。這一性質(zhì)稱為加減平衡力系公理，它是力系等效代換的依據(jù)。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計(5)推論1(力的可傳性)。

作用于剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移到剛體上任意一點，并不改變該力對剛體的作用效應(yīng)（見圖3-10）。圖3-10力的可傳性任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計(6)推論2(三力平衡匯交定理)。

由力的性質(zhì)1和性質(zhì)3容易證明，當剛體在三個力作用下處于平衡時，若其中兩個力的作用線匯交于一點，則第三個力的作用線必通過該點，且此三個力的作用線在同一共面內(nèi)（見圖3-11）。圖3-11三力平衡匯交定理任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

3.約束與約束力根據(jù)物體的運動是否受其他物體的限制，物體可分為自由體和非自由體。在空間可做任意運動的物體稱為自由體，如飛機、火箭、空中的鳥等。如果物體的運動受到其他物體的限制，沿著某些方向不能運動的物體稱為非自由體。如懸掛的重物，因為受到繩索的限制，其在某些方向不能運動而成為非自由體。這種阻礙物體運動的限制稱為約束。約束通常是通過物體間的直接接觸形成的。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計既然約束阻礙物體沿某些方向運動，那么當物體沿著約束所阻礙的運動方向運動或有運動趨勢時，約束對其必然有力的作用，以限制其運動，這種力稱為約束力，又稱約束反力，簡稱反力。約束力的方向總是與約束所能阻礙的物體的運動或運動趨勢的方向相反，它的作用點就在約束與被約束物體的接觸點，大小可以通過計算求得。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計工程上通常把能使物體主動產(chǎn)生運動或運動趨勢的力稱為主動力或載荷，如重力、風力、水壓力等。通常主動力是已知的，約束力是未知的，它不僅與主動力的情況有關(guān)，同時也與約束類型有關(guān)。下面介紹工程實際中常見的幾種約束類型及其約束力的特性。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（1）柔性約束。柔性約束是指由柔軟而不計自重的繩索、鏈條、皮帶等柔索對物體的約束。理想化條件：柔索絕對柔軟、無重量、無粗細、不可伸長或縮短。由于柔索只能承受拉力，所以柔索的約束力作用于接觸點，方向沿柔索的中心線而背離物體，為拉力，如圖3-12所示。圖3-12柔性約束任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（2）光滑接觸面約束。當物體接觸面上的摩擦力可以忽略時，即可看作光滑接觸面，這時兩個物體可以脫離開，也可以沿光滑面相對滑動，但沿接觸面法線且指向接觸面的位移受到限制。光滑接觸面約束力作用于接觸點，沿接觸面的公法線且指向物體，為壓力，如-圖3-13、圖3-14所示。圖3-13桿件光滑接觸面約束任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計圖3-14球光滑接觸面約束任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（3）光滑鉸鏈約束。工程上常用銷來連接構(gòu)件或零件，這類約束只限制相對移動不限制轉(zhuǎn)動，且忽略銷與構(gòu)件間的摩擦。若兩個構(gòu)件用銷連接起來，這種約束稱為鉸鏈約束，簡稱鉸鏈或中間鉸，如圖3-15（a）所示。圖3-15（b）所示為其簡化表示。圖3-15光滑鉸鏈約束任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計當兩個構(gòu)件有沿銷徑向相對移動的趨勢時，銷與構(gòu)件以光滑圓柱面接觸，如圖3-15（c）所示，鉸鏈約束的約束力作用在銷釘與物體的接觸點D，沿接觸面的公法線方向，使被約束物體受壓力。但由于銷與銷孔壁接觸點與被約束物體所受的主動力有關(guān)，一般不能預(yù)先確定，所以約束力FC的方向也不能確定。因此，其約束力作用在垂直于銷軸線平面內(nèi)，通過銷中心，方向不定。為計算方便，鉸鏈約束的約束力常用兩個過鉸鏈中心、大小未知的正交分力FCx、FCy來表示，如圖3-15（d）所示。兩個分力的指向是假設(shè)的。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（4）固定鉸支座約束。用鉸鏈連接的兩個構(gòu)件中，如果其中一個構(gòu)件是固定在地面或機座上，那么這種約束稱為固定鉸支座約束，簡稱鉸支座約束，如圖3-16（a）所示。圖3-16固定鉸支座約束任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計固定鉸支座約束與鉸鏈約束完全相同。圖3-16（b）所示為固定鉸支座約束的幾種簡化表示。約束力常用過鉸支座中心A的兩個大小未知的正交分力FAx、FAy來表示，如圖3-16（c）所示，兩個分力的指向是假設(shè)的。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（5）活動鉸支座約束。在固定鉸支座和支承面間裝上幾個滾子，使支座可沿支承面移動，就構(gòu)成了活動鉸支座，又稱輥軸支座，如圖3-17（a）所示。其簡化表示形式如圖3-17（b）所示。這種約束只能限制物體沿支承面法線方向運動，而不能限制物體沿支承面移動和相對于銷軸線轉(zhuǎn)動，因此其約束力垂直于支承面，過銷中心，指向可假設(shè)，如圖3-17（c）所示。圖3-17活動鉸支座約束任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（6）固定端約束。將物體的一端插入一固定物體（如墻）中，使其既不能移動也不能轉(zhuǎn)動，則物體所受的約束稱為固定端約束［見圖3-18（a）］。固定端約束在連接處具有較大的剛性，被約束的物體在該處被完全固定。固定端的約束力，一般用兩個正交分力和一個約束力偶來代替，如圖3-18（b）所示。圖3-18固定端約束任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

4.受力分析與受力圖解決靜力學(xué)問題時，首先要明確研究對象，再考慮它的受力情況，然后用相應(yīng)的平衡方程去計算。工程中的結(jié)構(gòu)與機構(gòu)，大多是受一定約束的非自由剛體，為了清楚地表達出某個物體的受力情況，必須將它從與其相聯(lián)系的周圍物體中分離出來。分離的過程就是解除約束的過程。在解除約束的地方用相應(yīng)的約束力來代替約束的作用，被解除約束后的物體稱為分離體。在分離體上畫出物體所受的全部主動力和約束力，此圖稱為研究對象的受力圖。畫受力圖的基本步驟如下：任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（1）確定研究對象，取分離體。按問題的條件和要求，確定所研究對象（它可以是一個物體，也可以是幾個物體的組合或整個系統(tǒng)），解除與研究對象相連接的其他物體的約束，用簡單幾何圖形表示出其形狀特征。

（2）畫主動力。在分離體上畫出該物體所受到的全部主動力，如重力、風力、切削力、電磁力等。

任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（3）畫出約束力。在解除約束的位置，根據(jù)約束的不同類型，畫出相應(yīng)的約束力。

如研究對象是幾個物體組成的物體系，還必須區(qū)分外力和內(nèi)力。物體系內(nèi)各物體間相互作用的力稱為內(nèi)力，物體與系外物體的相互作用力稱為外力。隨著所取系統(tǒng)的范圍不同，某些內(nèi)力和外力也會相互轉(zhuǎn)化。畫物體系受力圖時，不畫內(nèi)力，因為內(nèi)力總是成對出現(xiàn)，它不影響物體總體的平衡。分別畫出物體系中各個物體的受力圖，須注意它們相互作用的力必須相等、共線、反向。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計受力圖上所有力都應(yīng)根據(jù)力的性質(zhì)、約束的種類、作用點的位置標注相應(yīng)的字母。對于作用力與反作用力標注的字母應(yīng)協(xié)調(diào)。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計【例3-1】圖3-19懸臂起重機受力圖任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計解

（1）取CD為研究對象。由于斜桿CD自重不計，只在桿的兩端分別受有鉸鏈的約束力FC和FD的作用，由此判斷CD桿為二力桿。根據(jù)二力平衡公理，F(xiàn)C和FD兩力大小相等、沿鉸鏈中心連線CD方向且指向相反。斜桿CD的受力圖如圖3-19（b）所示。

（2）取梁AB（包括電動機）為研究對象。梁AB所受的作用力包括：兩個主動力G1、G2，在鉸鏈D處受二力桿CD給它的約束力F′D，根據(jù)作用力與反作用力公理，F(xiàn)′D＝－FD，在A處受固定鉸支座的約束力，由于方向未知，可用兩個大小未知的正交分力FAx和FAy表示。梁AB的受力圖如圖3-19（c）所示。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計【例3-2】圖3-20簡支梁受集中載荷作用受力圖任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計解取梁AB為研究對象，取分離體。方法一：作用于梁上的力有集中載荷P；活動鉸支座B的反力FB，作用方向鉛垂向上；固定鉸支座A的反力用過點A的兩個正交分力XA和YA表示。受力圖如圖3-20（b）所示。方法二：由于梁受三個力作用而平衡，由三力匯交平衡定理可確定FA的方向。用點D表示力P和FB的作用線交點。FA的作用線必過交點D，如圖3-20（c）所示。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

1.帶傳動的受力分析V帶傳動是利用摩擦力來傳遞運動和動力的，因此在安裝時就要將帶張緊，使帶保持有初拉力F0，從而在帶和帶輪的接觸面上產(chǎn)生必要的正壓力。當皮帶沒有工作時，皮帶兩邊的拉力相等，都等于初拉力F0，如圖3-21(a)所示。圖3-21帶傳動的受力情況任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計當主動輪以轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時，由于皮帶和帶輪的接觸面上的摩擦力作用，從動輪以轉(zhuǎn)速n2轉(zhuǎn)動。主動輪作用在帶上的力與n1轉(zhuǎn)向相同，而從動輪作用在帶上的作用力與n2相反。這就造成皮帶兩邊的拉力發(fā)生變化，皮帶進入主動輪的一邊被拉緊，稱為緊邊，其拉力由F0增大到F1；皮帶進入從動輪的一邊被放松，稱為松邊，其拉力由F0減小到F2，如圖3-21(b)所示。傳動帶兩邊拉力之差為有效圓周力Fe。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計由式（3-1)~式（3-5)可以看出，F(xiàn)1和F2的大小，取決于初拉力F0及有效圓周力Fe；而Fe又取決于傳遞的功率P及帶速v。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計顯然，當其他條件不變且F0一定時，摩擦力Ff不會無限增大，而有一個最大的極限值。如果所要傳遞的功率過大，使Fe>Ff，帶就會沿輪面出現(xiàn)顯著的滑動現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“打滑”，從而導(dǎo)致帶傳動不能正常工作，即傳動失效。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

2.帶傳動的應(yīng)力分析知識鏈接應(yīng)力

1.內(nèi)力的概念

構(gòu)件工作中受到其他物體對它的作用力，稱為外力。這些外力包括載荷、約束力、重力等。在外力作用下，構(gòu)件發(fā)生變形時，構(gòu)件的各質(zhì)點間的相對位置改變而引起的附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力。內(nèi)力隨外力的改變而改變，但它的變化是有一定限度的，不能隨外力的增大而無限地增大。當內(nèi)力增大到一定限度時，構(gòu)件就會破壞，因此計算內(nèi)力是進行構(gòu)件強度、剛度和穩(wěn)定性計算的基礎(chǔ)。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計2.截面法

截面法是已知構(gòu)件外力確定內(nèi)力的基本方法。就是假想用一截面把構(gòu)件截成兩部分，取其中一部分為研究對象，并以內(nèi)力代替另一部分對研究對象的作用。根據(jù)研究部分內(nèi)力與外力的平衡來確定內(nèi)力的大小和方向。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計如圖3-22所示，已知桿件在外力F作用下處于平衡，欲求某截面上的內(nèi)力，可用一假想截面m-m把桿件裁成兩部分，然后取任一部分為研究對象，另一部分對它的作用力，即為m-m截面上的內(nèi)力FN。圖3-22截面法求內(nèi)力任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計因為整個桿件是平衡的，所以每一部分也都是平衡的，那么m-m截面上的內(nèi)力必和相應(yīng)部分上的外力平衡。由平衡條件就可以確定內(nèi)力。例如，在左段桿上由平衡方程

FN

－F=0

可得FN=F按照材料連續(xù)性假設(shè)，m-m截面上各處都有內(nèi)力作用，所以截面上應(yīng)是一個分布內(nèi)力系，用截面法確定的內(nèi)力是該分布內(nèi)力系的合成結(jié)果。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計綜上所述，截面法可歸納為以下三個步驟：

（1）假想截開。在需求內(nèi)力的截面處，假想用一截面把構(gòu)件截成兩部分。

（2）任意留取。任取一部分為研究對象，將棄去部分對留下部分的作用以截面上的內(nèi)力FN來代替。

（3）平衡求力。對留下部分建立平衡方程，求解出截面上的內(nèi)力大小。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

3.應(yīng)力的概念在用截面法確定了構(gòu)件的內(nèi)力以后，還不能判斷桿件的強度是否足夠。例如，有同樣材料而截面面積大小不等的兩根桿件，若它們所受的外力相同，則橫截面上的內(nèi)力也是相同的。但是，從經(jīng)驗知道，當外力增大時，面積小的桿件一定先破壞。這說明桿件的強度不僅與內(nèi)力有關(guān)，還與截面積有關(guān)，即取決于內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度。由此把內(nèi)力在橫截面上的密集程度稱為應(yīng)力。其中，垂直于截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力，用σ表示；平行于截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力，用τ表示。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計如圖3-23所示。設(shè)材料是均勻連續(xù)的，所以橫截面上各點處的變形相同，受力也相同，即內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的，受拉物體的內(nèi)力方向垂直于橫截面，即桿件橫截面存在正應(yīng)力σ。其計算公式為

（3-6)圖3-23應(yīng)力圖示任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計在國際單位制中，應(yīng)力的單位是帕斯卡，簡稱帕（Pa）。工程上常用兆帕（MPa），有時也用吉帕（GPa）。

帶傳動時，帶截面上產(chǎn)生三種應(yīng)力，分別是拉應(yīng)力、離心應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。

（1）拉應(yīng)力。帶傳動工作時，緊邊和松邊產(chǎn)生的拉應(yīng)力分別為

式中，σ1、σ2分別為緊邊、松邊上的拉應(yīng)力，MPa；A為帶的截面面積，mm2。

任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計沿轉(zhuǎn)動方向，繞在主動輪上帶的拉應(yīng)力由σ1逐漸降到σ2，繞在從動輪上帶的拉應(yīng)力則由σ2逐漸上升為σ1，顯然σ1>σ2。

（2）離心應(yīng)力σc。當傳動帶以切線速度v沿著帶輪輪緣做圓周運動時，帶本身的質(zhì)量將引起離心力。由于離心力的作用，帶的截面上受到附加拉應(yīng)力，即離心應(yīng)力，其公式為

（3-7)

任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計式中，σc為離心應(yīng)力，MPa；v為帶速，m/s；q為帶單位長度上的質(zhì)量，kg/m，其值見表3-5。式（3-7）表明，q、v越大，σc越大，所以傳動帶的速度不宜過高。在高速傳動時，應(yīng)采用材質(zhì)較輕的帶。離心應(yīng)力沿帶的全長分布相等。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（3）彎曲應(yīng)力σb。傳動帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，帶的彎曲應(yīng)力σb為

（3-8）式中，E為帶的彎曲彈性模量，MPa；h為帶的外表面到節(jié)面間的距離，mm；dd為V帶的基準直徑，mm。

彎曲應(yīng)力σb只發(fā)生在帶上包角所對應(yīng)的圓弧部分。帶輪直徑越小，則帶的彎曲應(yīng)力就越大，故一般σb1>σb2（σb1為帶在小帶輪上的彎曲應(yīng)力，σb2為帶在大帶輪上的彎曲應(yīng)力）。因此，為避免彎曲應(yīng)力過大，小帶輪的直徑不能過小。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計傳動帶工作時的應(yīng)力分布如圖3-24所示，由此可知，帶是在變應(yīng)力情況下工作的，故易產(chǎn)生疲勞破壞。帶上的最大應(yīng)力產(chǎn)生在皮帶的緊邊進入小帶輪處，其值為

σmax=σ1+σb1+σc

（3-9）圖3-24傳動帶工作時的應(yīng)力分布任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

3.帶傳動的彈性滑動與傳動比帶是彈性體，在緊邊時被拉長，到松邊時被收縮，引起帶在帶輪上發(fā)生微小局部滑動，這種現(xiàn)象稱為彈性滑動。彈性滑動造成帶的線速度略低于主動輪的圓周速度，導(dǎo)致從動輪的圓周速度v2低于主動輪的圓周速度v1，速度降低率用相對滑動率ε表示，即

任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計一般V帶傳動的相對滑動率ε=1%~2%，故在一般計算中可不予考慮。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計外載較小，有效拉力也較小時，彈性滑動只發(fā)生在帶即將由主、從動輪離開的一段弧上。當外載增大，有效拉力也增大時，彈性滑動區(qū)域擴大；當有效拉力達到或超過某一極限值時，帶與小帶輪在整個接觸弧上的摩擦力達到極限，若外載繼續(xù)增加，帶將沿整個接觸弧滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。此時主動輪還在轉(zhuǎn)動，但從動輪轉(zhuǎn)速急劇下降，帶迅速磨損、發(fā)熱而損壞，使傳動失效。所以帶傳動在正常工作時應(yīng)該避免出現(xiàn)打滑，即所需傳遞的圓周力不能大于最大有效圓周力Femax。

帶只要傳遞圓周力，就會存在拉力差，就會發(fā)生彈性滑動，故彈性滑動是不可避免的。而打滑是由過載引起的全面滑動，應(yīng)盡量避免。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計普通V帶的設(shè)計方法和步驟六、由于帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此，帶傳動的設(shè)計準則是在保證帶傳動不打滑的前提下，使帶具有一定的疲勞強度和壽命。

普通V帶傳動設(shè)計計算時，通常已知傳動的用途和工作情況，傳遞的功率P，主動輪、從動輪的轉(zhuǎn)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。設(shè)計時主要確定帶的型號、長度和根數(shù)，帶輪的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料，傳動的中心距，帶的初拉力和壓軸力，張緊和防護等。普通V帶的設(shè)計方法包括以下八個方面：任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

1.確定計算功率Pd

設(shè)P為帶傳動的額定功率（kW），KA為工況系數(shù)（見表3-6），則計算功率為

Pd=KAP（3-13）任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計注1：空、輕載起動——電動機（交流起動、三角起動、直流并勵）、四缸以上的內(nèi)燃機、裝有離心式離合器、液力聯(lián)軸器的動力機。

注2：重載起動——電動機（聯(lián)機交流起動、直流復(fù)勵或串勵）、四缸以下的內(nèi)燃機。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

2.選擇V帶的型號根據(jù)計算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，按圖3-25選擇普通V帶的型號。若臨近兩種型號的交界線時，可按兩種型號同時計算，通過分析比較決定取舍。圖3-25普通V帶選型圖任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

3.確定帶輪基準直徑dd1、dd2表3-7列出了V帶帶輪的最小基準直徑，帶輪的基準直徑系列見表3-4，選擇小帶輪基準直徑時，應(yīng)使dd1≥ddmin，以減小帶輪上的彎曲應(yīng)力。大帶輪的基準直徑dd2由式（3-12）確定為

（3-14）式中，dd2值應(yīng)圓整為整數(shù)。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

4.驗算帶速v驗算帶速v的計算公式為

（3-15）

若帶速過高，使帶與輪間的摩擦力減小，易打滑，同時離心力過大降低了帶的疲勞強度和壽命；若帶速太低，在傳遞相同功率時帶所傳遞的圓周力增大，也會打滑，并使帶的根數(shù)增加。一般應(yīng)使帶速v在5~25m/s范圍，否則應(yīng)重選dd1。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

5.確定中心距a和基準長度Ld由于帶是中間撓性件，故中心距可取大些或小些。中心距增大，將有利于增大包角，但太大則使結(jié)構(gòu)外廓尺寸增大，還會因載荷變化引起帶的顫動，從而降低其工作能力。若已知條件未對中心距提出具體的要求，一般可按下式初選中心距a0，即任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

6.驗算小帶輪包角α1

（3-19）

一般要求α1≥120°，否則可加大中心距或增設(shè)張緊輪。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

7.確定帶的根數(shù)z

（3-20）式中，P0為普通V帶單根基準額定功率（見表3-8），kW；ΔP0為i≠1時的普通V帶單根額定功率的增量（見表3-9），kW；Kα為包角修正系數(shù)，考慮α1＜180°時，傳動能力有所下降（見表3-10）；KL為帶長修正系數(shù)，考慮帶長不等于特定長度時對傳動能力的影響（見表3-2）。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計z應(yīng)圓整為整數(shù)，一般取3～6根，若計算結(jié)果不滿足要求，可改選V帶型號或加大帶輪直徑重新計算。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

8.確定初拉力F0并計算作用在軸上的載荷FQ保持適當?shù)某趵κ菐鲃庸ぷ鞯氖滓獥l件。初拉力不足，極限摩擦力小，傳動能力下降；初拉力過大，將增大作用在軸上的載荷并降低帶的壽命。普通V帶單根合適的初拉力F0可按下式計算：

（3-21）任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計FQ可近似用兩邊初拉力F0的合力來計算。由圖3-26可得，作用在軸上的載荷FQ為

（3-22）圖3-26帶傳動的軸上載荷任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

V帶傳動的張緊、使用和維護七、普通V帶不是完全的彈性體，長期在張緊狀態(tài)下工作，會因出現(xiàn)塑性變形而松弛，使初拉力F0減小，傳動能力下降。因此，為了保證帶傳動正常工作，并延長帶的使用壽命，必須正確使用和維護。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

1.帶傳動的張緊裝置（1）定期張緊裝置。圖3-27(a)、(b)所示為采用滑軌和調(diào)節(jié)螺栓或采用擺動架和調(diào)節(jié)螺栓改變中心距的張緊方法。前者適用于水平或傾斜不大的布置，后者適用于垂直或接近垂直的布置。圖3-27帶傳動張緊裝置任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（2）張緊輪張緊。若中心距不能調(diào)節(jié)，可采用具有張緊輪的裝置，如圖3-27(c)所示，它靠平衡錘將張緊輪壓在帶上，以保持帶的張緊。

（3）自動張緊裝置。圖3-27(d)所示為采用重力和帶輪上的制動力矩，使帶輪隨浮動架繞固定軸擺動而改變中心距的自動張緊方法。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

2.帶傳動的安裝與維護帶傳動的安裝和維護過程中，應(yīng)注意以下幾點：

（1）安裝帶時，最好縮小中心距后套上V帶，再予以調(diào)整，不應(yīng)硬撬，以免損壞膠帶，降低其使用壽命。

（2）平行軸傳動時各帶輪的軸線必須保持規(guī)定的平行度。V帶傳動主、從動輪輪槽必須調(diào)整在同一平面內(nèi)。誤差不得超過20′，否則會引起V帶的扭曲，從而使兩側(cè)面過早磨損。

任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計（3）嚴防V帶與油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免變質(zhì)，也不宜在陽光下暴曬。

（4）帶根數(shù)較多的傳動，若壞了少數(shù)幾根需進行更換時，應(yīng)全部更換，不要只更換壞帶而使新舊帶一起使用，這樣會造成載荷分配不勻，反而加速新帶的損壞。

（5）為了保證安全生產(chǎn)，須安裝防護罩裝置。

任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

任務(wù)實施任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計

任務(wù)總結(jié)任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計2.帶傳動工作情況分析

帶的傳動能力與三個因素有關(guān)：帶的初拉力、摩擦系數(shù)、小帶輪包角。三種因素適當增大，可提高帶的傳動能力。帶工作時所受的應(yīng)力有三種：拉應(yīng)力、離心應(yīng)力、彎曲應(yīng)力。帶在交變應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生疲勞破壞。帶的彈性滑動和打滑不同，彈性滑動是由于帶是彈性體，傳動時緊邊與松邊存在拉力差造成的，是不可避免的；而打滑是由于帶的工作載荷超過了帶與帶輪產(chǎn)生的摩擦力，帶與帶輪發(fā)生劇烈相對滑動，是一種過載保護現(xiàn)象，是可以避免的。任務(wù)一V帶傳動的設(shè)計3.帶傳動的設(shè)計步驟確定計算功率；選擇帶的型號；確定大、小帶輪基準直徑；驗算帶速；確定帶的基準長度和傳動中心距；驗算主動輪上的包角；計算帶的根數(shù)；計算帶合適的初拉力；計算作用在軸上的載荷；繪制帶輪工作圖。任務(wù)二平鍵的設(shè)計任務(wù)描述圖3-28所示輸送機帶傳動裝置中，電動機軸與小帶輪、齒輪減速器輸入軸與大帶輪都是通過鍵構(gòu)成靜連接的，有輕微沖擊。圖3-28輸送機帶傳動裝置1—電動機；2—小帶輪；3、6—鍵；4—皮帶；5—大帶輪；7—輸入軸任務(wù)二平鍵的設(shè)計根據(jù)表3-12所列各連接軸與輪轂相關(guān)參數(shù)，試設(shè)計各鍵的類型和尺寸，并校核強度。任務(wù)二平鍵的設(shè)計任務(wù)分析通過對輸送機帶傳動裝置中軸與輪轂之間的鍵連接分析，掌握鍵連接的基礎(chǔ)知識。這里重點掌握普通平鍵的相關(guān)知識，特別是普通平鍵的設(shè)計與選用方法、步驟，注意輪轂長度L1、鍵的長度L及鍵的工作長度l三者之間的關(guān)系，并符合標準長度系列。平鍵連接的失效形式是壓潰，所以應(yīng)按照擠壓強度進行校核，最終選擇滿足使用條件的標準件。任務(wù)二平鍵的設(shè)計知識資訊軸和輪轂連接的目的是使軸上零件能同軸一起轉(zhuǎn)動，并傳遞轉(zhuǎn)矩。軸轂連接的常用形式有鍵連接、花鍵連接、過盈配合連接、成型連接和銷連接等。鍵是一種標準件，通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動的導(dǎo)向。鍵連接的主要類型有平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接、切向鍵連接和花鍵連接等。鍵連接根據(jù)在工作前是否存在預(yù)緊力分為松連接和緊連接。任務(wù)二平鍵的設(shè)計鍵連接的類型一、

1.平鍵連接按鍵的用途不同，平鍵可分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。

（1）普通平鍵。圖3-29（a）所示為普通平鍵連接的結(jié)構(gòu)。鍵的兩側(cè)面為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓作用傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，鍵的頂面為非工作面，與輪轂的鍵槽表面留有間隙。因此，這種連接只能用于軸上零件的周向固定。平鍵連接結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，對中性好，故應(yīng)用很廣泛。任務(wù)二平鍵的設(shè)計普通平鍵已標準化，按其端部形狀不同，分為A型（圓頭）、B型（方頭）和C型（單圓頭）三種形式，如圖3-29（b）所示。圖3-29平鍵連接和普通平鍵任務(wù)二平鍵的設(shè)計（2）導(dǎo)向平鍵和滑鍵。當輪轂在軸上需沿軸向移動時，可采用導(dǎo)向平鍵連接或滑鍵連接。導(dǎo)向平鍵用螺釘固定在軸上，如圖3-30所示，輪轂上的鍵槽與鍵是間隙配合，當輪轂移動時，鍵起導(dǎo)向作用。圖3-30導(dǎo)向平鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計由于導(dǎo)向平鍵較長，為方便拆卸，在導(dǎo)向平鍵中設(shè)有起鍵用螺釘孔?；I與輪轂相連，如圖3-31所示，軸上的鍵槽與鍵是間隙配合，當輪轂移動時，鍵隨輪轂沿鍵槽滑動?；I適用于移動距離大的場合，如車床光軸與溜板箱就采用滑鍵連接。圖3-31滑鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計

2.半圓鍵連接半圓鍵連接的工作面也是兩側(cè)面，如圖3-32所示。其特點是制造容易，裝拆方便，鍵在軸槽中能繞自身幾何中心沿槽底圓弧擺動，以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度。由于鍵槽較深，削弱了軸的強度，因此只能傳遞較小的轉(zhuǎn)矩，一般用于輕載或錐形結(jié)構(gòu)的連接。圖3-32半圓鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計

3.楔鍵連接楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，如圖3-33所示。圖3-33楔鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計楔鍵的上、下表面為工作面，上表面相對下表面有1∶100的斜度，輪轂槽底面相應(yīng)也有1∶100的斜度。裝配時，將楔鍵打入軸與軸上零件之間的鍵槽內(nèi)，使之連接成一整體，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞。由于楔緊力會使軸與輪轂間產(chǎn)生偏心，即對中性差，因此楔鍵連接常用于精度要求不高、轉(zhuǎn)速較低、承受單向軸向載荷的場合。鉤頭楔鍵用于不能從另一端將鍵打出的場合，鉤頭供拆卸用，應(yīng)注意加以保護。

任務(wù)二平鍵的設(shè)計

4.切向鍵連接裝配時，一對鍵分別自輪轂兩邊打入，使兩工作面分別與軸和輪轂上的鍵槽底面壓緊。工作時，靠工作面的壓緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩。一對切向鍵只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，需要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，可安裝兩對互成120°～135°的切向鍵，如圖3-34（b）所示。圖3-34切向鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計切向鍵鍵槽對軸的削弱較嚴重，且對中性差，常用于軸徑較大（d>60mm）、精度要求不高、轉(zhuǎn)速較低和傳遞轉(zhuǎn)矩較大的場合。任務(wù)二平鍵的設(shè)計

5.花鍵連接花鍵連接是由具有周向均勻分布的多個鍵齒的花鍵軸和具有同樣數(shù)目鍵槽的輪轂組成的，如圖3-35所示。齒側(cè)面為工作面?；ㄦI依靠鍵齒側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，由于是多齒傳遞載荷，所以承載能力強。齒槽淺，對軸的削弱小，應(yīng)力集中小，且具有定心好和導(dǎo)向性能好等優(yōu)點，但需要專用設(shè)備加工，生產(chǎn)成本高。圖3-35花鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計根據(jù)齒形不同，常用的花鍵分為矩形花鍵［見圖3-36（a）］和漸開線花鍵［見圖3-36（b）］兩類。矩形花鍵齒形簡單，易于制造，應(yīng)用廣泛。漸開線花鍵齒根厚，強度高，加工工藝性好，適用于載荷較大及尺寸較大的連接。圖3-36花鍵的分類任務(wù)二平鍵的設(shè)計鍵連接的步驟二、鍵連接的步驟如下：

（1）根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選擇鍵連接類型。

（2）根據(jù)軸徑大小從標準中選出鍵的剖面尺寸b×h(b為鍵寬，h為鍵高)，見表3-13。

（3）參考輪轂寬度選取鍵的長度L，鍵的長度應(yīng)符合標準規(guī)定的尺寸系列，見表3-13。

（4）進行強度校核計算。任務(wù)二平鍵的設(shè)計任務(wù)二平鍵的設(shè)計平鍵連接傳遞扭矩時，鍵的側(cè)面受擠壓，剖面受剪切（除非有嚴重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷）。對于平鍵連接，其主要失效形式是鍵、軸槽、轂槽三者中較弱零件的工作面被壓潰（對于靜連接）或磨損（對于動連接）。因此，采用常見材料組合和按標準選取的平鍵連接，只需按工作面上的擠壓應(yīng)力（對于動連接常用壓強）進行強度校核計算。任務(wù)二平鍵的設(shè)計剪切與擠壓強度計算工程上常用的連接件如鍵、螺栓、鉚釘、銷等，都是剪切與擠壓的工程實例。圖3-37(a)所示為鉚釘連接，在力F作用下，鉚釘受到剪切。這類變形形式是由大小相等、方向相反、相互平行的力作用引起的，表現(xiàn)為受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對錯動，如圖3-37(c)所示。桿件的這種變形稱為剪切；桿件發(fā)生相對錯動的中間截面m—m稱為剪切面；在剪切面上必然有與外力F大小相等、方向相反的內(nèi)力存在［見圖3-37(b)］，這個內(nèi)力稱為剪力。知識鏈接任務(wù)二平鍵的設(shè)計圖3-37(a)所示為鉚釘連接，在力F作用下，鉚釘受到剪切。圖3-37鉚釘被剪切和擠壓任務(wù)二平鍵的設(shè)計鉚釘?shù)冗B接件在外力的作用下發(fā)生剪切變形的同時，在連接件和被連接件接觸面上相互壓緊，產(chǎn)生局部壓陷變形，甚至壓潰破壞，這種現(xiàn)象稱為擠壓。接觸面上的壓力稱為擠壓力，用Fjy表示，零件受壓的接觸面稱為擠壓面，如圖3-38所示。圖3-38平鍵受力圖任務(wù)二平鍵的設(shè)計

1.剪切的實用計算連接件發(fā)生剪切而使剪切面上產(chǎn)生切應(yīng)力τ。切應(yīng)力在剪切面上的分布情況一般比較復(fù)雜，工程中為了便于計算，通常認為切應(yīng)力在剪切面上是均勻分布的。切應(yīng)力τ的計算公式為

（3-23）式中，F(xiàn)s為剪切面上的剪力，N；A為剪切面面積，mm2。任務(wù)二平鍵的設(shè)計為保證連接件工作時安全可靠，要求切應(yīng)力τ不超過材料的許用切應(yīng)力［τ］。故剪切強度條件為

（3-24）式中，［τ］為材料的許用切應(yīng)力，MPa。常用材料的許用切應(yīng)力可從有關(guān)手冊中查到，也可根據(jù)經(jīng)驗獲取。一般對塑性材料有［τ］=(0.75~0.8)［σ］；對脆性材料有［τ］=(0.8~1.0)［σ］。任務(wù)二平鍵的設(shè)計

2.擠壓的實用計算由擠壓應(yīng)力引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用σp表示。擠壓應(yīng)力在擠壓面上的分布相當復(fù)雜，工程上也通常認為擠壓應(yīng)力在擠壓面上均勻分布。擠壓應(yīng)力σp的計算公式為

（3-25）式中，F(xiàn)jy為擠壓面上的擠壓力，N；Ajy為擠壓面面積，mm2。任務(wù)二平鍵的設(shè)計當擠壓面為平面時，計算擠壓面面積即為實際擠壓面面積；當擠壓面為圓柱面時，計算擠壓面面積等于半圓柱面沿擠壓力方向的正投影面積，即Ajy=dl，如圖3-39所示。圖3-39受擠壓圓柱面的正投影任務(wù)二平鍵的設(shè)計為保證連接件具有足夠的擠壓強度，其擠壓強度條件為