《機械設(shè)計基礎(chǔ) 第4版》 課件 朱龍英 第9、10章 帶傳動、鏈傳動

第9章帶傳動教學要求、重點與難點9.1帶傳動的類型、特點和應(yīng)用9.2帶傳動的工作原理9.3普通Ｖ帶傳動的設(shè)計計算9.4帶傳動的使用和維護小結(jié)作業(yè)教學要求、重點與難點

一、教學要求

了解帶傳動的類型及特點；了解帶傳動的受力分析、應(yīng)力分析、彈性滑動及傳動比；掌握V帶傳動的設(shè)計計算；了解帶傳動的張緊裝置。

二、教學重點與難點

重點：帶傳動工作情況分析；V帶傳動的設(shè)計計算和參數(shù)選擇

。

難點：V帶傳動的設(shè)計計算和受力分析。

返回章目錄主動帶輪1(主動輪)；從動帶輪3(從動輪)；傳動帶2。一、帶傳動的組成及其主要類型1．帶傳動的組成9.1帶傳動的類型、特點和應(yīng)用

嚙合傳動：當主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞動力（同步帶傳動）。2．傳動原理

摩擦傳動：當主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞動力（平帶和Ｖ帶傳動）。3．帶傳動的特點結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉以及緩沖減振；

摩擦式帶傳動有彈性滑動和打滑的現(xiàn)象，傳動比不穩(wěn)定。4．帶傳動的類型

平帶傳動：結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。有開口、交叉、半交叉?zhèn)鲃印＃謳鲃樱涸谕瑯拥膹埦o力下，Ｖ帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。只有開口傳動。

多楔帶傳動：兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優(yōu)點，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。

同步帶傳動：是一種嚙合傳動，具有的優(yōu)點是：無滑動，能保證固定的傳動比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小。

圓形帶傳動：小功率，低速傳動。二、V帶材料及結(jié)構(gòu)1.V帶的截面結(jié)構(gòu)：簾布結(jié)構(gòu)和繩芯結(jié)構(gòu)

2.V帶的材料組成：（1）包布層（2）伸張層（頂膠）（3）壓縮層（底膠）（4）強力層：由幾層簾布或棉線（或尼龍）繩構(gòu)成。3.V帶型號：

V帶型號有Y,Z,A,B,C,D,E等七種。4.基準長度Ld(公稱長度)

標注：例如：A2240－A型帶其公稱長度是：Ld=2240mm三、V帶帶輪材料和結(jié)構(gòu)1.帶輪的材料常用灰鑄鐵，如HT150、HT200。

2.帶輪的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種：①實心式；②腹板式；③孔板式；④輪輻式。圖8-1帶輪的結(jié)構(gòu)四、帶傳動的特點和應(yīng)用

優(yōu)點：①具有良好的彈性，能緩沖吸振，沒有接頭，傳動較平穩(wěn)，噪音??；②有過載保護作用，可以防止其他器件損壞；③結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護方便，成本低；④適用于中心距較大的場合。缺點：①工作中有彈性滑動，使傳動效率降低，不能保持準確的傳動比；②傳動的外廓尺寸較大；③由于需要張緊，使帶輪軸上受力較大；④帶傳動可能因摩擦起電，產(chǎn)生火花，故不宜用于易燃易爆的場合。應(yīng)用場合：帶傳動多用于兩軸中心距較大，傳動比要求不嚴格的機械中五、開口帶傳動的幾何關(guān)系中心距、帶長、帶輪基準直徑、、包角

返回章目錄9.2帶傳動的工作原理一、帶傳動中力分析

設(shè)帶的總長度不變，根據(jù)線彈性假設(shè)：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；記傳動帶與小帶輪或大帶輪間總摩擦力為Ff，其值由帶傳動的功率P和帶速v決定。帶傳動尚未工作時，傳動帶中的預緊力為F0。帶傳動工作時，一邊拉緊，一邊放松，記緊邊拉力為F1和松邊拉力為F2。定義由負載所決定的傳動帶的有效拉力為F＝1000P/v，則有F＝Ff。尚未工作狀態(tài)

工作狀態(tài)

帶傳動的最大有效拉力F，由歐拉公式確定，即：由歐拉公式可知：歐拉公式給出的是帶傳動在極限狀態(tài)下(有打滑趨勢）各力之間的關(guān)系，或者說是給出了一個具體的帶傳動所能提供的最大有效拉力Fcr。

預緊力F0↑→最大有效拉力F

↑

包角α↑→最大有效拉力F↑

摩擦系數(shù)f↑→最大有效拉力F↑取繞在主動輪或從動輪上的傳動帶為研究對象，有：F＝Ff＝F1－F2；因此有：F1＝F0＋F／2；F2＝F0－F／2；包角的概念當已知帶傳遞的載荷時，可根據(jù)歐拉公式確定應(yīng)保證的最小初拉力F0。

帶傳動在工作過程中帶上的應(yīng)力有三種：二、帶中的應(yīng)力分析1.拉應(yīng)力：緊邊拉應(yīng)力、松邊拉應(yīng)力：2.

離心應(yīng)力：帶沿輪緣圓周運動時的離心力在帶中產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力：3.彎曲應(yīng)力：帶繞在帶輪上時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：

帶傳動在工作過程中帶上的最大應(yīng)力：

為了不使帶所受到的彎曲應(yīng)力過大，應(yīng)限制帶輪的最小直徑。

最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞進小輪a點處。變應(yīng)力作用，帶產(chǎn)生疲勞破壞。三、彈性滑動和滑動率帶傳動在工作時，從緊邊到松邊，傳動帶所受的拉力是變化的，因此帶的彈性變形也是變化的。帶傳動中因帶的彈性變形變化所導致的帶與帶輪之間的相對運動，稱為彈性滑動?；蚱渲校阂虼?，傳動比為：若帶的工作載荷進一步加大，有效圓周力達到臨界值Fec后，則帶與帶輪間會發(fā)生顯著的相對滑動，即產(chǎn)生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急速降低，帶傳動失效，這種情況應(yīng)當避免。但彈性滑動無法避免。彈性滑動導致：從動輪的圓周速度v2＜主動輪的圓周速度v1，速度降低的程度可用滑動率ε來表示：

返回章目錄9.3普通Ｖ帶傳動的設(shè)計計算一．Ｖ帶傳動的主要失效形式及設(shè)計準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)計準則：在不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。二．Ｖ帶傳動的設(shè)計

設(shè)計的原始數(shù)據(jù)為：功率P，轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比i），傳動位置要求及工作條件等。1、設(shè)計數(shù)據(jù)及內(nèi)容

設(shè)計內(nèi)容：確定帶的類型和截型、長度L、根數(shù)Z、傳動中心距a、帶輪基準直徑及其它結(jié)構(gòu)尺寸等。2、設(shè)計步驟與方法①確定計算功率Pca

：P——傳遞的額定功率（KW）KA—工況系數(shù)，查表8-3

②選擇帶型號：根據(jù)Pca，n1

通過查圖8-2型號選擇圖，確定帶型號。③定帶輪直徑（驗算帶速V）:小輪直徑D1min

D1>Dmin

查表8-4b)驗算帶速V通常要求:V=5~25m/s如果帶速V太小:

由公式P=FV可知，傳遞同樣功率P時，圓周力F太大，帶的壽命下降。如果帶速V太大:

帶傳動的離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力變小，傳遞載荷能力下降。④求中心距a和帶的基準長度Ld

a)初選a0b)由a0定計算長度（開口傳動）

c)按表8-2定相近的基準長度Ld

d)由節(jié)線長度Ld求實際中心距e)考慮到中心距調(diào)整、補償F0，中心距a應(yīng)有一個范圍⑤驗算小輪包角如果不滿足，采取如下措施：

1）增大中心距a；

2）加張緊輪。小輪包角應(yīng)該⑦確定帶的張緊力F0（單根帶）

⑧求帶作用于軸的壓力FQ

帶傳動的總體評價：ZVFQF0a>120°2~410~20小適當小⑥計算帶的根數(shù)Z例8-1：返回章目錄

第四節(jié)帶傳動的使用和維護1）安裝時必須先縮小中心距，然后裝上Ｖ帶，再予以調(diào)緊。2）保持帶清潔，不宜在陽光下暴曬，避免老化；3）避免新舊帶混合使用。因為舊帶已有一定的永久變形，混合使用新舊帶會加速新帶的損壞。應(yīng)用使用過的舊帶補全后繼續(xù)工作或全部更換新帶；4）為保證安全生產(chǎn)，帶傳動應(yīng)設(shè)置防護罩；5）帶傳動工作一段時間后，要產(chǎn)生永久變形，導致張緊力減小，因此要重新調(diào)整張緊力。一、Ｖ帶傳動的使用1.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。2.運轉(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。3.張緊裝置常見帶傳動的張緊裝置有：二、Ｖ帶傳動的張緊1）定期張緊裝置2、自動張緊裝置3、張緊輪裝置

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。

返回章目錄本章小結(jié)1．摩擦帶傳動是靠帶與帶輪之間的摩擦力來傳遞運動和動力。傳動平穩(wěn)，有過載保護作用，但不能保持準確傳動比。2．帶在工作時有拉應(yīng)力、離心應(yīng)力和彎曲應(yīng)力三種。3．彈性滑動是由于帶工作時緊邊和松邊存在拉力差，而引起帶與輪之間局部而微小的相對滑動，是不可避免的。打滑則是由于過載而引起的帶在帶輪上的全面滑動，使傳動失效。4．帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞。5．帶傳動的設(shè)計準則為：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。6.V帶傳動設(shè)計的主要內(nèi)容：確定V帶的型號、長度、根數(shù)、中心距、帶輪直徑、材料、結(jié)構(gòu)以及對帶輪軸的壓力等。返回章目錄作業(yè)

9-49-59-8返回章目錄帶的彈性滑動帶輪結(jié)構(gòu)選擇帶型帶的受力分析F1F1F2F2F0F0F0F0第10章鏈傳動教學要求、重點與難點10.1鏈傳動的類型、特點及應(yīng)用10.2傳動鏈的結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)及尺寸10.3鏈傳動的設(shè)計10.4鏈傳動的布置、張緊和潤滑小結(jié)作業(yè)教學要求、重點與難點

一、教學要求了解鏈傳動的類型、滾子鏈的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；了解鏈傳動的運動特點、滾子鏈傳動的設(shè)計計算；了解鏈傳動的張緊和潤滑。

二、教學重點與難點

重點：鏈傳動的結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)；鏈傳動的設(shè)計計算。

難點：鏈傳動的設(shè)計計算。

返回章目錄10.1鏈傳動的類型、特點及應(yīng)用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。1.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。2.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。

3.鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比。

三、應(yīng)用用在要求工作可靠、轉(zhuǎn)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。

一、鏈傳動的組成及主要類型2.類型：傳動鏈、起重鏈和曳引鏈。1.組成：主動鏈輪、鏈條和從動鏈輪。傳動鏈：套筒滾子鏈和齒形鏈。二、鏈傳動的特點

返回章目錄10.2傳動鏈的結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)及尺寸◆套筒滾子鏈是由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成?！魞?nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈聯(lián)接；◆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)鏈板套筒滾子銷軸一、套筒滾子鏈及鏈輪

1、套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)◆套筒滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比，但由于精度的影響，各排的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過多。

2．套筒滾子鏈傳動的主要參數(shù)及幾何尺寸1)鏈條節(jié)距

：相鄰兩銷軸中心之間的距離。2)鏈的排數(shù)

3)鏈長4)鏈條節(jié)數(shù)

設(shè)計時，鏈節(jié)數(shù)以取為偶數(shù)為宜，這樣可避免使用過渡鏈節(jié)，因為過渡鏈節(jié)會使鏈的承載能力下降。3．鏈條接頭處的聯(lián)接形式1)用開口銷聯(lián)接

該聯(lián)接形式多用于大節(jié)距鏈。2)用彈簧卡片聯(lián)接

該聯(lián)接形式多用于小節(jié)距鏈?？蓸擞洖椋?6A—1×90GB1234.1—83。4．滾子鏈的標注形式

滾子鏈已標準化，GB1243.1-83。其鏈號、尺寸、極限拉伸載荷見表9-1。滾子鏈的標記為:

鏈號排數(shù)鏈節(jié)數(shù)標準編號

—×例如：A系列、節(jié)距為25.40mm、單排、90節(jié)的滾子鏈。5.滾子鏈鏈輪1)鏈輪的齒形鏈輪是鏈傳動的主要零件，其齒形已經(jīng)標準化。

鏈輪較常用的齒形是一種三圓弧一直線的齒形（如下圖所示）。圖中，齒廓上的a-a、a-b、c-d線段為三段圓弧，半徑依次為r1、r2和r3；b-c線段為直線段。

2)鏈輪的基本參數(shù)

節(jié)距p、分度圓d、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、齒數(shù)z。3)鏈輪的主要尺寸鏈輪的主要尺寸標注在下圖，鏈輪轂孔的直徑應(yīng)小于其最大許用直徑dkmax。

4)鏈輪的結(jié)構(gòu)◆小直徑的鏈輪可制成整體式；◆中等尺寸的鏈輪可制成孔板式；◆大直徑的鏈輪可制成組裝式。

鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強度，由于小鏈輪的工作情況較大鏈輪的惡劣些，故小鏈輪通常采用較好的材料制造。整體式鏈輪孔板式鏈輪組合式鏈輪常用的鏈輪材料：碳素鋼和合金鋼。

5)鏈輪的材料：二、齒形鏈

1．齒形鏈的工作原理齒形鏈又稱無聲鏈，它是一組鏈齒板鉸接而成。工作時鏈齒板與鏈輪輪齒相嚙合而傳遞運動。

齒形鏈上設(shè)有導板，以防止鏈條工作時發(fā)生側(cè)向竄動。導板有內(nèi)導板和外導板之分。內(nèi)導板齒形鏈導向性好，工作可靠；外導板齒形鏈的鏈輪結(jié)構(gòu)簡單。

與滾子鏈相比，齒形鏈傳動平穩(wěn)無噪聲承受沖擊性能好，工作可靠。多用于高速或運動精度要求較高的傳動裝置中。2．齒形鏈的分類齒形鏈按鉸鏈結(jié)構(gòu)不同可分為圓銷式、軸瓦式和滾柱式三種。圓銷式軸瓦式滾柱式

3．齒形鏈的特點

返回章目錄10.3鏈傳動的設(shè)計一、鏈傳動的運動分析

在鏈傳動中，鏈條包在鏈輪上如同包在兩正多邊形的輪子上，正多邊形的邊長等于鏈條的節(jié)距p。根據(jù)下圖分析，鏈傳動的平均速度為：

1、平均傳動比所以，鏈傳動的平均傳動比為：鏈條鉸鏈A點的前進分速度：鏈條鉸鏈A點的上下運動分速度：

2、瞬時傳動比

由上述分析可知，鏈傳動中，鏈條的前進速度和上下抖動速度是周期性變化的，鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈速的變化就越大。當主動鏈輪勻速轉(zhuǎn)動時，從動鏈輪的角速度以及鏈傳動的瞬時傳動比都是周期性變化的，因此鏈傳動不宜用于對運動精度有較高要求的場合。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，故稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。所以鏈傳動瞬時傳動比為：

3、鏈傳動的動載荷

鏈傳動中的多邊形效應(yīng)造成鏈條和鏈輪都是周期性的變速運動，從而引起動載荷。

鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、節(jié)距越大、齒數(shù)越少，則傳動的動載荷就越大。鏈節(jié)和鏈輪嚙合瞬間的相對速度，也將引起沖擊和動載荷。鏈節(jié)距越大，鏈輪的轉(zhuǎn)速越高，則沖擊越強烈。

二、鏈傳動的設(shè)計計算1、失效形式

鏈傳動的失效形式有鏈的疲勞破環(huán)、鏈條鉸鏈的磨損、鏈條鉸鏈的膠合以及鏈條的靜力拉斷。額定功率P0/kW小鏈輪轉(zhuǎn)速n1/(r/min)額定功率曲線

2、功率曲線極限功率曲線

上圖示為潤滑良好的單排鏈的極限功率曲線圖。由圖可見，在中等速度的鏈傳動中，鏈傳動的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強度；隨著鏈輪轉(zhuǎn)速的增高，鏈傳動的多邊形效應(yīng)增大，傳動能力主要取決于滾子和套筒的沖擊疲勞強度，轉(zhuǎn)速越高，傳動能力就越低，并會出現(xiàn)鉸鏈膠合現(xiàn)象，使鏈條迅速失效。額定功率P0/kW小鏈輪轉(zhuǎn)速n1/(r/min)

考慮到鏈傳動的實際工作條件與標準實驗條件的不同，引入修正系數(shù)，鏈所需傳遞的功率按下式確定：

式中：Kz為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)；KL為鏈長系數(shù)；KP為多排鏈系數(shù)。鏈條節(jié)距

p可根據(jù)功率P0和小鏈輪轉(zhuǎn)速

n1由額定功率曲線選取。4．鏈傳動的中心距和鏈節(jié)數(shù)

鏈傳動的中心距過大或過小對傳動都會造成不利影響。設(shè)計時一般取中心距a0=(30～50)p，最大取a0max=80p。

鏈條的長度以鏈節(jié)數(shù)Lp來表示，鏈節(jié)數(shù)為：計算出的Lp應(yīng)圓整為整數(shù)，最好取為偶數(shù)，鏈傳動的中心距為：5．驗算鏈速≤15m/s6．計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力

返回章目錄10.4鏈傳動的布置、張緊和潤滑一、鏈傳動的布置