高職《機械設(shè)計基礎(chǔ)》帶傳動教案

***職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案第13次課教學(xué)課型：理論課√實驗課□習(xí)題課□實踐課□技能課□其它□主要教學(xué)內(nèi)容第8章帶傳動8.1概述8.2帶傳動的類型和特點8.3帶傳動的工作情況分析重點、難點重點：掌握帶傳動與其它傳動形式相比較的特點；掌握帶傳動主要適場合。難點：帶傳動的打滑和彈性滑動。教學(xué)目的要求：1、了解帶傳動作為一種常用傳動形式，基本組成是；

2、了解帶傳動的類型；

3、掌握帶傳動與其它傳動形式相比較的特點；4、掌握帶傳動主要適場合。5．帶的打滑和彈性滑動教學(xué)方法和教學(xué)手段：１、觀察實際情況來分析帶傳動的特點和應(yīng)用；

２、結(jié)合其它傳動機構(gòu)進行分析學(xué)習(xí)；

３、帶著問題學(xué)習(xí)；討論、思考題、作業(yè)：什么是有效拉力？什么是初拉力？他們之間有何關(guān)系？帶傳動的彈性滑動和打滑是怎樣產(chǎn)生的？他們對傳動有何影響？是否可以避免？參考資料：多媒體材料，網(wǎng)絡(luò)資料講稿內(nèi)容備注第9章帶傳動8.1概述8.1.1摩擦輪傳動1.摩擦輪傳動的工作原理和傳動比=1\*GB2⑴摩擦輪傳動原理：利用兩輪直接接觸產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運動和動力的一種機械傳動。=1\*GB3①傳動條件：兩輪產(chǎn)生的摩擦力矩要大與從動輪的阻力矩。=2\*GB3②打滑：摩擦力矩小于阻力矩，在傳動中兩輪面接觸處會出現(xiàn)相對滑移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為打滑。=3\*GB3③增大摩擦力的途徑：一是增大正壓力；二是增大摩擦因數(shù)。摩擦力只能適當增加，否則會增大機構(gòu)尺寸，使機構(gòu)笨重。增大摩擦因數(shù)的方法：主動輪采用較軟的材料（石棉、皮革、橡膠布、塑料或纖維材料等）；從動輪采用鑄鐵材料。=2\*GB2⑵傳動比定義：機構(gòu)中瞬時輸入速度與輸入速度的比值稱為機構(gòu)的傳動比。摩擦輪的傳動比是主動輪和從動輪轉(zhuǎn)速的比值。2.摩擦輪傳動的特點=1\*GB2⑴結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，適用于兩軸中心距較近的傳動。=2\*GB2⑵傳動噪聲小，并可在運動中變速、變向。=3\*GB2⑶過載時，兩輪接觸處會打滑，因而可防止薄弱環(huán)節(jié)零件的損壞，起到安全保護作用。=4\*GB2⑷不能保持準確的傳動比。=5\*GB2⑸傳動效率較低，不宜傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，主要適用于高速、小功率的場合。8.1.2撓性傳動定義：帶傳動和鏈傳動統(tǒng)稱撓性傳動。8.2帶傳動的類型和特點8.1.1摩擦輪傳動根據(jù)工作原理不同，分為兩種（如圖8－1、8－2所示）：1）摩擦型帶傳動；2）嚙合型帶傳動。8-2嚙合型傳動8-1摩擦帶傳動8-2嚙合型傳動8-1摩擦帶傳動摩擦型帶傳動按照帶的截面形狀又可以分為：a平帶、bv帶、c多楔帶和d圓帶傳動。1.平帶：平帶傳動結(jié)構(gòu)最簡單，傳動效率較高，在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。除了正常的傳遞方法外，還可以實現(xiàn)交叉和半交叉?zhèn)鲃印Ｆ綆У慕宇^方式常用的有膠合、縫合、鉸鏈扣等。v帶傳動：V帶傳動的傳動能力較大，在傳動比較大時、要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合應(yīng)用較多，是帶傳動的主要類型。=1\*GB2⑴平帶和v帶傳動受力比較如圖所示，若平帶和V帶受到同樣的壓緊力，帶與帶輪接觸面之間的摩擦系數(shù)也同為f，平帶與帶輪接觸面上的摩擦力為：而V帶與帶輪接觸面上的摩擦力為：式中：為當量摩擦系數(shù)。普通V帶的楔角為40°，因次可以估算得＝（3.63～3.07）。也就是說，在同樣得條件下，平帶V帶在接觸面上所受得正壓力不同，V帶傳動產(chǎn)生的摩擦力比平帶大的多。所以一般機械中多采用V帶。=2\*GB2⑵v帶的結(jié)構(gòu)和標準V帶結(jié)構(gòu)如圖8-3所示，有四層組成。V帶有許多種類型和型號，有普通V帶、寬V帶、窄V帶、大楔角V帶、汽車V帶等等，都是標準件，在手冊中都可以查到。對于普通V帶國家標準規(guī)定有Y、Z、A、B、C、D、E等7種型號。V帶繞在帶輪上產(chǎn)生彎曲，外層受拉、內(nèi)面受壓，中間有一長度不變的中性層，中性層面稱為節(jié)面，節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬bp。V帶輪上，與配用v帶節(jié)面處于同一位置的槽形輪廓寬度稱為基準寬度bd。基準寬度處的帶輪直徑dd。在規(guī)定的張緊立下，v帶位于帶輪基準直徑上的周線長度作為帶的基準長度Ld。V帶的楔角要大于槽輪的楔角，這樣可以保證v帶變形后仍可貼緊在v帶輪的輪槽側(cè)面。圖8-3V帶結(jié)構(gòu)3.多楔帶傳動兼有平帶和V帶傳動的特點，主要圖8-3V帶結(jié)構(gòu)用于傳遞大功率、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。4.圓帶傳動的傳動能力較小，一般用于輕型和小型機械。5.嚙合型傳動帶又稱為同步帶，其特點如下：優(yōu)點：傳動比恒定，結(jié)構(gòu)緊湊，帶速可達40m/s，i可達10，傳遞功率可達200Kw，效率高，約為。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，對制造和安裝要求高。8.2.2帶傳動的特點（1)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，適用于兩軸中心距較近的傳動。（2）傳動時噪聲小，并可在運轉(zhuǎn)中變速、變向。（3）過載時會打滑，可以起到安全保護的作用。（4）不能保證準確的傳動比。（5）傳動效率低，不宜傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，主要適用于高速、小功率傳動的場合。8.3帶傳動的工作情況分析8.3.1帶傳動的受力分析與打滑帶必須以一定的初拉力張緊在帶輪上。靜止時，帶兩邊的拉力都等于初拉力F0；傳動時，由于帶與輪面間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等。繞進主動輪的一邊，拉力由F0增加到F1，稱為緊邊，為緊邊拉力；而另一邊帶的拉力由F0減為F2，稱為松邊，為松邊拉力。設(shè)環(huán)形帶的總長度不變(近似的)，則緊邊拉力的增量應(yīng)等于松邊拉力的減少量，即兩邊拉力之差稱為帶傳動的有效拉力，也就是帶所傳遞的圓周力F，即將式(13-5)帶入式(13-4)可得圓周力F(N)、帶速v(m/s)和傳遞功率P(kW)之間的

關(guān)系為若帶所需傳遞的圓周力超過帶與輪面間極限摩擦力的總和時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。經(jīng)常打滑將使帶的磨損加劇、傳動效率降低，以致使傳動失效。8.3.2帶傳動的應(yīng)力分析與疲勞強度皮帶傳動在工作時，皮帶中的應(yīng)力有三部分組成：因傳遞載荷而產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ；由離心力產(chǎn)生的離心應(yīng)力σc；皮帶饒帶輪彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σb；1)拉應(yīng)力A—皮帶橫斷面積（mm2）2）離心造成的離心應(yīng)力σc：當傳動帶以切線速度v沿著帶輪輪緣作圓周運動時，帶本身的質(zhì)量將引起離心力。由于離心力的作用，使帶的橫剖面上受到附加拉應(yīng)力。如圖所示，截取一微段弧，設(shè)帶速為v(m/s),帶單位長度的質(zhì)量為m(kg/m)。作圓周運動時，微弧段產(chǎn)生的離心力為（N）圖8－4用表示由離心力的作用使微弧段兩邊產(chǎn)生的拉力，則由力的平衡方程式可得：圖8－4由于很小，取則：=由離心力引起得拉應(yīng)力為m—單位長度質(zhì)量（kg/m）；v—帶速(m/s)3）彎曲應(yīng)力：E—帶的拉壓彈性模量（MPa）h—帶厚（mm）dd—帶輪基準直徑（mm）注：在材料力學(xué)中，彎曲應(yīng)力，所以帶上的最大應(yīng)力產(chǎn)生在皮帶的緊邊進入小輪處，其值為：皮帶是在交變應(yīng)力狀態(tài)下工作的，所以將使皮帶產(chǎn)生疲勞破壞，影響工作壽命。圖8-5傳動帶工作時得應(yīng)力分布如圖所示。圖8-58.3.3帶傳動的彈性滑動和傳動比圖8-6傳動帶在工作時，受到拉力的作用要產(chǎn)生彈性變形。由于緊邊和松邊所受到的拉力不同，其所產(chǎn)生的彈性變形也不同，如圖所示。當傳動帶繞過主動輪時，其所受的拉力由F1減小至F2，傳動帶的變形程度也會逐漸減小。由于此彈性變形量的變化，造成皮帶在傳動中會沿輪面滑動，致使傳動帶的速度低于主動輪的速度（轉(zhuǎn)速）。同樣，當傳動帶繞過從動輪時，帶上的拉力由F2增加到F1，彈性變形量逐漸增大，使傳動帶沿著輪面也產(chǎn)生滑動，此時帶的速度高于從動輪的速度。這種由于傳動帶的彈性變形而造成的滑動稱作彈性滑動。圖8-6由于彈性滑動，造成從動輪的圓周速度v2要低于主動輪的圓周速度v1，由此我們定義彈性滑動率為：或：∵，∴從而帶傳動的實際傳動比：一般V帶傳動，故在一般計算中可不予考慮。***職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案第14次課教學(xué)課型：理論課√實驗課□習(xí)題課□實踐課□技能課□其它□主要教學(xué)內(nèi)容第8章摩擦輪傳動和撓性傳動8.4V帶傳動的設(shè)計8.5帶傳動的張緊、安裝與維護重點、難點重點：設(shè)計基本步驟難點：設(shè)計計算教學(xué)目的要求：普通v帶傳動地失效形式和設(shè)計準則；熟系v帶傳動設(shè)計條件、設(shè)計內(nèi)容、基本步驟教學(xué)方法和教學(xué)手段：多媒體講授討論、思考題、作業(yè)：1.帶傳動張緊的目的是什么？張緊輪應(yīng)安裝在松邊還是緊邊上？內(nèi)張緊輪應(yīng)靠在大帶輪還是小帶輪？外張緊又怎么樣？并分析說明這兩種張緊方式的利弊？參考資料：多媒體材料，網(wǎng)絡(luò)資料講稿內(nèi)容備注第8章帶傳動8.4v帶傳動設(shè)計1、確定設(shè)計功率根據(jù)傳遞的功率P、載荷性質(zhì)、原動機種類和工作情況等確定設(shè)計功率：其中：為設(shè)計功率（KW）；KA為工況系數(shù)；P為所需傳遞的功率（KW）對于反復(fù)啟動、正反轉(zhuǎn)頻繁、工作條件惡劣等場合，其KA應(yīng)乘上1.2。2、選擇帶型根據(jù)帶傳動的設(shè)計功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1按圖表初步選擇帶型。所選帶型是否符合要求，需要考慮傳動的空間位置要求以及帶的根數(shù)等方面最后確定。3、確定帶輪基準直徑和普通V帶傳動的國家標準中規(guī)定了帶輪的最小基準直徑和帶輪的基準直徑系列見教材上表格。當其它條件不變時，帶輪基準直徑越小，帶傳動越緊湊，但帶內(nèi)的彎曲應(yīng)力越大，導(dǎo)致帶的疲勞強度下降，傳動效率下降。選擇小帶輪基準直徑時，應(yīng)使≥，并取標準直徑。傳動比要求精確時，大帶輪基準直徑依據(jù)：一般情況下，可以忽略滑動率的影響，則有：4、驗算帶速帶速的計算式為：式中：的單位是mm；n1的單位是r/min；v的單位是m/s帶速v太高則離心力大，使帶與帶輪之間的正壓力減小，傳動能力下降，容易打滑。帶速太低，則要求有效拉力F越大，使帶的根數(shù)過多。一般取v＝5～25m/s之間。當v＝10～20m/s時，傳動效能可得到充分利用。若v過低或過高，可以調(diào)整或n1的大小。5、確定中心距和帶長中心距a的大小，直接關(guān)系到傳動尺寸和帶在單位時間內(nèi)的繞轉(zhuǎn)次數(shù)。中心距大，則傳動尺寸大，但在單位時間內(nèi)繞轉(zhuǎn)次數(shù)可以減少，可以增加帶的疲勞壽命，同時使包角增大，提高傳動能力。一般可以按下式進行初選中心距：帶長根據(jù)帶輪的基準直徑和要求的中心距計算：根據(jù)初選的帶長在表格中查取相近的基準長度，然后計算實際的中心距：式中：6、驗算包角小帶輪包角為：（一般要求大于90°～120°）7、確定帶的根數(shù)帶的根數(shù)應(yīng)根據(jù)計算進行圓整。當z過大時，應(yīng)改選帶輪基準直徑或改選帶型，重新計算。8、確定初拉力初拉力F0小，帶傳動的傳動能力小，易出現(xiàn)打滑。初拉力F0過大，則大的壽命低，對軸及軸承的壓力大。一般認為，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(yīng)為：9、計算壓軸力為了設(shè)計軸和軸承，應(yīng)該計算V帶對軸的壓力，可以近似地按帶兩邊地初拉力F0的合力計算（如圖）：詳細的過程請同學(xué)們對照例題進行理解。我們在設(shè)計過程中，帶傳動的設(shè)計基本上都遵循上面所述的步驟，計算時要注意兩點：（1）各幾何、物理量的量綱，不一致的要預(yù)先進行換算。（2）注意所給出的條件、計算公式的使用方法。另外，在利用這個過程設(shè)計帶傳動時，要注意各個修正系數(shù)的確定方法。3.5帶傳動的張緊、安裝與維護3.5.1帶傳動的張緊由于各種皮帶都不是完全的彈性體，經(jīng)過一段時間后，