《機械設計》-課件-第八章-帶傳動解析.ppt

1、帶傳動,概述 帶傳動工作情況的分析 V帶傳動的設計計算 V帶輪設計 V帶傳動的張緊裝置,大理石切割機,轎車發(fā)動機,拖拉機,車身沖壓機,機器人關節(jié),1 概述,1、帶傳動的組成 2、傳 動 原 理 摩擦型傳動 嚙合行傳動 3、帶傳動的應用：在各類機械中應用廣泛，但摩擦式帶傳動不適用于對傳動比有精確要求的場合,4、帶傳動的分類 平帶傳動 V帶傳動 圓帶傳動 多楔帶傳動 同步帶傳動 普通平帶 平帶 片基平帶 普通V帶 V帶 窄V帶 齒形V帶 寬V帶 圓帶 多楔帶 同步帶,帶傳動,傳動帶,普通平帶,平帶輪,膠帆布平帶、編織帶（整卷出售、接頭 ）、高速帶（無接頭） 。 結構簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心

2、距較大的場合應用較多。,普通V帶特點 在一般機械傳動中應用最為廣泛，傳動功率大，結構簡單，價格便宜。由于帶與帶輪間是V形槽面摩擦，故可產生比平型帶更大的有效圓周力（約為倍）。 普通帶有包布型帶和切邊型帶兩類。 普通V帶有：Y、Z、A、B、C、D、E等型號，其截面依次增大。,包布型帶,切邊型帶,帶輪,窄V帶特點 .與同型號的普通帶相比,窄V帶的高度為普通V帶的1.3倍所以其橫向剛度較大； .自由狀態(tài)下，帶的頂面為拱形，受力后繩芯為排齊狀，因而帶芯受力均勻； .帶的側面為內凹曲面，帶在輪上彎曲時，帶側面變直，使之與輪槽保持良好的貼合； .窄帶承載能力較普通帶可提高50%-150%，使用壽命長。 窄

3、V帶有：SPZ、SPA、SPB、SPC等型號，其截面依次增大。,包布窄帶,窄帶輪,寬V帶特點 1.寬帶主要用于無級變速裝置的中間撓性摩擦件，因此常稱為無級變速帶 2.帶體寬，可有較大變速的范圍的； 3.帶體較薄，以減小彎曲應力和縱向截面變形，但其橫向變形較大，因此比普通帶壽命短； 4.為使調速機構靈活，使用時應保持良好的潤滑。,寬帶,同步帶特點 綜合帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點。由于帶的工作面呈齒形，與帶輪的齒槽作嚙合傳動，并由帶的抗拉層承受負載，故帶與帶輪之間沒有相對滑動，從而使主、從動輪間能作無滑差的同步傳動。 同步帶傳動的速度范圍很寬，從每分鐘幾轉到線速度40ms以上，傳動效率可達99

4、.5，傳動比可達10，傳動功率從幾瓦到數(shù)百千瓦。 同步帶現(xiàn)已在各種儀器、計算機、汽車、工業(yè)縫紉機、紡織機和其它通用機 械中得到廣泛應用。,同步帶輪,同步帶,同步帶傳動,多楔帶輪,多楔帶,兼有平帶和V帶的優(yōu)點，工作接觸面數(shù)多，摩擦力大，柔韌性好，用于結構緊湊而傳遞功率較大的場合。解決多根V帶長短不一而受力不均。,轎車發(fā)動機,齒形帶,5、 傳動形式 按照傳動比分類：定傳動比、有級變速、無級變速。,按照兩軸的位置和轉向分類：開口傳動、交叉?zhèn)鲃?、半交叉?zhèn)鲃?、張緊輪傳動 等。 注：交叉?zhèn)鲃?、半交叉?zhèn)鲃舆m用于平帶。,6、帶傳動的特點及應用范圍 優(yōu)點：帶有良好彈性，具有緩沖、減振作用； 依靠摩擦力傳遞，但過

5、載時，帶與帶輪打滑，可保護其它零件； 結構簡單、制造、安裝、維護方便； 適用于中心距較大的兩軸間的傳遞。 缺點：彈性滑動（速度損失，傳動比不恒定）； 軸及軸承受力較大； 摩擦大，帶壽命短，傳動效率低； 結構不緊湊。 應用范圍：不宜于大功率傳動，平帶傳動傳遞功率小于500kW，V帶傳動傳遞功率小于700kW；帶的工作速度一般為525m/s。帶速不宜過低或過高，否則均會降低帶傳動的傳動能力。,7、V帶傳動和平帶傳動的比較 在相同條件下，V帶較平帶能產生更大的摩擦力。因此，V帶傳動應用更為廣泛。本章主要介紹V帶傳動。,8、V帶的結構特點 V帶分類：普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、齒形V帶、聯(lián)組

6、V帶等 。 注：一般多使用普通V帶，目前窄V帶的使用亦日趨廣泛。,普通V帶的結構 簾布芯V帶：制造方便 抗拉體 繩芯V帶：柔韌性好，抗彎強度大 普通V帶的截型：Y、Z、A、B、C、D、E七種 窄V帶的截型：SPZ、SPA、SPB、SPC四種,2.抗拉體,1.頂膠,4.包布,3.底膠,普通V帶采用基準寬度制，即用基準線的位置和基準寬度來定帶輪的槽型、基準直徑和帶在輪槽中的位置。 節(jié)面： 節(jié)寬bP： 輪槽基準寬度bd：bd=bp 帶輪基準直徑dd：dddp 基準長度Ld（公稱長度）：,9、帶傳動的幾何計算,V帶傳動的主要幾何參數(shù)有：中心距a、帶的計算長度Ld0、帶輪的基準直徑D1，D2、包角1。,

7、2 帶傳動工作情況的分析,2.1 帶傳動中的力分析 初拉力F0： 緊邊和松邊： 如果近似認為帶工作時的總長度不變，則帶緊邊拉力的增加量，應等于松邊拉力的減少量，即F1-F0=F0-F2 或F1+F2 =2F0,有效圓周力F 在帶傳動中，有效圓周力F并不是作用于某固定點的集中力，而是帶和帶輪接觸面上各點摩擦力的總和，故整個接觸面上的總摩擦力Fe即等于帶所傳遞的有效圓周力，則 帶傳動所能傳遞的功率P為 則,2.2 帶傳動的最大有效拉力及其影響因素 1最大有效圓周力FC 當帶有打滑趨勢時，帶和帶輪間的摩擦力達到極限值，亦即帶傳動的有效圓周力達到最大值，這時， 式中 e為自然對數(shù)的底；為摩擦系數(shù)（對V

8、帶，為當量摩擦系數(shù)V）；帶在帶輪上的包角；q每米帶長的質量。,Fc與哪些因素有關？,2影響最大有效圓周力的因素 預緊力 ： 包角 ： 摩擦系數(shù) ： 帶的單位質量q和帶速v,摩擦系數(shù)取值,橡膠 鋼 橡膠 鑄鐵,F0越大越好嗎？ 越小呢？,增大小輪包角的結構措施 合理安排松邊、緊邊的位置,合理張緊,2.3 帶的應力分析 帶工作時受拉應力、離心應力C及彎曲應力b作用。,帶工作時的應力情況，可得如下結論： 帶各點的應力不相同； 最大應力為 最大應力發(fā)生在帶在緊邊剛繞上主動輪處； 帶是在循環(huán)變應力下工作，帶的壽命與應力的大小及應力循環(huán)次數(shù)有關。當應力循環(huán)次數(shù)達到一定值后，將使帶產生疲勞破壞。,2.4 帶

9、的彈性滑動和打滑 1、帶的彈性滑動,產生的原因,帶的彈性、松邊與緊邊拉力差,定義,由于帶的彈性而產生的帶與帶輪之間的相對滑動稱為彈性滑動。,彈性滑動的特點,不可避免的 彈性滑動率,傳動比不準確、效率降低、帶的磨損,彈性滑動的后果,彈性滑動現(xiàn)象分析： 緊邊在A點繞上主動輪 帶的拉力逐漸降低， 變形量減小 帶速滯后于帶輪 即帶與輪之間發(fā)生 相對滑動,A,B,B*,靜弧,動弧,2、帶的打滑,產生的原因,外載荷增加，使得,造成的后果,帶的磨損急劇增加、從動輪的轉速急劇下降，直至傳動失效。,打滑的特點,可以避免的,帶打滑時的現(xiàn)象？,如何避免帶發(fā)生 打滑？,3、帶的彈性滑動和打滑 動弧是接觸弧的一部分 動

10、弧位于主動輪的出口邊 歐拉公式適用于動弧 當動弧擴展到整個接觸弧時發(fā)生打滑 彈性滑動不可避免，打滑可以避免 彈性滑動造成傳動比不穩(wěn)定,A,B,B*,靜弧,動弧,3 V帶傳動的設計計算,3.1 帶傳動的疲勞強度 1. 帶傳動的主要失效形式： 打滑，帶的疲勞破壞。 2. 帶傳動的設計準則 在保證帶傳動不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強度和壽命。,3. 單根普通V帶的許用功率P0 V帶的疲勞強度條件為 由上兩式得： 則單根普通V帶所允許傳遞的功率為 在包角=1800、特定長度、平穩(wěn)工作條件下，單根普通V帶的基本額定功率P0見表4.6。 當實際工作條件與上述特定情況不同時，應對P0加以修正。,3.2

11、 傳動參數(shù)的選擇 帶傳動的原始數(shù)據(jù)及設計內容：,功率P 主動輪轉速n1 從動輪轉速n2 （或傳動比i） 傳動位置要求（水平傳動或傾斜傳動） 工作條件,帶型號 帶輪直徑D1，D2 帶根數(shù)z 中心距 a 帶長 Ld 初拉力F0 壓軸力Fr 帶輪結構,設計步驟和方法 1確定計算功率Pc Pc=KAP 式中 P傳動的功率；KA工作情況系數(shù)。,每天工作小使數(shù)（h）,16,1016,10,16,1016,10,1.4,1.3,1.2,1.3,1.2,1.1,帶式輸送機（不均勻負）,旋轉式水泵和壓縮機(非離心式),通風機7.5kW）,發(fā)電機,金屬切削機床,印刷機,旋轉篩,鋸木機和木工機械,載荷變動小,1.8

12、,1.6,1.5,1.5,1.4,1.3,破碎機(旋轉式,顎式等),磨碎機(球磨,棒磨,管磨),載荷變動很大,1.6,1.3,1.4,1.1,負載啟動,1.3,1.1,1.5,1.4,1.2,制磚機,斗式提升機,往復式水泵和壓縮機,起重機,磨粉機,沖剪機床,橡膠機械,振動篩,紡織機械,重載輸送機,載荷變動較大,1.2,1.2,1.0,液體攪拌機,通風機及鼓風機（7.5kW）,離心式水泵和壓縮機,輕負荷輸送機,載荷變動最小,軟啟動,KA,工 況,2選擇帶型 根據(jù)計算功率Pc和小帶輪轉速n1，選定帶型。,3確定帶輪的基準直徑D1和D2 初選小帶輪的基準直徑D1； 驗算帶的速度v； 普通V帶，vma

13、x=2530m/s。若vvmax，則離心力過大，則應減小D1；如v過小，則表示所選D1過小，這將使所需的有效拉力過大，即所需帶的根數(shù)z過多，于是帶輪的寬度、軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大。一般以v10m/s為宜。 計算從動帶輪的基準直徑D2,4確定中心距a和帶的基準長度Ld 初定中心距a0 分析：若a，則帶長，帶在工作時會抖動，外廓尺寸；但a不宜過小，否則包角，傳動能力下降，帶長，當v一定時，單位時間內繞轉次數(shù)。 帶的計算長度Ld0 由Ld0確定V帶的基準長度Ld。,實際中心距a 考慮安裝調整和補償預緊力，中心距的變動范圍為,5驗算小帶輪上的包角1 （至少900） 6確定帶的根數(shù)z 式中 K包角

14、系數(shù)，考慮包角不同時的影響系數(shù)；KL長度系數(shù)，考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)；P0單根普通V帶的許用功率；P0計入傳動比的影響時，單根V帶額定功率的增量。 在確定V帶的根數(shù)時，為了使各根V帶受力均勻，根數(shù)不宜太多（通常z1012），否則應該選帶的截型，重新計算。,7確定單根V帶的初拉力F0 預緊力的大小是保證帶傳動正常工作的重要因素。預緊力過小，摩擦力小，容易發(fā)生打滑；預緊力過大，則帶壽命低，軸和軸承承受的壓力大。 單根V帶所需的預緊力為 8計算帶傳動作用在軸上的力（簡稱壓軸力）FQ,4 V帶輪設計 1、帶輪的組成 典型的帶輪由輪緣（用以安裝傳動帶）、輪轂（用以安裝在軸上）、輪幅或幅板（聯(lián)接輪緣與輪轂）。 2、V帶輪的設計要求 質量??；結構工藝性好；工作面和尺寸保持一定精度 3、帶輪的材料 HT150、HT200（低速）、鋼（高速，帶速小于45m/s）、 鋁或塑料（小功率）。 4、帶輪的結構 輪槽尺寸 結構尺寸,實心式帶