第三篇 機械傳動.doc

第七章 帶傳動（一）教學(xué)要求1、 掌握帶傳動受力分析和歐拉公式，了解彈性滑動的概念，了解帶傳動的類型與特點2、 掌握帶應(yīng)力分布規(guī)律和V帶設(shè)計方法，掌握帶傳動設(shè)計和了解帶的張緊與維護特點（二）教學(xué)的重點與難點1、 受力分析、歐拉公式及彈性滑動，帶的應(yīng)力分布圖2、 V帶傳動的設(shè)計方法和注意事項（三）教學(xué)內(nèi)容一、機器的組成傳動裝置工作機動力機二、傳動裝置定義：是實現(xiàn)能量傳遞機運動轉(zhuǎn)換的裝置作用：1）能量的分配與傳遞；2）運動形式的改變；3）運動速度的改變。 電傳動機械能與電能相互轉(zhuǎn)換傳動 機械傳動 嚙合傳動 摩擦傳動 本書討論 流體傳動各種傳動的特性比較見表1而摩擦傳動和嚙合傳動的分類如P327所示三、傳動類型的選擇1、 類型選擇的主要指標(biāo)：高；外廓尺寸小、質(zhì)量小，運動性能良好及符合生產(chǎn)條件等2、 主要考慮因素：P的大小，高低；V的大?。籭的大??；外廓尺寸；傳動質(zhì)量、成本的要求。3、 傳動類型選擇的一般原則條見書本71 概述一、帶傳動的工作原理及特點1、傳動原理以張緊在至少兩輪上帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產(chǎn)生摩擦力來傳遞運動與動力分析：主動輪；從動輪?？嚿蠋В◤埦o）具有初拉力（F0），接觸面間產(chǎn)生繞壓力（N），當(dāng)回轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦力（Ff1），F(xiàn)f1拖動帶，產(chǎn)生摩擦（Ff2）,使輪回轉(zhuǎn)。以實現(xiàn)兩軸間的運動與動力的傳遞。（Ff1=Ff2=Ff）2、特點：主要根據(jù)摩擦傳動；撓性帶；特點相對于其它傳動（嚙合傳動）講的。見書本：1）有過載保護作用；2）有緩沖吸振作用；3）運行平穩(wěn)無噪音；4）適于遠(yuǎn)距離傳動（amax=15m）；5）制造、安裝精度要求不高缺點：1）有彈性滑動使傳動比i不恒定；2）張緊力較大（與嚙合傳動相比）軸上壓力較大；3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊；4）打滑，使帶壽命較短；5）帶與帶輪間會產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。3、應(yīng)用，適用于中心距較大的中心功率兩軸之間的傳遞運動與動力，一般適于高速端。二、帶傳動的主要類型與應(yīng)用帶傳動的類型非常多，但最常用的有：a.平型帶傳動最簡單，適合于a較大的情況 b.V帶傳動三角帶三角帶傳動c.多楔帶適于傳遞功率較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合d.同步帶傳動嚙合傳動，高速、高精度，適于高精度儀器裝置中帶比較薄，比較輕。帶有接頭（膠接）在光滑輪面上工作，內(nèi)面為工作面，接頭影響平穩(wěn)性N平=Q，F(xiàn)f=Nf=Qf，用于中心距a較大處，I=35,imax=10（有張緊時），傳動效率=969。單根成形帶、無頭頭，在梯形輪槽內(nèi)靠兩側(cè)面工作，帶剖面角，NV=（2.93.4）QN，fV=(3.423.0)f，fVf，在同樣正壓力下摩擦力大，承載能力大。用于a較小處，i大承載能力高，傳動平穩(wěn)，但傳動效率=95%，壽命短，成本高，有標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用廣泛。三、V帶及其標(biāo)準(zhǔn)，三帶膠帶構(gòu)造及標(biāo)準(zhǔn)1、V帶的類型：普通V帶、窄V帶、聯(lián)組V帶、齒形V帶、大楔角V帶、寬V帶等。2、構(gòu)造三角膠帶在內(nèi)層或內(nèi)外層帶齒以增加柔性（抗拉體）強力層：簾布芯結(jié)構(gòu)n層簾布制造方便繩芯結(jié)構(gòu)線繩、尼龍繩和鋼絲繩柔順性較好，抗彎強度高、適于較高轉(zhuǎn)速，載荷不大時。3、V帶截面與公稱長度帶彎曲時既不伸長又不縮短的層中性層又稱節(jié)面帶節(jié)面寬度bpbp/h相對高度：普通V帶 DP/h=0.7；窄V帶DP/h=0.9帶輪基準(zhǔn)直徑D帶輪上與節(jié)面相對應(yīng)的直徑?；鶞?zhǔn)長度Ld位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度對稱公稱長度Ld4、V型帶標(biāo)準(zhǔn)，三角膠帶規(guī)格、尺寸、使用等要求已有國家標(biāo)準(zhǔn)按截面尺寸從小到大共有如下類型（表6-1）A B C D E F 表7-2截面尺寸Z A B C D E 表7-3基準(zhǔn)長度系列剖面型號（普通V帶）剖面尺寸和截面積 小 大傳遞功率 小 大傳動轉(zhuǎn)速 高 低楔角要求：成型帶剖面角，為保證帶與輪槽接觸良好，增大摩擦力，其輪槽角，一般，差6，4，2，槽f，帶承載能力大。但f與材質(zhì)，表面狀態(tài)、環(huán)境（溫度、濕度等均有關(guān)），比較難于控制和穩(wěn)定。Ff輪對帶的摩擦力三、彈性滑動與打滑 1、彈性滑動不可避免設(shè)：帶速V主動輪V1，從動輪V2，彈性帶，在彈性范圍由受力工作，其受力變形量均為由于，分析：主動輪上1） 在A1點帶剛進入V=V12） 由A1B1點由F1F2 L1 V1V因輪 (1)等速回轉(zhuǎn)在中Vi不變而帶為適應(yīng)L2小，邊走邊收縮（力越來越?。?，由此帶的變形逐步由L1（下降）L2至帶在開始進入輪時與輪貼緊，而出輪時則落后于輪，帶速落后于輪速。V1-V=VZ帶相對于輪的相對滑動速度，同理，從動輪上，由A2B2點，中恰恰相反，帶邊走邊伸長，帶連高于輪連。V2Ffc時，即，開始全面打滑彈性滑動與打滑的區(qū)別：彈性滑動是由于帶是撓性件，摩擦力引發(fā)的拉力差使帶產(chǎn)生彈性變形不同而引起，是帶傳動所固有的，是不可避免的，是正常工作中允許的。而打滑是過載引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允許的。是可以避免也是應(yīng)該避免的。彈性滑動的影響：影響傳動比i，使i不穩(wěn)定，常發(fā)熱、磨損。打滑的影響：使帶劇烈磨損，轉(zhuǎn)速急劇下降，不能傳遞T，不能正常工作。3、滑差率彈性滑動的影響，使從動輪的圓周速度V2低于主動輪的圓周速度V1，其圓周速度的相對降低程度可用滑差率來表示。從上面分析知：則：稱滑差率（滑動系數(shù)）表示速度相對降低程度由于：代入則：彈滑對i的影響系數(shù)理論傳動比：一般當(dāng)不計滑差率時帶傳動的理論傳動比：思考題：摩擦力為什么首先靠帶對輪撓出的一邊產(chǎn)生。其方向如何確定？摩擦力在主、從動輪上的方向為什么是這樣的？打滑是失效形式之一，不允許的，應(yīng)當(dāng)避免的，但又有過載保護作用，是否矛盾？（過載保護作用與打滑是否矛盾？）四、工作應(yīng)力分析有幾種應(yīng)力，分布如何為設(shè)計進一步作準(zhǔn)備條件。1、 拉應(yīng)力 （Mpa） A帶的橫截面積（6-10）2、離心應(yīng)力由于帶有厚度，繞輪作圓周運動，必有離心慣性力C（分布力學(xué)）在帶中引起離心拉力FC，從而產(chǎn)生離心應(yīng)力由牛頓定理：又主動輪上微段帶進行分析得 （N）離心拉力離心拉應(yīng)力： （Mpa） (6-11)在整個帶長上相同式中：q單位帶比質(zhì)量（N），g重力加速度 g=9.8m/s2 V帶的線速度（m/s）3、彎曲應(yīng)力，如圖6-8（P131）作用在帶輪段V： （Mpa） (6-12)ymax帶的中性層至外邊緣的距離 D越小，越大；h越大，越大，討論：，由此，V，但與D無關(guān)對高速帶對壽命起主要作用。橡膠帶不能用于高速 O，A，B，C 限制V35m/s D，E，F(xiàn) V30m/s對普通帶傳動，對壽命起主要作用與D，h有關(guān)，D，h，D1D2 限制D1min表6-64、帶中應(yīng)力分布情況如圖6-9所示，從緊邊松邊只在彎曲部分有帶全長存在在A1點最大應(yīng)力： （6-13）位置產(chǎn)生在緊邊與小帶輪相切處工作時帶中的應(yīng)力是周期性變化的，隨著位置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化，帶容易產(chǎn)生疲勞破壞。73 帶傳動的設(shè)計計算一、尖效形式與設(shè)計計算1、失效形式（主要） 1）打滑；2）帶的疲勞破壞 另外還有磨損靜態(tài)拉斷等2、設(shè)計準(zhǔn)則：保證帶在不打滑的前提下，具有足夠的疲勞強度和壽命（蘇：按不打滑設(shè)計（滑動曲線）驗算疲勞壽命I80：保證不拉斷不打滑條件下，設(shè)計疲勞壽命）注：臨界摩擦狀態(tài)（靜不動下）不打滑條件3、單根三角膠帶的功率P0由疲勞強度條件： （6-15）與傳遞功率有關(guān)（即與打滑有關(guān)）許用拉應(yīng)力 （6-16）傳遞極限圓周力： （6-18） 又 傳遞的臨界功率： （6-19）將式（6-16）代入式（6-19）即可得單根三角帶在不打滑的前提下所能傳遞的功率為： （KW） （6-20）式中：P0單根帶帶傳遞的臨界功率（KW） V帶速（m/s） Fec臨界圓周力（N） 一定條件下（材料）由疲勞強度決定的許用拉應(yīng)力由疲勞曲線方程：對一定規(guī)格、材質(zhì)的帶，i=1, L為特定長度，N=108109次，載荷平穩(wěn)，可以通過實驗求出常數(shù)C （Mpa） (6-21)式中：LP節(jié)線長度m。 ZP繞過帶輪的數(shù)目。tn總工作時數(shù)（h） V帶速（m/s）。 N應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。m疲勞循環(huán)應(yīng)力指數(shù)，專用膠帶和帆布帶m=56，三角膠帶m=611。由疲勞曲線可知，帶的工作應(yīng)力降低10%，則帶的使用壽命可提高12倍。由式（6-20）所決定的各種型號的單根三角膠帶的許用功率P0見表6-4。，特定帶長，平穩(wěn)工作條件下單根帶傳遞的許用功率P。表7-6a、c經(jīng)過簡化： （6-20）式（6-20）考慮因素多，全面科學(xué)。但較繁，用計算機編程計算，得表6-4，非常方便。這就是ISO運用的最新方法。二、設(shè)計數(shù)據(jù)及內(nèi)容一般已知：P，n1，n2或i傳動布置要求（中心距a）工作條件要求是： 帶：型號，把數(shù)，長度 輪：Dmin，結(jié)構(gòu)，尺寸 中心距（a） 軸壓力Q等三、設(shè)計步驟與方法（步主要參數(shù)的選擇方法）確定計算功率Pca ：傳遞的額定功率（KW）KA工況系數(shù)，表6-5選擇帶型號：Pca，n1圖6-10（型號）定帶輪直徑（驗算帶速V）a) 由表6-6定小輪直徑D1min（與帶的型號有關(guān)）（計算直徑）或圓整（也可不圓整），b) 驗算帶速V （6-22）要求：，最佳帶速V=2025m/s 如V太小，由P=FV可知，傳遞同樣功率P時，圓周力F太大，帶的根數(shù)太多，且P1太小，彎曲，壽命，措施：應(yīng)D1且軸承尺寸） V太大，則離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力，傳遞載荷能力，傳遞同樣載荷時所需張緊力增加，帶的疲勞壽命下降，這時措施D1應(yīng)，否則壽命太短。對O、A、B、C D、E、F 如V不合適，則應(yīng)重選D1求中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld如結(jié)構(gòu)布置有要求已定則a按結(jié)構(gòu)求規(guī)定a時：a) 初選a0 或按結(jié)構(gòu)尺寸要求定（6-23）b) 由a0定計算長度（開口傳動）可自行推導(dǎo) （6-24）c) 按表7-3定相近的基礎(chǔ)長度Ld d) 由節(jié)線長度Ld求實際中心距對V （6-25）e) 考慮到中心距調(diào)整、補償F0，中心距a應(yīng)有一個范圍 （6-26、27）書上LP即為U0.015Lamin 0.03Ldamax5）驗算小輪包角，打滑首先產(chǎn)生在小輪上，小輪包角的大小反映帶的承載能力。 （） （6-28）要求特殊情況下，不滿足措施：1）a (i一定時)；2）加張緊輪分析：為使，當(dāng)a一定時，傳動比i不能過大，否則由式（6-28）可知。i， D2-D1/a，一般i=35（V帶） 6）計算帶的根數(shù)Z （6-29）包角系數(shù) 表7-9KL長度系數(shù) 表7-10 考慮帶的長度不同的影響因素。K材質(zhì)系數(shù)：K=1.33化纖膠帶；K=1棉布或棉線膠帶單根膠帶考慮傳動比i影響的功率增量（因P0是按，即D1=D2的條件計算。而當(dāng)傳動比越大，從動輪直徑就越比主動輪直徑大，帶繞上從動輪時的彎曲應(yīng)力應(yīng)比繞上主動輪時小，傳動能力將有所提高）。表7-6b、ge 7-6d (KW) (6-30)n1主動輪轉(zhuǎn)速（rpm）單根膠帶所能傳遞的扭矩的修正值，N.m查表6-9（與i有關(guān)）本應(yīng)：扭矩修正值 （可推導(dǎo)，經(jīng)過4步即成）討論：一般1Z120 24 1020 小 適當(dāng) 小74 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計一、設(shè)計要求（動平衡）： 重量輕，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力、質(zhì)量分布均勻，高速時要經(jīng)動平衡，輪槽表面要經(jīng)過精細(xì)加工（表面粗糙度一般為1.6），以減輕帶的磨損。各輪槽尺寸與角度要有一定的精度，以使載荷分布較均勻。二、帶輪材料鑄鐵、鑄鋼鋼板沖壓件鑄鋁或塑料三、結(jié)構(gòu)尺寸1）實心式 圖6-13a D（2.53）d2) 膠板式 6-13b D300mm3）孔板式 6-13c D300(D1-D1100mm時)4）輪輻式 6-13d D3005）沖壓式結(jié)構(gòu)尺寸按帶的型號參照表6-11和表6-12定注： D越大，越大 例61自學(xué)75 帶的張緊與維護帶經(jīng)一段時間使用后，會因帶的伸長而產(chǎn)生松馳現(xiàn)象，使F0，為保證正常工作，應(yīng)定期檢查F0大小。如F0不合格，重新張緊，必有張緊裝置。一、帶的張緊方法1） 定期張緊法，圖6-14a，滑道式張緊裝置，圖6-14b擺架式或稱改變中心距法2） 加張緊輪法，如圖6-15a,b（當(dāng)a不能調(diào)整時用）張緊輪位置：松邊常用內(nèi)側(cè)靠大輪；松邊外側(cè)靠小輪張緊輪一般放在松邊內(nèi)側(cè)，盡量靠大輪，使帶呈單向彎曲且不致使小輪包角過小。如圖6-15b，張緊輪裝在松邊外側(cè)以增大輪包角二、帶的維護安裝時不能硬撬（應(yīng)先縮小a或順勢盤上）帶禁止與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免腐蝕帶，不能曝曬不能新舊帶混用（多根帶時），以免載荷分布不勻防護罩定期張緊安裝時兩輪槽應(yīng)對準(zhǔn)，處于同一平面76 新型帶傳動簡介一、窄形三角帶傳動新型帶，采用合成纖維作強力層，當(dāng)h相同時，但傳遞功率P在國內(nèi)外發(fā)展迅速，且都已標(biāo)準(zhǔn)化。特點：傳遞功率P大，允許轉(zhuǎn)速高，允許撓曲次數(shù)高，且傳動中心距a小目前三種窄V型帶可代替六種標(biāo)準(zhǔn)帶，如圖6-16所示。張傳遞功率11200KW。3V、5V、8V比標(biāo)準(zhǔn)帶高0.51.5倍，適用于大功率要求結(jié)構(gòu)緊湊的傳動。二、大楔角三角帶傳動如圖6-17采用材質(zhì)：強力層將綸繩作強力層；基體象氨脂橡膠澆注而成。520108特點：楔入性能良好，帶薄而窄，輕，較小，小，f 大，承載能力高，可使D1至80%（D標(biāo)），適于高速（50m/s），發(fā)展較快，適于高速重載傳動。三、強力錦綸帶傳動平型帶（如圖6-18）用熱定伸長后的錦綸片作強力層、膠接成型特點：強度高，伸長小，摩擦大，結(jié)構(gòu)尺寸小，承載能力高，傳動效率高。比標(biāo)準(zhǔn)三角膠帶還好，發(fā)展快，應(yīng)用廣。一、 高速帶傳動圖7-14V30m/s，轉(zhuǎn)軸n=(1000050000)rpm的帶傳動屬高速帶傳動要求：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠、具有高壽命。故采用輕而薄均勻的環(huán)形平型帶。前用絲麻織帶，現(xiàn)用錦綸紡織帶（薄、輕）、空氣阻力小，帶輪精細(xì)加工，進行動平衡試驗。為防止掉帶，輪緣上有凸度，制成鼓形面或雙錐面。在輪緣表面常開環(huán)形槽，以防止帶與輪緣面間形成充氣