第七章 帶傳動(dòng) 機(jī)械設(shè)計(jì)第八版課件(高等教育出版社)

1、第七章 帶傳動(dòng)7-1 概述7-2 普通V帶和V帶輪7-3 帶傳動(dòng)的工作情況分析7-4 普通帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)7-5 帶傳動(dòng)的張緊裝置及使用維護(hù)7-6 其他帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介主講主講：胡昌軍胡昌軍主講主講：胡昌軍胡昌軍7-1概述由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶組成。7-1 概 述 嚙合型帶傳動(dòng)：靠帶上的齒和帶輪上的齒相 互嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。也稱為 同步帶傳動(dòng)1帶傳動(dòng)的組成2傳動(dòng)原理本章主要介紹摩擦帶傳動(dòng)。主動(dòng)輪從動(dòng)輪 摩擦型帶傳動(dòng)：靠帶和帶輪間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。3摩擦帶傳動(dòng)的類型 按截面形狀的不同，摩擦帶傳動(dòng)分為：平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和圓帶傳動(dòng)。主講主講：胡昌軍胡昌軍帶傳動(dòng)的類型平帶傳動(dòng)：V帶傳動(dòng)：

2、多楔帶傳動(dòng)：應(yīng)用不太廣，例如：高速磨床。常多根并用，承載能力大。應(yīng)用最為廣泛相當(dāng)于多個(gè)小V帶組成，兼有平帶傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。適用于輕載的場(chǎng)合，例如：縫紉機(jī)。工作面工作面概 述圓帶傳動(dòng)：平帶傳動(dòng)分為：（帶的類型 ）半交叉?zhèn)鲃?dòng)（圖72b）開口傳動(dòng)（圖71）交叉?zhèn)鲃?dòng)（圖72a）主講主講：胡昌軍胡昌軍帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用概 述2. 帶有彈性，能緩沖減振，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音??；3. 摩擦帶傳動(dòng)過載時(shí)帶與帶輪打滑，以此保護(hù)其他零件。缺點(diǎn)：1. 帶的壽命短，在有油的場(chǎng)合，壽命更短；2. 對(duì)摩擦帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比不恒定；優(yōu)點(diǎn)： 1. 適用于中心距較大的傳動(dòng)，4帶傳動(dòng)的特點(diǎn)帶傳動(dòng)的特點(diǎn)在各類機(jī)械中應(yīng)用廣泛，但摩擦帶傳動(dòng)

3、不適用于對(duì)傳動(dòng)比有精確要求的場(chǎng)合。 5帶傳動(dòng)的應(yīng)用通常，傳遞的功率 700 kW；帶速一般為525m/s；傳動(dòng)比 i 7。3. 效率較低。4. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；主講主講：胡昌軍胡昌軍7-2 普通帶和V帶輪7-2 普通帶和V帶輪帶的截面尺寸 V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、聯(lián)組V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣，本節(jié)主要介紹普通V帶傳動(dòng)。 普通V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，是無接頭的環(huán)形帶。（詳見圖7-3）包布頂膠承載層底膠七種截型： （見表7-1）基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ：沿節(jié)面量得的周線長(zhǎng)度。dL（標(biāo)準(zhǔn)系列見表72）一、普通一、普通V帶帶（h / bp 0.7）hpb注：V帶在帶輪上彎曲時(shí)，帶中保持原有長(zhǎng)度不變的周

4、線稱為節(jié)線；由全部節(jié)線組成的面稱為節(jié)面 ；節(jié)面寬度稱為節(jié)寬，用 表示。 pb節(jié)面（詳細(xì)介紹）主講主講：胡昌軍胡昌軍V帶輪二、普通二、普通V帶輪帶輪輪緣輪轂注：輪槽的楔角 應(yīng)比普通V帶的楔角（40）小。為什么？（輪槽）輪槽尺寸（見表73）?；鶞?zhǔn)直徑 ：ddpbdd（詳細(xì)介紹）（見圖76）輪槽寬度等于 V 帶節(jié)寬bp處的圓周直徑 。腹板（或輪輻）帶輪的材料：灰鑄鐵鋼鋁合金工程塑料等。普通帶和V帶輪V帶輪的典型結(jié)構(gòu)：實(shí)心式腹板式孔板式 輪輻式主講主講：胡昌軍胡昌軍7-3 帶傳動(dòng)的工作情況分析兩個(gè)名詞：（1）包角 1 ，2 （2）中心距 a12a一、受力分析一、受力分析尚未工作狀態(tài) 由于張緊使帶所受的

5、拉力稱為初拉力（也稱張緊力），用 F0 表示。 工作狀態(tài) 帶傳動(dòng)工作時(shí)，一邊拉緊，稱為緊邊；另一邊放松，稱為松邊。0F0F0F0F2F2F1F1F松邊拉力緊邊拉力設(shè)帶的總長(zhǎng)度不變，則 F1F0F0F2即： F1 F22F0主動(dòng)從動(dòng)（1）1n2n7-3 帶傳動(dòng)的工作情況分析主講主講：胡昌軍胡昌軍帶傳動(dòng)的工作情況分析有效拉力 F F1 F2有效拉力 F（N）的大小取決于所傳遞的功率 P（kW）。1000 PF 即帶速（ m/s ） 有效拉力 F 是由帶與帶輪接觸面上的摩擦力傳遞的工作載荷。當(dāng)傳遞的功率增大到 F 超過極限摩擦力時(shí)（即過載） ，將發(fā)生“打滑”現(xiàn)象。打滑是由過載引起的一種失效形式。（2

6、）受力分析1主講主講：胡昌軍胡昌軍帶傳動(dòng)的工作情況分析（3）主講主講：胡昌軍胡昌軍即將打滑時(shí)，有效拉力達(dá)到最大。見右圖，在豎直方向，帶上各力的平衡式為： 帶傳動(dòng)的工作情況分析02121ddFqvFFF上式兩邊同除以F-qv2，并且積分： 主講主講：胡昌軍胡昌軍) 1)(22maxeqFF由上式可知：可得F1 和F2 之間的關(guān)系為： eqFqF2221摩擦因數(shù)（歐拉公式）eFF21忽略離心拉力時(shí)（4）由（1）、（3）、（4）式整理得：最大有效拉力1）預(yù)緊力F0，則Fmax；2）包角，則Fmax ；3）摩擦因數(shù) ，則Fmax；帶傳動(dòng)的工作情況分析eeqFeeqF1111)(211)(220204）

7、帶速 ，則Fmax；注：1）打滑總是發(fā)生在小輪上。2）對(duì)于V帶傳動(dòng)，各式中的 應(yīng)換為當(dāng)量摩擦因數(shù) 。v22vcossin顯然，V帶傳動(dòng)比平帶傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力大，承載能力大。主講主講：胡昌軍胡昌軍在工作中，帶所受的應(yīng)力有：二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析AF22松邊拉應(yīng)力：（作用于帶全長(zhǎng)，包含于 1 、2 之中）1）緊邊拉應(yīng)力：AF11；帶傳動(dòng)的工作情況分析 帶繞過帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)帶繞過帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力。產(chǎn)生離心力。纏繞在帶輪上的帶作圓周運(yùn)動(dòng)，帶的全長(zhǎng)都將受到離心拉力：2qFc式中：q每米帶長(zhǎng)的質(zhì)量，kq/m。2）離心產(chǎn)生的拉應(yīng)力：AFcc主講主講：胡昌軍胡昌軍設(shè)：設(shè)： 作用在微單元弧段作用在

8、微單元弧段dl 的離的離心力為心力為dC，則，則rvdmdC2rvqdl22()vrdqrdqv2微單元弧微單元弧的質(zhì)量的質(zhì)量帶速（帶速（m/s)帶單位長(zhǎng)度帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量（質(zhì)量（kg/m）帶輪半徑帶輪半徑微單元弧對(duì)微單元弧對(duì)應(yīng)的圓心角應(yīng)的圓心角帶傳動(dòng)的工作情況分析dFCdqv2由水平方向力的平衡條件可知：由水平方向力的平衡條件可知：2sin2dFdCCdFC主講主講：胡昌軍胡昌軍MPaAqvAFCC2雖然離心力只作用在做圓周運(yùn)動(dòng)的部分弧段，雖然離心力只作用在做圓周運(yùn)動(dòng)的部分弧段，即：即：N2qvFC則離心拉力則離心拉力 Fc 產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：注意：注意：但其產(chǎn)生的離心拉力（或拉

9、應(yīng)力）卻作用于帶但其產(chǎn)生的離心拉力（或拉應(yīng)力）卻作用于帶的全部，且假設(shè)各剖面處處相等。的全部，且假設(shè)各剖面處處相等。帶傳動(dòng)的工作情況分析3、帶彎曲而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力、帶彎曲而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b帶繞過帶輪時(shí)發(fā)生彎曲，由材力公式：帶繞過帶輪時(shí)發(fā)生彎曲，由材力公式：2byEMPad節(jié)線至帶最節(jié)線至帶最外層的距離外層的距離帶的彈性帶的彈性模量模量顯然：顯然： d b 故：故： b 1 b 2帶繞過小帶輪帶繞過小帶輪時(shí)的彎曲應(yīng)力時(shí)的彎曲應(yīng)力帶繞過大帶輪時(shí)帶繞過大帶輪時(shí)的彎曲應(yīng)力的彎曲應(yīng)力主講主講：胡昌軍胡昌軍應(yīng)力分析2分析詳見帶中的應(yīng)力分布見圖711。11maxb緊邊剛繞上小帶輪處應(yīng)力最大。帶受變應(yīng)力作用，

10、會(huì)產(chǎn)帶受變應(yīng)力作用，會(huì)產(chǎn) 生生“疲勞破壞疲勞破壞”是是帶帶 傳動(dòng)的傳動(dòng)的另一失效形式另一失效形式。帶的疲勞強(qiáng)度條件： 小輪上的彎曲應(yīng)力許用應(yīng)力帶傳動(dòng)的工作情況分析主講主講：胡昌軍胡昌軍彈性滑動(dòng)三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng) 由于帶的彈性和拉力差所引起的帶與帶輪之間的微小相對(duì)滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)?？紤]彈性滑動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比為：)1 (1d2d21ddnni（演示）1n1F2F主動(dòng)輪后果： 21用滑動(dòng)率 表示彈性滑動(dòng)的程度。121 通常，02.001.0一般工程計(jì)算可以忽略彈性滑動(dòng)的影響，則12ddddi 帶傳動(dòng)的工作情況分析主講主講：胡昌軍胡昌軍7-4普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的主要失效形式是

11、：打滑和帶的疲勞破壞。帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：不打滑，帶又具有一定的疲勞強(qiáng)度。（P1）一、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1000)11 (10001cmax1eAFPb式中： 帶的許用拉應(yīng)力，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。 單根V帶的基本額定功率P111maxb 由和得：?jiǎn)胃胀╒帶在特定條件下的基本額定功率P1見表7-6。特定帶長(zhǎng)，載荷平穩(wěn)) 1(18021i7-4 普通帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì))11)(21maxeqFF主講主講：胡昌軍胡昌軍V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)2二、設(shè)計(jì)計(jì)算及參數(shù)選擇二、設(shè)計(jì)計(jì)算及參數(shù)選擇原始數(shù)據(jù)：功率P，轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動(dòng)比 i ）及工作條件等。設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶的截型、長(zhǎng)度、根數(shù)、傳動(dòng)中心距、帶輪直

12、徑、 壓軸力、張緊力等。1. 求計(jì)算功率 PcPKPAc式中：KA 工況系數(shù)，見表77。2. 確定帶的截型 根據(jù) Pc 和 小輪轉(zhuǎn)速 n1 查圖712選取。（選型圖 ）普通帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3. 確定帶輪直徑 dd注：為減小彎曲應(yīng)力，規(guī)定了最小帶輪直徑 dmin。（見表74）dd1 ddmin ；idnnddddd12112（ dd 的系列值見表75）主講主講：胡昌軍胡昌軍4. 驗(yàn)算帶速 10006011nddV帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3普通帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，則離心力，接觸面上的正壓力，承載能力，則傳遞的功率，即承載能力FP 合適的帶速為：sm1056. 驗(yàn)算小輪包角 1按式（724)計(jì)算 。1越小，則承載能力就越

13、低。1故，要求：12015. 中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Lda 過大，帶容易顫動(dòng)； a 過小，則帶容易疲勞。初定中心距：)(2)(7 . 021021ddddddadd按式（721）計(jì)算所需的帶長(zhǎng) dL選標(biāo)準(zhǔn)的dL（表72）按式（722）或式（723）計(jì)算實(shí)際中心距 a 。主講主講：胡昌軍胡昌軍V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)4普通帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)P1 考慮 時(shí)，單根V帶的功率增量，見表78 。1i 式中：P1 單根普通帶的基本額定功率，見表76。7. 計(jì)算帶的根數(shù) ZZLcKKPPP)(11KL帶長(zhǎng)修正系數(shù)，見表72。K包角修正系數(shù)，見表79。（ P1 ）（ KL ）（ K ）9. 壓軸力 FQ按式（727）計(jì)

14、算，見圖713。例題見教材。8. 初拉力（張緊力 ）F0 F0 越大，則承載能力越大，但帶所受的拉力也越大，使帶的壽命降低。合適的張緊力 F0 按式（726）計(jì)算。主講主講：胡昌軍胡昌軍7-5 帶傳動(dòng)的張緊裝置及使用維護(hù)帶必須在張緊后，傳動(dòng)才能正常工作；運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，帶會(huì)松弛，必須重新張緊，才能正常工作。常見的張緊裝置有定期張緊裝置和自動(dòng)張緊裝置。1. 定期張緊裝置 （見圖715）7-5 帶傳動(dòng)的張緊裝置主講主講：胡昌軍胡昌軍張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲。同時(shí)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。 2. 自動(dòng)張緊裝置 （見圖716）帶傳動(dòng)的張緊裝置2帶傳動(dòng)的張緊裝置及使用維護(hù)主講主講：胡昌軍胡昌軍帶傳動(dòng)的張緊裝置及使用維護(hù)1）為便于裝拆，帶輪宜懸臂裝于軸端； 2）水平布置的帶傳動(dòng)，一般應(yīng)使松邊在上，緊邊在下； 3）安裝時(shí)，應(yīng)使兩輪軸線平行，輪槽中線對(duì)正，以減輕帶的磨損； 4）應(yīng)避免帶與酸、堿、油類介質(zhì)接觸，工作溫度一般不超過60； 5）多根帶并用時(shí)，若其中一根松弛或損壞，應(yīng)同時(shí)更換。 在V帶