帶傳動(dòng)(第11章)

1、第11章 帶傳動(dòng)大理石切割機(jī)大理石切割機(jī)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)拖拉機(jī)拖拉機(jī)車身沖壓機(jī)車身沖壓機(jī)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)器人關(guān)節(jié)11.1 概述一.帶傳動(dòng)的工作原理: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(yùn)動(dòng)與動(dòng)力.二.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中心距大；傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振；過載打滑保護(hù)作用。但有彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)比i不恒定 ，張緊力較大（與嚙合傳動(dòng)相比）軸上壓力較大 ，結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊 ，打滑，使帶壽命較短 。三.帶傳動(dòng)的類型 按照帶的形狀分類：平帶；V帶；多楔帶；同步帶。類型平帶V 帶多楔帶同步帶結(jié)構(gòu)圖 8-2a)圖 8-2b)圖 8-2c)圖 8-2d)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、易于制

2、造傳 遞 摩 擦 力大、傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)較緊湊傳遞功率大、摩擦力大、 柔性好傳動(dòng)比準(zhǔn)確、 軸向壓力小； 但安裝和制造要求高標(biāo)準(zhǔn)化已標(biāo)準(zhǔn)化已標(biāo)準(zhǔn)化已標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用場(chǎng)合傳動(dòng)中心距較大應(yīng)用廣泛傳遞功率較大、 結(jié)構(gòu)要求緊湊、 變載荷或沖擊較高線速度，可達(dá) 50m/s。按照傳動(dòng)比分類：定傳動(dòng)比，有級(jí)變速；無級(jí)變速按照兩軸的位置和轉(zhuǎn)向分類：開口傳動(dòng) 交叉?zhèn)鲃?dòng) 半交叉?zhèn)鲃?dòng)四.V帶的類型與結(jié)構(gòu) 普通普通 窄窄 聯(lián)組聯(lián)組 齒形齒形V V帶帶 普通V帶的結(jié)構(gòu)： 簾布芯V帶：制造方便 繩芯V帶：柔韌性好、抗彎強(qiáng)度大 普通V帶的截型分YZABCDE七種 窄V帶的截型分SPZ.SPA,SPB，SPC四種 2.抗拉體1.頂膠4

3、.包布3.底膠帶傳動(dòng)的主要參數(shù)：中心距a，帶長(zhǎng)L，帶輪直徑D1和D2，包角a等。11.2 帶傳動(dòng)的工作情況分析一.帶傳動(dòng)的受力分析 ) 25 (2001FFFF設(shè)在工作前和工作后帶的總長(zhǎng)不變?cè)O(shè)在工作前和工作后帶的總長(zhǎng)不變 取小輪一端帶為分離體：T=0帶輪所受力矩：帶傳動(dòng)功率：) 15 (02222112111FFFFDFDFDFe得：kWvFpe1000有效拉力帶上的作用力初拉力0F帶張緊在帶輪上，受工作載荷前緊邊拉力1F作用在緊邊上的拉力松邊拉力2F作用在松邊上的拉力有效拉力eF帶和帶輪接觸面上的摩擦力總和各個(gè)力之間的關(guān)系) 25 (2021FFF) 15 (21FFFFfe帶傳動(dòng)所傳遞的功

4、率) 45 (2) 35 (20201eeFFFFFFKWvFPe1000) 85 (21eFFe-自然對(duì)數(shù)的底（e=2.718）-帶在帶輪上的包角 rad （平行傳動(dòng)時(shí)為小輪包角）u當(dāng)量摩擦系數(shù)aDD12160180121aDD最大的有效拉力：)105 (11211200eeFeeFFec柔韌體的歐拉公式：（不考慮離心力時(shí)）（）（有效拉力9511121eFFFFe最大有效拉力的影響因素 預(yù)緊力 ： 包角 ： 摩擦系數(shù) ：0F0FecFF0越大越好嗎？越小呢？ecFffecF摩擦系數(shù)：橡膠鋼 f=0.4 ； 橡膠鑄鐵 f =0.8)105 (11211200eeFeeFFec帶的單位質(zhì)量帶的單

5、位質(zhì)量q q和帶速和帶速v v 摩擦摩擦系數(shù)系數(shù)取值取值橡膠橡膠 鋼鋼橡膠橡膠 鑄鐵鑄鐵4 . 08 . 0vqcF增大小輪包角的結(jié)構(gòu)措施1.合理安排松邊、緊邊的位置2.合理張緊 二. 帶的應(yīng)力分析n1n2松邊拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力AF22松邊拉應(yīng)力：AF11緊邊拉應(yīng)力n1n2離心應(yīng)力n1n2彎曲應(yīng)力dabdhE2彎曲應(yīng)力：Aqvc2:離心應(yīng)力q-帶單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量，Kg/mA-帶的截面面積,mm2 Ey/rn1n2cb11max 輪徑減小10% 功率提高10% 帶壽命縮短一半。 帶長(zhǎng)減小50%（1）.帶的彈性滑動(dòng)產(chǎn)生的原因帶的彈性、松邊與緊邊拉力差定義由于帶的彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)

6、稱為彈性滑動(dòng)。%100121vvv彈性滑動(dòng)的特點(diǎn)不可避免的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確；帶的磨損，效率降低三三.帶的彈性滑動(dòng)和打滑121221)1(DDDDnni彈性滑動(dòng)的后果彈性滑動(dòng)率 彈性滑動(dòng)現(xiàn)象分析：FFFF+dFF+dFF+dFF0F0+dF正確正確彈性滑動(dòng)現(xiàn)象分析：緊邊在A點(diǎn)繞上主動(dòng)輪帶的拉力逐漸降低，變形量減小帶速滯后于帶輪n1靜 弧動(dòng) 弧靜弧動(dòng)?。?）.帶的打滑產(chǎn)生的原因外載荷增加，使得maxfeceFFF造成的后果帶的磨損急劇增加、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速急劇下降，直至傳動(dòng)失效。打滑的特點(diǎn)可以避免的帶打滑時(shí)的現(xiàn)象？如何避免帶發(fā)生打滑？帶的彈性滑動(dòng)和打滑 小結(jié) 1.動(dòng)弧是接觸弧的一部分 2.動(dòng)弧位于主動(dòng)輪的

7、出口邊 3.歐拉公式適用于動(dòng)弧 4.當(dāng)動(dòng)弧擴(kuò)展到整個(gè)接觸弧時(shí)發(fā)生打滑 5.彈性滑動(dòng)不可避免，打滑可以避免 6.彈性滑動(dòng)造成傳動(dòng)比不穩(wěn)定彈性滑動(dòng)彈性滑動(dòng)打滑打滑相同相同點(diǎn)點(diǎn)帶是彈性體，受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，使帶與帶輪在接觸弧上產(chǎn)生相對(duì)帶是彈性體，受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，使帶與帶輪在接觸弧上產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)滑動(dòng)不不同同點(diǎn)點(diǎn)受受力力正常工作時(shí)，受緊邊拉力正常工作時(shí)，受緊邊拉力F F1 1與松與松邊拉力邊拉力F F2 2作用作用要求帶所傳遞的圓周力超過了帶與帶要求帶所傳遞的圓周力超過了帶與帶輪間的摩擦力極限值，即過載輪間的摩擦力極限值，即過載現(xiàn)現(xiàn)象象帶受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，帶相帶受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，帶相對(duì)于帶輪在

8、接觸弧上局部的對(duì)于帶輪在接觸弧上局部的滑動(dòng)（只發(fā)生在滑動(dòng)角）滑動(dòng)（只發(fā)生在滑動(dòng)角）帶受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，帶相對(duì)于帶帶受力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，帶相對(duì)于帶輪在接觸弧上全面滑動(dòng)（即由滑輪在接觸弧上全面滑動(dòng)（即由滑動(dòng)角擴(kuò)大到幾何包角）動(dòng)角擴(kuò)大到幾何包角）性性質(zhì)質(zhì)是正?，F(xiàn)象，不可避免是正?，F(xiàn)象，不可避免是失效形式，必須避免是失效形式，必須避免影影響響不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，因不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，因?yàn)闉関 v1 1vvvv2 2降低傳動(dòng)效率，因?yàn)橛兴俣冉档蛡鲃?dòng)效率，因?yàn)橛兴俣葥p失損失引起帶的磨損引起帶的磨損引起帶發(fā)熱，容易疲勞，壽引起帶發(fā)熱，容易疲勞，壽命短命短使帶的磨損加劇使帶的磨損加劇從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低，

9、使傳動(dòng)失從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低，使傳動(dòng)失效效可防止損壞其他零件，起保安作可防止損壞其他零件，起保安作用用11.4 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算一.帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式：打滑；磨損；疲勞折斷 改進(jìn)措施：增大摩擦系數(shù)，增大包角，盡量使帶傳動(dòng)在最佳速度左右工作設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 在保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下， 具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命.二. 單根V帶的基本額定功率 . 單根V帶傳遞的最大載荷：11maxcb)11 ()()11 ()11 (1111121eAeAeFeFFFFFcbecv2 單根單根V帶能傳遞的功率帶能傳遞的功率 保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度或壽命保證不打滑的條件下，使帶具有一定

10、的疲勞強(qiáng)度或壽命 基本額定功率確定條件基本額定功率確定條件：i =1,=1,特定帶長(zhǎng)，工作平穩(wěn)特定帶長(zhǎng)，工作平穩(wěn) 實(shí)際工作中單根帶所能傳遞的許用功率：實(shí)際工作中單根帶所能傳遞的許用功率：1000)11 (100010veFFvPv不打滑不打滑不疲勞破壞不疲勞破壞1000)11)(1AvevCb1000)11 (1veAvLKKPPP)(000長(zhǎng)度系數(shù)長(zhǎng)度系數(shù)包角系數(shù)包角系數(shù)時(shí)的功率增量時(shí)的功率增量1ikWAvevFPcbec1000)11)(100010 由式中看出P0與帶的型號(hào)，材料，長(zhǎng)度，輪徑，包角，速度等諸多因素有關(guān)P191表11-10 ，單根V帶的基本額定功率（包角=180，特定長(zhǎng)度，

11、平穩(wěn)工作）三.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)方法功率功率P主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2（ 或或i）工作條件工作條件帶型號(hào)帶輪直徑D1,D2帶根數(shù)z中心距 a帶長(zhǎng) L初拉力F0壓軸力Q帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟： 1.確定計(jì)算功率Pc Pc=KAP 2.選擇帶型 n1PcY、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92GB/T1313575.1-92小大3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1和D2普通V帶輪最小基準(zhǔn)直徑 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列驗(yàn)算帶速： 200C75A20Y50035512550dminEDBZ帶型12iDDsmvndv/3025106max4114.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld )245

12、 (20ddLLaa實(shí)際中心距：02122104)()(22aDDDDaLd粗定帶長(zhǎng)：dL 45由表)( 2)(7 . 021021DDaDD初定中心距：5.驗(yàn)算小輪包角a1 1203 .57180121aDD 6.帶的根數(shù)Ka 當(dāng)包角不為1800時(shí)的包角系數(shù) (表11-7)KL 長(zhǎng)度系數(shù)(表11-12)P0 當(dāng)傳動(dòng)比不等于1時(shí)，單根帶額定功率的增量(表11-10,11-11)265 ()(00LcKKPPPz7. 張緊力F0 和壓軸力F F )285 (2sin22cos2100zFzFFF0F0F )275 () 15 . 2(50020qvkvzPF7、計(jì)算帶的根數(shù)、計(jì)算帶的根數(shù) z2、

13、根據(jù)、根據(jù)n1、 Pc 選擇帶的選擇帶的型號(hào)型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2帶輪愈小，彎曲應(yīng)力愈帶輪愈小，彎曲應(yīng)力愈大，所以大，所以dd1 dmin dd2 = i dd1(1)，圓，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值整成標(biāo)準(zhǔn)值 700KKPPPPPzLcc具體步驟具體步驟1、確定計(jì)算功率、確定計(jì)算功率 Pc KAP機(jī)械設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)工況系數(shù)，工況系數(shù)，查表查表4、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速v (v525m/s)N5、確定、確定中心距中心距 a 及帶長(zhǎng)及帶長(zhǎng) Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角1N z 7 ？NY8、確定初拉力、確定初拉力 F09、計(jì)算壓軸力、計(jì)算壓軸力 FQ10、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、

14、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：帶傳動(dòng)適合于問題：帶傳動(dòng)適合于高速級(jí)還是低速級(jí)？高速級(jí)還是低速級(jí)？根據(jù)圖根據(jù)圖 0012011203.57180adddd 205 . 2500qvzvKPKFc2sin210zFFQ套基準(zhǔn)長(zhǎng)度，表套基準(zhǔn)長(zhǎng)度，表五。V帶輪設(shè)計(jì) 1.V帶輪的設(shè)計(jì)要求質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；工作面和尺寸保持一定精度 2.帶輪材料HT150;HT200; 3.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輪槽尺寸結(jié)構(gòu)尺寸P181(圖11-5)實(shí)心式帶輪實(shí)心式帶輪腹板式帶輪腹板式帶輪孔板式帶輪孔板式帶輪輪輻式帶輪輪輻式帶輪其他帶輪結(jié)構(gòu)其他帶輪結(jié)構(gòu)11.5 帶傳動(dòng)的張緊裝置兩軸平行或傾斜不大垂直或接近垂直1、定期張緊電動(dòng)機(jī)Ft2H12注

15、意：張緊輪位置2、自動(dòng)張緊3、張緊輪張緊平帶傳動(dòng)：張緊輪宜裝于松邊外側(cè)(帶薄)靠近小輪,主要用以增大平帶傳動(dòng)包角。V帶傳動(dòng)：張緊輪不宜裝在緊邊,應(yīng)裝于松邊內(nèi)側(cè)(帶厚),使帶只受單向彎曲,且靠近大輪,防止小帶輪包角減小。圖示為帶傳動(dòng)的張緊方案，試指出不合理之處。o2o1張緊輪 兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)，工作接觸面數(shù)多，摩擦力大，柔韌性好，用于結(jié)構(gòu)緊湊而傳遞功率較大的場(chǎng)合。解決多根V帶長(zhǎng)短不一而受力不均。汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 嚙合傳動(dòng)，兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)吸振、i 準(zhǔn)確，在汽車、打印機(jī)中廣泛應(yīng)用。同步帶作 業(yè) 1，帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)是如何產(chǎn)生的？它和打滑有什么區(qū)別？能否通過正確設(shè)計(jì)來消除彈性滑動(dòng)？它們各自對(duì)傳

16、動(dòng)產(chǎn)生什么影響？打滑首先發(fā)生在哪個(gè)帶輪上？為什么？2：如圖為一帶式制動(dòng)器，已知制動(dòng)輪直徑D=100mm，制動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩， 制動(dòng)杠桿長(zhǎng)l=250mm，制動(dòng)帶和輪間的摩擦系數(shù)f=0.4。試求：（1）制動(dòng)力Q（2）分別計(jì)算當(dāng)包角=210、240和270時(shí)所要求的制動(dòng)力。（3）當(dāng)制動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩T的方向改變而=180時(shí)，制動(dòng)力Q應(yīng)為多少？mNT 603，在圖中，圖a為減速帶傳動(dòng)，圖b為增速帶傳動(dòng)。這兩傳動(dòng)裝置中，帶輪的基準(zhǔn)直徑，且傳動(dòng)中各帶輪材料相同，傳動(dòng)的中心距a及帶的材料、尺寸和張緊力均相同，兩傳動(dòng)裝置分別以帶輪1和帶輪3為主動(dòng)輪，其轉(zhuǎn)速均為n，不考慮離心力的影響，試分析：哪個(gè)裝置傳遞的最大有效拉力大？為什

17、么？傳遞的功率呢？壽命呢？3241,dddd答 案1，答：膠帶具有彈性，受拉后將產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，且?guī)У淖冃瘟縁，因?yàn)镕1F2，所以 1 2，帶繞過主動(dòng)輪時(shí)，伸長(zhǎng)量將逐漸減小并沿輪面滑動(dòng)，而使帶的速度落后于主動(dòng)輪的圓周速度。繞過從動(dòng)輪時(shí)，帶將逐漸伸長(zhǎng)，也會(huì)沿輪面滑動(dòng)，不過在這里是帶速超前于從動(dòng)輪的圓周速度。這種由于材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動(dòng)稱為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)是由帶的松、緊邊拉力差造成彈性伸長(zhǎng)量變化產(chǎn)生的帶與輪之間的相對(duì)滑動(dòng)，而打滑卻是由于過載而產(chǎn)生帶與輪之間的相對(duì)滑動(dòng)。只要傳遞載荷，就有松、緊力拉力差，所以彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)正常工作時(shí)固有的特性，不可避免。彈性滑動(dòng)對(duì)傳動(dòng)的影響：從動(dòng)輪的圓周速度總

18、是落后于主動(dòng)輪的圓周速度，傳動(dòng)比不準(zhǔn)確；損失一部分能量。打滑的影響：打滑造成帶的嚴(yán)重磨損，并使帶的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，使傳動(dòng)失效。因?yàn)閹г诖髱л喩系陌谴笥谛≥喩系陌牵砸话銇碚f，打滑總是在小輪上發(fā)生。2解：分析：帶式制動(dòng)器與帶傳動(dòng)工作原理相同，但應(yīng)用于制動(dòng)，其力的關(guān)系相同。（1）求制動(dòng)力Q制動(dòng)輪上圓周力為NDTF1200221FFFfeFF21NeeFFf4 .4771120014 . 02因?yàn)?和 所以 制動(dòng)力為： NLDFQ1912501004 .4772NeFFf36012（2）求當(dāng)包角=210、240和270時(shí)所要求的制動(dòng)力Q 當(dāng)=210=1.17 rad時(shí)NLDFQ1442NeFFf27612NLDFQ1102NeFFf21512NLDFQ862當(dāng)=240=1.33 rad時(shí)當(dāng)=270=1.5 rad時(shí)由此可見，增大包角，可增大帶和制動(dòng)輪間的摩擦力，可有效減小制動(dòng)力。12FFFfeFF12（3）若制動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩T改變方向，這時(shí)，則當(dāng)，帶活鉸端拉力F2（緊邊）為NeeeFeFff16771120014 . 04 . 02制動(dòng)力NLDFQ67125010016772討論：改變轉(zhuǎn)矩方向后，制動(dòng)力Q是原有制動(dòng)力的fe倍，不理想。3，解：兩種傳動(dòng)裝置能傳遞的最大有效拉力一