機(jī)械設(shè)計(jì)課件：第4章 帶傳動(dòng)

1、 第4章 帶傳動(dòng)1 帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用2 V型帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)3 帶傳動(dòng)受力和應(yīng)力分析4 V帶傳動(dòng)失效的設(shè)計(jì)計(jì)算5 帶的彈性滑動(dòng)6 普通V帶設(shè)計(jì)7 帶傳動(dòng)的張緊裝置8 V帶輪設(shè)計(jì)1.帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用1.1. 基本組成動(dòng)畫示例撓性帶從動(dòng)輪主動(dòng)輪摩擦帶傳動(dòng)嚙合帶傳動(dòng)1.2 分類：工作（傳動(dòng)）原理靠傳動(dòng)帶與帶輪間的摩擦力實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)V帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)同步（齒形）帶傳動(dòng)帶的截面形狀分類重點(diǎn)講述V帶傳動(dòng)V帶傳動(dòng) 平帶傳動(dòng)多楔帶傳動(dòng)圓帶傳動(dòng)1.3 摩擦型傳動(dòng)特點(diǎn)、應(yīng)用 截面形狀為矩形(扁平截面)， 內(nèi)表面為工作面，有接頭、可開口傳動(dòng)

2、、交叉?zhèn)鲃?dòng)、半交叉?zhèn)鲃?dòng)、傳遞功率有限、適應(yīng)大中心距。 （主要用于兩軸平行, 轉(zhuǎn)向相同的較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)）輕質(zhì)帶，可用于超高速弧度開口傳動(dòng)平行軸，回轉(zhuǎn)方向相同交叉?zhèn)鲃?dòng)-平行軸，回轉(zhuǎn)方向相反，磨損大， 半交叉?zhèn)鲃?dòng)-空間交錯(cuò)軸， 單向傳動(dòng)平帶帆布芯，編織（棉織、毛織、縫合棉布帶）錦綸片復(fù)合平帶 平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶大理石切割機(jī)車身沖壓機(jī)大型滾壓機(jī)帶傳動(dòng)類型實(shí)例交叉?zhèn)鲃?dòng)半交叉?zhèn)鲃?dòng)電影放映機(jī) 交叉平帶傳動(dòng)帶V帶V帶的截面形狀為梯形, 兩側(cè)面為工作面, 帶輪的輪槽截面也為梯形。 根據(jù)斜面的受力分析可知, 在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的條件下, V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶的摩擦力大V帶傳動(dòng)能

3、力強(qiáng), 結(jié)構(gòu)更緊湊, 在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛。多楔帶是平帶基體上有若干縱向楔形凸起, 它兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)且彌補(bǔ)其不足, 多用于結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)中。 它是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶。可傳遞很大的功率。轎車發(fā)動(dòng)機(jī)多楔帶橫截面為圓形。只用于小功率傳動(dòng)應(yīng)用：儀器 家用縫紉機(jī)圓形帶皮革、棉、麻、錦綸、聚氨酯1.4 齒形帶（同步帶）同步齒形帶即為嚙合型傳動(dòng)帶 同步帶內(nèi)周有一定形狀的齒，與帶輪上的齒槽嚙合，可保證定傳動(dòng)比。結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性好，傳遞功率較大。用于中小功率、傳動(dòng)比要求精確的場(chǎng)合，如打印機(jī)、繪圖儀、錄音機(jī)、電影放映機(jī)等精密機(jī)械中。應(yīng)用于機(jī)床、紡織、印刷、軍工等。同步帶機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)

4、帶帶是標(biāo)準(zhǔn)件動(dòng)平衡機(jī)試驗(yàn)臺(tái)礦山機(jī)械 印刷機(jī)械建筑機(jī)械帶傳動(dòng)平帶傳動(dòng)2 V型帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)2.1 楔形效應(yīng)平型帶傳動(dòng)扁平矩形內(nèi)表面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加工方便中心距較大正壓力摩擦因數(shù)摩擦力V型帶傳動(dòng)三角帶等腰梯形側(cè)面壓緊力當(dāng)量摩擦因數(shù)摩擦力在相同壓緊力的情況下 V帶能產(chǎn)生更大的摩擦力能傳遞較大載荷楔形效應(yīng)帶帶輪中性層-節(jié)面基準(zhǔn)直徑基準(zhǔn)長(zhǎng)度公稱長(zhǎng)度節(jié)寬頂寬高度楔角2.2 V型帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)普通V帶制成無端的環(huán)形，由強(qiáng)力層、填充層和外包層組成。按強(qiáng)力層材料不同分簾布結(jié)構(gòu)和線繩結(jié)構(gòu)（帶體較柔軟，用于帶輪直徑較小、速度較高的場(chǎng)合）V帶的規(guī)格（標(biāo)準(zhǔn)件） 1）普通V帶: 分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。 其中Y

5、型截面積和傳遞功率最小，E型最大。 2）窄V帶：承載能力為普通V帶的1.52.5倍。用于傳遞力較大而要求傳動(dòng)裝置緊湊的地方抗拉體采用合成纖維繩SPZ，SPA，SPB，SPCV帶的截面尺寸標(biāo)準(zhǔn)普通V帶：Y、Z、A、B、C、D、E窄V帶：SPZ、SPA、SPB、SPC截面尺寸越大，單根帶傳遞的功率越大表4-1 節(jié)線節(jié)面V帶的種類3 . 帶傳動(dòng)的受力和應(yīng)力分析工作前上下一樣緊！工作后下緊上松！ o1o2o1o2n1n2工作前工作時(shí)張緊3.1 帶傳動(dòng)受力分析動(dòng)畫分析為什么會(huì)出現(xiàn) 下緊上松？ 工作前張緊力預(yù)緊力初拉力工作后緊邊拉力主動(dòng)輪一側(cè) V帶上摩擦力的方向從動(dòng)輪一側(cè) V帶上摩擦力的方向工作后松邊拉力

6、緊邊拉力松邊拉力預(yù)緊力，初拉力緊邊緊邊拉力松邊松邊拉力設(shè)帶的總長(zhǎng)不變：緊邊與松邊拉力差 有效圓周力緊邊拉力增量等于松邊拉力增減量有效拉力的實(shí)質(zhì)是什么？結(jié)論：有效圓周力（有效拉力） 實(shí)質(zhì)上就是帶與帶輪間摩擦力的總和對(duì)小帶輪圓心o1建立力矩平衡式：有效拉力假設(shè)：帶的總長(zhǎng)不變有效圓周力 下帶傳動(dòng)可傳功率為有效圓周力的實(shí)質(zhì)是摩擦力摩擦力有極限值即有效圓周力也有極限值極值時(shí)帶傳動(dòng) 發(fā)生打滑極限摩擦力臨界狀態(tài)打滑產(chǎn)生機(jī)理：當(dāng)有效拉力 達(dá)到或超過帶與小帶輪之間的摩擦力的極限時(shí)，帶與帶輪在整個(gè)接觸弧上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。特點(diǎn)：帶嚴(yán)重磨損，喪失傳動(dòng)能力。動(dòng)畫演示緊邊緊邊拉力松邊松邊拉力帶上的摩擦力靜

7、弧動(dòng)弧打滑-臨界狀態(tài)假設(shè) 帶的伸長(zhǎng)、厚度、重量 彎曲應(yīng)力、離心力打滑-臨界狀態(tài)帶的微元體力平衡臨界狀態(tài)時(shí)緊邊拉力與松邊拉力之間的關(guān)系歐拉公式最大有效圓周力打滑的臨界狀態(tài)摩擦系數(shù)包角初拉力動(dòng)畫演示打滑臨界狀態(tài)有效圓周力推導(dǎo)過程 maeFF=211. 初拉力 帶與輪的正壓力 可傳遞的圓周力 ,帶的壽命降低2. 摩擦系數(shù) 摩擦力 可傳遞的圓周力 帶的壽命降低3. 帶的包角 摩擦力總和 可傳遞的圓周力 傳動(dòng)比受限的影響因素切記： 歐拉公式不可用于非極限狀態(tài)下的受力分析！ 初拉力（1）初拉力是帶傳動(dòng)具有所需摩擦力的基本保證，初拉力不足則傳功能力不足易打滑。初拉力過大則帶的壽命降低；（2）由于新帶易松弛，

8、安裝新帶時(shí)的初拉力應(yīng)為計(jì)算值的1.5倍；（3）粗略判斷初拉力合適與否的方法如下：用大拇指和常力能夠垂直按下距離y=1.6 mm (100mm) ，大約（15mm）即可。3.2 . 帶的應(yīng)力分析離心拉力離心拉應(yīng)力離心拉力離心力線密度拉應(yīng)力松邊拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力彎曲應(yīng)力最小帶輪直徑中性層到最外層的距離帶的 應(yīng)力傳動(dòng)帶的應(yīng)力分布 （動(dòng)畫分析）最大應(yīng)力：小帶輪（主動(dòng)輪）的進(jìn)入端帶的應(yīng)力分析帶的疲勞壽命帶輪直徑帶的壽命傳遞功率帶長(zhǎng)減小打滑當(dāng)傳遞的圓周力F 超過了帶與帶輪之間摩擦力的總和的極限時(shí)，發(fā)生過載打滑，使傳動(dòng)失效。4. V帶傳動(dòng)不失效的設(shè)計(jì)計(jì)算主要失效形式 (1)打滑：當(dāng)傳遞的圓周力F超過了帶與帶輪

9、之間摩擦力的總和的極限時(shí)，發(fā)生過載打滑，使傳動(dòng)失效。(2)疲勞破壞：帶在變應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，因疲勞而發(fā)生裂紋、脫層、松散，直至斷裂。設(shè)計(jì)要保證在一定條件下實(shí)驗(yàn)帶具有一定的疲勞強(qiáng)度與壽命不打滑帶不打滑不發(fā)生疲勞折斷單根帶特定條件能傳遞的功率表4-3表4-4表4-5表4-6特定條件傳動(dòng)比為1特定帶長(zhǎng)載荷平穩(wěn)單根V帶的基本額定功率P0可知：小帶輪基準(zhǔn)直徑 ，P0；小帶輪轉(zhuǎn)速 n1，P0。單根V帶的額定功率的增量P0可知：傳動(dòng)比 i ，DP0；小帶輪轉(zhuǎn)速 n1，DP0。修正包角系數(shù)長(zhǎng)度系數(shù)可知：a1， Ka?？芍簬чL(zhǎng) Ld，KL。包角修正系數(shù)長(zhǎng)度系數(shù) 單根帶能傳遞的額定功率5. 帶的彈性滑動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理

10、：帶在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生彈性變形，由于兩邊拉力不等，因而彈性變形量也不等。 特點(diǎn)：彈性滑動(dòng)是不可避免的。其缺點(diǎn)是：功率損失、增加帶的磨損，引起從動(dòng)輪的圓周速度下降，使傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。主動(dòng)輪的彈性滑動(dòng) 從動(dòng)輪的彈性滑動(dòng) 帶傳動(dòng)的整體彈性滑動(dòng) 彈性滑動(dòng)帶傳動(dòng)的整體彈性滑動(dòng)示意圖 滑動(dòng)率6.帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：(1)具有彈性，能緩沖、吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)、清潔(無需潤(rùn)滑)，噪聲小；(2)過載時(shí)，帶在帶輪上打滑，防止其它零部件損傷，起安全保護(hù)作用；(3)適用于中心距較大的場(chǎng)合；（a15m）(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，裝拆方便。缺點(diǎn)：(1)帶在帶輪上有相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比不恒定；(2)傳動(dòng)效率低，帶的壽命較短； （0.97

11、） (3)傳動(dòng)的外廓尺寸大；(4)需要張緊，支承帶輪的軸及軸承受力較大；(5)不宜用于高速、可燃等場(chǎng)所。一般放在高速級(jí) 功率與帶速相關(guān) 保安 隔振適用場(chǎng)合：功率p50KW，帶速v=525m/s ，傳動(dòng)比i7，要求傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比不要求準(zhǔn)確的遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。7. 普通V帶設(shè)計(jì)帶的型號(hào)帶的根數(shù)普通V帶設(shè)計(jì)1.確定計(jì)算功率 2.初選帶的型號(hào)3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 4.驗(yàn)算帶速 v5.中心距a、帶長(zhǎng)L和包角6.確定帶的根數(shù)z7.確定初拉力 8.計(jì)算壓軸力 表4-7圖4-15圖4-16 表4-8表4-2表4-3,4,5,6, 2,9，表4-104-31表4-7工作情況系數(shù)計(jì)算功率名義功率初選帶的型號(hào)窄V帶選型

12、圖小帶輪的基準(zhǔn)直徑功率一定，減小帶輪直徑，帶傳動(dòng)的有效拉力增大，帶的根數(shù)增加，帶輪寬度增大，帶的制造精度要求高，帶輪輪槽的制造精度要求高帶輪直徑小，帶的彎曲應(yīng)力大帶速功率一定，提高帶速，可降低帶傳動(dòng)的有效圓周力，減少帶的根數(shù)，用橫截面積小的帶，減小帶傳動(dòng)的尺寸功率一定，提高帶速，加大帶傳動(dòng)的離心應(yīng)力，增加了單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，對(duì)疲勞強(qiáng)度和壽命不利充分發(fā)揮帶的工作能力減少帶傳動(dòng)的總體尺寸多級(jí)傳動(dòng)中帶傳動(dòng)設(shè)置在高速級(jí)包角大，單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)少，提高帶的壽命初定中心距加劇帶的波動(dòng)，降低帶傳動(dòng)的平穩(wěn)性，增大帶傳動(dòng)的整體尺寸包角小，帶的傳遞功率能力小，單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)多，壽命短中心距過大

13、中心距大中心距小計(jì)算實(shí)際中心距選擇標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和長(zhǎng)度系數(shù)KL表4-2驗(yàn)算包角單根帶能傳遞的額定功率根數(shù)過多，對(duì)制造精度的要求高計(jì)算帶的根數(shù)表4-10計(jì)算（張緊力）初拉力加入離心力的影響帶入V 帶單根V帶傳遞功率包角系數(shù)V帶傳動(dòng) 既保證傳動(dòng)功率，又不打滑時(shí) 單根V 帶最適合的張緊力確定帶的預(yù)緊力F0預(yù)緊力控制表4-10帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù) 初拉力的控制 安裝V帶時(shí)，應(yīng)按規(guī)定的初拉力張緊。對(duì)于中等中心距的帶傳動(dòng)，也可憑經(jīng)驗(yàn)安裝，帶的張緊程度以大拇指能將帶按下15mm為宜。新帶使用前，最好預(yù)先拉緊一段時(shí)間后再使用。 帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 (動(dòng)畫）壓軸力注意方向1) 根據(jù)摩擦傳動(dòng)原理，帶

14、必須在預(yù)張緊后才能正常工作；2) 運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，帶會(huì)松弛，為了保證帶傳動(dòng)的能力，必須重新張緊，才能正常工作。8. 帶傳動(dòng)的張緊裝置張緊輪張緊 定期張緊 自動(dòng)張緊調(diào)整中心距 使用張緊輪定期張緊自動(dòng)張緊1、調(diào)整中心距定期張緊滑道式張緊裝置（1）調(diào)整中心距 適用于兩軸線水平或接近水平的傳動(dòng)適用于兩軸線相對(duì) 安裝支架垂直或接 近垂直的傳動(dòng)。自動(dòng)張緊（1）調(diào)整中心距 靠電動(dòng)機(jī)及擺架的重 力使電動(dòng)機(jī)繞小軸擺 動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)張緊。擺架式張緊裝置 自動(dòng)張緊適用于中小功率的傳動(dòng)（2）張緊輪當(dāng)兩帶輪的中心距不能調(diào)整時(shí)，可采用張緊輪定期張緊。2、使用張緊輪V 帶：張緊輪一般安裝在內(nèi)側(cè)靠近大帶輪張緊輪安裝在松邊平帶:

15、張緊輪一般安裝在外側(cè)靠近小帶輪張緊輪裝于松邊內(nèi)側(cè)，以免帶反向彎曲降低壽命9. V帶輪設(shè)計(jì)鑄鐵制 V帶輪的典型結(jié)構(gòu)形式有三種： 輪幅式 實(shí)心式腹板式帶輪材料灰鑄鐵應(yīng)用最廣：HT150、HT200等鋼帶輪的結(jié)構(gòu) （1）實(shí)心帶輪（2）腹板帶輪dd300mm（3）孔板帶輪（4）輪輻帶輪dd400mmdd400mmV帶輪的輪槽尺寸：表4-11例題：V帶傳動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，普通V帶傳動(dòng)，Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)1.確定計(jì)算功率 表4-71.29 kW2.初選帶的型號(hào)A圖4-153.確定帶輪基準(zhǔn)直徑圓 整4. 驗(yàn)算帶速 v5. 中心距a、帶長(zhǎng)L和包角取標(biāo)準(zhǔn)取6.確定帶的根數(shù)z表4-3表4-4表4-9表4-2取整數(shù)選5根

16、7.確定初拉力安裝時(shí)保證8.計(jì)算壓軸力用于計(jì)算軸、軸承注意 : 圖4-20 負(fù)載率050100150200負(fù)載率效率9496929890最小帶輪直徑 帶輪直徑圓整中心距適中標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)包角 帶的根數(shù)V帶傳動(dòng)必須裝防護(hù)罩 防止傷人事故 防止?jié)櫥偷入s物飛濺到V帶上而影響傳動(dòng) 防止受烈日曝曬而過早老化變質(zhì)傳動(dòng)篇齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)帶傳動(dòng)改變速度減速 提高轉(zhuǎn)矩 增速變速機(jī)械傳動(dòng)電傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)嚙合傳動(dòng)液力傳動(dòng)氣力傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)傳動(dòng)鏈傳動(dòng)效率高外廓尺寸小質(zhì)量小運(yùn)動(dòng)性能良好符合生產(chǎn)條件軸承摩擦傳動(dòng)零件間的相對(duì)滑動(dòng)攪動(dòng)潤(rùn)滑油發(fā)熱效率低的傳動(dòng)裝置一般不宜用于大功率傳動(dòng)要求效率效率損失功率 效率 速度 傳動(dòng)比擺線針輪減速器諧波傳動(dòng)漸開線少齒差行星傳動(dòng)等等撓性帶從動(dòng)輪主動(dòng)輪摩擦嚙合平型帶V帶多楔帶同步帶帶的參數(shù)帶的型號(hào)帶長(zhǎng)帶的根數(shù)小帶輪直徑大帶輪直徑中心距失效形式打滑帶的疲勞斷裂特點(diǎn)傳動(dòng)平穩(wěn)、噪