機(jī)械設(shè)計(jì)第6章：帶傳動(dòng)2015

第六章概述帶傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)(tèdiǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置帶傳動(dòng)(chuándòng)精品資料第一節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料機(jī)械傳動(dòng)分類(fēnlèi)及特點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)(jīxièchuándònɡ)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在傳動(dòng)效率、單級(jí)傳動(dòng)比、傳動(dòng)功率、中心距、傳動(dòng)準(zhǔn)確性、無級(jí)調(diào)速、過載保護(hù)、壽命、噪聲、價(jià)格等等機(jī)械傳動(dòng)分類直接接觸傳動(dòng)有中間機(jī)件的傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)繩傳動(dòng)摩擦無級(jí)變速器摩擦無級(jí)變速器嚙合傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)等精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的組成帶傳動(dòng)利用中間撓性件將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給一定距離以外的平行的從動(dòng)(cóngdòng)軸。帶傳動(dòng)一般由主動(dòng)輪、從動(dòng)(cóngdòng)輪和環(huán)形傳動(dòng)帶組成。精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的工作原理靜止時(shí)，兩邊拉力相等(xiāngděng)傳動(dòng)時(shí)，拉力大的一邊稱為主動(dòng)邊（緊邊），拉力小的一邊為從動(dòng)邊（松邊）靠帶與帶輪接觸弧間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力F1F2Ff12F0F0F0F0精品資料第二節(jié)概述帶傳動(dòng)(chuándòng)的分類與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)(chuándòng)的受力分析帶傳動(dòng)(chuándòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)(chuándòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)(chuándòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的類型（1）按工作原理(yuánlǐ)分類摩擦傳動(dòng)型帶傳動(dòng)安裝時(shí)帶已經(jīng)被拉緊，靠帶與帶輪間的摩擦力完成傳動(dòng)。嚙合傳動(dòng)型帶傳動(dòng)同步帶通過帶輪齒與帶齒的嚙合完成傳動(dòng)。精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的類型（2）按帶截面(jiémiàn)形狀分類平帶傳動(dòng)：截面為扁平矩形，底面是工作面，可實(shí)現(xiàn)多種形式的傳動(dòng)Ｖ帶傳動(dòng)：亦稱三角帶，截面為等腰梯形，帶兩側(cè)面是工作面，當(dāng)量摩擦系數(shù)大，承載力大，只用于開口傳動(dòng)多楔帶傳動(dòng)：具有平、Ｖ帶的優(yōu)點(diǎn)FVFnFnFnFV精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的類型（3）按傳動(dòng)(chuándòng)形式分類開口傳動(dòng)兩軸平行，同向回轉(zhuǎn)交叉?zhèn)鲃?dòng)兩軸平行，反向回轉(zhuǎn)半交叉?zhèn)鲃?dòng)兩軸交錯(cuò)，不能逆轉(zhuǎn)精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)緩沖減振，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)過載(guòzài)保護(hù)結(jié)構(gòu)簡單，精度低，成本低缺點(diǎn)外廓尺寸和軸上壓力大傳動(dòng)比不固定，效率低帶的壽命短需要張緊裝置不宜用于高溫和易燃場合精品資料第三節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(shèjì)張緊裝置精品資料V型帶的結(jié)構(gòu)(jiégòu)組成伸張(shēnzhāng)層(頂膠)壓縮層(底膠)強(qiáng)力層(抗拉體)包布層強(qiáng)力層(簾布、線繩)填充物(橡膠、帆布)外包層（耐磨耐油膠布）簾布芯線繩芯精品資料V型帶的類型(lèixíng)普通Ｖ帶：Y、Z、A、B、C、D、E窄Ｖ帶：SPZ、SPA、SPB、SPC傳遞功率(gōnglǜ)較大，允許速度和撓曲次數(shù)較高，結(jié)構(gòu)緊湊當(dāng)帶彎曲時(shí)→中性層帶長不變→截面帶楔角φ變化(減小)→帶輪輪槽角φ0＜40°精品資料V型帶的截面(jiémiàn)尺寸Ｖ帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度(chángdù)，即V帶的公稱長度(chángdù)基準(zhǔn)直徑dd與Ｖ帶節(jié)面對應(yīng)的帶輪的直徑基準(zhǔn)長度Ld教材p137表4-1精品資料V帶輪的結(jié)構(gòu)(jiégòu)結(jié)構(gòu)(jiégòu)組成輪緣－安裝帶輪輻－聯(lián)接輪緣與輪轂輪轂－安裝軸輪緣輪輻輪轂基本結(jié)構(gòu)型式實(shí)心式腹板式橢圓輻式孔板式精品資料V帶輪的設(shè)計(jì)要求(yāoqiú)與材料質(zhì)量小、工藝性好、質(zhì)量分布均勻(jūnyún)、內(nèi)應(yīng)力小、高速，靜動(dòng)平衡工作面應(yīng)精細(xì)加工Ｖ帶輪設(shè)計(jì)要求Ｖ帶輪材料灰鑄鐵HT150、HT200－常用鑄鋼、焊接（鋼板）－高速鑄鋁、塑料－小功率精品資料第四節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算(jìsuàn)準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶的受力分析(fēnxī)靜止(jìngzhǐ)狀態(tài)工作狀態(tài)緊邊拉力增加：F0→F1（緊邊拉力）松邊拉力減少：F0→F2（松邊拉力）

F1>F212F0F0F0F0兩邊拉力相等:F0（張緊力或初拉力）F1F2Ff12繞進(jìn)主動(dòng)輪的一邊為緊邊繞出從動(dòng)輪的一邊為緊邊繞出主動(dòng)輪的一邊為松邊繞進(jìn)從動(dòng)輪的一邊為松邊精品資料帶的有效(yǒuxiào)圓周力F1F212考慮帶為彈性體，緊邊拉力增加導(dǎo)致(dǎozhì)緊邊拉長Δ1松邊拉力減小導(dǎo)致(dǎozhì)松邊縮短Δ2假定帶的總長度不變F1－F0＝F0－F2F1＋F2＝2F0Ff取主動(dòng)輪上的帶分析F1r＝（F2＋Ff）rF1－F2＝Ff有效圓周力FΔ1＝Δ2根據(jù)胡克定律精品資料帶與帶輪間的摩擦力主動(dòng)輪作用于帶上的摩擦力的方向與輪圓周速度(sùdù)方向一致帶作用于從動(dòng)輪上的摩擦力的方向與帶運(yùn)動(dòng)方向一致精品資料緊邊拉力(lālì)與松邊拉力(lālì)的關(guān)系歐拉公式dFNdldαF+dFFdα/2dα/2F2F1fdFN精品資料最大有效(yǒuxiào)圓周力F1＋F2＝2F0F1－F2＝FfF1＝F0＋Ff/2F2＝F0-Ff/2Ｆ0↑→Ｆmax↑，壓緊力越大摩擦力越大，過大會(huì)加劇(jiājù)帶的磨損α↑→Ｆmax↑，包角α越大，帶與帶輪接觸弧越長，總摩擦力越大μ↑→Ｆmax↑問題：帶傳動(dòng)的松邊在上還是在下好？精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的功率P=Fv/1000(kw)帶速一定時(shí)，功率與有效圓周力成正比帶傳動(dòng)Ｆf有限，P=Ｆfv有限，要提高P可增大v，故宜將帶傳動(dòng)布置(bùzhì)在高速級(jí)問題：帶傳動(dòng)適合于高速級(jí)還是低速級(jí)？精品資料第五節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶傳動(dòng)工作時(shí)的應(yīng)力(yìnglì)及其分布由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ1＝F1/A，σ2＝F2/A，σ1>σ2帶與輪接觸(jiēchù)弧處的拉應(yīng)力自緊邊向松邊方向遞減由帶彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σb1＝2Eh/dd1，σb2＝2Eh/dd2

僅分布于帶與輪接觸弧區(qū)域dd1<dd2→σb1＞σb2

，限制dd1

由離心拉力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力σc＝Fc/A＝ρlv2/A沿圓周均勻分布

精品資料帶傳動(dòng)工作(gōngzuò)時(shí)的最大應(yīng)力及其位置最大應(yīng)力(yìnglì)σmax＝σ1＋σb1＋σc最大應(yīng)力位置帶在小帶輪的繞進(jìn)處帶在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，應(yīng)力較大和應(yīng)力變化次數(shù)較多時(shí)，帶容易產(chǎn)生疲勞斷裂。精品資料第六節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則(zhǔnzé)V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶的彈性(tánxìng)滑動(dòng)（1）定義：由于帶的兩邊彈性變形不等所引起的帶與帶輪之間的微量相對(xiāngduì)滑動(dòng)特點(diǎn)：彈性滑動(dòng)不可避免

F↑→彈性滑動(dòng)↑→彈性滑動(dòng)范圍↑

后果：（1）帶速滯后于主動(dòng)輪，超前于從動(dòng)輪→v1>v帶>v2

，v1>v2

（2）帶傳動(dòng)傳動(dòng)比不穩(wěn)定F1F2緊邊松邊彈性滑動(dòng)率：精品資料帶的彈性(tánxìng)滑動(dòng)（2）接觸(jiēchù)?。届o?。瑒?dòng)弧包角＝靜角＋滑動(dòng)角靜弧在帶繞入帶輪的一側(cè)滑動(dòng)弧在帶繞出帶輪的一側(cè)精品資料打滑(dǎhuá)隨著有效拉力增大，滑動(dòng)角也增大。當(dāng)傳遞的載荷（實(shí)際的圓周力）達(dá)到最大有效圓周力時(shí)，皮帶(pídài)就會(huì)沿輪面全面滑動(dòng)（即滑動(dòng)角等于整個(gè)包角），此為帶傳動(dòng)的失效形式之一，打滑。打滑首先發(fā)生在小帶輪處打滑可以避免（控制有效拉力、提高最大有效拉力）打滑可起到過載保護(hù)作用精品資料精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式打滑；帶的疲勞損壞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則F≤Ffmax；σmax=σ1+σb1+σc≤[σ]設(shè)計(jì)依據(jù)保證(bǎozhèng)不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度或壽命精品資料單根帶允許傳遞(chuándì)的最大功率不打滑(dǎhuá)不疲勞破壞平型帶V型帶將上式中的摩擦系數(shù)μ替換成當(dāng)量摩擦系數(shù)μe，得到單根V型帶允許傳遞的最大功率精品資料單根帶的基本(jīběn)額定功率P0在特定條件下（平穩(wěn)載荷(zàihè)、傳動(dòng)比i＝1、特定帶長），帶能傳遞的功率由帶結(jié)構(gòu)及材質(zhì)決定的實(shí)驗(yàn)常數(shù)許用應(yīng)力帶輪數(shù)（通常取2）帶的基準(zhǔn)長度指數(shù)（普通V帶取11.1）帶的壽命教材p146表4-3和p148表4-5精品資料單根帶i≠1時(shí)傳動(dòng)功率(gōnglǜ)的增量ΔP0P0是在特定條件下（平穩(wěn)載荷、傳動(dòng)比i＝1即包角為180o、特定帶長）帶能傳遞的功率。當(dāng)i≠1時(shí)，從動(dòng)輪直徑(zhíjìng)大于主動(dòng)輪直徑(zhíjìng)，帶繞過從動(dòng)輪（大帶輪）時(shí)的彎曲應(yīng)力小于主動(dòng)輪（小帶輪），因此，傳動(dòng)能力有所提高。教材p147表4-4和p148表4-6精品資料提高帶傳動(dòng)工作(gōngzuò)能力的措施增大摩擦系數(shù)（材料、帶速、滑動(dòng)率）增大包角（減小傳動(dòng)比、增大中心距、采用張緊裝置(zhuāngzhì)）采用新型帶傳動(dòng)采用高強(qiáng)度帶材料精品資料第七節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力(yìnglì)分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)內(nèi)容傳遞(chuándì)的名義功率P主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2或傳動(dòng)比i傳動(dòng)位置要求工況條件、原動(dòng)機(jī)類型等已知條件V帶的型號(hào)、長度和根數(shù)帶輪直徑和結(jié)構(gòu)傳動(dòng)中心距a驗(yàn)算帶速v

和包角α計(jì)算初拉力和壓軸力設(shè)計(jì)內(nèi)容精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟7、計(jì)算(jìsuàn)帶的根數(shù)z2、根據(jù)n1、Pc選擇帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1Nz≥7？NY8、確定初拉力F09、計(jì)算壓軸力FQ10、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)n1、Pc選擇(xuǎnzé)帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1NKA－教材p150表4-7教材p150圖4-15和p151圖4-16，并由p137表4-1得截面尺寸精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)(gēnjù)n1、Pc選擇帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1N帶輪越小，彎曲應(yīng)力越大小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1≥dmin帶輪越大，傳動(dòng)尺寸越大大帶輪直徑dd2=idd1帶輪基準(zhǔn)直徑按教材p152表4-8取整Y20Z50SPZ63A75SPA90B125SPB140C200SPC224D355E500dmin精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)(gēnjù)n1、Pc選擇帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1Na↓→L↓→α1

↓a↓→N↑→t↓初算帶長確定基準(zhǔn)帶長教材p138表4-2確定中心距0.55(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)初算中心距精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)n1、Pc選擇(xuǎnzé)帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1N包角↑→摩擦力↑→傳動(dòng)能力↑α1≥120o精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟7、計(jì)算(jìsuàn