機(jī)械設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)課件

第15章帶傳動(dòng)本章要點(diǎn)：帶傳動(dòng)的類型、工作原理及應(yīng)用帶傳動(dòng)的失效及帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)V帶傳動(dòng)的參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)掌握內(nèi)容：1、組成固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪1(主動(dòng)輪)；固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪2(從動(dòng)輪)；緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶3?！?5—1帶傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)

嚙合傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（同步帶傳動(dòng)）。2．傳動(dòng)原理

摩擦傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（平帶和Ｖ帶傳動(dòng)）。3、傳動(dòng)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）有過載保護(hù)作用（過載打滑)2）有緩沖吸振作用，運(yùn)行平穩(wěn)無噪音（帶有彈性）3）適于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)（中心距大）4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝精度要求不高，維護(hù)方便缺點(diǎn)：1）有彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)比i不恒定2）張緊力較大（與嚙合傳動(dòng)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(huì)產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場(chǎng)合6）效率低。

二、帶傳動(dòng)的類型1.應(yīng)用:

帶傳動(dòng)傳動(dòng)的功率P≤100KW，帶速v=5-30m/s，平均傳動(dòng)比i≤7，傳動(dòng)效率為94%-96%。同步齒形帶的帶速為40-50m/s，傳動(dòng)比i≤10，傳遞功率可達(dá)200KW,效率高達(dá)98%-99%。帶傳動(dòng)主要用于要求傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格的中小功率的較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。2.類型:1)摩擦式帶傳動(dòng)按傳動(dòng)帶的截面形狀分（1）平帶：

平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多。

（2）V帶：截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。應(yīng)用最廣的帶傳動(dòng)是Ｖ帶傳動(dòng)，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。

(3）多楔帶：它是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶?？蓚鬟f很大的功率。多楔帶傳動(dòng)兼有平帶傳動(dòng)和Ｖ帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合。

（4）圓形帶：橫截面為圓形。只用于小功率傳動(dòng)。2)嚙合式帶傳動(dòng)

同步帶傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，具有的優(yōu)點(diǎn)是：無滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小;傳遞功率大。用于要求傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)精度較高的場(chǎng)合.(強(qiáng)力層為鋼絲繩,變形小;帶輪為漸開線齒形)配氣機(jī)構(gòu)3)帶傳動(dòng)傳動(dòng)形式

開口傳動(dòng)

交叉?zhèn)鲃?dòng)

半交叉?zhèn)鲃?dòng)V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶、大楔角V帶等。其中以普通V帶和窄V帶應(yīng)用較廣，本章主要討論普通V帶傳動(dòng)。

一、V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

1.結(jié)構(gòu):標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示。強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)(制造方便,抗拉強(qiáng)度高)和線繩結(jié)構(gòu)(柔韌性好,抗彎強(qiáng)度高,適用帶輪直徑小,轉(zhuǎn)速較高場(chǎng)合)。

§15—2V帶與V帶輪2.標(biāo)準(zhǔn):

按截面尺寸的不同分為Y、Z、A、B、C、D、E共7種型號(hào)，其截面尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。在同樣的條件下，截面尺寸大則傳遞的功率就大3.參數(shù)和尺寸:

節(jié)寬——節(jié)面的寬度bp。相對(duì)高度——V帶高度h與節(jié)寬bp之比。約為0.7(窄0.9)帶輪基準(zhǔn)直徑——V帶輪上與所配V帶節(jié)寬bp相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑。基準(zhǔn)長(zhǎng)度——帶節(jié)面長(zhǎng)度(V帶在帶輪上張緊后，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度Ld)節(jié)面——當(dāng)V帶受彎曲時(shí)，長(zhǎng)度不變的中性層。

因此，與普通v帶傳動(dòng)相比，窄v帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)能力更大、（比同尺寸普通v帶傳動(dòng)功率大50％－150％）能用于高速傳動(dòng)（v=35～45m/s）、效率高（達(dá)92％～96％）、結(jié)構(gòu)緊湊、疲勞壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，窄v帶傳動(dòng)已廣泛應(yīng)用于高速、大功率的機(jī)械傳動(dòng)裝置。4.帶的標(biāo)記:

Z1400

GB11544-89帶型基準(zhǔn)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)2.結(jié)構(gòu)和尺寸二、帶輪的材料與結(jié)構(gòu)

1.材料:轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。通常采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為HT150和HT200。S型：實(shí)心帶輪P型：腹板帶輪H型：孔板帶輪E型：橢圓輪幅帶輪§15—3帶傳動(dòng)的受力分析和應(yīng)力分析一.帶傳動(dòng)的受力分析設(shè)帶的總長(zhǎng)度不變，根據(jù)線彈性假設(shè)：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；記傳動(dòng)帶與小帶輪或大帶輪間總摩擦力為Ff，其值由帶傳動(dòng)的功率P和帶速v決定。帶傳動(dòng)尚未工作時(shí)，傳動(dòng)帶中的預(yù)緊力為F0。帶傳動(dòng)工作時(shí)，一邊拉緊，一邊放松，記緊邊拉力為F1和松邊拉力為F2。F1-F2=有效拉力F=摩擦力總和Ff

傳遞的功率(KW):式中:F—圓周力(N)

v—帶速(m/s)帶傳動(dòng)在工作過程中帶上的應(yīng)力有：二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析拉應(yīng)力：緊邊拉應(yīng)力、松邊拉應(yīng)力；離心應(yīng)力：帶沿輪緣圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的離心力在帶中產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力；彎曲應(yīng)力：帶繞在帶輪上時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。為了不使帶所受到的彎曲應(yīng)力過大，應(yīng)限制帶輪的最小直徑。槽型ZABCSPZSPASPASPCddmin/mm50751252006390140224工作時(shí)帶在變應(yīng)力工作狀態(tài)下工作，隨著位置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化，∴帶將產(chǎn)生疲勞破壞。由疲勞強(qiáng)度條件：——帶的許用拉應(yīng)力三、帶的彈性滑動(dòng)和打滑帶傳動(dòng)在工作時(shí)，從緊邊到松邊，傳動(dòng)帶所受的拉力是變化的，因此帶的彈性變形也是變化的。帶傳動(dòng)中因帶的彈性變形變化而引起的帶與帶輪間的局部相對(duì)滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。或其中：因此，傳動(dòng)比為：彈性滑動(dòng)導(dǎo)致：從動(dòng)輪的圓周速度v2＜主動(dòng)輪的圓周速度v1，速度降低的程度可用滑動(dòng)率ε來表示：因帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率ε=0.01-0.02,其值不大，可不予考慮。打滑:若帶的工作載荷加大，有效圓周力達(dá)到臨界值Fmax后，則帶與帶輪間會(huì)發(fā)生明顯顯著全面的相對(duì)滑動(dòng)，即產(chǎn)生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急速降低，帶傳動(dòng)失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別A.現(xiàn)象：彈性滑動(dòng)發(fā)生在繞出帶輪前帶與輪的部分接觸長(zhǎng)度上打滑發(fā)生在帶與輪的全部接觸長(zhǎng)度B.原因：彈性滑動(dòng)：帶兩邊的拉力差，帶的彈性打滑：過載C.結(jié)論：彈性滑動(dòng)不可避免打滑可避免

15.4普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算15.4.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和單根V帶的額定功率

根據(jù)帶傳動(dòng)工作能力分析可知，帶傳動(dòng)的主要失效形式有：①帶在帶輪上打滑，不能傳遞動(dòng)力；②帶發(fā)生疲勞破壞（經(jīng)歷一定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后發(fā)生拉斷、撕裂、脫層）。因此帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：①帶在傳遞規(guī)定功率時(shí)不發(fā)生打滑。②具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算15.4.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇已知條件：傳動(dòng)的用途和工作情況，傳遞功率，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速以及對(duì)外廓尺寸的要求等。設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定V帶的型號(hào)，長(zhǎng)度和根數(shù)，帶輪的材料，結(jié)構(gòu)和尺寸，中心距以及作用在軸上的力等。

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1．確定計(jì)算功率

Pc

PC＝KAP

2．選擇帶的型號(hào)

根據(jù)計(jì)算功率和主動(dòng)輪（通常是小帶輪）轉(zhuǎn)速選擇V帶型號(hào)。

設(shè)計(jì)步驟：

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3．確定帶輪基準(zhǔn)直徑

通常小輪直徑dd1不應(yīng)小于表15-5所示的最小直徑，并應(yīng)符合帶輪直徑系列。帶輪直徑系列見表15-5。4．驗(yàn)算帶速v大帶輪直徑dd2應(yīng)按直徑系列進(jìn)行圓整。dd2＝i·dd1

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算5．確定中心距a和膠帶長(zhǎng)度Ld初步確定中心距ao，計(jì)算出實(shí)際中心距aa＝ao＋（Ld－Ldo）／2mm由表選取和Ld0相近的標(biāo)準(zhǔn)膠帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld。－0.015Ld

～＋0.03Ld中心距的變化范圍

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6．驗(yàn)算小帶輪包角17．確定膠帶根數(shù)z8．計(jì)算預(yù)拉力F0和軸上壓力FQ

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算15.6帶傳動(dòng)安裝、張緊和維護(hù)15.6.1帶傳動(dòng)的張緊和調(diào)整1.定期張緊浮動(dòng)式張緊輪式2.自動(dòng)張緊滑道式張緊輪式

帶傳動(dòng)的安裝、張緊和維護(hù)初拉力的測(cè)定

帶傳動(dòng)的安裝、張緊和維護(hù)

帶傳動(dòng)的安裝、張緊和維護(hù)（1）安裝時(shí)，為避免帶的磨損，兩帶輪軸必須平行，兩輪輪槽必須對(duì)齊，否則將降低帶的使用壽命，甚至使帶從帶輪上脫落。（2）膠帶不宜與酸、堿或油接觸，工作溫度一般不應(yīng)超過60℃。

帶傳動(dòng)的安裝、張緊和維護(hù)15.6.2帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)（3）帶傳動(dòng)裝置應(yīng)加防護(hù)罩。

（4）帶傳動(dòng)中，如果有一根過度松弛或疲勞損壞時(shí)，應(yīng)全部更換新帶。

帶傳動(dòng)的安裝、張緊和維護(hù)附錄資料：不需要的可以刪除濾波器

濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其它頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。

廣義地講，任何一種信息傳輸?shù)耐ǖ溃劫|(zhì)）都可視為是一種濾波器。因?yàn)?，任何裝置的響應(yīng)特性都是激勵(lì)頻率的函數(shù)，都可用頻域函數(shù)描述其傳輸特性。因此，構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)的任何一個(gè)環(huán)節(jié)，諸如機(jī)械系統(tǒng)、電氣網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表甚至連接導(dǎo)線等等，都將在一定頻率范圍內(nèi)，按其頻域特性，對(duì)所通過的信號(hào)進(jìn)行變換與處理。一、濾波器的分類

根據(jù)濾波器的選頻作用，可將濾波器分為以下四類：

（1）低通濾波器

從0～f2頻率之間，幅頻特性平直，它可以使信號(hào)中低于f2的頻率成分幾乎不受衰減地通過，而高于f2的頻率成分受到極大地衰減。

（2）高通濾波器

與低通濾波相反，從頻率f1～∞，其幅頻特性平直。它使信號(hào)中高于f1的頻率成分幾乎不受衰減地通過，而低于f1的頻率成分將受到極大地衰減。06三月2023一、濾波器的分類

（3）帶通濾波器

它的通頻帶在f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1而低于f2的頻率成分可以不受衰減地通過，而其它成分受到衰減。

（4）帶阻濾波器

與帶通濾波相反，阻頻帶在頻率f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1而低于f2的頻率成分受到衰減，其余頻率成分的信號(hào)幾乎不受衰減地通過。

06三月2023一、濾波器的分類

低通濾波器和高通濾波器是濾波器兩種最基本的形式，其它的濾波器都可以分解為這兩種類型的濾波器。例如：低通濾波器與高通濾波器的串聯(lián)為帶通濾波器，低通濾波器與高通濾波器的并聯(lián)為帶阻濾波器。

帶通濾波器低通與高通濾波器的串聯(lián)帶阻濾波器低通與高通濾波器的并聯(lián)

06三月2023二、理想濾波器

理想濾波器是指能使通頻帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不失真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器，其通帶和阻帶之間有明顯的分界線。也就是說，理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性應(yīng)為常數(shù)，相頻特性的斜率為常值；在通帶外的幅頻特性應(yīng)為零。

理想低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)及圖形為：

06三月2023二、理想濾波器

分析上式所表示的頻率特性可知，該濾波器在時(shí)域內(nèi)的脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)為sinc函數(shù)，圖形如下圖所示。脈沖響應(yīng)的波形沿橫坐標(biāo)左、右無限延伸，從圖中可以看出，在單位脈沖輸入濾波器之前，即在t＜0時(shí)，濾波器就已經(jīng)有響應(yīng)了。顯然，這是一種非因果關(guān)系，在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。由此知在截止頻率處呈現(xiàn)直角銳變的幅頻特性，或者說在頻域內(nèi)用矩形窗函數(shù)描述的理想濾波器是不可能存在的。實(shí)際濾波器的頻域圖形不會(huì)在某個(gè)頻率上完全截止，而會(huì)逐漸衰減并延伸到∞。三、實(shí)際濾波器

理想濾波器是不存在的，在實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中，通帶和阻帶之間應(yīng)沒有嚴(yán)格的界限。在通帶和阻帶之間存在一個(gè)過渡帶。在過渡帶內(nèi)的頻率成分不會(huì)被完全抑制，只會(huì)受到不同程度的衰減。所以，當(dāng)一個(gè)信號(hào)經(jīng)過實(shí)際濾波器時(shí)，其帶寬B與響應(yīng)建立時(shí)間T之間存在一個(gè)反比關(guān)系，即：

B·T=常數(shù)

帶寬標(biāo)志著濾波器的分辨力，帶寬越窄，分辨力越高，但由上式可知濾波器達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，反之，若想獲得較快的輸出，就要選擇帶寬較大的濾波器，但由此會(huì)導(dǎo)致濾波的精度下降。實(shí)際使用時(shí)，要綜合考慮這兩個(gè)因素。

06三月2023三、實(shí)際濾波器1、實(shí)際濾波器

實(shí)際濾波器描述的主要參數(shù)有紋波幅度、截止頻率、品質(zhì)因數(shù)等。下圖是一個(gè)典型的實(shí)際帶通濾波器：

品質(zhì)因數(shù)Q：對(duì)于帶通濾波器，通常把中心頻率f0和帶寬B之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù)，其值越大，表明濾波器頻率分辨力越高。

06三月2023三、實(shí)際濾波器2、RC調(diào)諧式濾波器

在測(cè)試系統(tǒng)中，信號(hào)頻率相對(duì)來說不高，因此常用RC濾波器。RC濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)的阻容元件易得，所以在工程測(cè)試的領(lǐng)域中經(jīng)常用到。

(1)一階RC低通濾波器

RC低通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示：06三月2023三、實(shí)際濾波器2、RC調(diào)諧式濾波器(2)一階RC高通濾波器

RC高通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示：06三月2023三、實(shí)際濾波器2、RC調(diào)諧式濾波器(3)RC帶通濾波器

RC帶通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示：06三月2023四、常用濾波器

頻譜分析：將信號(hào)通過中心頻率不同的多個(gè)帶通濾波器，則各個(gè)濾波器的輸出就反映了信號(hào)中在該通帶頻率范圍內(nèi)的量值，此過程稱為信號(hào)的頻譜分析，由此分析，也可摘取信號(hào)中某些特殊的頻率成分。頻譜分析時(shí)帶通濾波器的使用方法：（1）采用中心頻率可調(diào)的帶通濾波器。

（2）采用一組各自中心頻率固定、但又按一定規(guī)律相隔的濾波器組。06三月2023四、常用濾波器

用于頻譜分析裝置中的濾波器組，根據(jù)帶通濾波器中心頻率與帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，可分為兩種：

1、恒帶寬比濾波器

中心頻率與帶寬的比值（品質(zhì)因數(shù)）是不變的，稱為恒帶寬比帶通濾波器，優(yōu)點(diǎn)是用較少的帶通濾波器個(gè)數(shù)就可以覆蓋較大的頻率范圍，缺點(diǎn)是中心頻率越高，帶寬也越寬，高頻濾波性能下降。

06三月2023四、常用濾波器1、恒帶寬比濾波器恒帶寬比帶通濾波器為使各個(gè)帶通濾波器組合起來后能覆蓋整個(gè)要分析的信號(hào)頻率范圍，其帶通濾波器組的中心頻率是倍頻程關(guān)系，同時(shí)帶寬是鄰接式的，通常的做法是使前一個(gè)濾波器的上截止頻率與后一個(gè)濾波器的下截止頻率相一致，如下圖所示。這樣的一組濾波器將覆蓋整個(gè)頻率范圍，稱之為“鄰接式”的。06三月2023四、常用濾波器2、恒帶寬濾波器

帶寬B不隨中心頻率而變化，稱為恒帶寬帶通濾波器，其優(yōu)點(diǎn)是不論帶通濾波器的中心頻率處在任何頻段上，帶寬都相同，即分辨力不隨頻率變化，缺點(diǎn)是在覆蓋頻率范圍相同的情況下，要比恒帶寬比濾波器使用較多的帶通濾波器。

06三月2023第四節(jié)信號(hào)的放大為保證測(cè)量精度，要求放大電路具有如下：足夠的放大倍數(shù)；高輸入阻抗，低輸出阻抗；高共模抑制能力；低溫漂、低噪聲、低失調(diào)電壓和電流。說明：集成運(yùn)算放大器具備上述特點(diǎn)。一、基本放大電路反相放大器：輸入阻抗低、易對(duì)傳感器形成負(fù)載效應(yīng)；同相放大器：輸入阻抗高、易引入共模干擾；差分放大器：不能提供足夠的輸入阻抗和共模抑制比；二、儀器放大器典型的儀器放大電路由三個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的，如圖所示。兩個(gè)輸入端分別是兩個(gè)集成運(yùn)放Ａ１、Ａ２的同相輸入端，因此輸入電阻很高。Ａ３構(gòu)成差分放大電路，兩邊電阻對(duì)稱，可以消除上述遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)的共模干擾。同時(shí)當(dāng)Ａ１、Ａ２輸出端上產(chǎn)生的漂移電壓對(duì)稱時(shí)，在Ａ３輸出ｕｏ中也被消除。因此該電路有很高的共模抑制能力和較低的輸出漂