機械設(shè)計第七章課件

12023/7/291第八章帶傳動電子科技大學(xué)凌丹機械設(shè)計2概述帶傳動的工作情況分析普通V帶傳動的設(shè)計計算V帶輪的設(shè)計4123主要內(nèi)容V帶傳動的張緊、安裝與防護5第一節(jié)概述帶傳動的特點及應(yīng)用帶傳動的主要類型V帶的類型及結(jié)構(gòu)beltDriverpulleyDrivenpulley帶傳動的組成原動機轉(zhuǎn)動主動輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動主動輪從動輪轉(zhuǎn)動帶與輪的摩擦工作原理：利用中間撓性件(帶)，靠摩擦力(或嚙合)在主、從動軸間傳遞旋轉(zhuǎn)運動和動力。一、帶傳動的特點及應(yīng)用帶傳動的優(yōu)點有過載保護作用過載時帶與帶輪之間打滑，防止其他零件損壞。帶具有良好的彈性，有緩沖吸振作用，運行平穩(wěn)無噪音。適于遠距離傳動（amax=15m）制造、安裝精度要求不高，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。帶傳動的缺點張緊力較大（與嚙合傳動相比），軸上壓力較大有彈性滑動，不能保持準(zhǔn)確的瞬時傳動比。帶壽命較短結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊帶與帶輪間會產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。應(yīng)用：兩軸平行、且同向轉(zhuǎn)動的場合，中小功率電機與工作機之間的動力傳遞。V帶傳動應(yīng)用最廣，帶速：v=5~25m/s

傳動比：imax=7

效率：η≈0.9~0.95帶傳動的應(yīng)用第一節(jié)概述帶傳動的特點及應(yīng)用帶傳動的主要類型V帶的類型及結(jié)構(gòu)類型摩擦型嚙合型帶傳動的類型平帶V型帶多楔帶圓形帶FlatbeltRoundbeltV-belt同步帶傳動各種帶傳動V帶平帶多楔帶同步帶圓帶平帶傳動橫截面為扁平矩形，與帶輪表面接觸的帶的內(nèi)表面是工作表面。平帶的帶體薄、軟、輕，具有良好的耐彎曲性能，適用于小直徑帶輪傳動。大理石切割機-平帶傳動帶式運輸機－平帶傳動FlatBeltConveyor發(fā)動機中的帶傳動電影放映機-平帶交叉?zhèn)鲃覸帶傳動應(yīng)用最廣的帶傳動，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動與平帶傳動相比能產(chǎn)生更大的摩擦力。FNNN拖拉機-普通V帶傳動多楔帶傳動兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優(yōu)點，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。OtherTypesofV-beltLightDutyV-Belt

HighPowerV-Belt

DoubleV-Belt

BandedV-Belt

同步帶傳動是一種嚙合傳動，具有的優(yōu)點是：無滑動，能保證固定的傳動比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較??；預(yù)緊力較小，軸和軸承上所受的載荷??；帶的厚度小，單位長度的質(zhì)量小，允許的線速度較高。缺點：安裝時中心距的要求嚴(yán)格，價格較貴。梯形齒同步帶圓弧齒同步帶雙面齒同步帶對稱齒交錯齒同步帶帶輪機器人關(guān)節(jié)-同步帶傳動VERDEV3000平開自動門圓帶用于輕、小型機械，如縫紉機的皮帶。第一節(jié)概述帶傳動的特點及應(yīng)用帶傳動的主要類型V帶的類型及結(jié)構(gòu)三、V帶傳動的類型及結(jié)構(gòu)V帶傳動的類型普通V帶窄V帶聯(lián)組V帶齒形V帶大楔角V帶寬V帶普通V帶的截面參數(shù)帶的節(jié)寬bp（中性層的寬度）基準(zhǔn)長度Ld

（公稱長度）：普通V帶在規(guī)定的張緊力下，沿V帶節(jié)寬量取的周線長度。頂寬b楔角j

=40°相對高度h/bp≈0.7普通V帶抗拉體為簾布芯或繩芯；楔角為40度；相對高度近似為0.7；梯形截面無接頭的環(huán)形帶普通V帶的截面型號AYZEBCD長度系列表普通V帶帶輪的參數(shù)輪槽節(jié)寬bd（輪槽的基準(zhǔn)寬度）：帶輪的輪槽與配用V帶節(jié)寬相等處的槽寬。帶輪的基準(zhǔn)直徑dd

：V帶輪在輪槽節(jié)寬處的直徑。bdV-beltpulley（V帶輪）普通V帶傳動的幾何計算基本參數(shù)：中心距a（計算值）帶長Ld（基準(zhǔn)長度）（標(biāo)準(zhǔn)值）帶輪基準(zhǔn)直徑dd（標(biāo)準(zhǔn)值）包角a

（計算值）帶輪基準(zhǔn)直徑所在圓周弧度單位(rad)角度單位(度)普通V帶傳動的幾何計算V帶的其他類型窄V帶：抗拉體為繩芯，楔角為40度，相對高度近似為0.9，梯形截面環(huán)形帶。寬V帶：抗拉體為繩芯，相對高度近似為0.3梯形截面環(huán)形帶。聯(lián)組V帶是由幾條相同的普通V帶或窄帶由連接層連在一起。具有良好的整體性。各條帶受力均勻、運行平穩(wěn)、承載傳力高、使用壽命長。

大楔角V帶：抗拉體為繩芯，楔角為60度的聚氨酯環(huán)形帶。V帶的其他類型齒形V帶：抗拉體為繩芯結(jié)構(gòu)，內(nèi)周制成齒型的Ｖ帶V帶的其他類型第二節(jié)帶傳動工作情況分析帶傳動中的力分析帶的最小初拉力和臨界摩擦力帶的應(yīng)力分析帶的彈性滑動與打滑一、帶傳動中的力分析以一定的初拉力將帶張緊在兩帶輪上，在初拉力作用下，帶與帶輪的接觸面上產(chǎn)生正壓力，未工作時，帶的兩邊受相同的初拉力F0。1.工作前壓軸力帶受力分析帶輪受力分析壓軸力主動輪從動輪2.工作時：輪對帶的摩擦力帶對輪的摩擦力形成緊邊：F0↑F1（下）松邊：F0↓F2（上）v假設(shè)帶的總長不變F1－F2

=

Ff

取與帶輪接觸的傳動帶為分離體，各力對帶輪輪心的力矩平衡，則有：帶傳動工作時，接觸面上的總摩擦力帶傳遞的功率為：2.工作時：討論松、緊邊拉力之差越大，傳遞的功率就越大帶傳遞的功率為：對松、緊邊拉力之差有沒有限制？對帶傳遞的功率有沒有限制？工作面上總摩擦力極限值取決于哪些因素？帶與帶輪接觸弧長摩擦系數(shù)帶與帶輪的正壓力——帶輪包角——初拉力以一定的初拉力和中心距將皮帶安裝好以后，摩擦力極限值確定?！獛c帶輪材料摩擦力Ff的極限值限制了帶的松、緊邊拉力之差；限制了帶的傳動能力。F1－F2

=

Ff

工作時帶傳遞的功率為：帶能夠傳遞的最大功率為：帶傳動的有效圓周力——傳遞一定功率對傳動提出的需求帶傳動的最大有效圓周力（臨界有效拉力）由帶輪包角、摩擦系數(shù)和初拉力決定的確定值。又稱為臨界摩擦力由功率和帶速決定的動態(tài)值。第二節(jié)帶傳動工作情況分析帶傳動中的力分析帶的最小初拉力和臨界摩擦力帶的應(yīng)力分析帶的彈性滑動與打滑二、帶傳動的最小初拉力和臨界摩擦力為滿足傳遞功率的要求，必須保證松、緊邊拉力之差為因此，對帶有最小初拉力F0min的要求。帶在安裝時，應(yīng)保證帶輪的初拉力應(yīng)大于最小初拉力F0min。帶輪在安裝時達到的初拉力，確定了帶的傳動能力。若給定功率，當(dāng)帶速一定時，臨界有效拉力=臨界摩擦力臨界狀態(tài)下（即將發(fā)生打滑時），松緊邊拉力之間的關(guān)系用柔韌體歐拉公式描述：平帶——摩擦系數(shù)V帶——當(dāng)量摩擦系數(shù)小帶輪包角（rad）二、帶傳動的最小初拉力和臨界摩擦力V帶的當(dāng)量摩擦系數(shù)平帶的摩擦力為：V帶的摩擦力為：fv—當(dāng)量摩擦系數(shù)，顯然fv>f相同壓軸力，V帶的摩擦力大于平帶，傳動能力更大壓軸力柔韌體歐拉公式假定一定初拉力前提下，處于臨界狀態(tài)時二、帶傳動的最小初拉力和臨界摩擦力增加包角或（和）增大摩擦系數(shù)，都可提高帶傳動所能傳遞的圓周力。一定初拉力條件下，帶傳動的承載能力計算對于V帶，摩擦系數(shù)f代入當(dāng)量摩擦系數(shù)一定初拉力，打滑臨界狀態(tài)下，緊邊拉力與松邊拉力計算二、帶傳動的最小初拉力和臨界摩擦力F+dFndNxF1F2FY歐拉公式的推導(dǎo)歐拉公式的推導(dǎo)F+dFndNxF1F2FY為什么將帶傳動一般設(shè)計成松邊在上？松邊在下，由于懸垂力作用，帶比較松弛，小帶輪包角小，傳動效率低。松邊在上，由于懸垂力作用，能夠增加帶的包角，提高傳動效率。思考題兩種形式的主動輪轉(zhuǎn)速相同，初拉力相同，哪種形式傳遞的最大功率大？d1=D2，d2=D1++++圖示塔輪平帶傳動，d1=D2，d2=D1，中心距a不變。設(shè)計此帶傳動，使其既能實現(xiàn)減速傳動，又能實現(xiàn)增速傳動。（1）若主動輪轉(zhuǎn)速n1和傳遞的功率P一定，則改傳動應(yīng)該按減速還是按增速設(shè)計？（2）若主動輪轉(zhuǎn)速n1和工作阻力矩T一定，則應(yīng)按照哪種情況設(shè)計？d1D2d2D1an1思考題第二節(jié)帶傳動工作情況分析帶傳動中的力分析帶的最小初拉力和臨界摩擦力帶的應(yīng)力分析帶的彈性滑動與打滑1.拉應(yīng)力式中：

A為帶的橫截面積（mm2）

F1緊邊拉力（N）

F2松邊拉力（N）三、帶的應(yīng)力分析2、彎曲應(yīng)力

dd/2h’三、帶的應(yīng)力分析3、離心拉應(yīng)力由離心力所產(chǎn)生的拉力Fc離心力只發(fā)生在帶作圓周運動的部分，但由此引起的拉力卻作用在帶的全長。三、帶的應(yīng)力分析帶在微弧段上產(chǎn)生的離心力dFNc：dFNcdαdlr

離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力離心力FNc在微弧段兩端帶橫截面上產(chǎn)生離心拉力Fc。F1F2Fc

Fc

帶的線密度由力平衡條件得：離心力只發(fā)生在帶作圓周運動的部分，但由此引起的拉力卻作用在帶的全長。離心拉應(yīng)力：dFNcdαdlrF1F2Fc

Fc

離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力4.應(yīng)力分布及最大應(yīng)力smaxs1sb2scα2n1n2α1sb1s2離心應(yīng)力拉應(yīng)力彎曲應(yīng)力最大應(yīng)力σmax出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。第二節(jié)帶傳動工作情況分析帶傳動中的力分析帶的最小初拉力和臨界摩擦力帶的應(yīng)力分析帶的彈性滑動與打滑四、帶的彈性滑動與打滑1、主動輪上的彈性滑動F2F1a1b1c1從a1到b1從b1到c1F1F1→F2靜弧動角靜角動弧滑動方向：與小帶輪線速度方向相反2.從動輪上的彈性滑動F2F1a2b2c2從a2到b2從b2到c2F2F2→F1靜弧動角靜角動弧帶的爬行方向與帶輪線速度方向一致3.彈性滑動的結(jié)果效率降低、磨損、溫升滑動率傳動比空載時:動角為0靜角靜角動角打滑——功能失效當(dāng)4.打滑的發(fā)生過程彈性滑動與打滑的區(qū)別彈性滑動打滑發(fā)生原因帶有彈性，傳動中兩邊拉力不等，引起帶的變形不等。過載，需要傳遞的圓周力超過最大摩擦力現(xiàn)象局部帶在局部輪面上發(fā)生滑動。整個帶在輪面上滑動后果使從動輪圓周速度低于主動輪速度，傳動比不恒定。使傳動失效，引起帶的全面磨損。防止措施彈性滑動不可避免。必須避免打滑能起到過載保護的作用。74帶傳動設(shè)計概述帶傳動設(shè)計準(zhǔn)則單根普通V帶的基本額定功率P0單根普通V帶的額定功率Pr帶傳動設(shè)計的參數(shù)選擇帶傳動的設(shè)計計算例題第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算75一、帶傳動設(shè)計概述

帶傳動設(shè)計的原始數(shù)據(jù)帶傳動傳遞的功率P轉(zhuǎn)速（n1、n2

）或傳動比i傳動對外廓尺寸的要求傳動的工作條件76

帶傳動設(shè)計的內(nèi)容確定帶的型號、長度和根數(shù)確定傳動中心距確定帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸確定初拉力、壓軸力

二、帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則主要失效形式打滑當(dāng)傳遞的有效圓周力F超過了帶與帶輪之間的摩擦力總和的極限時發(fā)生。疲勞破壞傳動帶在變應(yīng)力長期作用下，因疲勞發(fā)生裂紋、脫層、松散，直至斷裂。帶的工作面磨損設(shè)計準(zhǔn)則在保證帶傳動不發(fā)生打滑的前提下，具有一定的疲勞強度和壽命。

帶傳動的強度條件不打滑條件疲勞強度條件（使帶有一定的壽命）三、單根V帶的基本額定功率P0帶傳動的最大緊邊拉力單根普通V帶傳動能傳遞的最大功率帶傳動的承載能力取決于傳動帶的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、長度，帶傳動的轉(zhuǎn)速、包角和載荷特性等因素。單根V帶基本額定功率P0是根據(jù)特定的實驗和分析確定的，是V帶傳動設(shè)計的主要依據(jù)。P0的實驗條件是：包角α＝180°、特定長度、平穩(wěn)的工作載荷。帶型dd1小帶輪轉(zhuǎn)速n1（r/min）400700800950120014501600200024002800Z500.060.090.100.120.140.160.170.200.220.26560.060.110.120.140.170.190.200.250.300.33630.080.130.150.180.220.250.270.320.370.41710.090.170.200.230.270.300.330.390.460.50800.140.200.220.260.300.350.390.440.500.56900.140.220.240.280.330.360.400.480.540.60A750.260.400.450.510.600.680.730.840.921.00900.390.610.680.770.931.071.151.341.501.641000.470.740.830.951.141.321.421.661.872.05表8－4a單根普通V帶的基本額定功率P0四、單根V帶的額定功率由于單根V帶基本額定功率P0是在特定條件下經(jīng)實驗獲得的，因此，在針對某一具體條件進行帶傳動設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)這一具體的條件對所選定的V帶的基本額定功率P0進行修正，以滿足設(shè)計要求。帶型i小帶輪轉(zhuǎn)速n1（r/min）40070080095012001450160020002400A1.00~1.010.000.000.000.000.000.000.000.000.001.02~1.040.010.010.010.010.020.020.020.030.031.05~1.080.010.020.020.030.030.040.040.060.071.09~1.120.020.030.030.040.050.060.060.080.101.13~1.180.020.040.040.050.070.080.090.110.131.19~1.240.030.050.050.060.080.090.110.130.16表8－4b單根普通V帶的基本額定功率增量DP0表8－5包角修正系數(shù)Kα小帶輪包角（°）Kα小帶輪包角（°）Kα18017517016516015515010.990.980.960.950.930.921451401351301251200.910.890.880.860.840.82若計算值與表中數(shù)值不對應(yīng)，則采用線性插值法計算基準(zhǔn)長度普通V帶帶長修正系數(shù)KLYZABCDEF4000.960.874501.000.895001.020.9156063071080090010000.940.960.810.990.831.000.851.030.870.821.060.890.84

表8－2長度系數(shù)KL表五、帶傳動的參數(shù)選擇1.中心距a中心距大，可以增加小帶輪的包角。87中心距大，可以減少單位時間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)。有利于提高帶的疲勞壽命。中心距大，帶長增加，加劇帶的波動，降低帶傳動的平穩(wěn)性，增大傳動的整體尺寸。若中心距小，結(jié)構(gòu)緊湊，但是單位時間內(nèi)帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)增加，將加劇帶的磨損，降低帶的疲勞壽命。初選中心距的公式初選中心距初定V帶基準(zhǔn)長度：根據(jù)L0由表8-2選取接近的基準(zhǔn)長度Ld，然后計算實際中心距?？紤]帶傳動的安裝、調(diào)整和V帶張緊的需要。中心距變動范圍為：(a-0.015Ld)~(a+0.03Ld)2.傳動比i帶傳動的傳動比一般為

若傳動比大，則大小帶輪尺寸相差懸殊，會減小小帶輪的包角。當(dāng)包角減小到一定程度時，帶傳動就會打滑。3.帶輪的基準(zhǔn)直徑帶輪的直徑過小，則帶的彎曲應(yīng)力大，壽命降低。帶輪的直徑過小，則帶速小，增大帶所需的有效拉力。型號

YZABCDEdmin205075125200315500表8--6帶輪的最小直徑dmin大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd22022.4252831.535.54045505663677175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254755005305606306707107508009001000dd1

、dd2：必須符合帶輪的基準(zhǔn)直徑系列：4.帶速v帶速過大，離心力會過大，會減小帶與帶輪之間的正壓力，降低傳動能力;帶在單位時間內(nèi)繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，應(yīng)力變化次數(shù)增多，疲勞壽命降低。帶速過小，傳動功率一定時，帶所需的有效圓周力會增大，所需帶的根數(shù)增多，相應(yīng)的會增大傳動的尺寸。

當(dāng)帶傳動的功率一定時，提高帶速，可以降低帶傳動的有效拉力，相應(yīng)減少帶的根數(shù)或者截面積。1、確定計算功率Pc＝KAP2、根據(jù)n1、Pc選擇帶的型號3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd24、確定中心距a及帶長Ld5、驗算主動輪的包角α1≥12006、計算帶的根數(shù)zN

z過多？NY7、確定初拉力Fi8、計算壓軸力FQ9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計10、帶的張緊六、普通V帶傳動設(shè)計過程及例題94普通V帶傳動設(shè)計例題設(shè)計一帶式輸送機第一級用的普通V帶傳動。原動機為Y系列三相異步電動機，功率P=4kW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，傳動比3.4，每天工作8小時。95解題步驟（1）求計算功率96表8-7帶的工作情況系數(shù)97解題步驟驗算帶速：帶速合適98300050002000160040002008005001004003001000小帶輪的轉(zhuǎn)速n1(r/min)125025000.811.2523.154581016203040506380100200250普通V帶選型圖ZABCDEdd1=50~71dd1=80~100dd1=112~140dd1=125~140dd1=160~200dd1=200~315dd1=355~400dd1=450~500dd1=80~10099解題步驟100101計算實際中心距中心距的變化范圍443～515mm（5）驗算小帶輪包角解題步驟102解題步驟1031450104取z=4。解題步驟105帶型i小帶輪轉(zhuǎn)速n1（r/min）40070080095012001450160020002400A1.13~1.180.020.040.040.050.070.080.090.110.131.19~1.240.030.050.050.060.080.090.110.130.161.25~1.340.030.060.060.070.100.110.130.160.191.35~1.500.040.070.080.080.110.130.150.190.231.51~1.990.040.080.090.100.130.150.170.220.26≥2.000.050.090.100.110.150.17