機(jī)械設(shè)計(jì)第四章帶傳動(dòng)

機(jī)械設(shè)計(jì)第四章帶傳動(dòng)第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1概述一、傳動(dòng)概述機(jī)器：動(dòng)力機(jī)傳動(dòng)裝置工作機(jī)電傳動(dòng)液、氣傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)：(力閉合)嚙合傳動(dòng)：(形閉合)齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等帶傳動(dòng)二、帶傳動(dòng)概述1、組成及工作原理123n2n1

兩個(gè)或多個(gè)帶輪間用帶作為撓性拉曳零件的傳動(dòng)。帶張緊在兩輪上，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)ΣFf———→帶運(yùn)動(dòng)ΣFf———→從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)：摩擦傳動(dòng)第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、類型根據(jù)截面形狀分膠帆布平帶、編織帶、高速帶。整卷出售、接頭無(wú)接頭1）平帶

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。第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普通V帶寬V帶

應(yīng)用最廣的帶傳動(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。2）V帶窄V帶

來(lái)自

中國(guó)最大的資料庫(kù)下載第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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。3）多楔帶汽車發(fā)動(dòng)機(jī)第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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。4）同步帶第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器人關(guān)節(jié)第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、傳動(dòng)形式開口傳動(dòng)：兩軸平行，ω1、ω2同向。交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸平行，ω1、ω2反向。半交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸交錯(cuò)，不能逆轉(zhuǎn)。第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、特點(diǎn)1）帶有彈性——彈性滑動(dòng)，i不準(zhǔn)確。2）靠摩擦傳動(dòng)——過(guò)載打滑，保護(hù)損壞其他零件；磨損大、η低、壽命↓，壓軸力大。緩沖吸振、傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪音；3）中間撓性件——適于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；結(jié)構(gòu)尺寸大。4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，成本低。5、應(yīng)用傳動(dòng)比要求不高，要求過(guò)載保護(hù)，中心距較大場(chǎng)合。不可用于易燃、易爆場(chǎng)合外。v=5~25m/si平≤5，iv≤7多級(jí)傳動(dòng)中，帶布置在高速級(jí)。為什么？第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§2帶與帶輪一、平帶和帶輪普通平帶有接頭（傳動(dòng)不平穩(wěn)），高速帶無(wú)接頭。

以橡膠和纖維制造的平帶國(guó)際上已淘汰，被各種高分子材料，如尼龍、聚氨脂等所替代。二、V帶和帶輪1、V帶普通V帶、窄V帶、寬V帶應(yīng)用最廣美國(guó)50年代研制：承載高、尺寸小。用于調(diào)速機(jī)構(gòu)中。

普通V帶已標(biāo)準(zhǔn)化，共有七種型號(hào)：Y、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92小大AYZEBCD第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)形、無(wú)接頭（傳動(dòng)平穩(wěn)）楔角均為40°40°基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld為標(biāo)準(zhǔn)值（P179圖11.4）直徑小速度高場(chǎng)合V帶截面組成簾布結(jié)構(gòu)：一般傳動(dòng)繩芯結(jié)構(gòu)：柔韌性好第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、帶輪材料v≤30m/sHT200高速—用鋼制帶輪v→45m/s注：①D——節(jié)圓直徑④小帶輪直徑不能太小D1≥Dmin

②帶輪楔角小于40°。③D已系列化結(jié)構(gòu)輪緣：與帶相連部分輪轂：安裝在軸上部分輪輻：聯(lián)接部分實(shí)心式：小直徑腹板式：中等直徑輪輻式：大直徑第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算（略）a、L、、——包角≤注意：第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4帶傳動(dòng)的計(jì)算基礎(chǔ)一、作用力分析1、帶傳遞的力接觸面產(chǎn)生正壓力，帶兩邊產(chǎn)生等值初拉力F0。帶張緊在帶輪上a、工作前：第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b、工作時(shí)：形成緊邊：F0↑F1（下）松邊：F0↓F2（上）：輪對(duì)帶摩擦力：帶對(duì)輪摩擦力第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各力之間關(guān)系？（Ⅰ）取主動(dòng)輪一端帶為分離體ΣFfF2F1O1ΣMO1=0ΣFf=F1-F2（Ⅱ）取主動(dòng)輪為分離體ΣFfT1ΣMO1=0ΣFf=2T1/D1而帶傳動(dòng)的有效圓周力：（有效拉力）F=ΣFf=F1-F2∴·

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·①第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月即：帶傳動(dòng)的有效圓周力等于帶與帶輪的摩擦力，即緊邊與松邊的拉力差。（Ⅲ）F1、F2、F與F0間的關(guān)系？變形協(xié)調(diào)條件：帶總長(zhǎng)不變，緊邊拉力增量=松邊拉力減量。即：F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0c、開始打滑時(shí)，ΣFf→maxF→Fmaxv<10m/s：離心力不計(jì)—撓性體歐拉公式（推導(dǎo)：P183圖11.8）·

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·②第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由①、②式→對(duì)于V帶：μ→μv若v<10m/s：2、離心力產(chǎn)生的離心拉力Fc=qv2∵P∝F∴Pmax∝Fmax=f（F0、μ、α1）討論：F0↑、μ↑、α1↑Fmax↑Pmax↑二、帶的應(yīng)力帶工作時(shí)，受到三種應(yīng)力。第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、離心應(yīng)力σcq——單位帶長(zhǎng)質(zhì)量ρ——帶密度3、彎曲應(yīng)力當(dāng)帶型號(hào)，材料一定時(shí)，當(dāng)i>1時(shí)，r1<r2σb1>σb2∴小帶輪直徑不能太小∴帶內(nèi)最大應(yīng)力：1、拉應(yīng)力σ1=F1/A（緊邊拉力）σ2=F2/A（松邊拉力）σ1>σ2第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月緊邊開始繞上小帶輪處第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：1、帶內(nèi)最大應(yīng)力發(fā)生在：緊邊開始繞上小帶輪處；三、彈性滑動(dòng)與打滑

機(jī)理：帶為彈性體主動(dòng)輪：b點(diǎn):開始接觸，拉力F1，V帶b=V輪1。：拉力F1F2，彈性變形↓，輪1：b→c帶：b→c’即帶在帶輪上發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)滑動(dòng)角靜角使得：V帶<V輪1從動(dòng)輪：同理，只是：V輪2

<V帶3、σb占比例最大，D↓σb↑∴每種帶選擇D>Dmin。2、帶在變應(yīng)力狀態(tài)下工作防疲勞失效：；→帶逐漸縮短。1、彈性滑動(dòng)c’僅發(fā)生在帶從主從動(dòng)輪上離開前的那一部分接觸弧上。第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)論1）由于拉力差引起的帶的彈性變形而產(chǎn)生的滑動(dòng)現(xiàn)象——彈性滑動(dòng)2）彈性滑動(dòng)是不可避免的，是帶傳動(dòng)的固有特性。（∵只要帶工作，必存在有效圓周力，必然有拉力差）3）速度間關(guān)系：v輪1>v帶>v輪2。量關(guān)系→滑動(dòng)率ε表示：傳動(dòng)比或4）后果：a、v輪2<v輪1，i不準(zhǔn)確；b、η↓；c、引起帶的磨損；d、帶溫度↑，壽命↓。第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、打滑時(shí)，載荷F↑，（F1-F2）↑，彈性滑動(dòng)區(qū)↑，↑。當(dāng)整個(gè)包角內(nèi)全面的相對(duì)滑動(dòng)——“打滑”?？偨Y(jié)：1）打滑是過(guò)載造成的，∴打滑是可以避免的。2）打滑過(guò)程中：ε↑↑，v2↓↓，傳動(dòng)失效。3）η↓↓，磨損↑↑，∴打滑必須避免。4）打滑首先發(fā)生在小帶輪上。（∵）區(qū)別：彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)的固有特性，是不可避免的。打滑是一種失效形式，是可以避免的，而且必須避免。四、帶傳動(dòng)的疲勞強(qiáng)度1、失效形式：打滑和疲勞破壞（脫層、疲勞斷裂）。第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在不打滑前提下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。3、單根V帶所能傳遞的功率：不打滑條件：最大有效圓周力為：不疲勞破壞：特定條件下：P0（α1=α2=180°，特定帶長(zhǎng)，載荷平穩(wěn)）(見(jiàn)P191表11.8)第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、提高工作能力措施1、增大摩擦系數(shù)μ↑—→Fmax↑（∵ΣFf↑）與帶和帶輪材料、表面狀況、工作環(huán)境有關(guān)。1）材料配對(duì)2）采用V帶：當(dāng)量摩擦系數(shù)μv≈1.7μ。第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、適當(dāng)增大F0F0↑——正壓力↑——ΣFf↑——Fmax↑——Pmax↑但：F0↑↑內(nèi)應(yīng)力↑↑——帶疲勞壽命↓帶的磨損↑——壽命↓∴應(yīng)嚴(yán)格控制F0大小。F0↓↓——帶傳動(dòng)的工作能力不能充分發(fā)揮，易打滑。為保證工作中初拉力不變，可設(shè)計(jì)張緊裝置。3、增大包角αα↑→Fmax↑當(dāng)i>1時(shí)：α1<α2，打滑從小帶輪開始，∴限制α1不能太小。第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：1）α1≥120°3）采用張緊裝置。2）水平或近似水平布置：松邊在上。4、采用新型帶傳動(dòng)大楔角V帶、多楔帶、同步帶等。5、采用高強(qiáng)度材料6、盡量在最佳速度下工作極限速度：P=0，F(xiàn)1全部用來(lái)克服Fc

。最佳速度：第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)一、原始數(shù)據(jù)1、傳遞的功率2、轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比3、傳動(dòng)對(duì)外廓尺寸的要求4、傳動(dòng)工作條件5、原動(dòng)機(jī)類型等等二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、確定帶的型號(hào)、根數(shù)、長(zhǎng)度2、帶輪直徑及結(jié)構(gòu)尺寸3、中心距4、F0、壓軸力FQ5、繪工作圖、設(shè)計(jì)張緊裝置等第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、設(shè)計(jì)步驟和方法1、選型號(hào)由計(jì)算功率Pc小輪轉(zhuǎn)速n1查選型圖確定帶型號(hào)Pc=KA·PP——名義功率KA——工作情況系數(shù)第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普通V帶選型圖若處于兩種型號(hào)交界處分別計(jì)算選優(yōu)第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、張緊力F0：P190式11.216、帶的根數(shù)z[P0]——單根V帶的實(shí)際使用功率，使用條件與實(shí)驗(yàn)條件不同。修正如下：——i≠1時(shí)，功率增量(P193，表11.10)——包角系數(shù)()(P190，表11.7)——長(zhǎng)度系數(shù)(非特定帶長(zhǎng))(P194，表11.12)——圓整承載不均第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、確定帶輪直徑1）帶型號(hào)→DminD1>Dmin2）驗(yàn)算帶速v↑—→Fc↑—→應(yīng)減小D1v↓，功率一定時(shí)—→F↑—→z↑—→帶輪寬度↑，軸承尺寸↑3）D2≈iD1或系列值由于取標(biāo)準(zhǔn)，使i變化，應(yīng)保證傳動(dòng)比相對(duì)誤差：第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、確定a、Lda↑—→結(jié)構(gòu)尺寸↑，高速時(shí)帶顫動(dòng)，α1不穩(wěn)定a↓—→結(jié)構(gòu)緊湊a↓↓—→α1↓——降低傳動(dòng)能力帶長(zhǎng)↓↓——帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)↑——帶壽命↓∴經(jīng)驗(yàn)公式：2(D1+D2)≥a≥0.55(D1+D2)+h計(jì)算過(guò)程：1）由經(jīng)驗(yàn)公式初選a0；2）由式11.2—→L—→選標(biāo)準(zhǔn)值Ld；3）由式11.3—→a——變動(dòng)范圍4、驗(yàn)算包角α1、傳動(dòng)比i一般：α1≥120°、i≯7第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8、帶輪設(shè)計(jì)9、張緊裝置7、計(jì)算壓軸力FQ第35頁(yè)，課件共40