第七章 帶傳動

第七章帶傳動第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月概述由主動輪、從動輪和傳動帶組成?！?-1概述嚙合型帶傳動：靠帶上的齒和帶輪上的齒相互嚙合傳遞運動和動力。也稱為同步帶傳動一、帶傳動的類型和特點1、按傳動原理分類：本章主要介紹摩擦帶傳動。主動輪從動輪摩擦型帶傳動：靠帶和帶輪間的摩擦力傳遞運動和動力。第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月123n2n1帶張緊在兩輪上，主動輪轉(zhuǎn)ΣFf———→帶運動ΣFf———→從動輪轉(zhuǎn)動：摩擦傳動第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月帶傳動的特點和類型平帶傳動：V帶傳動：多楔帶傳動：應用不太廣，例如：高速磨床。常多根并用，承載能力大，應用廣泛相當于多個小V帶組成，兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優(yōu)點。適用于輕載的場合，例如：縫紉機。工作面工作面2、按截面形狀的不同，帶傳動分為：圓帶傳動：同步帶：第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶傳動，結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應用較多。（1）平帶第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。應用最廣的帶傳動是Ｖ帶傳動，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動較平帶傳動可以產(chǎn)生更大的摩擦力。（2）V帶：第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月它是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動帶，兼有平帶彎曲應力小和V帶摩擦力大等優(yōu)點。多用于傳遞動力較大、結(jié)構(gòu)緊湊的場合。工作面：側(cè)面（3）多楔帶：第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月橫截面為圓形，只用于小功率傳動，牽引能力小。常用于儀器、家用器械、人力機械。（4）圓帶：第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月同步帶傳動是一種嚙合傳動，無滑動，能保證固定的傳動比；帶的柔韌性好，傳遞功率大。用于要求傳動平穩(wěn)，傳動精度較高的場合。（強力層為鋼絲繩，變形??；帶輪為漸開線齒形）（5）同步齒形帶（嚙合帶）：第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月機器人關節(jié)第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3、按傳動形式分為：開口傳動：兩軸平行，ω1、ω2同向。交叉?zhèn)鲃樱簝奢S平行，ω1、ω2反向。半交叉?zhèn)鲃樱簝奢S交錯，不能逆轉(zhuǎn)。第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）帶有彈性，能緩沖減振，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音?。?）摩擦帶傳動過載時帶與帶輪打滑，以此保護其他零件。缺點：1）帶的壽命短，在有油的場合，壽命更短；2）對摩擦帶傳動，傳動比不恒定；優(yōu)點：1）適用于中心距較大的傳動，4、帶傳動的特點3）效率較低。4）結(jié)構(gòu)簡單，成本低；第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月普通V帶傳動窄V帶傳動寬V帶傳動平帶傳動多楔帶傳動同步帶傳動第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、

帶的結(jié)構(gòu)型式1、V帶（1）V帶：普通V帶、窄V帶、寬V帶應用最廣美國50年代研制：承載高、尺寸小。用于調(diào)速機構(gòu)中。普通V帶已標準化，共有七種型號：Y、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92小大AYZEBCD在同樣的條件下，截面尺寸大則傳遞的功率就__?第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2、普通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。強力層的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)（制造方便,抗拉強度高）和線繩結(jié)構(gòu)（柔韌性好，抗彎強度高，適用帶輪直徑小，轉(zhuǎn)速較高場合）。第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3、參數(shù)和尺寸

節(jié)寬—節(jié)面的寬度bp。相對高度

—V帶高度h與節(jié)寬bp之比。

約為0.7(窄0.9)帶輪基準直徑—V帶輪上與所配V帶節(jié)寬bp相對應的帶輪直徑

。基準長度Ld—為標準值。即：帶節(jié)面的長度。V帶在帶輪上張緊后，位于帶輪基準直徑上的周線長度。節(jié)面—當V帶受彎曲時，長度不變的中性層。第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、帶傳動的受力分析設帶的總長不變，根據(jù)線彈性假設： F1－F0＝F0－F2；

或：F1＋F2＝2F0；帶傳動尚未工作時，傳動帶中的預緊力為F0。

帶傳動工作時，一邊拉緊，一邊放松，設：緊邊拉力為F1、松邊拉力為F2?！?-2帶傳動的工作情況分析第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月各力之間關系？ΣFfF2F1O1ΣFfT1ΣMO1=0ΣFf=2T1/D1F=ΣFf=F1-F2∴·

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·①（Ⅱ）取主動輪為分離體（Ⅰ）取主動輪一端帶為分離體ΣMO1=0ΣFf=F1-F2而帶傳動的有效圓周力（有效拉力）：即：帶傳動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。第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（Ⅲ）F1、F2、F與F0間的關系？變形協(xié)調(diào)條件：帶總長不變，緊邊拉力增量=松邊拉力減量。當開始打滑時：若v<10m/s，離心力可不計—撓性體歐拉公式由①、②式→對于V帶：f→fvΣFf→maxF→Fmax（推導：P129圖7-7）·

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·②即：F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月式中：Ftmax—帶能傳遞的最大圓周力（N）；F0—初拉力（N）；f—帶與帶輪的摩擦系數(shù)；α—帶與小帶輪的包角（rad）；e—自然對數(shù)的底(e≈2.718)影響最大有效拉力的因素預緊力F0：Ftmax與預緊力F0成正比。包角：Ftmax隨包角的增大而增大。摩擦系數(shù)f：Ftmax隨摩擦系數(shù)f增大而增大。第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、增大摩擦系數(shù)f↑—→Fmax↑（∵ΣFf↑）與帶和帶輪材料、表面狀況、工作環(huán)境有關。1）材料配對；2）采用V帶：當量摩擦系數(shù)fv≈1.7f。討論第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、適當增大F0F0↑—正壓力↑—ΣFf↑—Fmax↑—Pmax↑假如F0↑↑內(nèi)應力↑↑—帶疲勞壽命↓帶的磨損↑—壽命↓∴應嚴格控制F0大小，為保證工作中初拉力不變，可設計張緊裝置。假如F0↓↓—帶傳動的工作能力不能充分發(fā)揮，易打滑。（3）、增大包角α1α↑→Fmax↑當i>1時：α1<α2，打滑從小帶輪開始，∴限制α1不能太小。結(jié)論：（3）采用張緊裝置。（1）α1≥120°；（2）水平或近似水平布置：松邊在上。第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月帶工作時的應力由三部分組成：緊邊拉應力松邊拉應力F1F2F1F2o1o2n1n2二、帶傳動的應力分析1、緊邊與松拉應力式中：F1、F2——緊邊松邊拉力（N）A———帶的截面積(mm2)σ1σ2——緊邊松邊拉應力（MPa）第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月FcFcFcFco1o2n1n22、離心拉應力式中：Fc——離心拉力（N）q———帶的單位長度質(zhì)量(kg/m)σc——離心拉應力（MPa）A———帶的截面積(mm2)v———帶的速度(m/s)旋轉(zhuǎn)離心力Fc產(chǎn)生于帶的全長，其離心拉應力為：第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月o1o2n23、彎曲拉應力帶在繞過大小帶輪的包角時，將在彎曲部分產(chǎn)生彎曲拉應力:式中：E—帶的彈性模量（MPa）h—帶的截面高度(mm)σb—彎曲拉應力（MPa）dd—帶輪的基準直徑(mm)σb1>σb2第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月帶在工作時的應力分布α1α2σcσmaxAσb1σb2帶進入小帶輪的一點是應力最大點！σ1σ2第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月討論σmax（1）當帶在進入小帶輪時應力達到最大值，其值為：（2）帶在周期性交變應力情況下工作，當應力循環(huán)次數(shù)達到一定值時，將使帶產(chǎn)生疲勞破壞（脫層、撕裂、拉斷）；（3）帶的疲勞強度條件是：式中：—帶的許用應力。第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

機理：帶為彈性體主動輪：b點: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)生了相對滑動滑動角靜角使得：V帶<V輪1從動輪：同理，只是：V輪2

<V帶→帶逐漸縮短。1、彈性滑動c’僅發(fā)生在帶從主從動輪上離開前的那一部分接觸弧上。三、帶傳動的彈性滑動和打滑第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共57頁，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)生的滑動現(xiàn)象——彈性滑動2）彈性滑動是不可避免的，是帶傳動的固有特性。（∵只要帶工作，就有摩擦，必存在有效圓周力，亦即必然有拉力差）3）速度間關系：v輪1>v帶>v輪2。量關系→滑動率ε表示：傳動比或4）后果：a、v輪2<v輪1，i不準確；b、η↓；c、引起帶的磨損；d、帶溫度↑，壽命↓。第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2、打滑時，載荷F↑，（F1-F2）↑，彈性滑動區(qū)↑，↑。當整個包角內(nèi)全面的相對滑動——“打滑”?？偨Y(jié)：1）打滑是過載造成的，∴打滑是可以避免的。2）打滑過程中：ε↑↑，v2↓↓，傳動失效。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：彈性滑動是帶傳動的固有特性，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。第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月帶傳動的主要失效形式是：打滑和帶的疲勞破壞（脫層、疲勞斷裂）.帶傳動的設計準則：在不打滑的前提下，使得帶又具有一定的疲勞強度和壽命。一、帶傳動的設計準則式中：—帶的許用拉應力，由實驗測得。單根V帶的基本額定功率P1可由：≤和得：單根普通V帶在特定條件下的基本額定功率P1

查表7-3特定帶長，載荷平穩(wěn)§7-3V帶傳動設計第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1、原始數(shù)據(jù)（1）傳遞的功率（2）轉(zhuǎn)速或傳動比（3）傳動對外廓尺寸的要求（4）傳動工作條件（5）原動機類型等等2、設計內(nèi)容（1）確定帶的型號、根數(shù)、長度（2）帶輪直徑及結(jié)構(gòu)尺寸（3）中心距（4）F0、壓軸力Q（5）繪工作圖、設計張緊裝置等二、V帶傳動的設計第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）確定計算功率PcaPca=KA·PP——額定功率KA——工作情況系數(shù)3、設計步驟和方法第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、普通V帶選型圖若處于兩種型號交界處分別計算選優(yōu)由計算功率Pca小輪轉(zhuǎn)速n1查選型圖確定帶型號第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月帶型dminYZABCDE205075125200355500普通V帶輪最小基準直徑如下：（3）、確定帶輪直徑1）確定主動輪直徑dd1一般取，若過小則帶的彎曲應力太大而導致帶的壽命降低；反之，則帶傳動外廓尺寸增大。通常按表7－5查取最小數(shù)值，再參考圖7-11確定。dd1>dmin第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月m/s一般限制在5—25m/sdd1—小帶輪的基準直徑(mm)；

n1—小帶輪的轉(zhuǎn)速(r/min)2）驗算帶速v↑—→Fc↑—→應減小dd1v↓，功率一定時—→F↑—→z↑—→帶輪寬度↑，軸承尺寸↑假如：第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月dd2≈idd1或系列值由于取標準，使i變化，應保證傳動比相對誤差：3）從動輪的基準直徑由下式計算第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）、確定中心距a0

和帶的基準長度Lda0↑—→結(jié)構(gòu)尺寸↑，高速時帶顫動，α1不穩(wěn)定a0↓—→結(jié)構(gòu)緊湊a0↓↓—→α1↓——降低傳動能力帶長↓↓——帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)↑——帶壽命↓∴經(jīng)驗公式：2(dd1+dd2)≥a0≥0.7(dd1+dd2)第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1）初步確定中心距a0：考慮到安裝、張緊的調(diào)整，中心距設計的范圍：amin=a-0.015Ld，amax=a+0.03Ld

2）初算帶長查表選取與Ld0相近的基準帶長Ld3）重算實際中心距a計算過程：2(dd1+dd2)≥a0≥0.7(dd1+dd2)第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

P1——

考慮時，單根V帶的功率增量

（表7-3）P1——單根普通Ｖ帶的基本額定功率（表7-3）越小，則承載能力就越低。故要求：（6）計算帶的根數(shù)Z≥KL——帶長修正系數(shù)（圖7-10）K

——包角修正系數(shù)（表7-2）若不能滿足，可增大中心距或設置張緊輪。帶的根數(shù)應取整數(shù)。為使各根帶受力均勻，帶的根數(shù)不能太多，一般2～5根為宜，最多不多于8～10根。否則應加大帶輪基準直徑或選擇較大型號的帶，重新設計。（5）驗算小輪包角第42頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月保持適當?shù)某趵κ菐鲃诱９ぷ鞯谋匾獥l件。初拉力過小：則傳動時摩擦力過小易打滑；過大：降低帶的壽命，并增大了軸和軸承的壓力。（7）確定單根帶的初拉力F0q：為每米帶長的質(zhì)量(kg/m)K:包角修正系數(shù)單根V帶的初拉力可按下式計算：第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（9）帶輪設計（下一節(jié)）（10）張緊裝置（第五節(jié)）（8）計算壓軸力Q

為了設計軸和軸承，必須求出V帶作用在軸上的壓力。第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

實心式帶輪輻板式帶輪

孔板式帶輪橢圓輻輪式帶輪§7-4V帶輪的結(jié)構(gòu)設計第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月帶輪的材料、尺寸、結(jié)構(gòu)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帶輪的結(jié)構(gòu)如表7-7和圖7-14所示。帶輪的標記按GB10412-89規(guī)定的方式標注。

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)接部分實心式：小直徑腹板式：中等直徑輪輻式：大直徑第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月§7-5V帶的張緊裝置1、調(diào)整中心距V帶傳動定期張緊的目的：滑道式調(diào)整初拉力，保證傳動能力。第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年