機(jī)械設(shè)計(jì)-JXSJ8 帶傳動

§1概述一、傳動概述機(jī)器：動力機(jī)傳動裝置工作機(jī)電傳動液、氣傳動機(jī)械傳動摩擦傳動：(力閉合)嚙合傳動：(形閉合)齒輪傳動、鏈傳動、蝸桿傳動等帶傳動二、帶傳動概述1、組成及工作原理123n2n1兩個或多個帶輪間用帶作為撓性拉曳零件的傳動。帶張緊在兩輪上，主動輪轉(zhuǎn)ΣFf———→帶運(yùn)動ΣFf———→從動輪轉(zhuǎn)動：摩擦傳動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、接頭無接頭1）平帶結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。普通V帶寬V帶應(yīng)用最廣的帶傳動，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。2）V帶窄V帶拖拉機(jī)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合。解決多根V帶長短不一而受力不均。3）多楔帶汽車發(fā)動機(jī)嚙合傳動，兼有帶傳動和齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)吸振、i準(zhǔn)確，在汽車、打印機(jī)中廣泛應(yīng)用。4）同步帶汽車發(fā)動機(jī)機(jī)器人關(guān)節(jié)3、傳動形式開口傳動：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)。4、特點(diǎn)1）帶有彈性——彈性滑動，i不準(zhǔn)確。2）靠摩擦傳動——過載打滑，保護(hù)損壞其他零件；磨損大、η低、壽命↓，壓軸力大。緩沖吸振、傳動平穩(wěn)、無噪音；3）中間撓性件——適于遠(yuǎn)距離傳動；結(jié)構(gòu)尺寸大。4）結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，成本低。5、應(yīng)用傳動比要求不高，要求過載保護(hù)，中心距較大場合。不可用于易燃、易爆場合處。v=5~25m/si

平≤5，i

v≤7思考題:多級傳動中，帶布置在高速級。為什么？§2帶與帶輪一、平帶和帶輪普通平帶有接頭（傳動不平穩(wěn)），高速帶無接頭。以橡膠和纖維制造的平帶國際上已淘汰，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：Y、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92小大AYZEBCD環(huán)形、無接頭（傳動平穩(wěn)）楔角均為40°40°基準(zhǔn)長度Ld為標(biāo)準(zhǔn)值直徑小速度高場合V帶截面組成簾布結(jié)構(gòu)：一般傳動繩芯結(jié)構(gòu)：柔韌性好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思考為什么?

②帶輪楔角小于40°(32、34、36、38)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§3帶傳動的幾何計(jì)算a、L、、——包角≤注意：§4帶傳動的工作原理一、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：b、工作時：形成緊邊：F0↑F1（下）松邊：F0↓F2（上）：輪對帶摩擦力：帶對輪摩擦力各力之間關(guān)系？（Ⅰ）取主動輪一端帶為分離體ΣFfF2F1O1ΣMO1=0ΣFf=F1-F2（Ⅱ）取主動輪為分離體ΣFfT1ΣMO1=0ΣFf=2T1/D1而帶傳動的有效圓周力：（有效拉力）F=ΣFf=F1-F2∴······①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。（Ⅲ）F1、F2、F與F0間的關(guān)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。即：F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0c、開始打滑時，ΣFf

→maxF→

Fmaxv<10m/s：離心力不計(jì)—撓性體歐拉公式······②由①、②式→對于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，受到三種應(yīng)力。2、離心應(yīng)力σcq——單位帶長質(zhì)量ρ——帶密度3、彎曲應(yīng)力當(dāng)帶型號，材料一定時，當(dāng)i>1時，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緊邊開始繞上小帶輪處σmax=σ1+σc+σb1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、彈性滑動與打滑機(jī)理：帶為彈性體主動輪：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。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，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→滑動率ε表示：傳動比或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↓。2112)1(DnDne-=2、打滑時，載荷F↑，（F1-F2）↑，彈性滑動區(qū)↑，↑。當(dāng)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。四、帶傳動的疲勞強(qiáng)度1、失效形式：打滑和疲勞破壞（脫層、疲勞斷裂）。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，載荷平穩(wěn)）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2）采用V帶：當(dāng)量摩擦系數(shù)μv≈1.7μ。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：α1<α2，打滑從小帶輪開始，∴限制α1不能太小。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全部用來克服Fc

。最佳速度：§5V帶傳動設(shè)計(jì)一、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(jī)類型等等二、設(shè)計(jì)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F5、繪工作圖、設(shè)計(jì)張緊裝置等三、設(shè)計(jì)步驟和方法1、選型號由計(jì)算功率Pc小輪轉(zhuǎn)速n1查選型圖確定帶型號Pc=KA·PP——名義功率KA——工作情況系數(shù)普通V帶選型圖若處于兩種型號交界處分別計(jì)算選優(yōu)5、張緊力F0：6、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，功率增量(P147，表5-10)——包角系數(shù)()(P148，表5-11)——長度系數(shù)(非特定帶長)(P148，表5-12)——圓整承載不均2、確定帶輪直徑1）帶型號→dmind1>dmin2）驗(yàn)算帶速v↑—→Fc↑—→應(yīng)減小d1v↓，功率一定時—→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)保證傳動比相對誤差：3、確定a、Lda↑—→結(jié)構(gòu)尺寸↑，高速時帶顫動，α1不穩(wěn)定a↓—→結(jié)構(gòu)緊湊a↓↓—→α1↓——降低傳動能力帶長↓↓——帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)↑——帶壽命↓∴經(jīng)驗(yàn)公式：2(d1+d2)≥a≥0.55(d1+d2)計(jì)算過程：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——變動范圍4、驗(yàn)算包角α1、傳動比i一般：α1≥120°、i≯78、帶輪設(shè)計(jì)9、張緊裝置7、計(jì)算壓軸力F§6帶傳動設(shè)計(jì)張緊裝置兩軸平行或傾斜不大垂直或接近垂直1、定期張緊演示注意：張緊輪位置2、自動張緊3、張緊輪張緊平帶傳動：張緊輪宜裝于松邊外側(cè)(帶薄)靠近小輪,主要用以增大平帶傳動包角。V帶傳動：張緊輪不宜裝在緊邊,應(yīng)裝于松邊內(nèi)側(cè)(帶厚),使帶只受單向彎曲,且靠近大輪,防止小帶輪包角減小。圖示為帶傳動的張緊方案，試指出不合理之處。張緊輪直徑系列：20、22.4、25、28、31.5、35.5、40、45、50、56、63、71、75、80、85、90、95、100、106、112、118、125、132、140、150、160、170、180、200、212、224、236、250、265、280、300、315、355、375、400、……。V帶帶輪最小計(jì)算直徑：mm典型實(shí)例分析例1:試設(shè)計(jì)一螺旋運(yùn)輸機(jī)的V帶傳動；已知電動機(jī)額定功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n1=960r/min，要求從動輪轉(zhuǎn)速n2=480r/min，兩班制，要求結(jié)構(gòu)較為緊湊。

解：⑴計(jì)算功率Pc

因載荷變動較小、兩班制工作和負(fù)荷起動，查表取KA=1.2。

故

Pc=KAP=1.2×10kW=12kW⑵選擇帶型根據(jù)Pc和n1，由圖知其計(jì)算點(diǎn)在B、C型界線附近，現(xiàn)同時選取B、C兩種型號的V帶分別試算。

解題步驟⑶參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算參照表考慮到B型帶取dd1=125mm、140mm時，帶的傳動能力較差，C型帶取dd1=250mm、280mm時又造成過大的傳動尺寸，不滿足結(jié)構(gòu)緊湊的要求，故決定對B型帶取dd1=160mm、180mm，對C型帶取dd1=200mm、224mm共四種情況分別計(jì)算。為滿足結(jié)構(gòu)緊湊的要求，對上列四種情況分別按下式初選中心距:0.55(d1+d2)<a<2(d1+d2)

計(jì)算結(jié)果見下表帶型小帶輪直徑

dd1/mm

計(jì)算項(xiàng)目

BC160180200224大帶輪直徑dd2/mm帶速v

/m/s初定中心距a0

/mm帶的計(jì)算長度L/mm實(shí)際中心距a/mm小帶輪包角

/0單根帶傳遞的功率P0/kW功率增量△P0/kWV帶的根數(shù)3158.045001840541163.62.680.2736（5.93）3559.055502040593161.81.250.2735（4.85）40010.16502299671162.91.650.774（3.38）45011.37002559741162.55.870.773（2.70）

討論：由計(jì)算結(jié)果可知，本例選B型或C型帶均能滿足使用要求，若考慮使結(jié)構(gòu)緊湊，則可選用B型帶；但如果帶傳動的軸向尺寸要求較小，則可選用C型帶。由此可知，帶傳動設(shè)計(jì)時，有時要選擇兩種乃至三種帶型并取不同的小帶