輸送機(jī)帶傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)圖文課件學(xué)習(xí)情境三

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境三輸送機(jī)帶傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境三輸送機(jī)帶傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)情境描述圖3-1所示為帶式輸送機(jī)傳動(dòng)示意圖。帶式輸送機(jī)由三部分組成：虛線框1為輸送機(jī)帶傳動(dòng)裝置，虛線框2為輸送機(jī)齒輪減速器裝置，虛線框3為輸送機(jī)傳送帶裝置。圖3-1帶式輸送機(jī)傳動(dòng)示意圖1—帶傳動(dòng)裝置；2—齒輪減速器裝置；3—傳送帶裝置任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)描述設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中V帶傳動(dòng)。根據(jù)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)要求，原動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)額定功率PN=7.5kW，滿載轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，i12=2，中心距為800mm左右，運(yùn)輸裝置工作時(shí)有輕度沖擊，兩班制工作。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)分析完成設(shè)計(jì)任務(wù)，需要做如下準(zhǔn)備工作：分析輸送機(jī)的傳動(dòng)部分，明確帶傳動(dòng)的作用，掌握帶傳動(dòng)類型、特點(diǎn)及應(yīng)用，根據(jù)整機(jī)的工作情況選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，在熟悉帶傳動(dòng)有關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括帶的型號(hào)、長(zhǎng)度、根數(shù)、中心距、大小帶輪直徑及帶輪結(jié)構(gòu)尺寸等，并繪制帶輪的零件圖。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)知識(shí)資訊

1.帶傳動(dòng)的組成帶傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)一、如圖3-2所示，帶傳動(dòng)一般由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶及機(jī)架組成。當(dāng)原動(dòng)件驅(qū)動(dòng)帶輪（主動(dòng)輪）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶與帶輪間摩擦力的作用使從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。

圖3-2帶傳動(dòng)的組成1—主動(dòng)輪；2—從動(dòng)輪；3—傳動(dòng)帶任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)由于帶的材質(zhì)及帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成，其優(yōu)、缺點(diǎn)如下：

（1）帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。

①適用于中心距較大的傳動(dòng)。

②帶具有彈性，可緩沖和吸振。

③傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，無油污染。

④過載時(shí)帶與帶輪間會(huì)出現(xiàn)打滑，可防止其他零件損壞，起安全保護(hù)作用。

⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工和裝配維修，成本低廉。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（2）帶傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)。

①傳動(dòng)的外廓尺寸較大。

②由于帶的滑動(dòng)，因此瞬時(shí)傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，不能用于要求傳動(dòng)比精確的場(chǎng)合。

③傳動(dòng)效率較低，帶的壽命短，傳動(dòng)中對(duì)軸的作用力較大。

帶傳動(dòng)多用于原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的傳動(dòng)，一般傳遞的功率P≤100kW；帶速v=5～25m/s；傳動(dòng)效率η=0.90～0.95；傳動(dòng)比i≤7。帶傳動(dòng)中由于摩擦?xí)a(chǎn)生電火花，故不能用于有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的類型及應(yīng)用二、根據(jù)傳動(dòng)原理的不同，帶傳動(dòng)主要可以分為兩類：摩擦型帶傳動(dòng)和嚙合型帶傳動(dòng)（見圖3-3）。圖3-3嚙合型帶傳動(dòng)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.摩擦型帶傳動(dòng)摩擦型帶傳動(dòng)通常由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動(dòng)帶組成，由于帶已被張緊，傳動(dòng)帶在靜止時(shí)已受到預(yù)緊力的作用，帶與帶輪之間的接觸面間產(chǎn)生了正壓力。當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠帶與帶輪接觸面之間的摩擦力，拖動(dòng)傳動(dòng)帶進(jìn)而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（1）平帶傳動(dòng)。如圖3-4（a）所示，平帶截面形狀為矩形，其工作面為內(nèi)表面。常用的平帶為橡膠帆布帶。平帶傳動(dòng)多用于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同、中心距較大的場(chǎng)合。圖3-4帶的類型任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（2）V帶傳動(dòng)。V帶截面形狀為梯形，其工作面為兩側(cè)面，如圖3-4（b）所示。V帶與平帶相比，當(dāng)量摩擦系數(shù)大，能傳遞較大的功率，且結(jié)構(gòu)緊湊，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣。

（3）多楔帶傳動(dòng)。如圖3-4（c）所示，多楔帶是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶。多楔帶能傳遞的功率更大，且能避免多根V帶長(zhǎng)度不等而產(chǎn)生的傳力不均勻的缺點(diǎn)，故適用于傳遞功率較大且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。

（4）圓帶傳動(dòng)。圓帶橫截面為圓形，如圖3-4（d）所示。常用皮革或棉繩制成，用于小功率機(jī)械傳動(dòng)，如錄音機(jī)、縫紉機(jī)、牙科醫(yī)療器械等。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.嚙合型帶傳動(dòng)嚙合型帶傳動(dòng)即為同步帶傳動(dòng)，它由主動(dòng)同步帶輪、從動(dòng)同步帶輪和套在兩輪上的環(huán)形同步帶組成。依靠傳動(dòng)帶與帶輪上的齒相互嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，如圖3-3所示，具有傳遞功率大、傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，多用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)控機(jī)床等要求傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度較高的場(chǎng)合。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸三、普通V帶都制成無接頭的環(huán)形，其橫截面由底膠層、抗拉層、頂膠層和包布層構(gòu)成，如圖3-5所示。圖3-5普通V帶的結(jié)構(gòu)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)各構(gòu)成部分的成分及作用如下：（1）包布層由膠帆布制成，起保護(hù)作用。（2）底膠層由橡膠制成，當(dāng)帶彎曲時(shí)承受壓縮。（3）頂膠層由橡膠制成，當(dāng)帶彎曲時(shí)承受拉伸。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（4）抗拉層由抗拉強(qiáng)度較高的化學(xué)纖維組成，是承受載荷的主體，按結(jié)構(gòu)不同分為簾布結(jié)構(gòu)（由膠簾布組成）和線繩結(jié)構(gòu)（由膠線繩組成）兩種。簾布結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度高，一般用途的V帶多采用這種結(jié)構(gòu)。線繩結(jié)構(gòu)比較柔軟，彎曲疲勞強(qiáng)度較好，但拉伸強(qiáng)度低，常用于載荷不大，直徑較小的帶輪和轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11544—2012《帶傳動(dòng)普通帶和窄帶尺寸（基準(zhǔn)寬度制）》的規(guī)定，普通V帶按截面尺寸大小分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)（見表3-1）。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)V帶在規(guī)定張緊力下彎繞在帶輪上時(shí)外層受拉伸變長(zhǎng)，內(nèi)層受壓縮變短，兩層之間存在一長(zhǎng)度不變的中性層，沿中性層形成的面稱為節(jié)面。節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬bp（見表3-2），節(jié)面的周長(zhǎng)為帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)V帶的型號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度都?jí)河≡谀z帶的外表面上，以供識(shí)別和選用。普通V帶的標(biāo)記由帶型、基準(zhǔn)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)組成。例如，B-2240GB/T11544—2012，表示B型普通V帶，帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為2240mm。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)普通V帶輪的材料和結(jié)構(gòu)尺寸四、V帶輪是普通V帶傳動(dòng)的重要組成零件，它必須具有足夠的強(qiáng)度，但又要重量輕，質(zhì)量分布均勻；輪槽的工作面對(duì)帶必須有足夠的摩擦，又要減少對(duì)帶的磨損。V帶輪通常采用鑄鐵HT150或HT200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s。速度更高時(shí)，可采用鑄鋼或鋼板沖壓后焊接。塑料帶輪的重量輕、摩擦系數(shù)大，常用于機(jī)床中。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)V帶輪一般由輪緣、輪輻（或腹板）和輪轂三部分組成，在輪緣處有相應(yīng)的輪槽（見圖3-6）。圖3-6V帶輪的組成任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)各種型號(hào)普通V帶兩側(cè)面的夾角均為40°，V帶繞在帶輪上彎曲時(shí)，其截面變形使兩側(cè)面的夾角減小。為使V帶能緊貼輪槽兩側(cè)，輪槽的楔角規(guī)定為32°、34°、36°和38°。V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列見表3-4。

注：括號(hào)內(nèi)的直徑盡量不用。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)V帶輪的結(jié)構(gòu)與齒輪結(jié)構(gòu)相似，直徑較小時(shí)，一般dd≤(2.5～3)d0(d0為軸的直徑)，可采用實(shí)心式［見圖3-7（a）］；中等直徑dd≤300mm的帶輪可采用腹板式［見圖3-7（b）］，且當(dāng)dd-d1≥100mm時(shí)，可采用孔板式［見圖3-7(c)］；dd>300mm時(shí)，可采用輪輻式帶輪［見圖3-7（d）］。圖3-7V帶輪的結(jié)構(gòu)類型任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的工作情況分析

五、帶傳動(dòng)時(shí)，受到哪些力的作用呢？任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)物體的受力分析靜力學(xué)主要研究的是物體在力系作用下的平衡問題。力系是指作用在同一物體或同一物體系上的一組力；平衡是指物體相對(duì)于地面保持靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。知識(shí)鏈接任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.力的概念力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變形。力對(duì)物體的作用有兩種效應(yīng)：一是有使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的趨勢(shì)，稱為外效應(yīng)或運(yùn)動(dòng)效應(yīng)；二是有使物體發(fā)生變形的趨勢(shì)，稱為內(nèi)效應(yīng)或變形效應(yīng)。

實(shí)踐證明，力對(duì)物體的作用效果，取決于力的大小、方向和作用點(diǎn)，這稱為力的三要素。

使1kg質(zhì)量的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力，在國(guó)際單位制中就定義為1N。力的常用單位為N或kN。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)力是一個(gè)不僅有大小還有方向的量，所以是一個(gè)矢量。力可以用一帶箭頭的線段來表示，線段的長(zhǎng)度AB按一定的比例尺表示力的大?。ㄒ妶D3-8）；箭頭指向表示力的方向；線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)；與線段重合的直線稱為力的作用線。通常規(guī)定用黑體字母表示力，用普通字母表示力的大小。圖3-8力的表示法任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.力的性質(zhì)力的基本性質(zhì)是人們?cè)陂L(zhǎng)期的生活和生產(chǎn)實(shí)踐中積累的關(guān)于物體間相互機(jī)械作用性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，其正確性已被實(shí)踐反復(fù)證明，為大家所公認(rèn)，所以也稱靜力學(xué)公理。

(1)性質(zhì)1（力的平行四邊形公理）。

作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力的合力也作用于該點(diǎn)，且合力的大小和方向可用這兩個(gè)力為鄰邊所作的平行四邊形的對(duì)角線來確定。力的平行四邊形公理是力系合成的基礎(chǔ)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)如圖3-9（a）所示，以FR表示力F1和力F2的合力，則可以表示為FR=F1+F2，即作用于物體上同一點(diǎn)兩個(gè)力的合力等于這兩個(gè)力的矢量和。圖3-9力的矢量合成任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)在求兩個(gè)共點(diǎn)力的合力時(shí)，我們常采用力的三角形法則，如圖3-9（b）所示。從剛體外任選一點(diǎn)a作矢量ab代表力F1，然后從b的終點(diǎn)作矢量bc代表力F2，最后連接起點(diǎn)a與終點(diǎn)c得到矢量ac,則矢量ac就代表合力矢FR。分力矢與合力矢所構(gòu)成的三角形abc稱為力的三角形。這種合成方法稱為力的三角形法則。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(2)性質(zhì)2（二力平衡公理）。

要使兩個(gè)力作用的剛體平衡，必須要這兩個(gè)力的大小相等、方向相反且作用在同一直線上，這一性質(zhì)稱為二力平衡公理。它說明了作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力的平衡條件。受兩個(gè)力作用處于平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件。工程上常遇到二力構(gòu)件。根據(jù)性質(zhì)3，二力構(gòu)件上的兩力必須沿二力作用點(diǎn)的連線，且等值、反向。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(3)性質(zhì)3（作用力與反作用力公理）。

兩物體間的相互作用力，總是大小相等、方向相反、沿同一直線，分別作用于該兩物體上，這一性質(zhì)稱為作用力與反作用力公理。該性質(zhì)揭示了力總是成對(duì)出現(xiàn)的，力在物體間相互作用的關(guān)系。

注意作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，而二力平衡的兩個(gè)力作用在同一物體上。

(4)性質(zhì)4（加減平衡力系公理）。

作用于物體上的任一已知力系中，增加或減去任一平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體作用的效應(yīng)。這一性質(zhì)稱為加減平衡力系公理，它是力系等效代換的依據(jù)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(5)推論1(力的可傳性)。

作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體上任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用效應(yīng)（見圖3-10）。圖3-10力的可傳性任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(6)推論2(三力平衡匯交定理)。

由力的性質(zhì)1和性質(zhì)3容易證明，當(dāng)剛體在三個(gè)力作用下處于平衡時(shí)，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則第三個(gè)力的作用線必通過該點(diǎn)，且此三個(gè)力的作用線在同一共面內(nèi)（見圖3-11）。圖3-11三力平衡匯交定理任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

3.約束與約束力根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)是否受其他物體的限制，物體可分為自由體和非自由體。在空間可做任意運(yùn)動(dòng)的物體稱為自由體，如飛機(jī)、火箭、空中的鳥等。如果物體的運(yùn)動(dòng)受到其他物體的限制，沿著某些方向不能運(yùn)動(dòng)的物體稱為非自由體。如懸掛的重物，因?yàn)槭艿嚼K索的限制，其在某些方向不能運(yùn)動(dòng)而成為非自由體。這種阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制稱為約束。約束通常是通過物體間的直接接觸形成的。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)既然約束阻礙物體沿某些方向運(yùn)動(dòng)，那么當(dāng)物體沿著約束所阻礙的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，約束對(duì)其必然有力的作用，以限制其運(yùn)動(dòng)，這種力稱為約束力，又稱約束反力，簡(jiǎn)稱反力。約束力的方向總是與約束所能阻礙的物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，它的作用點(diǎn)就在約束與被約束物體的接觸點(diǎn)，大小可以通過計(jì)算求得。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)工程上通常把能使物體主動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力稱為主動(dòng)力或載荷，如重力、風(fēng)力、水壓力等。通常主動(dòng)力是已知的，約束力是未知的，它不僅與主動(dòng)力的情況有關(guān)，同時(shí)也與約束類型有關(guān)。下面介紹工程實(shí)際中常見的幾種約束類型及其約束力的特性。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（1）柔性約束。柔性約束是指由柔軟而不計(jì)自重的繩索、鏈條、皮帶等柔索對(duì)物體的約束。理想化條件：柔索絕對(duì)柔軟、無重量、無粗細(xì)、不可伸長(zhǎng)或縮短。由于柔索只能承受拉力，所以柔索的約束力作用于接觸點(diǎn)，方向沿柔索的中心線而背離物體，為拉力，如圖3-12所示。圖3-12柔性約束任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（2）光滑接觸面約束。當(dāng)物體接觸面上的摩擦力可以忽略時(shí)，即可看作光滑接觸面，這時(shí)兩個(gè)物體可以脫離開，也可以沿光滑面相對(duì)滑動(dòng)，但沿接觸面法線且指向接觸面的位移受到限制。光滑接觸面約束力作用于接觸點(diǎn)，沿接觸面的公法線且指向物體，為壓力，如-圖3-13、圖3-14所示。圖3-13桿件光滑接觸面約束任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)圖3-14球光滑接觸面約束任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（3）光滑鉸鏈約束。工程上常用銷來連接構(gòu)件或零件，這類約束只限制相對(duì)移動(dòng)不限制轉(zhuǎn)動(dòng)，且忽略銷與構(gòu)件間的摩擦。若兩個(gè)構(gòu)件用銷連接起來，這種約束稱為鉸鏈約束，簡(jiǎn)稱鉸鏈或中間鉸，如圖3-15（a）所示。圖3-15（b）所示為其簡(jiǎn)化表示。圖3-15光滑鉸鏈約束任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)當(dāng)兩個(gè)構(gòu)件有沿銷徑向相對(duì)移動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，銷與構(gòu)件以光滑圓柱面接觸，如圖3-15（c）所示，鉸鏈約束的約束力作用在銷釘與物體的接觸點(diǎn)D，沿接觸面的公法線方向，使被約束物體受壓力。但由于銷與銷孔壁接觸點(diǎn)與被約束物體所受的主動(dòng)力有關(guān)，一般不能預(yù)先確定，所以約束力FC的方向也不能確定。因此，其約束力作用在垂直于銷軸線平面內(nèi)，通過銷中心，方向不定。為計(jì)算方便，鉸鏈約束的約束力常用兩個(gè)過鉸鏈中心、大小未知的正交分力FCx、FCy來表示，如圖3-15（d）所示。兩個(gè)分力的指向是假設(shè)的。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（4）固定鉸支座約束。用鉸鏈連接的兩個(gè)構(gòu)件中，如果其中一個(gè)構(gòu)件是固定在地面或機(jī)座上，那么這種約束稱為固定鉸支座約束，簡(jiǎn)稱鉸支座約束，如圖3-16（a）所示。圖3-16固定鉸支座約束任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)固定鉸支座約束與鉸鏈約束完全相同。圖3-16（b）所示為固定鉸支座約束的幾種簡(jiǎn)化表示。約束力常用過鉸支座中心A的兩個(gè)大小未知的正交分力FAx、FAy來表示，如圖3-16（c）所示，兩個(gè)分力的指向是假設(shè)的。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（5）活動(dòng)鉸支座約束。在固定鉸支座和支承面間裝上幾個(gè)滾子，使支座可沿支承面移動(dòng)，就構(gòu)成了活動(dòng)鉸支座，又稱輥軸支座，如圖3-17（a）所示。其簡(jiǎn)化表示形式如圖3-17（b）所示。這種約束只能限制物體沿支承面法線方向運(yùn)動(dòng)，而不能限制物體沿支承面移動(dòng)和相對(duì)于銷軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，因此其約束力垂直于支承面，過銷中心，指向可假設(shè)，如圖3-17（c）所示。圖3-17活動(dòng)鉸支座約束任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（6）固定端約束。將物體的一端插入一固定物體（如墻）中，使其既不能移動(dòng)也不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則物體所受的約束稱為固定端約束［見圖3-18（a）］。固定端約束在連接處具有較大的剛性，被約束的物體在該處被完全固定。固定端的約束力，一般用兩個(gè)正交分力和一個(gè)約束力偶來代替，如圖3-18（b）所示。圖3-18固定端約束任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

4.受力分析與受力圖解決靜力學(xué)問題時(shí)，首先要明確研究對(duì)象，再考慮它的受力情況，然后用相應(yīng)的平衡方程去計(jì)算。工程中的結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)，大多是受一定約束的非自由剛體，為了清楚地表達(dá)出某個(gè)物體的受力情況，必須將它從與其相聯(lián)系的周圍物體中分離出來。分離的過程就是解除約束的過程。在解除約束的地方用相應(yīng)的約束力來代替約束的作用，被解除約束后的物體稱為分離體。在分離體上畫出物體所受的全部主動(dòng)力和約束力，此圖稱為研究對(duì)象的受力圖。畫受力圖的基本步驟如下：任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（1）確定研究對(duì)象，取分離體。按問題的條件和要求，確定所研究對(duì)象（它可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體的組合或整個(gè)系統(tǒng)），解除與研究對(duì)象相連接的其他物體的約束，用簡(jiǎn)單幾何圖形表示出其形狀特征。

（2）畫主動(dòng)力。在分離體上畫出該物體所受到的全部主動(dòng)力，如重力、風(fēng)力、切削力、電磁力等。

任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（3）畫出約束力。在解除約束的位置，根據(jù)約束的不同類型，畫出相應(yīng)的約束力。

如研究對(duì)象是幾個(gè)物體組成的物體系，還必須區(qū)分外力和內(nèi)力。物體系內(nèi)各物體間相互作用的力稱為內(nèi)力，物體與系外物體的相互作用力稱為外力。隨著所取系統(tǒng)的范圍不同，某些內(nèi)力和外力也會(huì)相互轉(zhuǎn)化。畫物體系受力圖時(shí)，不畫內(nèi)力，因?yàn)閮?nèi)力總是成對(duì)出現(xiàn)，它不影響物體總體的平衡。分別畫出物體系中各個(gè)物體的受力圖，須注意它們相互作用的力必須相等、共線、反向。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)受力圖上所有力都應(yīng)根據(jù)力的性質(zhì)、約束的種類、作用點(diǎn)的位置標(biāo)注相應(yīng)的字母。對(duì)于作用力與反作用力標(biāo)注的字母應(yīng)協(xié)調(diào)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)【例3-1】圖3-19懸臂起重機(jī)受力圖任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)解

（1）取CD為研究對(duì)象。由于斜桿CD自重不計(jì)，只在桿的兩端分別受有鉸鏈的約束力FC和FD的作用，由此判斷CD桿為二力桿。根據(jù)二力平衡公理，F(xiàn)C和FD兩力大小相等、沿鉸鏈中心連線CD方向且指向相反。斜桿CD的受力圖如圖3-19（b）所示。

（2）取梁AB（包括電動(dòng)機(jī)）為研究對(duì)象。梁AB所受的作用力包括：兩個(gè)主動(dòng)力G1、G2，在鉸鏈D處受二力桿CD給它的約束力F′D，根據(jù)作用力與反作用力公理，F(xiàn)′D＝－FD，在A處受固定鉸支座的約束力，由于方向未知，可用兩個(gè)大小未知的正交分力FAx和FAy表示。梁AB的受力圖如圖3-19（c）所示。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)【例3-2】圖3-20簡(jiǎn)支梁受集中載荷作用受力圖任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)解取梁AB為研究對(duì)象，取分離體。方法一：作用于梁上的力有集中載荷P；活動(dòng)鉸支座B的反力FB，作用方向鉛垂向上；固定鉸支座A的反力用過點(diǎn)A的兩個(gè)正交分力XA和YA表示。受力圖如圖3-20（b）所示。方法二：由于梁受三個(gè)力作用而平衡，由三力匯交平衡定理可確定FA的方向。用點(diǎn)D表示力P和FB的作用線交點(diǎn)。FA的作用線必過交點(diǎn)D，如圖3-20（c）所示。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.帶傳動(dòng)的受力分析V帶傳動(dòng)是利用摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，因此在安裝時(shí)就要將帶張緊，使帶保持有初拉力F0，從而在帶和帶輪的接觸面上產(chǎn)生必要的正壓力。當(dāng)皮帶沒有工作時(shí)，皮帶兩邊的拉力相等，都等于初拉力F0，如圖3-21(a)所示。圖3-21帶傳動(dòng)的受力情況任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)當(dāng)主動(dòng)輪以轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于皮帶和帶輪的接觸面上的摩擦力作用，從動(dòng)輪以轉(zhuǎn)速n2轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)輪作用在帶上的力與n1轉(zhuǎn)向相同，而從動(dòng)輪作用在帶上的作用力與n2相反。這就造成皮帶兩邊的拉力發(fā)生變化，皮帶進(jìn)入主動(dòng)輪的一邊被拉緊，稱為緊邊，其拉力由F0增大到F1；皮帶進(jìn)入從動(dòng)輪的一邊被放松，稱為松邊，其拉力由F0減小到F2，如圖3-21(b)所示。傳動(dòng)帶兩邊拉力之差為有效圓周力Fe。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)由式（3-1)~式（3-5)可以看出，F(xiàn)1和F2的大小，取決于初拉力F0及有效圓周力Fe；而Fe又取決于傳遞的功率P及帶速v。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)顯然，當(dāng)其他條件不變且F0一定時(shí)，摩擦力Ff不會(huì)無限增大，而有一個(gè)最大的極限值。如果所要傳遞的功率過大，使Fe>Ff，帶就會(huì)沿輪面出現(xiàn)顯著的滑動(dòng)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“打滑”，從而導(dǎo)致帶傳動(dòng)不能正常工作，即傳動(dòng)失效。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析知識(shí)鏈接應(yīng)力

1.內(nèi)力的概念

構(gòu)件工作中受到其他物體對(duì)它的作用力，稱為外力。這些外力包括載荷、約束力、重力等。在外力作用下，構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，構(gòu)件的各質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位置改變而引起的附加內(nèi)力，簡(jiǎn)稱內(nèi)力。內(nèi)力隨外力的改變而改變，但它的變化是有一定限度的，不能隨外力的增大而無限地增大。當(dāng)內(nèi)力增大到一定限度時(shí)，構(gòu)件就會(huì)破壞，因此計(jì)算內(nèi)力是進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算的基礎(chǔ)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)2.截面法

截面法是已知構(gòu)件外力確定內(nèi)力的基本方法。就是假想用一截面把構(gòu)件截成兩部分，取其中一部分為研究對(duì)象，并以內(nèi)力代替另一部分對(duì)研究對(duì)象的作用。根據(jù)研究部分內(nèi)力與外力的平衡來確定內(nèi)力的大小和方向。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)如圖3-22所示，已知桿件在外力F作用下處于平衡，欲求某截面上的內(nèi)力，可用一假想截面m-m把桿件裁成兩部分，然后取任一部分為研究對(duì)象，另一部分對(duì)它的作用力，即為m-m截面上的內(nèi)力FN。圖3-22截面法求內(nèi)力任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)因?yàn)檎麄€(gè)桿件是平衡的，所以每一部分也都是平衡的，那么m-m截面上的內(nèi)力必和相應(yīng)部分上的外力平衡。由平衡條件就可以確定內(nèi)力。例如，在左段桿上由平衡方程

FN

－F=0

可得FN=F按照材料連續(xù)性假設(shè)，m-m截面上各處都有內(nèi)力作用，所以截面上應(yīng)是一個(gè)分布內(nèi)力系，用截面法確定的內(nèi)力是該分布內(nèi)力系的合成結(jié)果。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)綜上所述，截面法可歸納為以下三個(gè)步驟：

（1）假想截開。在需求內(nèi)力的截面處，假想用一截面把構(gòu)件截成兩部分。

（2）任意留取。任取一部分為研究對(duì)象，將棄去部分對(duì)留下部分的作用以截面上的內(nèi)力FN來代替。

（3）平衡求力。對(duì)留下部分建立平衡方程，求解出截面上的內(nèi)力大小。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

3.應(yīng)力的概念在用截面法確定了構(gòu)件的內(nèi)力以后，還不能判斷桿件的強(qiáng)度是否足夠。例如，有同樣材料而截面面積大小不等的兩根桿件，若它們所受的外力相同，則橫截面上的內(nèi)力也是相同的。但是，從經(jīng)驗(yàn)知道，當(dāng)外力增大時(shí)，面積小的桿件一定先破壞。這說明桿件的強(qiáng)度不僅與內(nèi)力有關(guān)，還與截面積有關(guān)，即取決于內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度。由此把內(nèi)力在橫截面上的密集程度稱為應(yīng)力。其中，垂直于截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力，用σ表示；平行于截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力，用τ表示。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)如圖3-23所示。設(shè)材料是均勻連續(xù)的，所以橫截面上各點(diǎn)處的變形相同，受力也相同，即內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的，受拉物體的內(nèi)力方向垂直于橫截面，即桿件橫截面存在正應(yīng)力σ。其計(jì)算公式為

（3-6)圖3-23應(yīng)力圖示任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)在國(guó)際單位制中，應(yīng)力的單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）。工程上常用兆帕（MPa），有時(shí)也用吉帕（GPa）。

帶傳動(dòng)時(shí)，帶截面上產(chǎn)生三種應(yīng)力，分別是拉應(yīng)力、離心應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。

（1）拉應(yīng)力。帶傳動(dòng)工作時(shí)，緊邊和松邊產(chǎn)生的拉應(yīng)力分別為

式中，σ1、σ2分別為緊邊、松邊上的拉應(yīng)力，MPa；A為帶的截面面積，mm2。

任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向，繞在主動(dòng)輪上帶的拉應(yīng)力由σ1逐漸降到σ2，繞在從動(dòng)輪上帶的拉應(yīng)力則由σ2逐漸上升為σ1，顯然σ1>σ2。

（2）離心應(yīng)力σc。當(dāng)傳動(dòng)帶以切線速度v沿著帶輪輪緣做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶本身的質(zhì)量將引起離心力。由于離心力的作用，帶的截面上受到附加拉應(yīng)力，即離心應(yīng)力，其公式為

（3-7)

任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)式中，σc為離心應(yīng)力，MPa；v為帶速，m/s；q為帶單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量，kg/m，其值見表3-5。式（3-7）表明，q、v越大，σc越大，所以傳動(dòng)帶的速度不宜過高。在高速傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)采用材質(zhì)較輕的帶。離心應(yīng)力沿帶的全長(zhǎng)分布相等。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（3）彎曲應(yīng)力σb。傳動(dòng)帶繞過帶輪時(shí)發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，帶的彎曲應(yīng)力σb為

（3-8）式中，E為帶的彎曲彈性模量，MPa；h為帶的外表面到節(jié)面間的距離，mm；dd為V帶的基準(zhǔn)直徑，mm。

彎曲應(yīng)力σb只發(fā)生在帶上包角所對(duì)應(yīng)的圓弧部分。帶輪直徑越小，則帶的彎曲應(yīng)力就越大，故一般σb1>σb2（σb1為帶在小帶輪上的彎曲應(yīng)力，σb2為帶在大帶輪上的彎曲應(yīng)力）。因此，為避免彎曲應(yīng)力過大，小帶輪的直徑不能過小。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)帶工作時(shí)的應(yīng)力分布如圖3-24所示，由此可知，帶是在變應(yīng)力情況下工作的，故易產(chǎn)生疲勞破壞。帶上的最大應(yīng)力產(chǎn)生在皮帶的緊邊進(jìn)入小帶輪處，其值為

σmax=σ1+σb1+σc

（3-9）圖3-24傳動(dòng)帶工作時(shí)的應(yīng)力分布任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

3.帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與傳動(dòng)比帶是彈性體，在緊邊時(shí)被拉長(zhǎng)，到松邊時(shí)被收縮，引起帶在帶輪上發(fā)生微小局部滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)造成帶的線速度略低于主動(dòng)輪的圓周速度，導(dǎo)致從動(dòng)輪的圓周速度v2低于主動(dòng)輪的圓周速度v1，速度降低率用相對(duì)滑動(dòng)率ε表示，即

任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一般V帶傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)率ε=1%~2%，故在一般計(jì)算中可不予考慮。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)外載較小，有效拉力也較小時(shí)，彈性滑動(dòng)只發(fā)生在帶即將由主、從動(dòng)輪離開的一段弧上。當(dāng)外載增大，有效拉力也增大時(shí)，彈性滑動(dòng)區(qū)域擴(kuò)大；當(dāng)有效拉力達(dá)到或超過某一極限值時(shí)，帶與小帶輪在整個(gè)接觸弧上的摩擦力達(dá)到極限，若外載繼續(xù)增加，帶將沿整個(gè)接觸弧滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。此時(shí)主動(dòng)輪還在轉(zhuǎn)動(dòng)，但從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇下降，帶迅速磨損、發(fā)熱而損壞，使傳動(dòng)失效。所以帶傳動(dòng)在正常工作時(shí)應(yīng)該避免出現(xiàn)打滑，即所需傳遞的圓周力不能大于最大有效圓周力Femax。

帶只要傳遞圓周力，就會(huì)存在拉力差，就會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng)，故彈性滑動(dòng)是不可避免的。而打滑是由過載引起的全面滑動(dòng)，應(yīng)盡量避免。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)普通V帶的設(shè)計(jì)方法和步驟六、由于帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。

普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常已知傳動(dòng)的用途和工作情況，傳遞的功率P，主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動(dòng)比i），傳動(dòng)位置要求和外廓尺寸要求，原動(dòng)機(jī)類型等。設(shè)計(jì)時(shí)主要確定帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，帶輪的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料，傳動(dòng)的中心距，帶的初拉力和壓軸力，張緊和防護(hù)等。普通V帶的設(shè)計(jì)方法包括以下八個(gè)方面：任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.確定計(jì)算功率Pd

設(shè)P為帶傳動(dòng)的額定功率（kW），KA為工況系數(shù)（見表3-6），則計(jì)算功率為

Pd=KAP（3-13）任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)注1：空、輕載起動(dòng)——電動(dòng)機(jī)（交流起動(dòng)、三角起動(dòng)、直流并勵(lì)）、四缸以上的內(nèi)燃機(jī)、裝有離心式離合器、液力聯(lián)軸器的動(dòng)力機(jī)。

注2：重載起動(dòng)——電動(dòng)機(jī)（聯(lián)機(jī)交流起動(dòng)、直流復(fù)勵(lì)或串勵(lì)）、四缸以下的內(nèi)燃機(jī)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.選擇V帶的型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，按圖3-25選擇普通V帶的型號(hào)。若臨近兩種型號(hào)的交界線時(shí)，可按兩種型號(hào)同時(shí)計(jì)算，通過分析比較決定取舍。圖3-25普通V帶選型圖任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2表3-7列出了V帶帶輪的最小基準(zhǔn)直徑，帶輪的基準(zhǔn)直徑系列見表3-4，選擇小帶輪基準(zhǔn)直徑時(shí)，應(yīng)使dd1≥ddmin，以減小帶輪上的彎曲應(yīng)力。大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2由式（3-12）確定為

（3-14）式中，dd2值應(yīng)圓整為整數(shù)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

4.驗(yàn)算帶速v驗(yàn)算帶速v的計(jì)算公式為

（3-15）

若帶速過高，使帶與輪間的摩擦力減小，易打滑，同時(shí)離心力過大降低了帶的疲勞強(qiáng)度和壽命；若帶速太低，在傳遞相同功率時(shí)帶所傳遞的圓周力增大，也會(huì)打滑，并使帶的根數(shù)增加。一般應(yīng)使帶速v在5~25m/s范圍，否則應(yīng)重選dd1。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

5.確定中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld由于帶是中間撓性件，故中心距可取大些或小些。中心距增大，將有利于增大包角，但太大則使結(jié)構(gòu)外廓尺寸增大，還會(huì)因載荷變化引起帶的顫動(dòng)，從而降低其工作能力。若已知條件未對(duì)中心距提出具體的要求，一般可按下式初選中心距a0，即任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

6.驗(yàn)算小帶輪包角α1

（3-19）

一般要求α1≥120°，否則可加大中心距或增設(shè)張緊輪。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

7.確定帶的根數(shù)z

（3-20）式中，P0為普通V帶單根基準(zhǔn)額定功率（見表3-8），kW；ΔP0為i≠1時(shí)的普通V帶單根額定功率的增量（見表3-9），kW；Kα為包角修正系數(shù)，考慮α1＜180°時(shí)，傳動(dòng)能力有所下降（見表3-10）；KL為帶長(zhǎng)修正系數(shù)，考慮帶長(zhǎng)不等于特定長(zhǎng)度時(shí)對(duì)傳動(dòng)能力的影響（見表3-2）。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)z應(yīng)圓整為整數(shù)，一般取3～6根，若計(jì)算結(jié)果不滿足要求，可改選V帶型號(hào)或加大帶輪直徑重新計(jì)算。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

8.確定初拉力F0并計(jì)算作用在軸上的載荷FQ保持適當(dāng)?shù)某趵κ菐鲃?dòng)工作的首要條件。初拉力不足，極限摩擦力小，傳動(dòng)能力下降；初拉力過大，將增大作用在軸上的載荷并降低帶的壽命。普通V帶單根合適的初拉力F0可按下式計(jì)算：

（3-21）任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)FQ可近似用兩邊初拉力F0的合力來計(jì)算。由圖3-26可得，作用在軸上的載荷FQ為

（3-22）圖3-26帶傳動(dòng)的軸上載荷任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

V帶傳動(dòng)的張緊、使用和維護(hù)七、普通V帶不是完全的彈性體，長(zhǎng)期在張緊狀態(tài)下工作，會(huì)因出現(xiàn)塑性變形而松弛，使初拉力F0減小，傳動(dòng)能力下降。因此，為了保證帶傳動(dòng)正常工作，并延長(zhǎng)帶的使用壽命，必須正確使用和維護(hù)。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.帶傳動(dòng)的張緊裝置（1）定期張緊裝置。圖3-27(a)、(b)所示為采用滑軌和調(diào)節(jié)螺栓或采用擺動(dòng)架和調(diào)節(jié)螺栓改變中心距的張緊方法。前者適用于水平或傾斜不大的布置，后者適用于垂直或接近垂直的布置。圖3-27帶傳動(dòng)張緊裝置任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（2）張緊輪張緊。若中心距不能調(diào)節(jié)，可采用具有張緊輪的裝置，如圖3-27(c)所示，它靠平衡錘將張緊輪壓在帶上，以保持帶的張緊。

（3）自動(dòng)張緊裝置。圖3-27(d)所示為采用重力和帶輪上的制動(dòng)力矩，使帶輪隨浮動(dòng)架繞固定軸擺動(dòng)而改變中心距的自動(dòng)張緊方法。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)帶傳動(dòng)的安裝和維護(hù)過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）安裝帶時(shí)，最好縮小中心距后套上V帶，再予以調(diào)整，不應(yīng)硬撬，以免損壞膠帶，降低其使用壽命。

（2）平行軸傳動(dòng)時(shí)各帶輪的軸線必須保持規(guī)定的平行度。V帶傳動(dòng)主、從動(dòng)輪輪槽必須調(diào)整在同一平面內(nèi)。誤差不得超過20′，否則會(huì)引起V帶的扭曲，從而使兩側(cè)面過早磨損。

任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（3）嚴(yán)防V帶與油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免變質(zhì)，也不宜在陽光下暴曬。

（4）帶根數(shù)較多的傳動(dòng)，若壞了少數(shù)幾根需進(jìn)行更換時(shí)，應(yīng)全部更換，不要只更換壞帶而使新舊帶一起使用，這樣會(huì)造成載荷分配不勻，反而加速新帶的損壞。

（5）為了保證安全生產(chǎn)，須安裝防護(hù)罩裝置。

任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

任務(wù)實(shí)施任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

任務(wù)總結(jié)任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)2.帶傳動(dòng)工作情況分析

帶的傳動(dòng)能力與三個(gè)因素有關(guān)：帶的初拉力、摩擦系數(shù)、小帶輪包角。三種因素適當(dāng)增大，可提高帶的傳動(dòng)能力。帶工作時(shí)所受的應(yīng)力有三種：拉應(yīng)力、離心應(yīng)力、彎曲應(yīng)力。帶在交變應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生疲勞破壞。帶的彈性滑動(dòng)和打滑不同，彈性滑動(dòng)是由于帶是彈性體，傳動(dòng)時(shí)緊邊與松邊存在拉力差造成的，是不可避免的；而打滑是由于帶的工作載荷超過了帶與帶輪產(chǎn)生的摩擦力，帶與帶輪發(fā)生劇烈相對(duì)滑動(dòng)，是一種過載保護(hù)現(xiàn)象，是可以避免的。任務(wù)一V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟確定計(jì)算功率；選擇帶的型號(hào)；確定大、小帶輪基準(zhǔn)直徑；驗(yàn)算帶速；確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距；驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角；計(jì)算帶的根數(shù)；計(jì)算帶合適的初拉力；計(jì)算作用在軸上的載荷；繪制帶輪工作圖。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)任務(wù)描述圖3-28所示輸送機(jī)帶傳動(dòng)裝置中，電動(dòng)機(jī)軸與小帶輪、齒輪減速器輸入軸與大帶輪都是通過鍵構(gòu)成靜連接的，有輕微沖擊。圖3-28輸送機(jī)帶傳動(dòng)裝置1—電動(dòng)機(jī)；2—小帶輪；3、6—鍵；4—皮帶；5—大帶輪；7—輸入軸任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)表3-12所列各連接軸與輪轂相關(guān)參數(shù)，試設(shè)計(jì)各鍵的類型和尺寸，并校核強(qiáng)度。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)任務(wù)分析通過對(duì)輸送機(jī)帶傳動(dòng)裝置中軸與輪轂之間的鍵連接分析，掌握鍵連接的基礎(chǔ)知識(shí)。這里重點(diǎn)掌握普通平鍵的相關(guān)知識(shí)，特別是普通平鍵的設(shè)計(jì)與選用方法、步驟，注意輪轂長(zhǎng)度L1、鍵的長(zhǎng)度L及鍵的工作長(zhǎng)度l三者之間的關(guān)系，并符合標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列。平鍵連接的失效形式是壓潰，所以應(yīng)按照擠壓強(qiáng)度進(jìn)行校核，最終選擇滿足使用條件的標(biāo)準(zhǔn)件。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)知識(shí)資訊軸和輪轂連接的目的是使軸上零件能同軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞轉(zhuǎn)矩。軸轂連接的常用形式有鍵連接、花鍵連接、過盈配合連接、成型連接和銷連接等。鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)的導(dǎo)向。鍵連接的主要類型有平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接、切向鍵連接和花鍵連接等。鍵連接根據(jù)在工作前是否存在預(yù)緊力分為松連接和緊連接。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)鍵連接的類型一、

1.平鍵連接按鍵的用途不同，平鍵可分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。

（1）普通平鍵。圖3-29（a）所示為普通平鍵連接的結(jié)構(gòu)。鍵的兩側(cè)面為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓作用傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，鍵的頂面為非工作面，與輪轂的鍵槽表面留有間隙。因此，這種連接只能用于軸上零件的周向固定。平鍵連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)中性好，故應(yīng)用很廣泛。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)普通平鍵已標(biāo)準(zhǔn)化，按其端部形狀不同，分為A型（圓頭）、B型（方頭）和C型（單圓頭）三種形式，如圖3-29（b）所示。圖3-29平鍵連接和普通平鍵任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)（2）導(dǎo)向平鍵和滑鍵。當(dāng)輪轂在軸上需沿軸向移動(dòng)時(shí)，可采用導(dǎo)向平鍵連接或滑鍵連接。導(dǎo)向平鍵用螺釘固定在軸上，如圖3-30所示，輪轂上的鍵槽與鍵是間隙配合，當(dāng)輪轂移動(dòng)時(shí)，鍵起導(dǎo)向作用。圖3-30導(dǎo)向平鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)由于導(dǎo)向平鍵較長(zhǎng)，為方便拆卸，在導(dǎo)向平鍵中設(shè)有起鍵用螺釘孔?；I與輪轂相連，如圖3-31所示，軸上的鍵槽與鍵是間隙配合，當(dāng)輪轂移動(dòng)時(shí)，鍵隨輪轂沿鍵槽滑動(dòng)。滑鍵適用于移動(dòng)距離大的場(chǎng)合，如車床光軸與溜板箱就采用滑鍵連接。圖3-31滑鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)

2.半圓鍵連接半圓鍵連接的工作面也是兩側(cè)面，如圖3-32所示。其特點(diǎn)是制造容易，裝拆方便，鍵在軸槽中能繞自身幾何中心沿槽底圓弧擺動(dòng)，以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度。由于鍵槽較深，削弱了軸的強(qiáng)度，因此只能傳遞較小的轉(zhuǎn)矩，一般用于輕載或錐形結(jié)構(gòu)的連接。圖3-32半圓鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)

3.楔鍵連接楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，如圖3-33所示。圖3-33楔鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)楔鍵的上、下表面為工作面，上表面相對(duì)下表面有1∶100的斜度，輪轂槽底面相應(yīng)也有1∶100的斜度。裝配時(shí)，將楔鍵打入軸與軸上零件之間的鍵槽內(nèi)，使之連接成一整體，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞。由于楔緊力會(huì)使軸與輪轂間產(chǎn)生偏心，即對(duì)中性差，因此楔鍵連接常用于精度要求不高、轉(zhuǎn)速較低、承受單向軸向載荷的場(chǎng)合。鉤頭楔鍵用于不能從另一端將鍵打出的場(chǎng)合，鉤頭供拆卸用，應(yīng)注意加以保護(hù)。

任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)

4.切向鍵連接裝配時(shí)，一對(duì)鍵分別自輪轂兩邊打入，使兩工作面分別與軸和輪轂上的鍵槽底面壓緊。工作時(shí)，靠工作面的壓緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩。一對(duì)切向鍵只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，需要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，可安裝兩對(duì)互成120°～135°的切向鍵，如圖3-34（b）所示。圖3-34切向鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)切向鍵鍵槽對(duì)軸的削弱較嚴(yán)重，且對(duì)中性差，常用于軸徑較大（d>60mm）、精度要求不高、轉(zhuǎn)速較低和傳遞轉(zhuǎn)矩較大的場(chǎng)合。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)

5.花鍵連接花鍵連接是由具有周向均勻分布的多個(gè)鍵齒的花鍵軸和具有同樣數(shù)目鍵槽的輪轂組成的，如圖3-35所示。齒側(cè)面為工作面?；ㄦI依靠鍵齒側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，由于是多齒傳遞載荷，所以承載能力強(qiáng)。齒槽淺，對(duì)軸的削弱小，應(yīng)力集中小，且具有定心好和導(dǎo)向性能好等優(yōu)點(diǎn)，但需要專用設(shè)備加工，生產(chǎn)成本高。圖3-35花鍵連接任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)齒形不同，常用的花鍵分為矩形花鍵［見圖3-36（a）］和漸開線花鍵［見圖3-36（b）］兩類。矩形花鍵齒形簡(jiǎn)單，易于制造，應(yīng)用廣泛。漸開線花鍵齒根厚，強(qiáng)度高，加工工藝性好，適用于載荷較大及尺寸較大的連接。圖3-36花鍵的分類任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)鍵連接的步驟二、鍵連接的步驟如下：

（1）根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇鍵連接類型。

（2）根據(jù)軸徑大小從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的剖面尺寸b×h(b為鍵寬，h為鍵高)，見表3-13。

（3）參考輪轂寬度選取鍵的長(zhǎng)度L，鍵的長(zhǎng)度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列，見表3-13。

（4）進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)平鍵連接傳遞扭矩時(shí)，鍵的側(cè)面受擠壓，剖面受剪切（除非有嚴(yán)重過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷）。對(duì)于平鍵連接，其主要失效形式是鍵、軸槽、轂槽三者中較弱零件的工作面被壓潰（對(duì)于靜連接）或磨損（對(duì)于動(dòng)連接）。因此，采用常見材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取的平鍵連接，只需按工作面上的擠壓應(yīng)力（對(duì)于動(dòng)連接常用壓強(qiáng)）進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)剪切與擠壓強(qiáng)度計(jì)算工程上常用的連接件如鍵、螺栓、鉚釘、銷等，都是剪切與擠壓的工程實(shí)例。圖3-37(a)所示為鉚釘連接，在力F作用下，鉚釘受到剪切。這類變形形式是由大小相等、方向相反、相互平行的力作用引起的，表現(xiàn)為受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，如圖3-37(c)所示。桿件的這種變形稱為剪切；桿件發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的中間截面m—m稱為剪切面；在剪切面上必然有與外力F大小相等、方向相反的內(nèi)力存在［見圖3-37(b)］，這個(gè)內(nèi)力稱為剪力。知識(shí)鏈接任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)圖3-37(a)所示為鉚釘連接，在力F作用下，鉚釘受到剪切。圖3-37鉚釘被剪切和擠壓任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)鉚釘?shù)冗B接件在外力的作用下發(fā)生剪切變形的同時(shí)，在連接件和被連接件接觸面上相互壓緊，產(chǎn)生局部壓陷變形，甚至壓潰破壞，這種現(xiàn)象稱為擠壓。接觸面上的壓力稱為擠壓力，用Fjy表示，零件受壓的接觸面稱為擠壓面，如圖3-38所示。圖3-38平鍵受力圖任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)

1.剪切的實(shí)用計(jì)算連接件發(fā)生剪切而使剪切面上產(chǎn)生切應(yīng)力τ。切應(yīng)力在剪切面上的分布情況一般比較復(fù)雜，工程中為了便于計(jì)算，通常認(rèn)為切應(yīng)力在剪切面上是均勻分布的。切應(yīng)力τ的計(jì)算公式為

（3-23）式中，F(xiàn)s為剪切面上的剪力，N；A為剪切面面積，mm2。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)為保證連接件工作時(shí)安全可靠，要求切應(yīng)力τ不超過材料的許用切應(yīng)力［τ］。故剪切強(qiáng)度條件為

（3-24）式中，［τ］為材料的許用切應(yīng)力，MPa。常用材料的許用切應(yīng)力可從有關(guān)手冊(cè)中查到，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲取。一般對(duì)塑性材料有［τ］=(0.75~0.8)［σ］；對(duì)脆性材料有［τ］=(0.8~1.0)［σ］。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)

2.擠壓的實(shí)用計(jì)算由擠壓應(yīng)力引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用σp表示。擠壓應(yīng)力在擠壓面上的分布相當(dāng)復(fù)雜，工程上也通常認(rèn)為擠壓應(yīng)力在擠壓面上均勻分布。擠壓應(yīng)力σp的計(jì)算公式為

（3-25）式中，F(xiàn)jy為擠壓面上的擠壓力，N；Ajy為擠壓面面積，mm2。任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)當(dāng)擠壓面為平面時(shí)，計(jì)算擠壓面面積即為實(shí)際擠壓面面積；當(dāng)擠壓面為圓柱面時(shí)，計(jì)算擠壓面面積等于半圓柱面沿?cái)D壓力方向的正投影面積，即Ajy=dl，如圖3-39所示。圖3-39受擠壓圓柱面的正投影任務(wù)二平鍵的設(shè)計(jì)為保證連接件具有足夠的擠壓強(qiáng)度，其擠壓強(qiáng)度條件為