《机械设计基础》教学课件第8章挠性传动设计.pptx

项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计任务一任务一 带传动设计带传动设计任务二任务二 链传动设计链传动设计项目八 挠性传动设计知识目标知识目标 (1)掌握挠性传动工作原理、分类、特点 (2)掌握带传动、链传动主要参数 (3)了解普通 V 带传动及套筒滚子链传动 能力目标能力目标 能进行带传动、链传动设计项目八 挠性传动设计任务一任务一 带传动设计带传动设计任务导入任务导入已知一普通 V 带传动,主动小带轮的直径dd1=140mm,转速n1=1440r/min,从动 轮直径dd2=315mm,滑动率=2%计算从动轮的转速n2,并与不计入 时的n2作比 较项目八 挠性传动设计任务实施任务实施带传动是一种应用广泛的机械传动形式,它是在两个或多个带轮之间用带作为挠性拉 拽元件的一种摩擦传动(见图8-1(a),它的主要作用是传递转矩和改变转速;链传动是 在装于平行轴上的链轮之间,以链条作为挠性拽引元件的一种啮合传动(见图8-1(b) 这两种传动都是通过环形拽引元件,在两个或两个以上的传动轮之间传递运动或动力的项目八 挠性传动设计图8-1 带传动和链传动简图项目八 挠性传动设计1.带传动的类型带传动的类型 带传动的种类很多,根据工作原理的不同,带传动可分为摩擦型和啮合型两大类。

1)摩擦型带传动 摩擦型带传动利用带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力按带的横截面形状不同可 分为:V 带传动(见图8-2(a)、平带传动(见图8-2(b)、多楔带传动(见图8-2(c)和 圆带传动(见图8-2(d)等四种项目八 挠性传动设计图8-2 摩擦型带传动项目八 挠性传动设计(1)V 带传动V 带的横截面为等腰梯形,两侧面为工作面在初拉力相同和传动尺 寸相同的情况下,V 带传动所产生的摩擦力比平带传动大很多,而且允许的传动比较大, 结构紧凑,故在一般机械中已取代平带传动2)平带传动平带的横截面为扁平矩形,带内面与带轮接触,相互之间产生摩擦力, 平带内面为工作面平带有普通平带、编织平带和高速环形平带等多种常用普通平带项目八 挠性传动设计(3)多楔带传动多楔带是在绳芯结构平带的基体下接有若干纵向三角形楔的环形 带多楔带传动的工作面为楔的侧面,这种带兼有平带挠曲性好和 V 带摩擦力较大的优 点与普通 V 带相比,多楔带传动克服了 V 带传动各根带受力不均的缺点,传动平稳,效率高,故适用于传递功率较大且要求结构紧凑的场合,特别是要求 V 带根数较多或两传动 轴垂直于地面的传动4)圆带传动。

圆带的横截面呈圆形,传递的摩擦力较小圆带传动仅用于载荷很小 的传动,如用于缝纫机和牙科机械中项目八 挠性传动设计2)啮合型带传动(1)同步带传动同步带工作时,利用带上内侧凸齿与带轮齿槽的啮合传递运动和动 力,亦称同步齿形带传动,如图8-3所示图8-3 同步带传动项目八 挠性传动设计(2)齿孔带传动齿孔带工作时,利用带上的孔与带轮上的齿啮合传递运动和动力, 如图8-4所示图8-4 齿孔带传动项目八 挠性传动设计2.带传动的形式带传动的形式 常见的带传动形式有开口传动、交叉传动和半交叉传动等,如图8-5所示项目八 挠性传动设计图8-5 传动形式项目八 挠性传动设计3.带传动的特点及应用带传动的特点及应用 带传动的主要优点: 具有弹性,能缓冲、吸振,传动平稳,当传递的中心距较小时,噪声小; 过载时,带在带轮上打滑,防止其他零部件损坏,起安全保护作用; 适用于中心距较大的场合;结构简单,成本较低,装拆方便项目八 挠性传动设计带传动的主要缺点: 带在带轮上有相对滑动,没有恒定传动比; 传动效率低,带的寿命较短; 传动的外廓尺寸大; 需要张紧,支承带轮的轴及轴承受力较大; 不宜用于高温、易燃、油性较大的场所。

项目八 挠性传动设计二、二、 普通普通V 带和带轮的结构带和带轮的结构 1.普通普通 V带的结构和尺寸标准带的结构和尺寸标准1)V 带的结构 普通 V 带的截面为等腰梯形,为无接头的环形带带两侧工作面的夹角 称为带的楔 角,一般=40V 带由包布、顶胶、抗拉体和底胶等四部分组成,其结构如图8-6所示 包布材料为胶帆布,顶胶和底胶材料为橡胶抗拉体是 V 带工作时的主要承载部分,有绳 芯和帘布芯两种帘布芯结构的 V 带抗拉强度较高,制造方便;绳芯结构的 V 带柔韧性 好,抗弯强度高,适用于转速较高、带轮直径较小的场合目前,生产中越来越多地采用绳 芯结构的 V 带项目八 挠性传动设计图8-6 V 带结构项目八 挠性传动设计2)普通V 带尺寸标准 V 带的尺寸已标准化且均制成无接头的环形,按截面尺寸自小至大,普通 V 带分为 Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,如表8-1所示项目八 挠性传动设计表表8-1 普通普通 V带截面基本尺寸带截面基本尺寸项目八 挠性传动设计在 V 带轮上,与配用 V 带节面处于同一位置的槽形轮廓宽度称为基准宽度bd基准 宽度处的带轮直径称为基准直径dd在规定的张紧力下,V 带位于带轮基准直径上的周线 长度作为带的基准长度Ld。

普通 V 带基准长度Ld的标准系列值及长度系数 KL 如表8-2 所示项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计2.普通普通 V带带轮的结构和材料带带轮的结构和材料 V 带带轮设计的一般要求为:具有足够的强度和刚度,无过大的铸造内应力;结构制 造工艺性好,质量小且分布均匀;各槽的尺寸都应保持适宜的精度和表面质量,以使载荷 分布均匀和减少带的磨损;对转速高的带轮,要进行动平衡处理带轮常用材料为灰铸铁,当带速v30m/s时,一般采用铸铁 HT150或 HT200;转 速较高时可用铸钢或钢板冲压焊接结构;小功率时可用铸铝或塑料项目八 挠性传动设计带轮轮槽的尺寸见表8-3表中bd表示带轮轮槽宽度的一个无公差的规定值,称为轮 槽的基准宽度通常它与 V 带的节宽相重合,轮槽基准宽度所在的圆称为基准圆,其值dd 称为带轮的基准直径基准直径dd按表8-4选用项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计铸造带轮的结构如图8-7所示当带轮基准直径dd(2.53)d(d 为带轮轴的直径) 时,采用实心式;dd400mm 时,采用腹板式或孔板式;dd400mm 时,采用椭圆轮辐式。

项目八 挠性传动设计图8-7 带轮的结构 项目八 挠性传动设计三、三、 带传动的工作能力分析带传动的工作能力分析 1.带传动的受力分析和应力分析带传动的受力分析和应力分析 由于 V 带应用最为广泛,在进行带传动的工作能力分析时,以 V 带作为分析对象 1)带传动的受力分析 带传动在尚未转动时,由于带紧套在带轮上,带在带轮两边所受的初拉力相等,均为 F0(见图8-8(a)项目八 挠性传动设计图8-8-带传动的受力情况项目八 挠性传动设计带传动工作时,主动轮作用在带上的摩擦力使带运行,带又通过摩擦力驱动从动轮 由于带在主、从动轮上所受的摩擦力方向相反(见图8-8(b),使带在带轮两边的拉力发 生变化;带绕进主动轮一边的拉力增大,拉力由F0 增至F1,被拉得更紧,称为紧边;绕出 主动轮的一边拉力减小,由F0减至F2,带有所放松,称为松边假定环形带总长不变,那 么紧边拉力增量F1-F0应与松边拉力减量F0-F2 相等,即F1-F0=F0-F2或项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计由式(8-5)可知,带传动的最大有效圆周力不仅与摩擦系数和小带轮包角有关,而且 与初拉力有关增大摩擦系数、小带轮包角和初拉力,则有效圆周力增大,从而增大传动 能力。

增大带轮包角使带与带轮接触弧上摩擦力的总和增大;增大初拉力,带与带轮间的 正压力增大,则传动时的摩擦力就越大,最大有效圆周力也就越大但初拉力过大会加剧 带的磨损,致使带过快松驰,缩短带的使用寿命,而初拉力过小又会造成带的工作能力不 足因此,需要正确选择和保持带传动的初拉力项目八 挠性传动设计带传动所能传递的功率为式中:P 为传递功率(kW);F 为有效圆周力(N);v 为带的速度(m/s)项目八 挠性传动设计2)带传动的应力分析 带传动工作时的应力大致有三种:由拉力产生的拉应力,由离心力产生的离心拉应力 和带绕过带轮时产生的弯曲应力项目八 挠性传动设计(2)离心拉应力c 当带沿带轮轮缘作圆周运动时,带上每一质点都受离心力的作用带的离心力 Fc= qv2此力作用于整个传动带,因此,它产生的离心拉应力c在带的所有横剖面上都是相等 的即式中:q 为传动带单位长度的质量(kg/m),见表(8-1);v 为带速(m/s);A 为带的横截面 积(mm2)项目八 挠性传动设计(3)弯曲应力b 带绕在带轮上时,由于弯曲而产生弯曲应力b根据材料力学公式有式中:E 为带的弹性模量(MPa);dd为带轮的基准直径(mm),可查表(8-4);y 为带的中 性层到最外层的距离(mm);h 为带的高度(mm)。

项目八 挠性传动设计带工作时,传动带中各截面的应力分布如图8-9所示,各截面应力的大小用该处引出 的径向线的长短来表示带中最大应力发生在紧边刚绕入主动轮处,其值为式中:b1为小带轮带上的弯曲应力(MPa);1、c意义同上项目八 挠性传动设计图8-9 传动带的应力分布项目八 挠性传动设计2.带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 1)带的弹性滑动 带传动中的带是弹性体,它在受力情况下会产生弹性变形由于带在紧边和松边上所受的拉力不相等,因而产生的弹性变形也不相同如图8-10所示项目八 挠性传动设计图8-10 带的弹性滑动项目八 挠性传动设计2)传动比 弹性滑动导致传动效率降低、带磨损、从动轮的圆周速度低于主动轮、传动比不准确 从动轮圆周速度降低的相对值称为滑动率式中:n1、n2分别为主、从动轮的转速(r/min)项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计【例【例8-1】 已知一普通 V 带 传 动,主 动 小 带 轮 的 直 径 dd1 =140 mm,转 速n1 =1440r/min,从动轮直径dd2=315mm,滑动率=2%试计算从动轮的转速n2,并与不 计入时的n2作比较项目八 挠性传动设计四、四、 普通普通V 带传动的设计带传动的设计 1.带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则 带传动的主要失效形式有: (1)带在带轮上打滑,不能传递运动和动力。

(2)带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断 (3)带的工作面磨损 带传动的设计准则是:在保证不打滑的条件下,使带具有足够的疲劳强度和一定的使 用寿命项目八 挠性传动设计2.单根单根 V带的基本额定功率和许用功率带的基本额定功率和许用功率 在包角=180、特定带长、工作平稳条件下,单根普通 V 带在实验条件下所能传递 的功率,称为基本额定功率,用P0表示,其值见表8-5项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计在实际工作条件下,经过修正的单根普通 V 带所能传递的许用功率P0可用下式 求得式中:P0为单根普通 V 带的基本额定功率(kW);Ka为小带轮包角系数(见表8-6);KL 为长度系数(见表8-2);P0为单根普通 V 带额定功率的增量(kW)(见表8-7)项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计项目八 挠性传动设计3.V带传动的设计步骤和传动参数选择带传动的设计步骤和传动参数选择 设计 V 带传动的条件一般是:已知传递的功率、传动的用途、带轮的转速、传动位置 及对传动外廓尺寸的要求等 设计计算的内容包括:选择合理的传动参数,确定 V 带的截型、长度和根数;确定带 轮的材料、结构和尺寸。

项目八 挠性传动设计普通 V 带传动设计的步骤和方法如下: 1)选择V 带型号 V 带的型号根据传动的设计功率 Pd和小带轮的转速n1,按类型查选型图选取普通 V 带的选型图如图8-11所示设计功率Pd为式中:P 为所需传递的功率kW;KA为工况系数,由表8-8查取项目八 挠性传动设计图8-11 普通。