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1、 第八章第八章 挠性传动设计挠性传动设计 8-1 带传动概述带传动概述一、类型一、类型1.组成组成 主动轮主动轮 带传动带传动 传动带传动带 从动轮从动轮2.类型类型 摩擦带传动（摩擦带传动（平带平带、V带带、多楔带多楔带、圆带）、圆带）啮合带传动（啮合带传动（同步齿形带同步齿形带）第八章第八章 挠性传动挠性传动 平带是分析的基础，主要学习平带是分析的基础，主要学习V带传动的设计计算带传动的设计计算交叉带传动交叉带传动平带平带 Ff=N f=FN f V带带 Ff=2Nf =带传动概述带传动概述当量摩擦系数当量摩擦系数 ff，V带传动实力更大。带传动实力更大。留意：留意：V带楔角为带楔角为40
2、 带轮槽角小于带轮槽角小于40。=FN f平带和平带和V带传动实力的比较：带传动实力的比较：平带的工作面是底面，平带的工作面是底面，V带的工作面是两侧面。带的工作面是两侧面。若平带和若平带和V带受到同样的压紧力带受到同样的压紧力FN，带和带轮间摩擦系数亦同为，带和带轮间摩擦系数亦同为f。带传动概述带传动概述二、带传动的结构（阅读）二、带传动的结构（阅读）机构传动中应用最广的是一般机构传动中应用最广的是一般V带传动。（窄带传动。（窄V带、宽带、宽V带、大带、大楔角楔角V带、汽车带、汽车V带）带）一般一般V带是标准件，制成无接头的环形，按剖面尺寸大小分为带是标准件，制成无接头的环形，按剖面尺寸大小
3、分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，剖面尺寸由小到大。留意：七种型号，剖面尺寸由小到大。留意：节宽节宽bp、节径、节径dp和基准直径和基准直径dd，基准长度，基准长度Ld。带传动概述带传动概述三、带传动的特点三、带传动的特点优点：优点：（1）传动平稳、噪声小。）传动平稳、噪声小。（2）过载爱护。）过载爱护。（3）适于中心距大场合。）适于中心距大场合。（4）结构简洁，成本低。）结构简洁，成本低。缺点：缺点：（1）传动比不恒定。）传动比不恒定。（2）效率低、寿命短。）效率低、寿命短。（3）外廓尺寸大。）外廓尺寸大。（4）支承带轮的轴和轴承受力较大。）支承带轮的轴和轴承受力较大。（5）不宜用于高
4、温、易燃场合。）不宜用于高温、易燃场合。带传动常用于第一级传动，功率带传动常用于第一级传动，功率p80kw，带速带速V=525m/s，传动比传动比=2-4，效率，效率=0.910.96。一、带传动中的几何计算一、带传动中的几何计算主要几何参数有中心距主要几何参数有中心距a，带轮带轮直径直径d，带长带长L，包角包角等等带轮直径带轮直径 d1、d2对对V带为带轮的基准直径。带为带轮的基准直径。带长带长L 对对V带是基准长度带是基准长度Ld。包角包角1、2小带轮和大带轮与带接触弧所对中心角。小带轮和大带轮与带接触弧所对中心角。L=8-2 带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论=带传动的
5、几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论又又二、带传动受力分析二、带传动受力分析工作前：带两边受相同初拉力工作前：带两边受相同初拉力F。工作时：主动轮对带的摩擦力工作时：主动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向一样，从动轮与带的运动方向一样，从动轮对带的摩擦力对带的摩擦力Ff与带的运动方向相反。产生紧边拉力与带的运动方向相反。产生紧边拉力F1，松边，松边拉力拉力F2。对带取受力体，对带取受力体，M=0 Ff dd1/2+F2 dd1/2 F1 dd1/2=0则摩擦力总合力则摩擦力总合力：Ff=F1 F2=F 称为有效拉力称为有效拉力带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论探讨：探讨
6、：1）F0 Fflim,但但F0 轴、轴承受力大，轴、轴承受力大，F0易打滑、易打滑、传动实力不能充分发挥。传动实力不能充分发挥。2）1 Fflim,但但1受传动比、中心距等因素限制。受传动比、中心距等因素限制。3）f Fflim,但但f受材料等因素限制。受材料等因素限制。带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论F1与与F2 有什么关系呢？欧拉有什么关系呢？欧拉 探讨了打滑时紧边拉力探讨了打滑时紧边拉力F1与松与松边拉力边拉力F2的关系，即欧拉的关系，即欧拉 公式：公式：e自然对数的底。自然对数的底。f摩擦系数，对摩擦系数，对V带为带为f。包角，带传动为包角，带传动为1。近似认为带
7、的总长不变，有近似认为带的总长不变，有 F1-F0=F0-F2联立求解上式，则最大摩擦力可表示为：联立求解上式，则最大摩擦力可表示为：最大摩擦力最大摩擦力 Fflim=F1-F2=F1（1-1/ef)带传动实例带传动实例 带打滑实例：带打滑实例：农用拖拉机带传动应当用三根农用拖拉机带传动应当用三根A A型型V V带传动，但有些带传动，但有些 农夫常常只装一根或两根，在空车或轻载时似乎可以，农夫常常只装一根或两根，在空车或轻载时似乎可以，但在满载时就会打滑而造成事故，这就是因为传递有效但在满载时就会打滑而造成事故，这就是因为传递有效 圆周力圆周力FFflimFFflim。在全部横剖面上都是相等的
8、。在全部横剖面上都是相等的。q带单位长度的质量带单位长度的质量kg/m3、弯曲应力、弯曲应力E弹性模量弹性模量Y中性层到最外层的距离中性层到最外层的距离dd带轮的基准直径带轮的基准直径带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论三、带传动的应力分析三、带传动的应力分析带传动工作时，带内将产生下列几种应力。带传动工作时，带内将产生下列几种应力。1、拉应力、拉应力紧边紧边 1=F1/AMPa松边松边 2=F2/AMPa2、离心拉应力离心拉应力动画分析传动带应力分布状况传动带应力分布状况带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论最大应力发生在紧边绕上小带轮处。最大应力发生在紧边绕上
9、小带轮处。动态动态带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论四、带传动运动分析。四、带传动运动分析。带是弹性体，受力会产生弹性变形。由于紧、松边上所受拉力带是弹性体，受力会产生弹性变形。由于紧、松边上所受拉力不等，因而产生弹性变形也不相同。对其运动有何影响？不等，因而产生弹性变形也不相同。对其运动有何影响？我们把这种微量的滑动现象称为弹性滑动。弹性滑动是不行我们把这种微量的滑动现象称为弹性滑动。弹性滑动是不行避开的，它造成功率损失，增加带的磨损，还会使传动比不避开的，它造成功率损失，增加带的磨损，还会使传动比不精确。其缘由是带为弹性体精确。其缘由是带为弹性体+拉力差拉力差引入滑动率引
10、入滑动率来表达滑动的大小：来表达滑动的大小：=（v1-v2）/v1 留意：弹性滑动不行避开，打滑可以避开。留意：弹性滑动不行避开，打滑可以避开。（演示 ）得：得：带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论五、带传动的主要失效形式及设计准则五、带传动的主要失效形式及设计准则1、主要失效形式、主要失效形式（1）打滑。当传递的圆周力）打滑。当传递的圆周力F超过了带与带轮之间摩擦力超过了带与带轮之间摩擦力总和的极限时，发生过载打滑，使传动失效。总和的极限时，发生过载打滑，使传动失效。（2）疲惫破坏。传动带在变应力的长期作用下，因疲惫而）疲惫破坏。传动带在变应力的长期作用下，因疲惫而发生裂纹、
11、脱层、松散、直到断裂。发生裂纹、脱层、松散、直到断裂。2、设计准则、设计准则在不打滑的前提下，使带具有确定的疲惫强度和寿命。在不打滑的前提下，使带具有确定的疲惫强度和寿命。六、带传动的设计条件和传动功率六、带传动的设计条件和传动功率依据设计准则，带传动应满足以下两个条件：依据设计准则，带传动应满足以下两个条件：1、不打滑条件、不打滑条件FFflim带传动的几何计算及基本理论带传动的几何计算及基本理论2、疲惫强度条件、疲惫强度条件带传动的许用功率为带传动的许用功率为8-3 一般一般V带传动设计带传动设计一、单根一般一、单根一般V带基本额定功率带基本额定功率由上式可求单根由上式可求单根V带在特定的
12、试验条件下带在特定的试验条件下(载荷平稳载荷平稳,1=2=180，特定的带长，特定的带长Ld，应力循环次数，应力循环次数108109，确定张紧力等）的许用功率，该许用功率称为基本额定功率确定张紧力等）的许用功率，该许用功率称为基本额定功率P1，见表见表8-3。在某一运用条件下，单根在某一运用条件下，单根V带的许用功率（额定功率）带的许用功率（额定功率）P，是在特定条件下的基本额定功率是在特定条件下的基本额定功率P1加以修正而得。加以修正而得。P=（P1+P1）kkL kwP1考虑考虑i1时（时（d2d1），弯曲应力），弯曲应力，P1（表（表8-4）k考虑考虑1180时，传动实力时，传动实力（表
13、（表8-5）kL考虑带长不等于特定带长的影响。（表考虑带长不等于特定带长的影响。（表8-6）二、设计的已知条件和设计内容二、设计的已知条件和设计内容一般一般V V带传动设计带传动设计已知条件：用途和工作状况；传递的功率已知条件：用途和工作状况；传递的功率P；主动轮、从动轮；主动轮、从动轮转速转速n1、n2（或传动比（或传动比i）；传动位置和外廓尺寸要求；原）；传动位置和外廓尺寸要求；原动机类型等。动机类型等。设计内容：带的型号、长度、根数；带轮尺寸、结构和材料；设计内容：带的型号、长度、根数；带轮尺寸、结构和材料；传动的中心距；带的初拉力和压轴力；张紧及防护装置等。传动的中心距；带的初拉力和压
14、轴力；张紧及防护装置等。三、设计步骤和参数选择三、设计步骤和参数选择1、确定设计功率（计算功率）、确定设计功率（计算功率）PdPd=kAP kwkA工况系数工况系数（表（表8-7）P所需传递的功率所需传递的功率P2、选择带型、选择带型依据设计功率依据设计功率Pd和小带轮转速和小带轮转速n1初选带型。（图初选带型。（图8-12）一般一般V V带传动设计带传动设计3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径dd1、dd2。dd1 紧凑紧凑 但但 b 故规定了最小基准直径。（表故规定了最小基准直径。（表8-8）dd2=i dd1（1-）可忽视；可忽视；dd2要圆整。要圆整。4、验算带速、验算带速VV=d1
15、n1/(601000)m/sV 离心力离心力 正压力正压力 传动实力传动实力 易打滑。易打滑。V F 带根数多。带根数多。要求要求 V在在525m/s之间。最好在之间。最好在1020m/s，可调整，可调整dd1、n1。5、确定中心距确定中心距a和带长和带长Ld。a 1 承载承载 绕转次数绕转次数 寿命寿命a 1 承载承载 绕转次数绕转次数 寿命寿命 但尺寸但尺寸一般初选一般初选a0：0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2)初选初选a0Ld 0(8-26式）式）选基准长度选基准长度Ld(表表8-6）a(8-2式式)7、确定带的根数、确定带的根数Z 一般一般V V带传动设计带传动设计6、验
16、算包角、验算包角1要求要求1120120要求要求Z8，否则受力不均，改选带型、重新计算。否则受力不均，改选带型、重新计算。8、确定初拉力、确定初拉力F。F0 传动实力传动实力 易打滑易打滑F0 寿命寿命 压轴力压轴力既能发挥带的传动实力，又能保证带的寿命的既能发挥带的传动实力，又能保证带的寿命的F0见式见式8-29。9、计算压轴力、计算压轴力FQ2ZF0 sin(1/2)四、带轮的结构设计四、带轮的结构设计一般一般V V带传动设计带传动设计V V带轮的典型结构有：实心式、带轮的典型结构有：实心式、腹板式、腹板式、孔板式和孔板式和 轮辐式。轮辐式。带轮的结构设计，主要是依据带轮的基准直径选择结构形式。带轮的结构设计，主要是依据带轮的基准直径选择结构形式。五五 带传动的带传动的张紧张紧装置装置（看图）（看图）带传动实例带传动实例带张紧实例：带张紧实例：洗衣机所用洗衣机所用V V带传动，经长时间工作后，带磨损并带传动，经长时间工作后，带磨损并伸长，会造成伸长，会造成V V带松弛，波轮转速也变慢甚至波轮不转带松弛，波轮转速也变慢甚至波轮不转动。这时只要将动。这时只要将V V带调紧，便可复原波轮的正常运转。带调紧，便可复原波轮的正常运转。有时也会造成有时也会造成V V带疲惫断裂而失效的状况。带疲惫断裂而失效的状况。返回带传动张紧装置带传动张紧装置定期张紧自动张紧张紧轮