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1、第八章带传动第八章带传动 第一节带传动类型及其工作原理第一节带传动类型及其工作原理 其次节带传动工作状况分析其次节带传动工作状况分析 第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算 第四节第四节V带传动结构设计带传动结构设计 第一节带传动类型及其工作原理第一节带传动类型及其工作原理一、摩擦型带传动一、摩擦型带传动 摩擦型带传动如图摩擦型带传动如图8一一1(a)所示,它是依靠所示,它是依靠挠性带与带轮接触面上的摩擦力来传递运动和挠性带与带轮接触面上的摩擦力来传递运动和动力的。动力的。摩擦型带传动中,依据挠性带截面形态的摩擦型带传动中,依据挠性带截面形态的不同,可划分为平带传动、不同,可划
2、分为平带传动、V带传动、多楔带传带传动、多楔带传动、圆带传动等形式,其截面形态分别如图动、圆带传动等形式,其截面形态分别如图8一一2(a)(b)(c)(d)所示所示 平带的截面形态为矩形,与带轮轮面相接平带的截面形态为矩形,与带轮轮面相接触的内表面为工作面,带的挠性较好,带轮制触的内表面为工作面,带的挠性较好,带轮制造便利,适合于两轴平行、转向相同的较远距造便利,适合于两轴平行、转向相同的较远距离传动离传动;尤其是轻质薄型的各式高速平带,较为尤其是轻质薄型的各式高速平带,较为广泛地应用于高速传动,或中心距较大及两轴广泛地应用于高速传动,或中心距较大及两轴交叉或半交叉传动等运用场合。交叉或半交叉
3、传动等运用场合。下一页返回第一节带传动类型及其工作原理第一节带传动类型及其工作原理 V带的截面形态为等腰梯形,与带轮轮槽相接触的两侧面为工带的截面形态为等腰梯形,与带轮轮槽相接触的两侧面为工作面,在相同张紧力和相同摩擦系数的状况下,作面,在相同张紧力和相同摩擦系数的状况下,V带传动产生的摩擦带传动产生的摩擦力比平带传动的摩擦要大,因而力比平带传动的摩擦要大,因而V带传动实力强,结构更加紧凑,广带传动实力强,结构更加紧凑,广泛应用于机械传动中。泛应用于机械传动中。多楔带相当于平带与多根多楔带相当于平带与多根V带的组合,兼有两者的优点,多用于带的组合,兼有两者的优点,多用于结构要求紧凑的大功率传动
4、中。与结构要求紧凑的大功率传动中。与V带传动一样,多楔带传动也具有带传动一样,多楔带传动也具有带的厚度较大,挠性较差,带轮制造比较困难等不足。带的厚度较大,挠性较差,带轮制造比较困难等不足。圆形带的截面形态为圆形,仅用于载荷很小、速度较低的小功率圆形带的截面形态为圆形,仅用于载荷很小、速度较低的小功率场合,例如缝纫机、仪器、牙科医疗器械中。场合,例如缝纫机、仪器、牙科医疗器械中。下一页上一页返回第一节带传动类型及其工作原理第一节带传动类型及其工作原理二、啮合型带传动二、啮合型带传动 啮合型带传动依靠同步带上的齿与带轮齿槽之间的啮合来传递运啮合型带传动依靠同步带上的齿与带轮齿槽之间的啮合来传递运
5、动和动力,如动和动力,如图图8-1(b)所示,通常称为同步带传动。所示,通常称为同步带传动。上一页返回其次节带传动工作状况分析其次节带传动工作状况分析 一、带传动的受力分析一、带传动的受力分析 带传动在安装时依据规定的张紧程度张紧。带传动在安装时依据规定的张紧程度张紧。在主动轮转动在主动轮转动(工作工作)之前,传动带的受力很简之前,传动带的受力很简洁,任何一个截面上仅受一个相同的初拉力洁,任何一个截面上仅受一个相同的初拉力F0,并在带和带轮接触面之间产生正压力作用,并在带和带轮接触面之间产生正压力作用,如图如图8一一3(a)所示所示 在工作时,主动轮在工作时,主动轮1以转速以转速n1转动,在带
6、转动,在带与带轮接触面间产生摩擦力,带在进入主动轮与带轮接触面间产生摩擦力,带在进入主动轮1的一边被进一步拉紧仲长,称为紧边的一边被进一步拉紧仲长,称为紧边;其上拉力其上拉力增大至增大至F1,称为紧边拉力。带在退出主动轮的,称为紧边拉力。带在退出主动轮的一边被相对地放松,称为松边,其上的拉力降一边被相对地放松,称为松边,其上的拉力降至至F1,称为松边拉力,如图,称为松边拉力,如图8一一3(b)所示。所示。下一页返回其次节带传动工作状况分析其次节带传动工作状况分析二、带的应力分析二、带的应力分析带传动过程中,在带的截面产生的应力包括三个部分。带传动过程中,在带的截面产生的应力包括三个部分。1.由
7、拉力产生的拉应力由拉力产生的拉应力假设带的截面面积为假设带的截面面积为A,则在紧边和松边上由拉力产生的拉应力分别为,则在紧边和松边上由拉力产生的拉应力分别为2.由离心力产生的拉应力由离心力产生的拉应力 由于带本身的质量,在带绕过带轮作圆周运动时将产生离心力。由于带本身的质量,在带绕过带轮作圆周运动时将产生离心力。此离心力使环形封闭带在全长上受到相同的拉应力此离心力使环形封闭带在全长上受到相同的拉应力c作用。离心拉应作用。离心拉应力可由下式计算力可由下式计算下一页上一页返回其次节带传动工作状况分析其次节带传动工作状况分析3.由弯曲产生的弯曲应力由弯曲产生的弯曲应力 带绕过带轮时,由于带的弯曲变形
8、,将产生弯曲应力,如图带绕过带轮时,由于带的弯曲变形,将产生弯曲应力,如图8-4所示。带的弯曲应力大小为所示。带的弯曲应力大小为三、带传动的弹性滑动与打滑三、带传动的弹性滑动与打滑 1.弹性滑动现象弹性滑动现象 作为弹性体的传动带,它在拉力作用下的仲长变形量随受力大小作为弹性体的传动带,它在拉力作用下的仲长变形量随受力大小的不同而变更。带的拉伸变形规律基本遵循虎克定律,即变形量与受的不同而变更。带的拉伸变形规律基本遵循虎克定律,即变形量与受力成正比。力成正比。下一页上一页返回其次节带传动工作状况分析其次节带传动工作状况分析 如图如图8-5,带自,带自b点由紧边进入主动轮之前,带所受拉力为点由紧
9、边进入主动轮之前,带所受拉力为Fb=A(1+c);在该点带的速度和带轮表面的速度相等。当带由在该点带的速度和带轮表面的速度相等。当带由b点转到点转到点的过程中,带内截面拉力由点的过程中,带内截面拉力由Fb降低到降低到Fc=A(2+c)力,因而带力,因而带的拉伸变形量也随之渐渐减小。也就是说,带在渐渐缩短,这样造成的拉伸变形量也随之渐渐减小。也就是说,带在渐渐缩短,这样造成带运动的实际结果是一方面带随着带轮运动,一方面又沿带轮运动相带运动的实际结果是一方面带随着带轮运动,一方面又沿带轮运动相反方向向后回缩,致使带的速度落后于带轮速度,形成两者之间不显反方向向后回缩,致使带的速度落后于带轮速度,形
10、成两者之间不显著的相对滑动。著的相对滑动。同样的现象发生在从动轮上,但状况正好相反。在己点处带和同样的现象发生在从动轮上,但状况正好相反。在己点处带和带轮具有相同的速度,当带由带轮具有相同的速度,当带由e点转到点转到f点的过程中,带的弹性变形仲点的过程中,带的弹性变形仲长量随着带内拉力的增大而增大,也就是说带在渐渐仲长,造成带在长量随着带内拉力的增大而增大,也就是说带在渐渐仲长,造成带在从动轮表面上产生局部微小的向前相对滑动,使得带速高于从动轮速从动轮表面上产生局部微小的向前相对滑动,使得带速高于从动轮速度。度。下一页上一页返回其次节带传动工作状况分析其次节带传动工作状况分析 2.弹性滑动与打
11、滑弹性滑动与打滑 打滑是指由于传递载荷的须要,当带传动所需有效圆周力超过带打滑是指由于传递载荷的须要,当带传动所需有效圆周力超过带与带轮面间摩擦力的极限时,带与带轮面在整个接触弧段发生显著的与带轮面间摩擦力的极限时,带与带轮面在整个接触弧段发生显著的相对滑动。打滑将使带传动失效并加剧带的磨损,因而在正常工作中相对滑动。打滑将使带传动失效并加剧带的磨损,因而在正常工作中应当避开出现打滑现象。应当避开出现打滑现象。上一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算一、一、V带规格和基本尺寸带规格和基本尺寸 一般一般V带是截面呈等腰梯形的橡胶带,两带是截面呈等腰梯形的橡胶带,两侧面为工
12、作面。带体由顶胶、抗拉体、底胶和侧面为工作面。带体由顶胶、抗拉体、底胶和包布组成,如图包布组成,如图8一一6所示。抗拉体分为帘布结所示。抗拉体分为帘布结构和线绳结构两种,是承受负载拉力的主体,构和线绳结构两种,是承受负载拉力的主体,其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲变形的拉伸其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲变形的拉伸和压缩作用。线绳结构一般和压缩作用。线绳结构一般V带具有柔韧性带具有柔韧性(挠挠性性)好的特点,适用于带轮直径较小、转速较高好的特点,适用于带轮直径较小、转速较高的场合,有利于提高运用寿命。的场合,有利于提高运用寿命。一般一般V带依据截面尺寸大小被标准化为一带依据截面尺寸大小被标准化为一
13、七种型号,由小到大分别命名为七种型号,由小到大分别命名为Y,Z,A,B,C,D和和E型。各型一般型。各型一般V带的截面尺寸见表带的截面尺寸见表8-2所示。所示。下一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算二、二、V带传动设计准则带传动设计准则 依据带传动的工作状况分析可知,依据带传动的工作状况分析可知,V带传动的主带传动的主要失效形式是要失效形式是:(1)V带疲惫断裂带在交变应力下工作,运行确带疲惫断裂带在交变应力下工作,运行确定时间后,定时间后,V带上局部出现疲惫裂纹或脱层,随带上局部出现疲惫裂纹或脱层,随之出现疏松状态甚至断裂。之出现疏松状态甚至断裂。(2)打滑当工作外
14、载荷超过打滑当工作外载荷超过V带传动的最大有效带传动的最大有效圆周力时,带沿着带轮工作表面出现相对滑动,圆周力时,带沿着带轮工作表面出现相对滑动,导致传动失效。导致传动失效。因此,为了保证传动的正常工作,因此,为了保证传动的正常工作,V带传动设计带传动设计的计算准则是的计算准则是:在保证带传动不打滑的条件下,在保证带传动不打滑的条件下,保证保证V带具有确定的疲惫寿命带具有确定的疲惫寿命下一页上一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算三、单根三、单根V带许用功率带许用功率 依据依据V带传动的设计准则,依据前述带传带传动的设计准则,依据前述带传动受力分析关系式可推导获得保证不
15、打滑单根动受力分析关系式可推导获得保证不打滑单根V带所能传递的功率带所能传递的功率P0 为了使为了使V带具有确定的疲惫寿命,应使带具有确定的疲惫寿命,应使下一页上一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算 将式将式(8一一13)代入式代入式(8一一12)中,获得带传动在既不打滑又保证带中,获得带传动在既不打滑又保证带确定疲惫寿命条件下,单根确定疲惫寿命条件下,单根V带能够传递的功率带能够传递的功率 当实际工作条件与上述试验条件不同时,应对单根当实际工作条件与上述试验条件不同时,应对单根V带的基本额带的基本额定功率加以修正,获得实际工作条件下单根定功率加以修正,获得实际工作条
16、件下单根V带所能传递的功率,称带所能传递的功率,称为许用功率为许用功率p0下一页上一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算四、四、V带传动主要参数设计要点及步骤带传动主要参数设计要点及步骤1.确定计算功率确定计算功率pc 2.选择选择V带截面型号带截面型号 依据计算功率依据计算功率pc和小带轮转速和小带轮转速n1,由图,由图8-7选择选择V带截面型号。图中当工况位于两种型号带截面型号。图中当工况位于两种型号分界线旁边时,可分别选择两种型号进行计算,分界线旁边时,可分别选择两种型号进行计算,择优选择设计方案。择优选择设计方案。下一页上一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设
17、计计算带传动的设计计算 3.确定带轮基准直径确定带轮基准直径dd1 dd2 带轮直径愈小,传动尺寸结构愈紧凑,但带承受的弯曲应力愈大,带轮直径愈小,传动尺寸结构愈紧凑,但带承受的弯曲应力愈大,降低带的运用寿命降低带的运用寿命;同时,带速也低,导致带的传动同时,带速也低,导致带的传动(功率功率)实力不足。实力不足。相反,假如带轮直径过大,则传动尺寸增大,结构不紧凑,不符合机相反,假如带轮直径过大,则传动尺寸增大,结构不紧凑,不符合机械设计的基本要求。因此,小带轮的基准直径应依据实际状况合理选械设计的基本要求。因此,小带轮的基准直径应依据实际状况合理选用,保证小带轮的基准直径斌用,保证小带轮的基准
18、直径斌.,不小于表,不小于表8一一8中所列最小基准直径中所列最小基准直径心心dd1,并按表中所列标准直径系列值选用。,并按表中所列标准直径系列值选用。4.验算带速验算带速v小带轮基准直径选用的合理性由带速验算来限制。带速为小带轮基准直径选用的合理性由带速验算来限制。带速为下一页上一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算5.确定中心距确定中心距a和带的基准长度和带的基准长度Ld 带传动中心距的选择干脆关系到带的基准长度带传动中心距的选择干脆关系到带的基准长度Ld和小带轮包角和小带轮包角a1的大小,并影响传动的性能。中心距较小,传动较为紧凑,但带长的大小,并影响传动的性能。中
19、心距较小,传动较为紧凑,但带长较短,单位时间内带绕过带轮的次数增多,从而降低带的疲惫寿命。较短,单位时间内带绕过带轮的次数增多,从而降低带的疲惫寿命。而中心距过大,则传动的外廓尺寸大,且简洁引起带的颤振,影响正而中心距过大,则传动的外廓尺寸大,且简洁引起带的颤振,影响正常工作。常工作。当传动设计对结构无特殊要求时,可按下式初步选择中心距当传动设计对结构无特殊要求时,可按下式初步选择中心距a1下一页上一页返回第三节一般第三节一般V带传动的设计计算带传动的设计计算6.验算小带轮包角验算小带轮包角a17.确定带的根数确定带的根数Z8.确定初拉力确定初拉力F0下一页上一页返回第三节一般第三节一般V带传
20、动的设计计算带传动的设计计算9.带轮结构设计带轮结构设计 依据带轮结构设计要点确定带轮结构类型、材料、结构尺寸,绘依据带轮结构设计要点确定带轮结构类型、材料、结构尺寸,绘制带轮工作图。制带轮工作图。上一页返回第四节第四节V带传动结构设计带传动结构设计一、一、V带轮结构设计带轮结构设计 V带轮是典型的盘类零件,由轮缘、轮毅带轮是典型的盘类零件,由轮缘、轮毅和轮辐和轮辐(或腹板或腹板)三部分组成三部分组成 轮缘是带轮的外圈部分,其上开有梯形槽,轮缘是带轮的外圈部分,其上开有梯形槽,是传动带安装及带轮的工作部分。轮槽工作面是传动带安装及带轮的工作部分。轮槽工作面须要精细加工须要精细加工(表面粗糙度一
21、般为表面粗糙度一般为Rat.5),以削,以削减带的磨损。减带的磨损。轮毅是带轮与轴的安装协作部分轮毅是带轮与轴的安装协作部分;轮辐则是轮辐则是连接轮缘和轮毅的中间部分。连接轮缘和轮毅的中间部分。下一页返回第四节第四节V带传动结构设计带传动结构设计 当接受铸铁材料制造时,依据轮辐结构的不同,当接受铸铁材料制造时,依据轮辐结构的不同,V带轮有实心、带轮有实心、腹板、孔板和椭圆轮辐四种典型结构型式。如图腹板、孔板和椭圆轮辐四种典型结构型式。如图8-8所示所示二、带传动的张紧装置二、带传动的张紧装置 传动带安装在带轮上,通过中心距调整获得确定的张紧力,保证传动带安装在带轮上,通过中心距调整获得确定的张
22、紧力,保证带传动的有效承载。但是,在工作一段时间后,由于带的塑性变形会带传动的有效承载。但是,在工作一段时间后,由于带的塑性变形会产生带的松弛现象,使得带中初拉力渐渐减小,承载实力随之降低。产生带的松弛现象,使得带中初拉力渐渐减小,承载实力随之降低。为了保证带传动的正常工作,应当始终保持带在带轮上具有确定的张为了保证带传动的正常工作,应当始终保持带在带轮上具有确定的张紧力。因此,必需接受适当的张紧装置。常用的张紧装置如图紧力。因此,必需接受适当的张紧装置。常用的张紧装置如图8-9所所示,分为定期张紧、自动张紧和利用张紧轮方式三种类型。示,分为定期张紧、自动张紧和利用张紧轮方式三种类型。下一页上
23、一页返回第四节第四节V带传动结构设计带传动结构设计 1.定期张紧装置定期张紧装置 在水平布置或与水平面倾斜不大的带传动中,可用图在水平布置或与水平面倾斜不大的带传动中,可用图8-9(a)所示所示的张紧装置,将装有带轮的电动机安装在滑轨上,通过调整螺钉来调的张紧装置,将装有带轮的电动机安装在滑轨上,通过调整螺钉来调整电动机的位置,加大中心距,以达到张紧目的。整电动机的位置,加大中心距,以达到张紧目的。在垂直或接近垂直的带传动中,可用图在垂直或接近垂直的带传动中,可用图8-9(b)所示的张紧装置,所示的张紧装置,通过调整螺杆来调整摇摆架通过调整螺杆来调整摇摆架(电动机轴中心电动机轴中心)的位置,加
24、大中心距而达的位置,加大中心距而达到张紧的目的。到张紧的目的。2.自动张紧装置自动张紧装置 图图8-9(c)是一种自动张紧装置,它将装有带轮的电动机安装在浮是一种自动张紧装置,它将装有带轮的电动机安装在浮动摆架上,利用电动机及摆架的自重使带轮伴同电动机绕固定支承轴动摆架上,利用电动机及摆架的自重使带轮伴同电动机绕固定支承轴摇摆,自动调整中心距达到张紧的目的。这种方法常用于带传动功率摇摆,自动调整中心距达到张紧的目的。这种方法常用于带传动功率小且近似垂直布置的状况小且近似垂直布置的状况下一页上一页返回第四节第四节V带传动结构设计带传动结构设计 3.利用张紧轮方式利用张紧轮方式 当带传动中心距不能
25、调整时,可以接受张紧轮将带张紧,如图当带传动中心距不能调整时,可以接受张紧轮将带张紧,如图8-9(d)所示。张紧轮一般应布置在松边的内侧,从而使带只受单向弯曲所示。张紧轮一般应布置在松边的内侧,从而使带只受单向弯曲;同时,为了保证小带轮包角不致减小过多,张紧轮应尽量靠近大带同时,为了保证小带轮包角不致减小过多,张紧轮应尽量靠近大带轮安装。轮安装。上一页返回表表8一一2返回表表8一一8返回图图8一一1带传功类型简图带传功类型简图返回图图8一一1带传功类型简图带传功类型简图返回图图8一一2摩擦型带传动类型摩擦型带传动类型返回图图8一一3带传动受力分析带传动受力分析返回图图8-4带的弯曲应力带的弯曲应力返回图图8一一6一般一般v带的结构带的结构返回图图8一一7一般一般v带的型号选择带的型号选择返回图图8-8返回图图8一一9带传动的张紧装置带传动的张紧装置返回图图8一一9带传动的张紧装置带传动的张紧装置返回图图8一一9带传动的张紧装置带传动的张紧装置返回