机械设计基础-第3版-教学课件-作者-王大康-第八章-挠性传动.ppt
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- 机械设计 基础 教学 课件 作者 王大康 第八 传动
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1、第八章第八章 挠性传动挠性传动带传动带传动潘存云教授研制第一节第一节 带传动概述带传动概述 1.组成组成主动带轮主动带轮1从动带轮从动带轮2传动带传动带3 2.工作原理工作原理工作时,靠带和带轮间的摩擦或啮合来传递运动和动力工作时,靠带和带轮间的摩擦或啮合来传递运动和动力。带传动示意图带传动示意图1主动带轮主动带轮 2从动带轮从动带轮 3传动带传动带一、带传动的类型一、带传动的类型 根工作原理的不同,带传动分为摩擦型带传动和啮合根工作原理的不同,带传动分为摩擦型带传动和啮合型带传动。按照带的截面形状,摩擦型带传动分为平带、型带传动。按照带的截面形状,摩擦型带传动分为平带、V 带、圆带和多楔带等
2、。啮合型带传动为同步带传动带、圆带和多楔带等。啮合型带传动为同步带传动。带传动的类型带传动的类型a)平带平带 b)V带带 c)圆带圆带 d)多楔带多楔带 e)同步带同步带二、带传动的特点及应用二、带传动的特点及应用 优点:优点:适用远距离传递运动和动力,改变带的长度可适适用远距离传递运动和动力,改变带的长度可适应不同的中心距;应不同的中心距;传动带具有弹性,可以起到缓冲、吸振的传动带具有弹性,可以起到缓冲、吸振的作用,传动平稳、噪声小;作用,传动平稳、噪声小;过载时,带在带轮上打滑,可防过载时,带在带轮上打滑,可防止其他零部件损坏,起安全保护作用;止其他零部件损坏,起安全保护作用;结构简单,制
3、造和维结构简单,制造和维护方便,成本低廉。护方便,成本低廉。缺点:缺点:带传动外廓尺寸大,结构不紧凑;带传动外廓尺寸大,结构不紧凑;带与带轮间带与带轮间有相对滑动,不能保证准确的传动比;有相对滑动,不能保证准确的传动比;传动效率较低,带的传动效率较低,带的寿命较短;寿命较短;需要设置张紧装置。需要设置张紧装置。应用:应用:用于传递功率不大(用于传递功率不大(50kW),速度适中(),速度适中(v525m/s),传动比要求不严格,中心距较大的场合;不宜用于高),传动比要求不严格,中心距较大的场合;不宜用于高温、易燃等场合。在多级传动系统中,通常将其置于高速级,可温、易燃等场合。在多级传动系统中,
4、通常将其置于高速级,可起到过载保护作用,还可减小其结构尺寸和重量。起到过载保护作用,还可减小其结构尺寸和重量。第二节第二节 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析一一、受力分析受力分析1初拉力初拉力F0 安装带传动时,必须安装带传动时,必须将传动带张紧在带轮上。将传动带张紧在带轮上。当带传动静止时,带上各当带传动静止时,带上各处所受拉力均相同,此拉处所受拉力均相同,此拉力称为初拉力,用力称为初拉力,用F0表示表示。2有效拉力有效拉力Fe、紧边拉力、紧边拉力 F1 和松边拉力和松边拉力F2 当传递载荷时,在带和当传递载荷时,在带和带轮间产生摩擦力,使带两带轮间产生摩擦力,使带两边的拉力发生变化
5、。边的拉力发生变化。进入主动轮一边的带被进入主动轮一边的带被进一步拉紧,拉力由进一步拉紧,拉力由F0增大增大到到 F1,称为紧边。称为紧边。进入从动轮的一边,相应被放松,拉力由进入从动轮的一边,相应被放松,拉力由 F0减小到减小到F2,称称为松边。为松边。紧松边的拉力差值称为有效拉力紧松边的拉力差值称为有效拉力 Fe,即带传递的圆周力。即带传递的圆周力。其值等于带与带轮间的摩擦力总和其值等于带与带轮间的摩擦力总和Ff。feFFFF213欧拉公式欧拉公式 带传动是摩擦传动,当初拉力带传动是摩擦传动,当初拉力 F0一定时,摩擦力的极限一定时,摩擦力的极限值就一定。当值就一定。当 Fe Fflim时
6、,带传动打滑,使磨损加剧、效率时,带传动打滑,使磨损加剧、效率降低、传动失效。降低、传动失效。当带传动出现打滑趋势时,摩擦力达到最大值。根据理当带传动出现打滑趋势时,摩擦力达到最大值。根据理论力学可推导出此时带紧、松边拉力的关系式。论力学可推导出此时带紧、松边拉力的关系式。欧拉公式:欧拉公式:feFF21e=2.718 (自然对数的底自然对数的底)f 摩擦因数摩擦因数小带轮包角小带轮包角 (red)欧拉公式表示带传动处于打滑临界状态时带松、紧两边拉欧拉公式表示带传动处于打滑临界状态时带松、紧两边拉力的关系。是柔韧体摩擦计算的理论基础。力的关系。是柔韧体摩擦计算的理论基础。平带:平带:V带:带:
7、vfeFF21 当量摩擦因数摩擦因数2sin/ffvvf4带所能传递的最大有效拉力带所能传递的最大有效拉力 设带工作时带的总长不变,则其松、紧边拉力的增、减设带工作时带的总长不变,则其松、紧边拉力的增、减量相等。量相等。即:即:F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0联解:联解:F1-F2=FeF1+F2=2F0得:得:F1=F0+Fe/2F2=F0-Fe/2代入欧拉公式:代入欧拉公式:)11(11210fffeceFeeFFN 最大有效拉力最大有效拉力Fec与初拉力与初拉力F0成正比,并随摩擦因数成正比,并随摩擦因数f及及小轮包角小轮包角的增大而增大。的增大而增大。二二、应力分析应力分析 1
8、.由工作拉力产生的拉应力由工作拉力产生的拉应力紧边:紧边:AF11松边:松边:AF2221 2离心拉应力离心拉应力Aqvc2q每米带长的质量每米带长的质量 kg/m10006011ndvm/s带工作时的应力分布情况带工作时的应力分布情况 3弯曲应力弯曲应力dbdhE21bb E带的弹性摸量带的弹性摸量 dd带轮基准直径带轮基准直径 h带的高度带的高度 带在工作过程中,各点的应力大小是不同的,最大应力带在工作过程中,各点的应力大小是不同的,最大应力发生在带的紧边进入小带轮处(图中发生在带的紧边进入小带轮处(图中A点)点)。11maxbc最大应力最大应力:三三、带传动的弹性滑动和打滑带传动的弹性滑
9、动和打滑1弹性滑动弹性滑动 带的紧边拉力带的紧边拉力F1大于松边拉力大于松边拉力F2,带绕过主动带轮时拉,带绕过主动带轮时拉力由力由 F1逐渐减小到逐渐减小到 F2,弹性变形逐渐减小,带速滞后于主,弹性变形逐渐减小,带速滞后于主动轮;带绕过从动带轮时拉力由动轮;带绕过从动带轮时拉力由 F2逐渐增大到逐渐增大到 F1,弹性变,弹性变形逐渐加大,带速超前于从动轮。致使带绕过带轮时在其结形逐渐加大,带速超前于从动轮。致使带绕过带轮时在其结合面间发生相对滑动。合面间发生相对滑动。(1)弹性滑动产生的原因弹性滑动产生的原因a.带是弹性体。带是弹性体。b.松、紧边存在拉力差。松、紧边存在拉力差。(2)弹性
10、滑动的发生过程弹性滑动的发生过程 这种由带的弹性变形引起的滑动称为弹性滑动,是带传这种由带的弹性变形引起的滑动称为弹性滑动,是带传动的固有现象,是不可避免的。动的固有现象,是不可避免的。(3)弹性滑动对带传动的影响弹性滑动对带传动的影响 弹性滑动造成从动轮丢转,使传动比不恒定,故带传弹性滑动造成从动轮丢转,使传动比不恒定,故带传动不能用于精密传动。动不能用于精密传动。2打滑打滑 随着工作载荷的增大,有效拉力随着工作载荷的增大,有效拉力 Fe相应增大。当有效拉相应增大。当有效拉力力Fe达到或超过带与小带轮之间摩擦力总和的极限值时,带达到或超过带与小带轮之间摩擦力总和的极限值时,带将在带轮的整个接
11、触弧上发生相对滑动,这种现象称为打滑。将在带轮的整个接触弧上发生相对滑动,这种现象称为打滑。打滑使带的磨损加剧,使从动轮的转速急剧降低甚至停打滑使带的磨损加剧,使从动轮的转速急剧降低甚至停止转动,致使传动失效。止转动,致使传动失效。打滑是由于过载引起的,是可以避免的。打滑是由于过载引起的,是可以避免的。第三节第三节 V带传动的设计带传动的设计一、一、V带的类型和结构带的类型和结构V带类型带类型(普通普通V带、窄带、窄V带除外带除外)a)宽宽V带带 b)接头接头V带带 c)接头接头V带带 d)联组联组V带带 e)齿形齿形V带带 f)大楔角大楔角V带带 V带有普通带有普通V带、窄带、窄V带、宽带、
12、宽 V带、接头带、接头V带、联带、联组组V带、齿形带、齿形V带、大楔角带、大楔角V带等类型,普通带等类型,普通 V带应用带应用最广,近年来窄最广,近年来窄V带应用趋于广泛。带应用趋于广泛。2V带 V 带截面为等腰梯形,两侧面为带截面为等腰梯形,两侧面为工作面,工作面间的摩擦为楔面摩擦,工作面,工作面间的摩擦为楔面摩擦,承载能力较高,结构紧凑,主要用于承载能力较高,结构紧凑,主要用于工业机械设备中,以减小设备占地面工业机械设备中,以减小设备占地面积。积。V带制成无接头环形,有各种标带制成无接头环形,有各种标准长度供选用。准长度供选用。(1)普通普通V带带 普通普通V带按截面尺寸大带按截面尺寸大小
13、分为小分为Y、A、B、C、D、E七种型号,由七种型号,由 Y E截面截面尺寸逐渐增大,承载能力尺寸逐渐增大,承载能力相应提高。相应提高。普通普通V带的结构带的结构a)帘布芯结构帘布芯结构 b b)绳芯结构绳芯结构 当当V带弯曲时,顶胶伸长,底胶缩短,只有在带弯曲时,顶胶伸长,底胶缩短,只有在两者之间的中性层长度保持不变,称其为节面,节两者之间的中性层长度保持不变,称其为节面,节面宽度称为节宽面宽度称为节宽bp(见表(见表8-1),带弯曲时,节宽保),带弯曲时,节宽保持不变。带的节面(线)长度称为带的基准长度,持不变。带的节面(线)长度称为带的基准长度,即带的公称长度,以即带的公称长度,以Ld表
14、示,其长度系列和带长系表示,其长度系列和带长系数数KL见表见表8-2。在。在V带轮上,与相配用带轮上,与相配用V带的节宽带的节宽 bp相对应的直径称为基准直径相对应的直径称为基准直径dd,见表,见表8-6。1)窄窄V带带 窄窄 V带采用合成纤带采用合成纤维绳作抗拉体,与普通维绳作抗拉体,与普通V带相比,当高度相同带相比,当高度相同时,其宽度约缩小时,其宽度约缩小1/3,而承载能力可提高而承载能力可提高1.52.5倍,适用于传递倍,适用于传递动力大而又要求传动装动力大而又要求传动装置紧凑的场合。置紧凑的场合。窄窄V带按截面大小分带按截面大小分SPZ、SPA、SPB、SPC四种。四种。窄窄V带的结
15、构带的结构(3)V带的其它类型带的其它类型2)多楔带多楔带 多楔带兼有多楔带兼有V带承载能力高带承载能力高及平带挠性好的优点,宜用于要及平带挠性好的优点,宜用于要求带的根数较多、结构紧凑、传求带的根数较多、结构紧凑、传递功率较大的场合。递功率较大的场合。3)圆带圆带 截面为圆形,适用于小功率的截面为圆形,适用于小功率的机械和仪器的传动。如;缝纫机、机械和仪器的传动。如;缝纫机、录音机等。录音机等。4)同步带同步带 同步带传动是通过带齿的环同步带传动是通过带齿的环形带与带轮轮齿啮合进行传动,形带与带轮轮齿啮合进行传动,带与带轮间带与带轮间 无相对滑动,传动无相对滑动,传动比准确,带的柔性好,能缓
16、冲、比准确,带的柔性好,能缓冲、吸振。吸振。同步带传动用于要求传动比准确的中、小功率传动。同步带传动用于要求传动比准确的中、小功率传动。如:放映机、录音机、磨床和纺织机械等。如:放映机、录音机、磨床和纺织机械等。V=3050m/s,i 10 =0.98二、带传动的设计准则和单根二、带传动的设计准则和单根V带的基本额定功率带的基本额定功率 设计准则:设计准则:在保证带传动不打滑的条件下,使带具有在保证带传动不打滑的条件下,使带具有一定的疲劳强度和寿命。一定的疲劳强度和寿命。3单根单根V带的许用功率:带的许用功率:121vfeFF 1112vfeFF 最大有效拉力:最大有效拉力:)11()11(1
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