機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)課件：帶傳動(dòng)

1、帶傳動(dòng),概述 帶傳動(dòng)工作情況的分析 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 V帶輪設(shè)計(jì) V帶傳動(dòng)的張緊裝置,大理石切割機(jī),轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī),拖拉機(jī),車(chē)身沖壓機(jī),機(jī)器人關(guān)節(jié),1 概述,1、帶傳動(dòng)的組成 2、傳 動(dòng) 原 理 摩擦型傳動(dòng) 嚙合行傳動(dòng) 3、帶傳動(dòng)的應(yīng)用：在各類(lèi)機(jī)械中應(yīng)用廣泛，但摩擦式帶傳動(dòng)不適用于對(duì)傳動(dòng)比有精確要求的場(chǎng)合,4、帶傳動(dòng)的分類(lèi) 平帶傳動(dòng) V帶傳動(dòng) 圓帶傳動(dòng) 多楔帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng) 普通平帶 平帶 片基平帶 普通V帶 V帶 窄V帶 齒形V帶 寬V帶 圓帶 多楔帶 同步帶,帶傳動(dòng),傳動(dòng)帶,普通平帶,平帶輪,膠帆布平帶、編織帶（整卷出售、接頭 ）、高速帶（無(wú)接頭） 。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心

2、距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多,普通V帶特點(diǎn) 在一般機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最為廣泛，傳動(dòng)功率大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。由于帶與帶輪間是V形槽面摩擦，故可產(chǎn)生比平型帶更大的有效圓周力（約為倍）。 普通帶有包布型帶和切邊型帶兩類(lèi)。 普通V帶有：Y、Z、A、B、C、D、E等型號(hào)，其截面依次增大,包布型帶,切邊型帶,帶輪,窄V帶特點(diǎn) .與同型號(hào)的普通帶相比,窄V帶的高度為普通V帶的1.3倍所以其橫向剛度較大； .自由狀態(tài)下，帶的頂面為拱形，受力后繩芯為排齊狀，因而帶芯受力均勻； .帶的側(cè)面為內(nèi)凹曲面，帶在輪上彎曲時(shí)，帶側(cè)面變直，使之與輪槽保持良好的貼合； .窄帶承載能力較普通帶可提高50%-150%，使用壽命長(zhǎng)。 窄V帶

3、有：SPZ、SPA、SPB、SPC等型號(hào)，其截面依次增大,包布窄帶,窄帶輪,寬V帶特點(diǎn) 1.寬帶主要用于無(wú)級(jí)變速裝置的中間撓性摩擦件，因此常稱(chēng)為無(wú)級(jí)變速帶 2.帶體寬，可有較大變速的范圍的； 3.帶體較薄，以減小彎曲應(yīng)力和縱向截面變形，但其橫向變形較大，因此比普通帶壽命短； 4.為使調(diào)速機(jī)構(gòu)靈活，使用時(shí)應(yīng)保持良好的潤(rùn)滑,寬帶,同步帶特點(diǎn) 綜合帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。由于帶的工作面呈齒形，與帶輪的齒槽作嚙合傳動(dòng)，并由帶的抗拉層承受負(fù)載，故帶與帶輪之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，從而使主、從動(dòng)輪間能作無(wú)滑差的同步傳動(dòng)。 同步帶傳動(dòng)的速度范圍很寬，從每分鐘幾轉(zhuǎn)到線(xiàn)速度40ms以上，傳動(dòng)效率可達(dá)99.5，傳

4、動(dòng)比可達(dá)10，傳動(dòng)功率從幾瓦到數(shù)百千瓦。 同步帶現(xiàn)已在各種儀器、計(jì)算機(jī)、汽車(chē)、工業(yè)縫紉機(jī)、紡織機(jī)和其它通用機(jī) 械中得到廣泛應(yīng)用,同步帶輪,同步帶,同步帶傳動(dòng),多楔帶輪,多楔帶,兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)，工作接觸面數(shù)多，摩擦力大，柔韌性好，用于結(jié)構(gòu)緊湊而傳遞功率較大的場(chǎng)合。解決多根V帶長(zhǎng)短不一而受力不均,轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī),齒形帶,5、 傳動(dòng)形式 按照傳動(dòng)比分類(lèi)：定傳動(dòng)比、有級(jí)變速、無(wú)級(jí)變速,按照兩軸的位置和轉(zhuǎn)向分類(lèi)：開(kāi)口傳動(dòng)、交叉?zhèn)鲃?dòng)、半交叉?zhèn)鲃?dòng)、張緊輪傳動(dòng) 等。 注：交叉?zhèn)鲃?dòng)、半交叉?zhèn)鲃?dòng)適用于平帶,6、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 優(yōu)點(diǎn)：帶有良好彈性，具有緩沖、減振作用； 依靠摩擦力傳遞，但過(guò)載時(shí)，帶與帶輪打

5、滑，可保護(hù)其它零件； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、安裝、維護(hù)方便； 適用于中心距較大的兩軸間的傳遞。 缺點(diǎn)：彈性滑動(dòng)（速度損失，傳動(dòng)比不恒定）； 軸及軸承受力較大； 摩擦大，帶壽命短，傳動(dòng)效率低； 結(jié)構(gòu)不緊湊。 應(yīng)用范圍：不宜于大功率傳動(dòng)，平帶傳動(dòng)傳遞功率小于500kW，V帶傳動(dòng)傳遞功率小于700kW；帶的工作速度一般為525m/s。帶速不宜過(guò)低或過(guò)高，否則均會(huì)降低帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力,7、V帶傳動(dòng)和平帶傳動(dòng)的比較 在相同條件下，V帶較平帶能產(chǎn)生更大的摩擦力。因此，V帶傳動(dòng)應(yīng)用更為廣泛。本章主要介紹V帶傳動(dòng),8、V帶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) V帶分類(lèi)：普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、齒形V帶、聯(lián)組V帶等 。 注：一般

6、多使用普通V帶，目前窄V帶的使用亦日趨廣泛,普通V帶的結(jié)構(gòu) 簾布芯V帶：制造方便 抗拉體 繩芯V帶：柔韌性好，抗彎強(qiáng)度大 普通V帶的截型：Y、Z、A、B、C、D、E七種 窄V帶的截型：SPZ、SPA、SPB、SPC四種,2.抗拉體,1.頂膠,4.包布,3.底膠,普通V帶采用基準(zhǔn)寬度制，即用基準(zhǔn)線(xiàn)的位置和基準(zhǔn)寬度來(lái)定帶輪的槽型、基準(zhǔn)直徑和帶在輪槽中的位置。 節(jié)面： 節(jié)寬bP： 輪槽基準(zhǔn)寬度bd：bd=bp 帶輪基準(zhǔn)直徑dd：dddp 基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld（公稱(chēng)長(zhǎng)度,9、帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算,V帶傳動(dòng)的主要幾何參數(shù)有：中心距a、帶的計(jì)算長(zhǎng)度Ld0、帶輪的基準(zhǔn)直徑D1，D2、包角1,2 帶傳動(dòng)工作情況的分析,2

7、.1 帶傳動(dòng)中的力分析 初拉力F0： 緊邊和松邊： 如果近似認(rèn)為帶工作時(shí)的總長(zhǎng)度不變，則帶緊邊拉力的增加量，應(yīng)等于松邊拉力的減少量，即F1-F0=F0-F2 或F1+F2 =2F0,有效圓周力F 在帶傳動(dòng)中，有效圓周力F并不是作用于某固定點(diǎn)的集中力，而是帶和帶輪接觸面上各點(diǎn)摩擦力的總和，故整個(gè)接觸面上的總摩擦力Fe即等于帶所傳遞的有效圓周力，則 帶傳動(dòng)所能傳遞的功率P為 則,2.2 帶傳動(dòng)的最大有效拉力及其影響因素 1最大有效圓周力FC 當(dāng)帶有打滑趨勢(shì)時(shí)，帶和帶輪間的摩擦力達(dá)到極限值，亦即帶傳動(dòng)的有效圓周力達(dá)到最大值，這時(shí)， 式中 e為自然對(duì)數(shù)的底；為摩擦系數(shù)（對(duì)V帶，為當(dāng)量摩擦系數(shù)V）；帶在

8、帶輪上的包角；q每米帶長(zhǎng)的質(zhì)量,Fc與哪些因素有關(guān),2影響最大有效圓周力的因素 預(yù)緊力 ： 包角 ： 摩擦系數(shù) ： 帶的單位質(zhì)量q和帶速v,摩擦系數(shù)取值,橡膠 鋼 橡膠 鑄鐵,F0越大越好嗎？ 越小呢,增大小輪包角的結(jié)構(gòu)措施 合理安排松邊、緊邊的位置,合理張緊,2.3 帶的應(yīng)力分析 帶工作時(shí)受拉應(yīng)力、離心應(yīng)力C及彎曲應(yīng)力b作用,帶工作時(shí)的應(yīng)力情況，可得如下結(jié)論： 帶各點(diǎn)的應(yīng)力不相同； 最大應(yīng)力為 最大應(yīng)力發(fā)生在帶在緊邊剛繞上主動(dòng)輪處； 帶是在循環(huán)變應(yīng)力下工作，帶的壽命與應(yīng)力的大小及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定值后，將使帶產(chǎn)生疲勞破壞,2.4 帶的彈性滑動(dòng)和打滑 1、帶的彈性滑動(dòng),產(chǎn)

9、生的原因,帶的彈性、松邊與緊邊拉力差,定義,由于帶的彈性而產(chǎn)生的帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)稱(chēng)為彈性滑動(dòng),彈性滑動(dòng)的特點(diǎn),不可避免的 彈性滑動(dòng)率,傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、效率降低、帶的磨損,彈性滑動(dòng)的后果,彈性滑動(dòng)現(xiàn)象分析： 緊邊在A點(diǎn)繞上主動(dòng)輪 帶的拉力逐漸降低， 變形量減小 帶速滯后于帶輪 即帶與輪之間發(fā)生 相對(duì)滑動(dòng),A,B,B,靜弧,動(dòng)弧,2、帶的打滑,產(chǎn)生的原因,外載荷增加，使得,造成的后果,帶的磨損急劇增加、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速急劇下降，直至傳動(dòng)失效,打滑的特點(diǎn),可以避免的,帶打滑時(shí)的現(xiàn)象,如何避免帶發(fā)生 打滑,3、帶的彈性滑動(dòng)和打滑 動(dòng)弧是接觸弧的一部分 動(dòng)弧位于主動(dòng)輪的出口邊 歐拉公式適用于動(dòng)弧 當(dāng)動(dòng)弧

10、擴(kuò)展到整個(gè)接觸弧時(shí)發(fā)生打滑 彈性滑動(dòng)不可避免，打滑可以避免 彈性滑動(dòng)造成傳動(dòng)比不穩(wěn)定,A,B,B,靜弧,動(dòng)弧,3 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,3.1 帶傳動(dòng)的疲勞強(qiáng)度 1. 帶傳動(dòng)的主要失效形式： 打滑，帶的疲勞破壞。 2. 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命,3. 單根普通V帶的許用功率P0 V帶的疲勞強(qiáng)度條件為 由上兩式得： 則單根普通V帶所允許傳遞的功率為 在包角=1800、特定長(zhǎng)度、平穩(wěn)工作條件下，單根普通V帶的基本額定功率P0見(jiàn)表4.6。 當(dāng)實(shí)際工作條件與上述特定情況不同時(shí)，應(yīng)對(duì)P0加以修正,3.2 傳動(dòng)參數(shù)的選擇 帶傳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)內(nèi)容,功率P

11、主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2 （或傳動(dòng)比i） 傳動(dòng)位置要求（水平傳動(dòng)或傾斜傳動(dòng)） 工作條件,帶型號(hào) 帶輪直徑D1，D2 帶根數(shù)z 中心距 a 帶長(zhǎng) Ld 初拉力F0 壓軸力Fr 帶輪結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)步驟和方法 1確定計(jì)算功率Pc Pc=KAP 式中 P傳動(dòng)的功率；KA工作情況系數(shù),每天工作小使數(shù)（h,16,1016,10,16,1016,10,1.4,1.3,1.2,1.3,1.2,1.1,帶式輸送機(jī)（不均勻負(fù)）,旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)(非離心式),通風(fēng)機(jī)7.5kW）,發(fā)電機(jī),金屬切削機(jī)床,印刷機(jī),旋轉(zhuǎn)篩,鋸木機(jī)和木工機(jī)械,載荷變動(dòng)小,1.8,1.6,1.5,1.5,1.4,1.3,破碎機(jī)(旋轉(zhuǎn)式,顎

12、式等),磨碎機(jī)(球磨,棒磨,管磨,載荷變動(dòng)很大,1.6,1.3,1.4,1.1,負(fù)載啟動(dòng),1.3,1.1,1.5,1.4,1.2,制磚機(jī),斗式提升機(jī),往復(fù)式水泵和壓縮機(jī),起重機(jī),磨粉機(jī),沖剪機(jī)床,橡膠機(jī)械,振動(dòng)篩,紡織機(jī)械,重載輸送機(jī),載荷變動(dòng)較大,1.2,1.2,1.0,液體攪拌機(jī),通風(fēng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)（7.5kW）,離心式水泵和壓縮機(jī),輕負(fù)荷輸送機(jī),載荷變動(dòng)最小,軟啟動(dòng),KA,工 況,2選擇帶型 根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，選定帶型,3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1和D2 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑D1； 驗(yàn)算帶的速度v； 普通V帶，vmax=2530m/s。若vvmax，則離心力過(guò)大，則應(yīng)減小D1；如

13、v過(guò)小，則表示所選D1過(guò)小，這將使所需的有效拉力過(guò)大，即所需帶的根數(shù)z過(guò)多，于是帶輪的寬度、軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大。一般以v10m/s為宜。 計(jì)算從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑D2,4確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 初定中心距a0 分析：若a，則帶長(zhǎng)，帶在工作時(shí)會(huì)抖動(dòng)，外廓尺寸；但a不宜過(guò)小，否則包角，傳動(dòng)能力下降，帶長(zhǎng)，當(dāng)v一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)繞轉(zhuǎn)次數(shù)。 帶的計(jì)算長(zhǎng)度Ld0 由Ld0確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld,實(shí)際中心距a 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力，中心距的變動(dòng)范圍為,5驗(yàn)算小帶輪上的包角1 （至少900） 6確定帶的根數(shù)z 式中 K包角系數(shù)，考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)；KL長(zhǎng)度系數(shù)，考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的

14、影響系數(shù)；P0單根普通V帶的許用功率；P0計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶額定功率的增量。 在確定V帶的根數(shù)時(shí)，為了使各根V帶受力均勻，根數(shù)不宜太多（通常z1012），否則應(yīng)該選帶的截型，重新計(jì)算,7確定單根V帶的初拉力F0 預(yù)緊力的大小是保證帶傳動(dòng)正常工作的重要因素。預(yù)緊力過(guò)小，摩擦力小，容易發(fā)生打滑；預(yù)緊力過(guò)大，則帶壽命低，軸和軸承承受的壓力大。 單根V帶所需的預(yù)緊力為 8計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（簡(jiǎn)稱(chēng)壓軸力）FQ,4 V帶輪設(shè)計(jì) 1、帶輪的組成 典型的帶輪由輪緣（用以安裝傳動(dòng)帶）、輪轂（用以安裝在軸上）、輪幅或幅板（聯(lián)接輪緣與輪轂）。 2、V帶輪的設(shè)計(jì)要求 質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；工作面和尺寸保持一定精度 3、帶輪的材料 HT150、HT200（低速）、鋼（高速，帶速小于45m/s）、 鋁或塑料（小功率）。 4、帶輪的結(jié)構(gòu) 輪槽尺寸 結(jié)構(gòu)尺寸,實(shí)心式帶