帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)

1、第五章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)通過(guò)中間撓性件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,適用于兩軸中心距較大場(chǎng)合 帶傳動(dòng)：組成：帶和帶輪類型：摩擦式帶傳動(dòng) 嚙合式帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)：組成：鏈條和鏈輪類型：嚙合式 一、帶傳動(dòng)的組成及特點(diǎn) 固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪1(主動(dòng)輪)；固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪3(從動(dòng)輪)；緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶2。1帶傳動(dòng)的組成51 帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用 嚙合傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（同步帶傳動(dòng)）。 2傳 動(dòng) 原 理 摩擦傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（平帶和帶傳動(dòng)） 。3、傳動(dòng)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）有過(guò)載保護(hù)作用（過(guò)載打滑) 2）有

2、緩沖吸振作用， 運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪音（帶有彈性） 3）適于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)（中心距大） 4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝精度要求不高，維護(hù)方便缺點(diǎn)：1）有彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)比i不恒定 2）張緊力較大（與嚙合傳動(dòng)相比）軸上壓力較大 3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊 4）打滑，使帶壽命較短 5）帶與帶輪間會(huì)產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場(chǎng)合 6）效率低。二、帶傳動(dòng)的類型1.應(yīng)用: 帶傳動(dòng)傳動(dòng)的功率P100KW，帶速v=5-30m/s，平均傳動(dòng)比i7，傳動(dòng)效率為94%-96%。同步齒形帶的帶速為40-50m/s，傳動(dòng)比i10，傳遞功率可達(dá)200KW,效率高達(dá)98%-99%。 帶傳動(dòng)主要用于要求傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格

3、的中小功率的較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)2.類型:1)摩擦式帶傳動(dòng)按傳動(dòng)帶的截面形狀分（1）平帶 平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多。 （2）V帶： 截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。應(yīng)用最廣的帶傳動(dòng)是帶傳動(dòng)，在同樣的張緊力下，帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。 在相同的張緊力作用下，V帶可比平帶產(chǎn)生較大的正壓力，因而獲得較大的摩擦力。 設(shè)平帶與V帶傳動(dòng)承受相同的張緊力Q,則平帶工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力為 Ff = fN = fQ V帶工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力為這種情況表明，在同樣張緊條件下，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力遠(yuǎn)比平帶傳動(dòng)大。因此，在傳遞相同功率的情

4、況下，V帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為緊湊。 (3）多楔帶：它是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶?？蓚鬟f很大的功率。多楔帶傳動(dòng)兼有平帶傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合。（4）圓形帶： 橫截面為圓形。只用于小功率傳動(dòng)。2)嚙合式帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，具有的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小;傳遞功率大。用于要求傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)精度較高的場(chǎng)合.(強(qiáng)力層為鋼絲繩,變形小;帶輪為漸開(kāi)線齒形)3)帶傳動(dòng)傳動(dòng)形式 開(kāi)口傳動(dòng) 交叉?zhèn)鲃?dòng) 半交叉?zhèn)鲃?dòng)V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶、大楔角V帶等。其中以普通V帶和窄V帶應(yīng)用較廣，

5、本章主要討論普通V帶傳動(dòng)。 一、一、V V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn) 1.結(jié)構(gòu):標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示。強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)(制造方便,抗拉強(qiáng)度高)和線繩結(jié)構(gòu)(柔韌性好,抗彎強(qiáng)度高,適用帶輪直徑小,轉(zhuǎn)速較高場(chǎng)合)。 52 V帶與V帶輪2.標(biāo)準(zhǔn):按截面尺寸的不同分為Y、Z、A、B、C、D、E共7種型號(hào)，其截面尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。在同樣的條件下，截面尺寸大則傳遞的功率就大3.參數(shù)和尺寸:帶的截面尺寸節(jié)寬節(jié)面的寬度bp。相對(duì)高度V帶高度h與 節(jié)寬bp之比。約為0.7(窄0.9)帶輪基準(zhǔn)直徑V帶輪上與所配V帶節(jié)寬bp 相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑。基準(zhǔn)長(zhǎng)度帶節(jié)面長(zhǎng)度(V帶在帶輪上張緊

6、后，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度Ld 。)節(jié)面當(dāng)V帶受彎曲時(shí)， 長(zhǎng)度不變的中性層。4.帶的標(biāo)記:Z1400GB11544-89帶型基準(zhǔn)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)5.窄V帶窄v帶頂面呈弧形，可使帶芯受力后保持直線平齊排列，因而各線繩受力均勻；兩側(cè)呈凹形，帶彎曲后側(cè)面變直，與輪槽能更好貼合，增大了摩擦力；主要承受拉力的強(qiáng)力層位置較高，使帶的傳力位置向輪緣靠近；壓縮層高度加大，使帶與帶輪的有效接觸面積增大，可增大摩擦力和提高傳動(dòng)能力；保布層采用特制柔性保布，使帶繞性更好，彎曲應(yīng)力較小。2.結(jié)構(gòu):(1).輪的結(jié)構(gòu):(2).輪槽尺寸:注意帶的楔角為什么大于帶輪輪槽楔角?二、帶輪的材料與結(jié)構(gòu)二、帶輪的材料與結(jié)構(gòu)1.材料

7、:通常采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為HT150和HT200。轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。 小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。 因此，與普通v帶傳動(dòng)相比，窄v帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)能力更大、（比同尺寸普通v帶傳動(dòng)功率大50150），能用于高速傳動(dòng)（v=35 45m/s）。效率高（達(dá)9296）、結(jié)構(gòu)緊湊、疲勞壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，窄v帶傳動(dòng)已廣泛應(yīng)用于高速、大功率的機(jī)械傳動(dòng)裝置。6.活絡(luò)V帶中心距不能調(diào)整的低速輕載的場(chǎng)合S型：實(shí)心帶輪P型：腹板帶輪H型：孔板帶輪E型：橢圓輪幅帶輪3.帶輪的標(biāo)記:帶輪帶輪 A 3A 3100 P GB10412-89100 P GB10412-89名稱名稱槽型槽型槽數(shù)槽數(shù)基

8、準(zhǔn)直徑基準(zhǔn)直徑結(jié)構(gòu)形式代號(hào)結(jié)構(gòu)形式代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)53 帶傳動(dòng)的受力分析和應(yīng)力分析一.受力分析和打滑設(shè)帶的總長(zhǎng)度不變，根據(jù)線彈性假設(shè)：F1F0F0F2；或：F1 F22F0；記傳動(dòng)帶與小帶輪或大帶輪間總摩擦力為Ff，其值由帶傳動(dòng)的功率P和帶速v決定。 帶傳動(dòng)尚未工作時(shí)，傳動(dòng)帶中的預(yù)緊力為F0。 帶傳動(dòng)工作時(shí)，一邊拉緊，一邊放松，記緊邊拉力為F1和松邊拉力為F2。 定義由負(fù)載所決定的傳動(dòng)帶的有效圓周力為FeP/v，則顯然有FeFf。 帶傳動(dòng)的最大有效拉力Fmax有多大？由歐拉公式可知：feFF211120maxffeeFF歐拉公式給出的是帶傳動(dòng)在極限狀態(tài)下各力之間的關(guān)系，或者說(shuō)是給出了一個(gè)具

9、體的帶傳動(dòng)所能提供的最大有效拉力Fec 。預(yù)緊力F0最大有效拉力Fec 包角最大有效拉力Fec 摩擦系數(shù) f最大有效拉力Fec 切記：歐拉公式不可用于非極限狀態(tài)下的受力分析！切記：歐拉公式不可用于非極限狀態(tài)下的受力分析！取繞在主動(dòng)輪或從動(dòng)輪上的傳動(dòng)帶為研究對(duì)象，有:FeFfF1F2；因此有：F1F0Fe2；F2F0Fe2；12包角的概念當(dāng)已知帶傳遞的載荷時(shí)，可根據(jù)歐拉公式確定應(yīng)保證的最小初拉力F0。)3 .57(60180121aDD打滑:若帶的工作載荷加大，有效圓周力達(dá)到臨界值Fmax后，則帶與帶輪間會(huì)發(fā)生明顯顯著全面的相對(duì)滑動(dòng)，即產(chǎn)生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急速降低，帶傳動(dòng)失

10、效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。帶傳動(dòng)在工作過(guò)程中帶上的應(yīng)力有：分析詳見(jiàn)二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析 拉應(yīng)力：緊邊拉應(yīng)力、松邊拉應(yīng)力； 離心應(yīng)力：帶沿輪緣圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的離心力在帶中產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力； 彎曲應(yīng)力：帶繞在帶輪上時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。為了不使帶所受到的彎曲應(yīng)力過(guò)大，應(yīng)限制帶輪的最小直徑。槽 型ZABCSPZSPASPASPCddmin/mm 50751252006390140224工作時(shí)帶在變應(yīng)力工作狀態(tài)下工作，隨著位置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化，帶將產(chǎn)生疲勞破壞。由疲勞強(qiáng)度條件：11maxcb帶的許用拉應(yīng)力三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)帶傳動(dòng)在工作時(shí)，從緊邊到松邊，傳動(dòng)帶所受的拉力是變化的，因此帶的彈性變形也是變

11、化的。帶傳動(dòng)中因帶的彈性變形變化而引起的帶與帶輪間的局部相對(duì)滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。54 帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比%100121vvv12)1 (vv或)/(6000111smndv)/(6000222smndv其中：因此，傳動(dòng)比為：1221)1 (ddnni彈性滑動(dòng)導(dǎo)致：從動(dòng)輪的圓周速度v2主動(dòng)輪的圓周速度v1，速度降低的程度可用滑動(dòng)率來(lái)表示： 1221ddnni理因帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率=0.01-0.02,其值不大，可不予考慮。彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別 A.現(xiàn)象：彈性滑動(dòng)發(fā)生在繞出帶輪前帶與輪的部分接觸長(zhǎng)度上 打滑發(fā)生在帶與輪的全部接觸長(zhǎng)度B.原因：彈性滑動(dòng)：帶兩邊的拉力差，帶的彈性 打滑：過(guò)載C.結(jié)論

12、：彈性滑動(dòng)不可避免 打滑可避免 一、帶傳動(dòng)的一、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.失效形式失效形式 1）打滑；）打滑；2）帶的疲勞破壞）帶的疲勞破壞 另外：磨損靜態(tài)拉斷等另外：磨損靜態(tài)拉斷等5 55 5 普通普通V V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)2.2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證帶在不打滑的前提下，有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證帶在不打滑的前提下，有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命 設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)為：功率P，轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動(dòng)比i），外廓尺寸要求及工作條件等。設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶的型號(hào)、長(zhǎng)度L、根數(shù)Z、傳動(dòng)中心距a、帶輪基準(zhǔn)直徑及其它結(jié)構(gòu)尺寸，材料及張緊方式等。二、單根二、單根V V帶的基本額定功率帶

13、的基本額定功率單根普通單根普通v v帶在試驗(yàn)條件所能傳遞的功率，稱為基本額定功率，帶在試驗(yàn)條件所能傳遞的功率，稱為基本額定功率，用用P1P1表示表示單根普通單根普通v v帶在設(shè)計(jì)所給定的實(shí)際條件下，允許傳遞的功率，稱帶在設(shè)計(jì)所給定的實(shí)際條件下，允許傳遞的功率，稱為額定功率，用為額定功率，用P P表示：表示： P P=(P=(P1 1+ +P P1 1)KK)KKL L式中式中: P1: P1為為單根單根V V帶的基本額定功率帶的基本額定功率,kW,kW； 查表查表5 55 5單根普通單根普通v v帶基本額定功率帶基本額定功率P P1 1是在特定試驗(yàn)條件（特定的帶基準(zhǔn)長(zhǎng)是在特定試驗(yàn)條件（特定的帶

14、基準(zhǔn)長(zhǎng)度度L Ld d，特定使用壽命，傳動(dòng)比，特定使用壽命，傳動(dòng)比i=1i=1，包角，包角180180，載荷平穩(wěn)）下測(cè)，載荷平穩(wěn)）下測(cè)得的帶所能傳遞的功率。一般設(shè)計(jì)給定的實(shí)際條件與上述試驗(yàn)條件得的帶所能傳遞的功率。一般設(shè)計(jì)給定的實(shí)際條件與上述試驗(yàn)條件不同，須引入相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行修正。不同，須引入相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行修正。P1P1為功率增量為功率增量,Kw; ,Kw; 當(dāng)傳動(dòng)比當(dāng)傳動(dòng)比i1i1時(shí)時(shí), ,帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較小小, ,傳遞的功率可以增大些。查表傳遞的功率可以增大些。查表5 56 6。 KK包角修正系數(shù)，見(jiàn)教包角修正系數(shù)，見(jiàn)教材表材表5 57 7；K KL L帶長(zhǎng)修正

15、系數(shù)帶長(zhǎng)修正系數(shù), ,見(jiàn)教材表見(jiàn)教材表5 58 8。三、三、V V帶型號(hào)和根數(shù)的確定帶型號(hào)和根數(shù)的確定帶型號(hào)可由計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速帶型號(hào)可由計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1n1查教材圖查教材圖1010得到。得到。P PC C=K=KA AP PP P為傳動(dòng)的額定功率為傳動(dòng)的額定功率kWkW；KAKA為工作情況系數(shù)，查教材表為工作情況系數(shù)，查教材表5 59 9。V V型帶的根數(shù)型帶的根數(shù)Z Z可按下式確定：可按下式確定：Z=PZ=PC C/ P/ P= PC/(P1+= PC/(P1+P1)KKP1)KKL L一般一般Z=Z=，maxmax10.10.以保證受力均勻。以保證受力均勻。四、主要參數(shù)的確定

16、四、主要參數(shù)的確定1. 1. 帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶速帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶速帶輪直徑小，則傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，但彎曲應(yīng)力大，使帶的壽命降低。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取小輪帶輪直徑小，則傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，但彎曲應(yīng)力大，使帶的壽命降低。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取小輪基準(zhǔn)直徑基準(zhǔn)直徑d dd1d1d ddmindmin。d ddmindmin值見(jiàn)表值見(jiàn)表。帶速帶速V Vddd1d1n1/60n1/6010001000式中：式中：V V的單位的單位m/s; dm/s; dd1d1的單位為的單位為mm; nmm; n1 1的單位為的單位為r/min.r/min.若若V V太小，由太小，由P=FVP=FV可知，傳遞同樣功率可知，傳遞同樣功率P0.6

17、m/s v0.6m/s 。三、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算三、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知：已知：P P，載荷性質(zhì)，工作條件，轉(zhuǎn)速，載荷性質(zhì)，工作條件，轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2；求：鏈輪齒數(shù)；求：鏈輪齒數(shù)Z Z1 1、Z Z2 2，節(jié)距，節(jié)距P P，列數(shù)，中心距列數(shù)，中心距a a，潤(rùn)滑方式等。，潤(rùn)滑方式等。中、高速鏈傳動(dòng)（中、高速鏈傳動(dòng)（V V0.6m/s0.6m/s）對(duì)于中、高速鏈傳動(dòng)，其主要失效形式是鏈條的疲勞破壞，它可按功率曲線對(duì)于中、高速鏈傳動(dòng)，其主要失效形式是鏈條的疲勞破壞，它可按功率曲線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)實(shí)際工作條件與上述條件不同時(shí)，應(yīng)對(duì)查得的圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)實(shí)際工作條件與上述條件不同時(shí)，應(yīng)對(duì)查得的P

18、 P0 0值加以修正。則值加以修正。則鏈傳動(dòng)的功率鏈傳動(dòng)的功率P P為：為：P PP P0 0K Kz zK Ki iK KK Kptpt/K/KA A式中：式中：P P名義功率，名義功率，kWkW； K KA A為工作情況系數(shù)，查表為工作情況系數(shù)，查表5 51515；K Kz z為小鏈輪系數(shù)，查表為小鏈輪系數(shù)，查表5 51616；K Ki i為傳動(dòng)比系數(shù)，查表為傳動(dòng)比系數(shù)，查表5 51717； K K為中心距系數(shù)，查表為中心距系數(shù)，查表5 51818；K Kptpt為多排鏈系數(shù)，查表為多排鏈系數(shù)，查表5 519.19.低速鏈傳動(dòng)（低速鏈傳動(dòng)（V V0.60.6m/s0.60.6m/s）對(duì)于低

19、速傳動(dòng)，其主要失效形式為鏈條過(guò)載拉斷，必須對(duì)靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于低速傳動(dòng)，其主要失效形式為鏈條過(guò)載拉斷，必須對(duì)靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。通常是校核鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)通常是校核鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)S S，其計(jì)算公式為：，其計(jì)算公式為：S=FS=FQ Q/K/KA AF F4-84-8式中：式中：FQFQ為極限拉伸載荷，表為極限拉伸載荷，表5-115-11。F F為鏈的工作拉力，為鏈的工作拉力，N N。 四、鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇四、鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇1.1.鏈節(jié)距鏈節(jié)距鏈節(jié)距鏈節(jié)距P P越大，承載能力越大，但引起的沖擊，振動(dòng)和噪音也越大。為使傳動(dòng)越大，承載能力越大，但引起的沖擊，振動(dòng)和噪音也越大。為使傳

20、動(dòng)平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量選用節(jié)距較小的單排鏈，高速重載時(shí)，可選用小節(jié)距的平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量選用節(jié)距較小的單排鏈，高速重載時(shí)，可選用小節(jié)距的多排鏈。多排鏈。2 2鏈輪齒數(shù)鏈輪齒數(shù)選擇小鏈輪齒數(shù)選擇小鏈輪齒數(shù)Z Z1 1 計(jì)算大鏈輪齒數(shù)計(jì)算大鏈輪齒數(shù)Z Z2 2= =iZiZ1 1。小鏈輪齒數(shù)小鏈輪齒數(shù)Z Z1 1過(guò)少過(guò)少運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)嚴(yán)重。運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)嚴(yán)重。小鏈輪齒數(shù)小鏈輪齒數(shù)Z Z1 1過(guò)大過(guò)大增大了傳動(dòng)的尺寸和質(zhì)量增大了傳動(dòng)的尺寸和質(zhì)量 。另為使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)宜取奇數(shù)。另為使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)宜取奇數(shù)。中心距中心距a a過(guò)小過(guò)小鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，加劇磨損和疲勞；鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，加劇磨損和疲勞； 鏈條在小輪上的包角變小，易跳齒和脫鏈；鏈條在小輪上的包角變小，易跳齒和脫鏈；中心距中心距a