機(jī)械設(shè)計(jì)第6章：帶傳動(dòng)2016

1、第六章第六章F概述F帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動(dòng)的受力分析F帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析F帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則FV型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)F張緊裝置第一節(jié)第一節(jié)F概述F帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動(dòng)的受力分析F帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析F帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則FV型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)F張緊裝置機(jī)械傳動(dòng)分類(lèi)及特點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)分類(lèi)及特點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在傳動(dòng)效率、單級(jí)傳動(dòng)比、傳動(dòng)功率、中心距、傳動(dòng)準(zhǔn)確性、無(wú)級(jí)調(diào)速、過(guò)載保護(hù)、壽命、噪聲、價(jià)格等等機(jī)械傳動(dòng)分類(lèi)機(jī)械傳動(dòng)分類(lèi) 直接接觸傳動(dòng)直接接觸傳動(dòng) 有中間機(jī)件的傳動(dòng)有中間機(jī)件的傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)摩擦傳動(dòng) 摩擦輪傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng) 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng) 繩傳動(dòng)繩傳

2、動(dòng) 摩擦無(wú)級(jí)變速器摩擦無(wú)級(jí)變速器 摩擦無(wú)級(jí)變速器摩擦無(wú)級(jí)變速器嚙合傳動(dòng)嚙合傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng) 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng) 凸輪機(jī)構(gòu)等凸輪機(jī)構(gòu)等帶傳動(dòng)的組成帶傳動(dòng)的組成p帶傳動(dòng)利用中間撓性件將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給一定距離以外的平行的從動(dòng)軸。p帶傳動(dòng)一般由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和環(huán)形傳動(dòng)帶組成。帶傳動(dòng)的工作原理帶傳動(dòng)的工作原理p靜止時(shí)，兩邊拉力相等p傳動(dòng)時(shí)，拉力大的一邊稱(chēng)為主動(dòng)邊（緊邊）， 拉力小的一邊為從動(dòng)邊（松邊）p靠帶與帶輪接觸弧間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力F1F2Ff12F0F0F0F0第二節(jié)第二節(jié)F概述F帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動(dòng)

3、的受力分析F帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析F帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則FV型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)F張緊裝置帶傳動(dòng)的類(lèi)型（帶傳動(dòng)的類(lèi)型（1）按工作原理分類(lèi)按工作原理分類(lèi)摩擦傳動(dòng)型帶傳動(dòng)安裝時(shí)帶已經(jīng)被拉緊，靠帶與帶輪間的摩擦力完成傳動(dòng)。嚙合傳動(dòng)型帶傳動(dòng)同步帶通過(guò)帶輪齒與帶齒的嚙合完成傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的類(lèi)型（帶傳動(dòng)的類(lèi)型（2）按帶截面形狀分類(lèi)按帶截面形狀分類(lèi)平帶傳動(dòng)：截面為扁平矩形，底面是工作面，可實(shí)現(xiàn)多種形式的傳動(dòng)帶傳動(dòng)：亦稱(chēng)三角帶，截面為等腰梯形，帶兩側(cè)面是工作面，當(dāng)量摩擦系數(shù)大，承載力大，只用于開(kāi)口傳動(dòng)多楔帶傳動(dòng)：具有平、帶的優(yōu)點(diǎn)FVFnnfFfF FnFnFV 2fnFfFsin/ 2VvVfFf F帶傳動(dòng)的類(lèi)型（帶

4、傳動(dòng)的類(lèi)型（3）按傳動(dòng)形式分類(lèi)按傳動(dòng)形式分類(lèi)開(kāi)口傳動(dòng) 兩軸平行，同向回轉(zhuǎn) 交叉?zhèn)鲃?dòng) 兩軸平行，反向回轉(zhuǎn) 半交叉?zhèn)鲃?dòng) 兩軸交錯(cuò)，不能逆轉(zhuǎn) 帶傳動(dòng)的特點(diǎn)帶傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)緩沖減振，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)過(guò)載保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 精度低， 成本低缺點(diǎn)外廓尺寸和軸上壓力大傳動(dòng)比不固定，效率低帶的壽命短需要張緊裝置不宜用于高溫和易燃場(chǎng)合第三節(jié)第三節(jié)F概述F帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動(dòng)的受力分析F帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析F帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則FV型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)F張緊裝置V型帶的結(jié)構(gòu)組成型帶的結(jié)構(gòu)組成伸張層伸張層( (頂膠頂膠) )壓縮層壓縮層( (底膠底膠) )強(qiáng)力層強(qiáng)力層( (抗拉體抗拉體) )包布

5、層包布層強(qiáng)力層強(qiáng)力層( (簾布、線(xiàn)繩簾布、線(xiàn)繩) )填充物填充物( (橡膠、帆布橡膠、帆布) )外包層（耐磨耐油膠布）外包層（耐磨耐油膠布）簾布芯簾布芯 線(xiàn)繩芯線(xiàn)繩芯NoImageV型帶的類(lèi)型型帶的類(lèi)型普通帶：Y、Z、A、B、C、D、E 窄帶：SPZ、SPA、SPB、SPC 傳遞功率較大，允許速度 和撓曲次數(shù)較高，結(jié)構(gòu)緊湊當(dāng)帶彎曲時(shí)中性層帶長(zhǎng)不變截面帶楔角變化(減小)帶輪輪槽角 040V型帶的截面尺寸型帶的截面尺寸帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線(xiàn)長(zhǎng)度，即V帶的公稱(chēng)長(zhǎng)度基準(zhǔn)直徑dd與帶節(jié)面對(duì)應(yīng)的帶輪的直徑基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld教材教材p137表表4-1V帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成輪緣安裝帶輪

6、輻聯(lián)接輪緣與輪轂輪轂安裝軸 輪緣輪輻輪轂基本結(jié)構(gòu)型式實(shí)心式實(shí)心式 腹板式腹板式橢圓輻式橢圓輻式孔板式孔板式V帶輪的設(shè)計(jì)要求與材料帶輪的設(shè)計(jì)要求與材料l質(zhì)量小、工藝性好、質(zhì)量分布均勻、內(nèi)應(yīng)力小、高速，靜動(dòng)平衡l工作面應(yīng)精細(xì)加工帶輪設(shè)計(jì)要求帶輪材料l灰鑄鐵HT150、HT200常用l鑄鋼、焊接（鋼板）高速 l鑄鋁、塑料小功率 第四節(jié)第四節(jié)F概述F帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動(dòng)的受力分析F帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析F帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則FV型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)F張緊裝置帶的受力分析帶的受力分析靜止?fàn)顟B(tài)工作狀態(tài)緊邊拉力增加：F0F1（緊邊拉力）松邊拉力減少：F0F2（松邊拉力） F1F212F0

7、F0F0F0兩邊拉力相等:F0（張緊力或初拉力）F1F2Ff12繞進(jìn)主動(dòng)輪的一邊為緊邊繞出從動(dòng)輪的一邊為緊邊繞出主動(dòng)輪的一邊為松邊繞進(jìn)從動(dòng)輪的一邊為松邊帶的有效圓周力帶的有效圓周力F1F212考慮帶為彈性體，緊邊拉力增加導(dǎo)致緊邊拉長(zhǎng)1松邊拉力減小導(dǎo)致松邊縮短2假定帶的總長(zhǎng)度不變F F1 1F F0 0F F0 0F F2 2F F1 1F F2 22 2F F0 0Ff取主動(dòng)輪上的帶分析F F1 1r r（F F2 2F Ff f）r rF F1 1F F2 2F Ff f有效圓周力F1 12 2根據(jù)胡克定律帶與帶輪間的摩擦力帶與帶輪間的摩擦力主動(dòng)輪作用于帶上的摩擦力的方向與輪圓周速度方向一致

8、帶作用于從動(dòng)輪上的摩擦力的方向與帶運(yùn)動(dòng)方向一致緊邊拉力與松邊拉力的關(guān)系緊邊拉力與松邊拉力的關(guān)系歐拉公式歐拉公式12FF ema=dFNdldF+dFFd/2d/2F2F1fdFN最大有效圓周力最大有效圓周力F F1 1F F2 22 2F F0 0F F1 1F F2 2F Ff fF F1 1F F0 0F Ff f/2/2F F2 2F F0 0 - -F Ff f/2/212FF ema=maxmax0121feFFFemama-=+0 0maxmax，壓緊力越大摩擦力越大，過(guò)大會(huì)加劇帶的磨損maxmax，包角越大，帶與帶輪接觸弧越長(zhǎng)，總摩擦力越大 maxmax問(wèn)題：帶傳動(dòng)的松邊在上還是

9、在下好？帶傳動(dòng)的功率帶傳動(dòng)的功率P = Fv / 1000 (kw)帶速一定時(shí)，功率與有效圓周力成正比帶傳動(dòng)f 有限，P =f v有限，要提高P可增大v，故宜將帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)問(wèn)題：帶傳動(dòng)適合于高速級(jí)還是低速級(jí)？第五節(jié)第五節(jié)F概述F帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動(dòng)的受力分析F帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析F帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則FV型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)F張緊裝置帶傳動(dòng)工作時(shí)的應(yīng)力及其分布帶傳動(dòng)工作時(shí)的應(yīng)力及其分布由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力1 1F F1 1/A/A，2 2F F2 2/A/A，1 12 2帶與輪接觸弧處的拉應(yīng)力自緊邊向松邊方向遞減由帶彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b1b12E2Eh h/

10、 /d dd1d1， b2b22E2Eh h/ /d dd2d2 僅分布于帶與輪接觸弧區(qū)域d dd1d1 v帶帶 v2 ，v1 v2 （2）帶傳動(dòng)傳動(dòng)比不穩(wěn)定F1F2緊邊緊邊松邊松邊121100%vvve-=彈性滑動(dòng)率：)1 (1221 ddddnni12dddd 帶的彈性滑動(dòng)（帶的彈性滑動(dòng)（2）接觸弧靜弧滑動(dòng)弧 包角靜角滑動(dòng)角靜弧在帶繞入帶輪的一側(cè)滑動(dòng)弧在帶繞出帶輪的一側(cè)打滑打滑l隨著有效拉力增大，滑動(dòng)角也增大。l當(dāng)傳遞的載荷（實(shí)際的圓周力）達(dá)到最大有效圓周力時(shí)，皮帶就會(huì)沿輪面全面滑動(dòng)（即滑動(dòng)角等于整個(gè)包角），此為帶傳動(dòng)的失效形式之一，打滑。l打滑首先發(fā)生在小帶輪處l打滑可以避免（控制有效拉

11、力、提高最大有效拉力）l打滑可起到過(guò)載保護(hù)作用帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式打滑；帶的疲勞損壞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則FF Ffmax； max=1+b1+c設(shè)計(jì)依據(jù)保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度或壽命單根帶允許傳遞的最大功率單根帶允許傳遞的最大功率11(1)10001000FvFvePma-=不打滑不打滑不疲勞破壞不疲勞破壞11( )(1)1000bCAvemasss-=11(1)1000Avemas-=平型帶平型帶V型帶型帶將上式中的摩擦系數(shù)將上式中的摩擦系數(shù)替換成當(dāng)量摩擦系數(shù)替換成當(dāng)量摩擦系數(shù)e e，得到，得到單根單根V V型帶允許傳遞的最大功率型帶允許傳遞的最

12、大功率sincos22emmffm=+單根帶的基本額定功率單根帶的基本額定功率P0在特定條件下（平穩(wěn)載荷、傳動(dòng)比i1、特定帶長(zhǎng)），帶能傳遞的功率 3600dmpCLZ tvs=101( )(1)1000bCAvePmasss-=由帶結(jié)構(gòu)及材質(zhì)決定的實(shí)驗(yàn)常數(shù)許用應(yīng)力帶輪數(shù)（通常取2）帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度指數(shù)（普通V帶取11.1）帶的壽命教材教材p146表表4-3和和p148表表4-5單根帶單根帶i1時(shí)傳動(dòng)功率的增量時(shí)傳動(dòng)功率的增量P0 P0是在特定條件下（平穩(wěn)載荷、傳動(dòng)比i1即包角為180o、特定帶長(zhǎng)）帶能傳遞的功率。當(dāng)i1時(shí)，從動(dòng)輪直徑大于主動(dòng)輪直徑，帶繞過(guò)從動(dòng)輪（大帶輪）時(shí)的彎曲應(yīng)力小于主動(dòng)輪（小帶

13、輪），因此，傳動(dòng)能力有所提高。教材教材p147表表4-4和和p148表表4-6提高帶傳動(dòng)工作能力的措施提高帶傳動(dòng)工作能力的措施n增大摩擦系數(shù)（材料、帶速、滑動(dòng)率）n增大包角（減小傳動(dòng)比、增大中心距、采用張緊裝置）n采用新型帶傳動(dòng)n采用高強(qiáng)度帶材料第七節(jié)第七節(jié)F概述F帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)FV型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)F帶傳動(dòng)的受力分析F帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析F帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則FV型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)F張緊裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容傳遞的名義功率P 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 工況條件、原動(dòng)機(jī)類(lèi)型等已知條件V帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)帶輪直徑和結(jié)構(gòu)傳動(dòng)中心距a驗(yàn)算帶速v 和包角計(jì)算初拉力和壓軸力設(shè)

14、計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟7 7、計(jì)算帶的根數(shù)、計(jì)算帶的根數(shù) z z2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號(hào)選擇帶的型號(hào)3 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計(jì)算功率、確定計(jì)算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長(zhǎng)及帶長(zhǎng) L Ld d6 6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角1 1Nz z 7 7 ？N NY Y8 8、確定初拉力、確定初拉力 F F0 09 9、計(jì)算壓軸力、計(jì)算壓軸力 F FQ Q1010、帶輪

15、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號(hào)選擇帶的型號(hào)3 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計(jì)算功率、確定計(jì)算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長(zhǎng)及帶長(zhǎng) L Ld d6 6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角1 1NK KA A教材教材p150p150表表4-74-7教材教材p150p150圖圖4-154-15和和p151p151圖圖4-164-16，并由，并由p137p

16、137表表4-14-1得得截面尺寸截面尺寸設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號(hào)選擇帶的型號(hào)3 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計(jì)算功率、確定計(jì)算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長(zhǎng)及帶長(zhǎng) L Ld d6 6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角1 1N帶輪越小，彎曲應(yīng)力越大帶輪越小，彎曲應(yīng)力越大小帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑d dd1d1d dminmin帶輪越大，傳動(dòng)尺寸越大帶輪越大，傳

17、動(dòng)尺寸越大大帶輪直徑大帶輪直徑d dd2d2=i =id dd1d1帶輪基準(zhǔn)直徑按教材帶輪基準(zhǔn)直徑按教材p152p152表表4-84-8取整取整Y 20 Z 50 SPZ 63A 75 SPA 90B 125 SPB 140C 200 SPC 224D 355E 500dmin設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號(hào)選擇帶的型號(hào)3 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計(jì)算功率、確定計(jì)算功率 P Pc c K KA AP P4 4、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心

18、距、確定中心距a a 及帶長(zhǎng)及帶長(zhǎng) L Ld d6 6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角1 1Na aL L1 1 a aN Nt t ()()22100120224dddddddLaddap-=+初算帶長(zhǎng)初算帶長(zhǎng)確定基準(zhǔn)帶長(zhǎng)確定基準(zhǔn)帶長(zhǎng)教材教材p138表表4-2002ddLLaa-+確定中心距確定中心距0.55(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)初算中心距初算中心距設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號(hào)選擇帶的型號(hào)3 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑d dd1d1、d dd2d21 1、確定計(jì)算功率、確定計(jì)算功率 P Pc c K KA

19、 AP P4 4、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、確定中心距、確定中心距a a 及帶長(zhǎng)及帶長(zhǎng) L Ld d6 6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角1 1N21118057.3ddaa-=窗包角包角摩擦力摩擦力傳動(dòng)能力傳動(dòng)能力1120o設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟7 7、計(jì)算帶的根數(shù)、計(jì)算帶的根數(shù) z z2 2、根據(jù)、根據(jù)n n1 1、 P Pc c 選擇帶的型號(hào)選擇帶的型號(hào)3 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑d dd1d1、d dd2d2z z 7 7 ？N NY Y8 8、確定初拉力、確定初拉力 F F0 09 9、計(jì)算壓軸力、計(jì)算壓軸力 F FQ Q1010、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單根帶的許用功率單根帶的許用功率 P P=(=(P P0 0+ +P P0 0) ) K KK KL LK K - -包角系數(shù)包角系數(shù)K KL L- -長(zhǎng)度系數(shù)長(zhǎng)度系數(shù)帶的根數(shù)：帶的根數(shù)：z z= = P Pc c / / P P 11d dd2d2b2b2承載力承載力傳動(dòng)功率傳動(dòng)功率P P0 0 0 0設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟7 7、計(jì)算帶的根數(shù)、計(jì)算帶