已看 機(jī)械設(shè)計(jì)第4章 帶傳動(dòng)

第4章帶傳動(dòng)

組成：主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、環(huán)形帶

工作原理：靠帶與帶輪間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力

帶傳動(dòng)主要用于兩軸平形且回轉(zhuǎn)方向相同----開口傳動(dòng)，應(yīng)用最廣方向相反----交叉?zhèn)鲃?dòng)，適宜大中心距和低速空間交錯(cuò)----半交叉?zhèn)鲃?dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)同步齒形帶傳動(dòng)靠嚙合傳遞動(dòng)力大理石切割機(jī)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)拖拉機(jī)車身沖壓機(jī)機(jī)器人關(guān)節(jié)帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用1、帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：

適于大中心距傳動(dòng)具有良好的彈性，可緩沖、吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)過載打滑，可防止其它零件破壞結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)方便，成本低2、帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：

外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不緊湊需張緊裝置由于帶的彈性滑動(dòng)，不能保證定傳動(dòng)比帶的壽命短傳動(dòng)效率較低不適宜易燃易爆場合4.1帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用1、平帶：扁平矩形，工作面為內(nèi)表面結(jié)構(gòu)簡單傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的效率低

正壓力：FN=FQ

摩擦力：Ff=FN=FQFNFQ普通平帶平帶輪2、V帶：等腰梯形，工作面為兩側(cè)面?zhèn)鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的承載能力大效率高正壓力為：摩擦力為：當(dāng)量摩擦系數(shù)：FNFNFQ三角帶承載能力比平型帶大。夾角=400，槽輪夾角`=320、340、360、3803、圓形帶

4、多楔帶

截面為圓形，功率小用于儀器和家電中扁平部分為基體工作面：楔形側(cè)面特點(diǎn)：彎曲應(yīng)力小、摩擦力大用于功率大、結(jié)構(gòu)緊湊多楔帶兼有平型帶和三角帶的優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)尺寸小兼有平帶和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合。解決多根V帶長短不一而受力不均。多楔帶輪多楔帶齒形帶4.2V帶傳動(dòng)V帶的結(jié)構(gòu)V帶：普通V帶、窄V帶、寬V帶普通V帶有：Y、Z、A、B、C、D、E七種型號

普通V帶由頂膠層、抗拉體、底膠層、包布組成

2.抗拉體1.頂膠4.包布3.底膠簾布芯V帶：制造方便抗拉體繩芯V帶：柔韌性好，抗彎強(qiáng)度大節(jié)面：帶彎曲時(shí)長度不變的中性層對應(yīng)的曲面

節(jié)寬bp：節(jié)面寬度

相對高度：高度與節(jié)寬之比（h/bp）

基準(zhǔn)直徑dd：與V帶節(jié)寬相對應(yīng)的帶輪直徑

基準(zhǔn)長度Ld：帶在規(guī)定的預(yù)緊下，帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度，即公稱長度YZABCDE窄V帶特點(diǎn)１.與同型號的普通Ｖ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；２.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；３.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；４.窄Ｖ帶承載能力較普通Ｖ帶可提高50%-150%，使用壽命長。窄V帶有：SPZ、SPA、SPB、SPC等型號，其截面依次增大。包布窄Ｖ帶窄Ｖ帶輪寬V帶特點(diǎn)1.寬Ｖ帶主要用于無級變速裝置的中間撓性摩擦件，因此常稱為無級變速帶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Ｖ帶壽命短；4.為使調(diào)速機(jī)構(gòu)靈活，使用時(shí)應(yīng)保持良好的潤滑。寬Ｖ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，故帶與帶輪之間沒有相對滑動(dòng)，從而使主、從動(dòng)輪間能作無滑差的同步傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)的速度范圍很寬，從每分鐘幾轉(zhuǎn)到線速度40m／s以上，傳動(dòng)效率可達(dá)99.5％，傳動(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、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)普通V帶一般用于傳遞功率P700KW，帶速V=5~25m/s，傳動(dòng)比i7，傳動(dòng)效率0.94~0.96在多級傳動(dòng)中一般置于高速級2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmYZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基準(zhǔn)長度KL基準(zhǔn)長度

KL

表4-2V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)KL2000.8120001.081.030.980.88帶傳動(dòng)的幾何參數(shù)帶按規(guī)定的張緊力壓緊在帶輪上中心距a：兩帶輪軸線間的距離包角：帶與帶輪的接觸弧帶輪的直徑d1,d2帶長L1、帶的有效圓周力F靜止時(shí)：預(yù)拉力或初拉力F0運(yùn)動(dòng)時(shí)：緊邊、松邊

4.3帶傳動(dòng)的受力和應(yīng)力分析4.3.1帶傳動(dòng)的受力分析輪給帶的摩擦力帶給輪的摩擦力緊邊拉力由F0增大到F1松邊拉力由F0減小到F2設(shè)環(huán)形帶的總長不變，則緊邊拉力的增加應(yīng)等于松邊拉力的減小,F1-

F0=

F0-

F2

即F0=0.5(

F1+

F2)由平衡條件：T1=

F1.dd1/2-F2.dd1/2=(F1-

F2).dd1/2有效圓周力（拉力）：緊邊拉力與松邊拉力之差F=

F1-

F2=Ff所傳遞的功率P=Fv/1000KW打滑：帶沿帶輪相對滑動(dòng)2、歐拉公式條件：（1）在臨界狀態(tài)下工作；（要打滑還沒打滑）（2）包角

是不變的；（3）摩擦力等于最大摩擦力假設(shè)：1、忽略了帶的伸長、厚度和重量的影響。2、帶是絕對撓性體，忽略彎曲阻力和離心力的影響。3、由于忽略了帶的伸長，帶與帶輪間的摩擦就如同兩個(gè)剛體之間的摩擦。水平方向：垂直方向：取cos(d/2)1,sin(d/2)d/2可簡化為：dFN=Fd

dFN=dFdF/F=fddFNdFN取一微元體進(jìn)行受力分析3、最大有效圓周力Fmax:有效圓周力F=

F1-

F2最大有效圓周力:

包角1200當(dāng)有效拉力F>Fmax時(shí)，發(fā)生打滑影響最大有效圓周力的最主要因素:初拉力F0,其次是,影響臨界摩擦力的因素：1）（F0）min，（F0）min↑→Ffc

↑

2）包角

α↑

→Ffc↑→Fec↑，對傳動(dòng)有利。（F0）min

過大,→帶的磨損加劇,加快松弛,降低壽命。（F0）min

過小,→影響帶的工作能力，容易打滑。3）摩擦系數(shù)

f↑→Ffc↑，對傳動(dòng)有利。當(dāng)輪與帶的配對材料為：膠對鑄鐵→

f↑→∴帶輪多用鑄鐵制造。4.3.2帶的應(yīng)力1、由離心拉力Fc產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力c

dFCdldFCdFC=ma=l(Rd)v2/R水平方向：2FCsin（d/2）=dFC

=lRdv2/R簡化后，得：FC

=lv2故離心拉力與單位長度的質(zhì)量和圓周速度成正比則，離心拉應(yīng)力為：c＝FC/A=lv2/Al為單位長度質(zhì)量見p137表4-1R為半徑2、帶饒過帶輪所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力

規(guī)定了小帶輪的最小帶輪直徑E——帶的彈性模量，普通V帶為250~400MPay——帶的中性層到帶的最外層的距離，見表4-13、由緊邊拉力和松邊拉力所產(chǎn)生的應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力：松邊拉應(yīng)力：最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊開始進(jìn)入小帶輪處最大應(yīng)力：總應(yīng)力：帶的損壞是疲勞損壞帶在傳動(dòng)過程中，作用在帶上的應(yīng)力是隨其運(yùn)行的位置而不斷變化的，即帶是處于變應(yīng)力狀態(tài)下工作的。所以當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定數(shù)值后，將引起帶的疲勞破壞實(shí)驗(yàn)表明帶的疲勞壽命與應(yīng)力關(guān)系曲線是非線性的，提供一些實(shí)驗(yàn)規(guī)律僅供參考：

1）如果帶輪直徑減小10%，帶的壽命將縮短一半；2）若傳遞的功率提高10%，帶的壽命將縮短一半；3）如帶長減小50%，帶的壽命將將近縮短一半。。4.4帶的彈性滑動(dòng)和打滑1、帶的彈性滑動(dòng)

F1>F2,兩邊變形不同，帶上某點(diǎn)的拉力在運(yùn)動(dòng)過程中不斷變化產(chǎn)生的后果：v小帶輪>v帶>v大帶輪，即帶落后于小帶輪，帶超前于大帶輪，傳動(dòng)比不準(zhǔn)確彈性滑動(dòng)不可避免

輪給帶的摩擦力帶給輪的摩擦力F1F2由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的相對滑動(dòng)，稱為帶的彈性滑動(dòng)。很顯然彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)中不可避免的現(xiàn)象。由于帶的彈性變形而產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，使從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪的圓周速度，使傳動(dòng)比不恒定

帶繞過主動(dòng)輪時(shí)，將逐漸縮短并沿輪面滑動(dòng)，使帶速落后于輪速。

帶經(jīng)過從動(dòng)輪時(shí)，將逐漸被拉長并沿輪面滑動(dòng)，使帶速超前于輪速。由彈性滑動(dòng)而引起的圓周速度的相對降低量稱為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率，用表示。彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)中不可避免的現(xiàn)象，它除了使從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪的圓周速度之外，并使傳動(dòng)效率降低，引起帶的磨損并使帶的溫度升高。靜弧發(fā)生在進(jìn)入帶輪的一側(cè)，滑動(dòng)弧發(fā)生在離開帶輪一側(cè)傳動(dòng)帶不工作時(shí)，有效拉力為0，滑動(dòng)角為0隨著拉力的增加，滑動(dòng)角逐漸增加，靜角也逐漸減少當(dāng)滑動(dòng)角增大到整個(gè)包角時(shí)，即帶的有效拉力達(dá)到最大，帶便開始沿帶輪全面滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。2、帶的打滑

滑動(dòng)角：滑動(dòng)弧對應(yīng)的圓心角靜角：靜弧對應(yīng)的圓心角ABB*靜弧動(dòng)弧若帶傳動(dòng)所要求傳遞的圓周力超過帶與帶輪間的極限摩擦力總和時(shí)，帶和帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動(dòng)——打滑打滑產(chǎn)生的原因——過載打滑本身就是一種失效打滑后帶的磨損加劇，傳動(dòng)效率降低，以致失效打滑基本條件：打滑首先發(fā)生在小帶輪上。：彈性滑動(dòng)打滑相同點(diǎn)帶是彈性體，受力后產(chǎn)生彈性伸長，使帶與帶輪在接觸弧上產(chǎn)生相對滑動(dòng)不同點(diǎn)受力正常工作時(shí)，受緊邊拉力F1與松邊拉力F2作用要求帶所傳遞的圓周力超過了帶與帶輪間的摩擦力極限值，即過載現(xiàn)象帶受力后產(chǎn)生彈性伸長，帶相對于帶輪在接觸弧上局部的滑動(dòng)（只發(fā)生在滑動(dòng)角）帶受力后產(chǎn)生彈性伸長，帶相對于帶輪在接觸弧上全面滑動(dòng)（即由滑動(dòng)角擴(kuò)大到幾何包角）性質(zhì)是正?，F(xiàn)象，不可避免是失效形式，必須避免影響不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，因?yàn)関1>v>v2降低傳動(dòng)效率，因?yàn)橛兴俣葥p失引起帶的磨損引起帶發(fā)熱，容易疲勞，壽命短使帶的磨損加劇從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低，使傳動(dòng)失效可防止損壞其他零件，起保安作用4.5帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、帶傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及V帶的基本額定功率失效形式：打滑，疲勞斷裂計(jì)算準(zhǔn)則(設(shè)計(jì)依據(jù)）:在不打滑的條件下具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命1）保證具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命特定條件下，測得單根帶的許用應(yīng)力：2）保證不打滑即保證具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命，又不打滑時(shí)，單根帶所能傳遞的最大有效圓周力為：(1)在保證既不打滑，又具有一定疲勞壽命的單根平帶特定條件下所能傳遞的最大功率P為：將上式中的摩擦系數(shù)換成當(dāng)量摩擦系數(shù)e，即可得單根V帶在特定條件下所能傳遞的基本額定功率P0在傳動(dòng)比不為1的情況下的增量功率為ΔP0，見p146表4-3~表4-62、設(shè)計(jì)方法和步驟1）確定計(jì)算功率Pc

Pc=KAPKA見p150表4-72）帶的型號根據(jù)Pc、n1來確定見p150圖4-15、4-163）帶輪直徑和帶速一般控制在5~25m/s之間帶速過高，不穩(wěn)定帶速過低，帶的傳動(dòng)能力得不到發(fā)揮4）帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長度初選a0后，根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算出基準(zhǔn)長度再選取相近的基準(zhǔn)長度，再計(jì)算中心距中心距的變化范圍：5）帶輪的包角

若包角太小，應(yīng)加大中心距、減小傳動(dòng)比、加張緊輪6）確定帶的根數(shù)單根V帶所能傳遞的額定功率為：V帶的根數(shù)為：3~5根合適Kα-包角系數(shù)，包角不等于1800時(shí)的修正系數(shù)，表4-9KL-長度系數(shù)，帶長不等于試驗(yàn)規(guī)定長度時(shí)的修正系數(shù)見表4-2P0-功率增量，傳動(dòng)比不等于1時(shí)單根V帶額定功率的增量