機(jī)械設(shè)計(jì)第6章：帶傳動(dòng)2015

第六章概述帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)(tèdiǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置帶傳動(dòng)(chuándòng)精品資料第一節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料機(jī)械傳動(dòng)分類(lèi)(fēnlèi)及特點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)(jīxièchuándònɡ)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)直接接觸傳動(dòng)有中間機(jī)件的傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)繩傳動(dòng)摩擦無(wú)級(jí)變速器摩擦無(wú)級(jí)變速器嚙合傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)等精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的組成帶傳動(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)(cóngdòng)軸。帶傳動(dòng)一般由主動(dòng)輪、從動(dòng)(cóngdòng)輪和環(huán)形傳動(dòng)帶組成。精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的工作原理靜止時(shí)，兩邊拉力相等(xiāngděng)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）靠帶與帶輪接觸弧間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力F1F2Ff12F0F0F0F0精品資料第二節(jié)概述帶傳動(dòng)(chuándòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)(chuándòng)的受力分析帶傳動(dòng)(chuándòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)(chuándòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)(chuándòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的類(lèi)型（1）按工作原理(yuánlǐ)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)。精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的類(lèi)型（2）按帶截面(jiémiàn)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)Ｖ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、Ｖ帶的優(yōu)點(diǎn)FVFnFnFnFV精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)的類(lèi)型（3）按傳動(dòng)(chuándòng)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)精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)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(guòzài)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)合精品資料第三節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(shèjì)張緊裝置精品資料V型帶的結(jié)構(gòu)(jiégòu)組成伸張(shēnzhāng)層(頂膠)壓縮層(底膠)強(qiáng)力層(抗拉體)包布層強(qiáng)力層(簾布、線繩)填充物(橡膠、帆布)外包層（耐磨耐油膠布）簾布芯線繩芯精品資料V型帶的類(lèi)型(lèixíng)普通Ｖ帶：Y、Z、A、B、C、D、E窄Ｖ帶：SPZ、SPA、SPB、SPC傳遞功率(gōnglǜ)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φ變化(減小)→帶輪輪槽角φ0＜40°精品資料V型帶的截面(jiémiàn)尺寸Ｖ帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度(chángdù)，即V帶的公稱(chēng)長(zhǎng)度(chángdù)基準(zhǔn)直徑dd與Ｖ帶節(jié)面對(duì)應(yīng)的帶輪的直徑基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld教材p137表4-1精品資料V帶輪的結(jié)構(gòu)(jiégòu)結(jié)構(gòu)(jiégòu)組成輪緣－安裝帶輪輻－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)心式腹板式橢圓輻式孔板式精品資料V帶輪的設(shè)計(jì)要求(yāoqiú)與材料質(zhì)量小、工藝性好、質(zhì)量分布均勻(jūnyún)、內(nèi)應(yīng)力小、高速，靜動(dòng)平衡工作面應(yīng)精細(xì)加工Ｖ帶輪設(shè)計(jì)要求Ｖ帶輪材料灰鑄鐵HT150、HT200－常用鑄鋼、焊接（鋼板）－高速鑄鋁、塑料－小功率精品資料第四節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算(jìsuàn)準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶的受力分析(fēnxī)靜止(jìngzhǐ)狀態(tài)工作狀態(tài)緊邊拉力增加：F0→F1（緊邊拉力）松邊拉力減少：F0→F2（松邊拉力）

F1>F212F0F0F0F0兩邊拉力相等: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)輪的一邊為松邊精品資料帶的有效(yǒuxiào)圓周力F1F212考慮帶為彈性體，緊邊拉力增加導(dǎo)致(dǎozhì)緊邊拉長(zhǎng)Δ1松邊拉力減小導(dǎo)致(dǎozhì)松邊縮短Δ2假定帶的總長(zhǎng)度不變F1－F0＝F0－F2F1＋F2＝2F0Ff取主動(dòng)輪上的帶分析F1r＝（F2＋Ff）rF1－F2＝Ff有效圓周力FΔ1＝Δ2根據(jù)胡克定律精品資料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(sùdù)方向一致帶作用于從動(dòng)輪上的摩擦力的方向與帶運(yùn)動(dòng)方向一致精品資料緊邊拉力(lālì)與松邊拉力(lālì)的關(guān)系歐拉公式dFNdldαF+dFFdα/2dα/2F2F1fdFN精品資料最大有效(yǒuxiào)圓周力F1＋F2＝2F0F1－F2＝FfF1＝F0＋Ff/2F2＝F0-Ff/2Ｆ0↑→Ｆmax↑，壓緊力越大摩擦力越大，過(guò)大會(huì)加劇(jiājù)帶的磨損α↑→Ｆmax↑，包角α越大，帶與帶輪接觸弧越長(zhǎng)，總摩擦力越大μ↑→Ｆmax↑問(wèn)題：帶傳動(dòng)的松邊在上還是在下好？精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)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)Ｆf有限，P=Ｆfv有限，要提高P可增大v，故宜將帶傳動(dòng)布置(bùzhì)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)？精品資料第五節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析(fēnxī)帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶傳動(dòng)工作時(shí)的應(yīng)力(yìnglì)及其分布由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ1＝F1/A，σ2＝F2/A，σ1>σ2帶與輪接觸(jiēchù)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σb1＝2Eh/dd1，σb2＝2Eh/dd2

僅分布于帶與輪接觸弧區(qū)域dd1<dd2→σb1＞σb2

，限制dd1

由離心拉力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力σc＝Fc/A＝ρlv2/A沿圓周均勻分布

精品資料帶傳動(dòng)工作(gōngzuò)時(shí)的最大應(yīng)力及其位置最大應(yīng)力(yìnglì)σmax＝σ1＋σb1＋σc最大應(yīng)力位置帶在小帶輪的繞進(jìn)處帶在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，應(yīng)力較大和應(yīng)力變化次數(shù)較多時(shí)，帶容易產(chǎn)生疲勞斷裂。精品資料第六節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則(zhǔnzé)V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料帶的彈性(tánxìng)滑動(dòng)（1）定義：由于帶的兩邊彈性變形不等所引起的帶與帶輪之間的微量相對(duì)(xiāngduì)滑動(dòng)特點(diǎn)：彈性滑動(dòng)不可避免

F↑→彈性滑動(dòng)↑→彈性滑動(dòng)范圍↑

后果：（1）帶速滯后于主動(dòng)輪，超前于從動(dòng)輪→v1>v帶>v2

，v1>v2

（2）帶傳動(dòng)傳動(dòng)比不穩(wěn)定F1F2緊邊松邊彈性滑動(dòng)率：精品資料帶的彈性(tánxìng)滑動(dòng)（2）接觸(jiēchù)?。届o?。瑒?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)精品資料打滑(dǎhuá)隨著有效拉力增大，滑動(dòng)角也增大。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(pídài)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。打滑首先發(fā)生在小帶輪處打滑可以避免（控制有效拉力、提高最大有效拉力）打滑可起到過(guò)載保護(hù)作用精品資料精品資料帶傳動(dòng)(chuándòng)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F≤Ffmax；σmax=σ1+σb1+σc≤[σ]設(shè)計(jì)依據(jù)保證(bǎozhèng)不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度或壽命精品資料單根帶允許傳遞(chuándì)的最大功率不打滑(dǎhuá)不疲勞破壞平型帶V型帶將上式中的摩擦系數(shù)μ替換成當(dāng)量摩擦系數(shù)μe，得到單根V型帶允許傳遞的最大功率精品資料單根帶的基本(jīběn)額定功率P0在特定條件下（平穩(wěn)載荷(zàihè)、傳動(dòng)比i＝1、特定帶長(zhǎng)），帶能傳遞的功率由帶結(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p146表4-3和p148表4-5精品資料單根帶i≠1時(shí)傳動(dòng)功率(gōnglǜ)的增量ΔP0P0是在特定條件下（平穩(wěn)載荷、傳動(dòng)比i＝1即包角為180o、特定帶長(zhǎng)）帶能傳遞的功率。當(dāng)i≠1時(shí)，從動(dòng)輪直徑(zhíjìng)大于主動(dòng)輪直徑(zhíjìng)，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（小帶輪），因此，傳動(dòng)能力有所提高。教材p147表4-4和p148表4-6精品資料提高帶傳動(dòng)工作(gōngzuò)能力的措施增大摩擦系數(shù)（材料、帶速、滑動(dòng)率）增大包角（減小傳動(dòng)比、增大中心距、采用張緊裝置(zhuāngzhì)）采用新型帶傳動(dòng)采用高強(qiáng)度帶材料精品資料第七節(jié)概述帶傳動(dòng)的分類(lèi)與特點(diǎn)V型帶與帶輪的結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力(yìnglì)分析帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)張緊裝置精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)內(nèi)容傳遞(chuándì)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α計(jì)算初拉力和壓軸力設(shè)計(jì)內(nèi)容精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟7、計(jì)算(jìsuàn)帶的根數(shù)z2、根據(jù)n1、Pc選擇帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長(zhǎng)Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1Nz≥7？NY8、確定初拉力F09、計(jì)算壓軸力FQ10、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)n1、Pc選擇(xuǎnzé)帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長(zhǎng)Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1NKA－教材p150表4-7教材p150圖4-15和p151圖4-16，并由p137表4-1得截面尺寸精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)(gēnjù)n1、Pc選擇帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長(zhǎng)Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1N帶輪越小，彎曲應(yīng)力越大小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1≥dmin帶輪越大，傳動(dòng)尺寸越大大帶輪直徑dd2=idd1帶輪基準(zhǔn)直徑按教材p152表4-8取整Y20Z50SPZ63A75SPA90B125SPB140C200SPC224D355E500dmin精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)(gēnjù)n1、Pc選擇帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長(zhǎng)Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1Na↓→L↓→α1

↓a↓→N↑→t↓初算帶長(zhǎng)確定基準(zhǔn)帶長(zhǎng)教材p138表4-2確定中心距0.55(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)初算中心距精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟2、根據(jù)n1、Pc選擇(xuǎnzé)帶的型號(hào)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd21、確定計(jì)算功率Pc＝KAP4、驗(yàn)算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長(zhǎng)Ld6、驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角α1N包角↑→摩擦力↑→傳動(dòng)能力↑α1≥120o精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)步驟7、計(jì)算(jìsuàn