機械設(shè)計帶傳動和鏈傳動教學(xué)

機械設(shè)計帶傳動和鏈傳動教學(xué)第1頁/共80頁§8-10鏈傳動的特點§8-11鏈和鏈輪§8-12鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇§8-13鏈傳動的計算§8-14鏈傳動的使用維護第2頁/共80頁帶和鏈都是中間加撓性件的傳動方式。帶傳動根據(jù)機理不同分為摩擦傳動和嚙合傳動。帶根據(jù)用途分為傳動帶和輸送帶鏈傳動靠嚙合傳動鏈根據(jù)用途也分為傳動鏈和輸送鏈第3頁/共80頁§8-1帶傳動的特點

帶傳動——是利用中間撓性件帶來傳遞運動和動力的機械傳動，由主動帶輪，從動帶輪和緊套在帶輪上的傳動帶組成?？磕Σ亮ぷ?。第4頁/共80頁帶在靜止的時候，兩邊帶上的拉力相等。傳動時，由于傳遞載荷的關(guān)系，兩邊帶上的拉力有一差值。拉力大的一邊稱為緊邊（主動邊），拉力小的一邊稱為松邊（從動邊）。第5頁/共80頁傳動帶的類型及特點

傳動帶有：平帶，V帶，圓帶，同步齒形帶等。

平帶傳動：結(jié)構(gòu)簡單，帶的擾性好，易制造，用于中心距大的場合。V帶傳動：摩擦力大，傳遞的功率大，結(jié)構(gòu)緊湊。圓帶傳動：用于低速，小功率傳動。帶傳動的應(yīng)用第6頁/共80頁各種帶的截面形狀第7頁/共80頁帶傳動的特點帶傳動的優(yōu)點：(1)可用于兩軸中心距離較大的傳動；(2)帶具有彈性，可緩和沖擊和振動載荷，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪聲；(3)當(dāng)過載時，帶即在輪上打滑，可防止其他零件損壞；(4)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備費用低，維護方便。帶傳動的缺點是：(1)傳動的外廓尺寸較大；(2)由于帶的彈性滑動，不能保證固定不變的傳動比；(3)軸及軸承上受力較大；(4)效率較低；(5)帶的壽命較短，約為3000～5000h，不宜用于易燃、易爆的場合。第8頁/共80頁帶傳動常用于傳遞75Kw以下的功率。帶的速度一般為5～25m/s。（高速傳動可達(dá)50m/s。平帶傳動比不大于3，個別達(dá)到5，V帶傳動比可達(dá)到7。平帶傳動效率為0.92～0.98，平均0.95V帶效率為0.90～0.94，平均取0.92。第9頁/共80頁§8-2帶傳動的主要型式1、開口傳動:（兩軸平行，轉(zhuǎn)向相同）a中心距，Ld帶的基準(zhǔn)長度，db1，db2為帶輪基準(zhǔn)直徑，為帶輪上的包角第10頁/共80頁兩帶輪直徑不相等時，兩輪上的包角不相等，其中小帶輪上的包角較小，在其它條件相同時，小輪上的包角愈大，摩擦力就愈大，則傳遞的轉(zhuǎn)矩愈大。第11頁/共80頁2、交叉?zhèn)鲃?（兩軸平行，轉(zhuǎn)向相反）中心距不大，帶速較低場合3、半交叉?zhèn)鲃?傳遞空間兩交錯軸間的回轉(zhuǎn)運動只用于平帶傳動第12頁/共80頁§8-3帶傳動的受力分析

F是帶所能傳遞的圓周力1、受力分析第13頁/共80頁

2、帶傳動的工作原理：借助帶與帶輪的張緊，使主動輪上輸入功率轉(zhuǎn)化為帶兩邊的拉力差F，從而克服從動輪上阻力矩，帶動從動輪。第14頁/共80頁3、打滑當(dāng)P，v一定時，F(xiàn)有極限值。若機器出現(xiàn)過載，F(xiàn)不能克服從動輪上的阻力矩，帶沿輪面全面滑動，從動輪轉(zhuǎn)速急劇降低甚至不動，這就是打滑，是帶傳動的主要失效形式之一。第15頁/共80頁

帶傳動工作時，設(shè)帶的總長不變，緊邊拉力的增加量與松邊拉力的減少量相等?！隼蝾A(yù)緊力第16頁/共80頁當(dāng)帶沿帶輪有打滑趨勢時，摩擦力達(dá)到最大值。（歐拉公式）緊邊拉力F1：與初拉力（預(yù)緊力）有關(guān)。松邊拉力F2：與初拉力（預(yù)緊力）有關(guān)。包角：與中心距和傳動比有關(guān)。當(dāng)量摩擦系數(shù)：與材料和截面形狀有關(guān)。第17頁/共80頁帶所能傳遞的最大圓周力為：與帶傳動的最大圓周力（極限有效拉力）有關(guān)的因素：1、初拉力F02、包角3、摩擦系數(shù)第18頁/共80頁§8-4帶的耐久性

帶傳動工作時，帶沿輪轉(zhuǎn)動的部分，除了受拉力外，還受離心力的作用。因此在帶的截面上產(chǎn)生拉應(yīng)力和離心應(yīng)力，帶與帶輪彎曲部分產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。第19頁/共80頁帶是在變應(yīng)力下工作。最大應(yīng)力為：發(fā)生在緊邊進(jìn)入小帶輪接觸處的a0點上，此最大應(yīng)力為第20頁/共80頁

帶的耐久性取決于最大應(yīng)力的大小和應(yīng)力循環(huán)的總次數(shù)N。為保證帶有足夠的壽命，則一般情況下，彎曲應(yīng)力所占的比例較大，它對帶的壽命有明顯的影響，為此，設(shè)計中應(yīng)限制小帶輪的最小直徑。第21頁/共80頁§8-5帶傳動的彈性滑動及傳動比彈性滑動——由于帶的緊邊和松邊拉力不等，使帶的兩邊彈性變形不等所引起帶與輪面的微量相對滑動，不可避免。第22頁/共80頁

彈性滑動的大小與松緊邊拉力差F有關(guān)。F越大，彈性滑動越大，當(dāng)F大于全部摩擦力時，彈性滑動就變成打滑了。打滑是由過載引起的，可以避免。帶的打滑對傳動影響：（1）降低效率（2）加大了帶的磨損（3）兩帶輪線速度不等（4）磨損發(fā)熱減小了摩擦系數(shù)因此，帶傳動中要避免帶的打滑。彈性滑動和打滑的區(qū)別：彈性滑動是帶傳動特有的一種固有屬性，是不可避免的；打滑是由于帶與帶輪間的全部彈性滑動引起的，是一種過載失效形式是可以避免的。第23頁/共80頁第24頁/共80頁傳動比:由于彈性滑動不可避免，因此從動輪圓周速度v2總是小于主動輪圓周速度v1。即從動輪實際轉(zhuǎn)速n2總是小于理論轉(zhuǎn)速n’2。由于彈性滑動引起的從動輪圓周速度的相對降低率稱為滑動率。第25頁/共80頁帶傳動的傳動比：從動輪轉(zhuǎn)速：對于V帶，滑動率一般取0.01～0.02。在一般帶傳動計算中可以不考慮。第26頁/共80頁§8-6普通V帶傳動的設(shè)計計算一.V帶的結(jié)構(gòu)：V帶兩側(cè)面與輪槽接觸，靠兩側(cè)面產(chǎn)生的摩擦力工作。第27頁/共80頁

V帶由頂膠，抗拉體，底膠，包布四部分組成。V帶的組成第28頁/共80頁二、普通V帶標(biāo)準(zhǔn)普通V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，無接頭的環(huán)行帶。截面形狀為楔角40°的梯形。按截面形狀大小分為Y，Z，A，B，C，D，E七種型號。第29頁/共80頁三、單根V帶所能傳遞的功率帶傳動設(shè)計的主要依據(jù)：在保證不打滑的情況下，帶應(yīng)有一定的疲勞強度或壽命。第30頁/共80頁單根V帶能傳遞的功率為：又：第31頁/共80頁第32頁/共80頁第33頁/共80頁第34頁/共80頁四、V帶傳動的設(shè)計步驟及方法1，確定計算功率，V帶型號；

計算功率：根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速選?。謳吞?。第35頁/共80頁第36頁/共80頁第37頁/共80頁2，確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2帶輪的基準(zhǔn)直徑是指Ｖ帶橫截面中性層所在處的直徑。小帶輪的直徑按標(biāo)準(zhǔn)取值，一般：第38頁/共80頁大帶輪直徑：算出數(shù)值后要圓整（取標(biāo)準(zhǔn)值）。第39頁/共80頁從動輪的實際轉(zhuǎn)速：實際轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速誤差不能超過５％。第40頁/共80頁3，驗算帶速；為宜，不能滿足，應(yīng)改選dd1第41頁/共80頁4，計算傳動的中心距和基準(zhǔn)長度；中心距的極限值：初選第42頁/共80頁初步計算出帶的基準(zhǔn)長度Ｌ０，然后選取與標(biāo)準(zhǔn)相近的基準(zhǔn)長度Ｌd實際中心距：第43頁/共80頁5，驗算小帶輪的包角；不應(yīng)小于120°。第44頁/共80頁6，確定V帶的根數(shù)；

確定單根Ｖ帶所傳遞的功率Ｐ０及增量包角系數(shù)及帶的長度系數(shù)。第45頁/共80頁第46頁/共80頁7，計算作用在軸上的力第47頁/共80頁帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計1．V帶輪設(shè)計的要求結(jié)構(gòu)工藝性好、無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力、質(zhì)量分布均勻。輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損。各輪槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使帶的載荷分布較為均勻。2．帶輪的材料通常采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150和HT200。轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。小功率時可用鑄鋁或塑料。

§8-7V帶輪的結(jié)構(gòu)第48頁/共80頁帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有：實心式、腹板式、孔板式和輪輻式。3．結(jié)構(gòu)與尺寸帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸。帶輪的其它結(jié)構(gòu)尺寸通常按經(jīng)驗公式計算確定。

第49頁/共80頁第50頁/共80頁一、張緊力單根Ｖ帶所需的張緊力為：§8-8張緊力張緊裝置和帶傳動的維護第51頁/共80頁帶傳動的張緊1◆根據(jù)帶的摩擦傳動原理，帶必須在預(yù)張緊后才能正常工作；張緊的目的◆運轉(zhuǎn)一定時間后，由于帶的塑性變形帶會松弛，為了保證帶傳動的能力，必須重新張緊，才能正常工作。常見的張緊裝置有定期張緊裝置、自動張緊裝置、張緊輪張緊裝置。一、定期張緊裝置

第52頁/共80頁帶傳動的張緊2三、采用張緊輪張緊裝置

張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲。同時張緊輪應(yīng)盡量靠近大輪，以免過分影響在小帶輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同。二、自動張緊裝置第53頁/共80頁四、帶傳動的維護１、安裝時，兩軸必須平行。２、加防護罩以保證安全。３、更換Ｖ帶時，同一帶輪上的帶必須同時更換。４、膠帶不宜與酸、堿或油等接觸，工作溫度不應(yīng)超過60℃。第54頁/共80頁§8-10鏈傳動的特點鏈傳動是由具有特殊輪廓的主動鏈輪、從動鏈輪和一條閉合的鏈條組成。這種傳動是以鏈條作為中間撓性件，靠鏈節(jié)與鏈輪輪齒連續(xù)不斷地嚙合來傳遞功率的，是嚙合傳動。第55頁/共80頁鏈傳動優(yōu)點：（1）用于兩軸中心距較大的傳動（2）傳動效率較高，可達(dá)0.98（3）與帶傳動比較，它的傳動比能保持不變；（4）作用在軸上的壓力比帶傳動?。?）結(jié)構(gòu)緊湊。缺點：瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性差，無過載保護，安裝精度要求較高。第56頁/共80頁鏈傳動適用范圍要求傳動比準(zhǔn)確，而兩軸又相距較遠(yuǎn)，不宜采用齒輪傳動或者有油不宜采用帶傳動的地方，還可以用于惡劣的工作條件下，例如溫度變化很大或者有灰塵的地方。通常，鏈傳動的傳動比不大于6，功率小于100Kw，鏈速不大于15m/s的場合。第57頁/共80頁（一）鏈的種類和結(jié)構(gòu)傳動鏈可分為滾子鏈和齒形鏈兩種。§8-11鏈和鏈輪第58頁/共80頁◆滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成?！魞?nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈聯(lián)接；◆滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。外鏈板內(nèi)鏈板套筒滾子銷軸

滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比，但由于精度的影響，各排的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過多。1、滾子鏈第59頁/共80頁相鄰兩滾子外圓中心之間的距離稱為節(jié)距P—鏈條的基本特性參數(shù)。鏈條的磨損發(fā)生在銷軸和套筒的接觸表面，因此銷軸和套筒間以及內(nèi)、外鏈板之間必須留有少許間隙，以便潤滑油能滲入鉸鏈內(nèi)部。外鏈板內(nèi)鏈板套筒滾子銷軸第60頁/共80頁第61頁/共80頁鏈條的接頭處的固定形式有：用開口銷固定，多用于大節(jié)距鏈彈簧卡片固定，多用于小節(jié)距鏈

設(shè)計時，鏈節(jié)數(shù)以取為偶數(shù)為宜，這樣可避免使用過渡鏈節(jié)，因為過渡鏈節(jié)會使鏈的承載能力下降。第62頁/共80頁第63頁/共80頁2、齒形鏈

齒形鏈又稱無聲鏈，它是一組鏈齒板鉸接而成。工作時鏈齒板與鏈輪輪齒相嚙合而傳遞運動。齒形鏈按鉸鏈結(jié)構(gòu)不同可分為圓銷式、軸瓦式和滾柱式三種。

齒形鏈上設(shè)有導(dǎo)板，以防止鏈條工作時發(fā)生側(cè)向竄動。導(dǎo)板有內(nèi)導(dǎo)板和外導(dǎo)板之分。內(nèi)導(dǎo)板齒形鏈導(dǎo)向性好，工作可靠；外導(dǎo)板齒形鏈的鏈輪結(jié)構(gòu)簡單。圓銷式軸瓦式滾柱式

第64頁/共80頁第65頁/共80頁齒形鏈的速度可達(dá)25～30m/s鏈條的零件由碳素鋼或合金鋼制成，通常要經(jīng)過熱處理達(dá)到一定的硬度。滾子鏈和齒形鏈選用原則：當(dāng)節(jié)距相同時，滾子鏈比齒形鏈的重量輕，價格低廉，并可在齒數(shù)較少的鏈輪上工作。但由于鉸鏈磨損而使鏈節(jié)伸長時，滾子鏈的嚙合情況比齒形鏈差，易引起噪聲和沖擊載荷。高速傳動不宜采用滾子鏈。滾子鏈盡用于鏈速小于15m/s的場合。第66頁/共80頁（二）鏈輪鏈輪的齒形應(yīng)保證在鏈條與鏈輪良好嚙合的情況下，使鏈條能自由地進(jìn)入和退出嚙合。滾子鏈的鏈輪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如圖。第67頁/共80頁鏈輪的齒形一般用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，因此在鏈輪工作圖中不必畫出，但應(yīng)表明鏈節(jié)距P、齒數(shù)z、分度圓直徑d以及頂圓直徑da。常用的鏈輪材料如下表第68頁/共80頁第69頁/共80頁第70頁/共80頁§8-12鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇1、鏈條速度鏈速愈大，鏈條與鏈輪間的沖擊愈大，傳動不平穩(wěn)，加速失效。一般鏈速不大于15m/s。2、傳動比傳動比是一平均值。實際上鏈條上的傳動比不斷變化。變化過程