武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件第8章上

第八章?lián)闲詡鲃?dòng)設(shè)計(jì)

第八章§8-1帶傳動(dòng)概述一、類型1.組成主動(dòng)輪帶傳動(dòng)傳動(dòng)帶從動(dòng)輪2.類型摩擦帶傳動(dòng)（平帶、V帶、多楔帶、圓帶）嚙合帶傳動(dòng)（同步齒形帶）第八章?lián)闲詡鲃?dòng)平帶是分析的基礎(chǔ)，主要學(xué)習(xí)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算交叉帶傳動(dòng)§8-1帶傳動(dòng)概述一、類型2.類型第八章?lián)闲詡鲃?dòng)平帶Ff=N·f=FN·f

V帶Ff=2Nf

=帶傳動(dòng)概述當(dāng)量摩擦系數(shù)f′>f，V帶傳動(dòng)能力更大。注意：V帶楔角為40°帶輪槽角小于40°。=

FN·f′平帶和V帶傳動(dòng)能力的比較：

平帶的工作面是底面，V帶的工作面是兩側(cè)面。

若平帶和V帶受到同樣的壓緊力FN，帶和帶輪間摩擦系數(shù)亦同為f。平帶Ff=N·f=FN·fV帶Ff=2Nf帶傳動(dòng)概述二、帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)（閱讀）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中應(yīng)用最廣的是普通V帶傳動(dòng)。（窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、汽車V帶）普通V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，制成無接頭的環(huán)形，按剖面尺寸大小分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)，剖面尺寸由小到大。注意：節(jié)寬bp、節(jié)徑dp和基準(zhǔn)直徑dd，基準(zhǔn)長度Ld。帶傳動(dòng)概述二、帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)（閱讀）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中應(yīng)用最廣的是普通帶傳動(dòng)概述三、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。（2）過載保護(hù)。（3）適于中心距大場合。（4）結(jié)構(gòu)簡單，成本低。缺點(diǎn)：（1）傳動(dòng)比不恒定。（2）效率低、壽命短。（3）外廓尺寸大。（4）支承帶輪的軸和軸承受力較大。（5）不宜用于高溫、易燃場合。帶傳動(dòng)常用于第一級(jí)傳動(dòng)，功率p≤80kw，帶速V=5~25m/s，傳動(dòng)比=2-4，效率η=0.91~0.96。帶傳動(dòng)概述三、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：一、帶傳動(dòng)中的幾何計(jì)算主要幾何參數(shù)有中心距a，帶輪直徑d，帶長L，包角α等帶輪直徑d1、d2—對V帶為帶輪的基準(zhǔn)直徑。帶長L—對V帶是基準(zhǔn)長度Ld。包角α1、α2—小帶輪和大帶輪與帶接觸弧所對中心角。L=§8-2帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論=一、帶傳動(dòng)中的幾何計(jì)算主要幾何參數(shù)有中心距a，帶輪直徑d，帶帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論又帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論又二、帶傳動(dòng)受力分析工作前：帶兩邊受相同初拉力F。工作時(shí)：主動(dòng)輪對帶的摩擦力Ff與帶的運(yùn)動(dòng)方向一致，從動(dòng)輪對帶的摩擦力Ff與帶的運(yùn)動(dòng)方向相反。產(chǎn)生緊邊拉力F1，松邊拉力F2。對帶取受力體，∑M=0Ffdd1/2+F2dd1/2–F1dd1/2=0則摩擦力總合力：Ff=F1–F2=F

稱為有效拉力帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論二、帶傳動(dòng)受力分析工作前：帶兩邊受相同初拉力F。對帶取受力體討論：1）F0↑Fflim↑,但F0↑↑軸、軸承受力大，F(xiàn)0↓↓易打滑、傳動(dòng)能力不能充分發(fā)揮。2）α1↑Fflim↑,但α1↑受傳動(dòng)比、中心距等因素限制。3）f↑Fflim↑,但f↑受材料等因素限制。帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論F1與F2有什么關(guān)系呢？歐拉研究了打滑時(shí)緊邊拉力F1與松邊拉力F2的關(guān)系，即歐拉公式：e——自然對數(shù)的底。

f——摩擦系數(shù)，對V帶為f′。α——包角，帶傳動(dòng)為α1。近似認(rèn)為帶的總長不變，有F1-F0=F0-F2聯(lián)立求解上式，則最大摩擦力可表示為：最大摩擦力Fflim=F1-F2=F1（1-1/ef)討論：帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論F1與F2有什么關(guān)系呢？歐帶傳動(dòng)實(shí)例

帶打滑實(shí)例：農(nóng)用拖拉機(jī)帶傳動(dòng)應(yīng)當(dāng)用三根A型V帶傳動(dòng)，但有些農(nóng)民常常只裝一根或兩根，在空車或輕載時(shí)似乎可以，但在滿載時(shí)就會(huì)打滑而造成事故，這就是因?yàn)閭鬟f有效圓周力F>Fflim。帶傳動(dòng)實(shí)例帶打滑實(shí)例：在所有橫剖面上都是相等的。q——帶單位長度的質(zhì)量kg/m3、彎曲應(yīng)力E—彈性模量Y—中性層到最外層的距離dd—帶輪的基準(zhǔn)直徑帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論三、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶內(nèi)將產(chǎn)生下列幾種應(yīng)力。1、拉應(yīng)力緊邊 1=F1/A MPa松邊 2=F2/A MPa2、離心拉應(yīng)力動(dòng)畫分析在所有橫剖面上都是相等的。q——帶單位長度的質(zhì)量kg/m3、傳動(dòng)帶應(yīng)力分布情況帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞上小帶輪處。動(dòng)態(tài)傳動(dòng)帶應(yīng)力分布情況帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論最大應(yīng)力發(fā)生在緊帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論四、帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析。

帶是彈性體，受力會(huì)產(chǎn)生彈性變形。由于緊、松邊上所受拉力不等，因而產(chǎn)生彈性變形也不相同。對其運(yùn)動(dòng)有何影響？我們把這種微量的滑動(dòng)現(xiàn)象稱為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)是不可避免的，它造成功率損失，增加帶的磨損，還會(huì)使傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。其原因是帶為彈性體+拉力差引入滑動(dòng)率ε來表達(dá)滑動(dòng)的大?。?（v1-

v2）/v1注意：彈性滑動(dòng)不可避免，打滑可以避免。（演示→）帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論四、帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析。

帶是彈性體，得：帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論五、帶傳動(dòng)的主要失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、主要失效形式（1）打滑。當(dāng)傳遞的圓周力F超過了帶與帶輪之間摩擦力總和的極限時(shí)，發(fā)生過載打滑，使傳動(dòng)失效。（2）疲勞破壞。傳動(dòng)帶在變應(yīng)力的長期作用下，因疲勞而發(fā)生裂紋、脫層、松散、直到斷裂。2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在不打滑的前提下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。六、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)條件和傳動(dòng)功率根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，帶傳動(dòng)應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：1、不打滑條件F≤Fflim得：帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論五、帶傳動(dòng)的主要失效形式及設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論2、疲勞強(qiáng)度條件帶傳動(dòng)的許用功率為帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算及基本理論2、疲勞強(qiáng)度條件帶傳動(dòng)的許用功率為§8-3普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)一、單根普通V帶基本額定功率由上式可求單根V帶在特定的試驗(yàn)條件下(載荷平穩(wěn),

α1=α2=180°，特定的帶長Ld，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)108~109，一定張緊力等）的許用功率，該許用功率稱為基本額定功率P1，見表8-3。在某一使用條件下，單根V帶的許用功率（額定功率）[P]，是在特定條件下的基本額定功率P1加以修正而得。[P]=（P1+ΔP1）kαkLkwΔP1——考慮i≠1時(shí)（d2>d1），彎曲應(yīng)力↓，P1↑（表8-4）kα——考慮α1≠180°時(shí)，傳動(dòng)能力↓（表8-5）kL——考慮帶長不等于特定帶長的影響。（表8-6）§8-3普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)一、單根普通V帶基本額定功率由上二、設(shè)計(jì)的已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)已知條件：用途和工作情況；傳遞的功率P；主動(dòng)輪、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動(dòng)比i）；傳動(dòng)位置和外廓尺寸要求；原動(dòng)機(jī)類型等。設(shè)計(jì)內(nèi)容：帶的型號(hào)、長度、根數(shù)；帶輪尺寸、結(jié)構(gòu)和材料；傳動(dòng)的中心距；帶的初拉力和壓軸力；張緊及防護(hù)裝置等。三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇1、確定設(shè)計(jì)功率（計(jì)算功率）PdPd=kAPkwkA——工況系數(shù)（表8-7）P——所需傳遞的功率P2、選擇帶型根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1初選帶型。（圖8-12）二、設(shè)計(jì)的已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)已知條件：用途和普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。dd1↓緊湊但b↑故規(guī)定了最小基準(zhǔn)直徑。（表8-8）dd2=idd1（1-ε）ε可忽略；dd2要圓整。4、驗(yàn)算帶速VV=d1n1/(60×1000)m/sV↑↑離心力↑正壓力↓傳動(dòng)能力↓易打滑。V↓↓F↑帶根數(shù)多。要求V在5~25m/s之間。最好在10~20m/s，可調(diào)整dd1、n1。5、確定中心距a和帶長Ld。a↓↓α1↓承載↓繞轉(zhuǎn)次數(shù)↑壽命↓a↑↑α1↑承載↑繞轉(zhuǎn)次數(shù)↓壽命↑但尺寸↑一般初選a0：0.7（dd1+dd2）≤a0≤2(dd1+dd2)初選a0Ld0(8-26式）選基準(zhǔn)長度Ld(表8-6）a(8-2式)普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。4、驗(yàn)算7、確定帶的根數(shù)Z

普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)6、驗(yàn)算包角α1

要求α1≥120°要求Z<8，否則受力不均，改選帶型、重新計(jì)算。8、確定初拉力F。F0↓↓傳動(dòng)能力↓易打滑F(xiàn)0↑↑壽命↓壓軸力↑既能發(fā)揮帶的傳動(dòng)能力，又能保證帶的壽命的F0見式8-29。9、計(jì)算壓軸力FQ≈2ZF0sin(1/2)7、確定帶的根數(shù)Z普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)6、驗(yàn)算包角α1

要求四、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有：實(shí)心式、腹板式、孔板式和輪輻式。帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式。五