機(jī)械設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)及其計(jì)算課件

（帶傳動(dòng)）機(jī)械設(shè)計(jì)*（帶傳動(dòng)）機(jī)械設(shè)計(jì)*1第五章帶傳動(dòng)§5-1概述§5-2帶傳動(dòng)理論基礎(chǔ)§5-3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（V帶）§5-4張緊裝置§5-5其它帶傳動(dòng)簡介

帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)例*第五章帶傳動(dòng)§5-1概述*2★特點(diǎn)、應(yīng)用★分類★帶的結(jié)構(gòu)、型號和長度演示1、演示2BACK§5-1概述帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的帶，借助它們之間的摩擦或嚙合，進(jìn)行兩軸或多軸間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。*★特點(diǎn)、應(yīng)用演示1、演示2BACK§5-1概述3

一、特點(diǎn)和應(yīng)用

1、優(yōu)點(diǎn)

*一、特點(diǎn)和應(yīng)用

1、優(yōu)點(diǎn)*42、缺點(diǎn)*2、缺點(diǎn)*53、應(yīng)用*3、應(yīng)用*6二、

類型StandardV-belt1、按傳動(dòng)原理：摩擦和嚙合。2、按帶的形狀:如下分類*二、類型StandardV-belt1、按傳動(dòng)原理：摩73、按傳動(dòng)形式分：開口傳動(dòng)交叉?zhèn)鲃?dòng)半交叉?zhèn)鲃?dòng)張緊輪傳動(dòng)見表5-1*3、按傳動(dòng)形式分：開口傳動(dòng)交叉?zhèn)鲃?dòng)半交叉?zhèn)鲃?dòng)張緊輪傳8普通V帶平形帶

多楔帶

同步齒形帶BACK三、帶的結(jié)構(gòu)、型號和長度*普通V帶BACK三、帶的結(jié)構(gòu)、型號和長度*91.普通V帶*1.普通V帶*102、平形帶*2、平形帶*113、多楔帶*3、多楔帶*124、同步齒形帶*4、同步齒形帶*13§5-2帶傳動(dòng)理論基礎(chǔ)

★

受力分析

★

應(yīng)力分析BACK★

帶的滑動(dòng)現(xiàn)象★

失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則★

承載能力確定*§5-2帶傳動(dòng)理論基礎(chǔ)★受力分析BACK★14F0F0α2α1O2O1預(yù)緊時(shí)1、預(yù)緊時(shí)帶兩邊所受的力F0在帶傳動(dòng)預(yù)緊時(shí)，帶的兩邊只受預(yù)緊拉力F0的作用。一、受力分析*F0F0α2α1O2O1預(yù)緊時(shí)1、預(yù)緊時(shí)帶兩邊所受的力F015F2<F0(松邊)F1>F0(緊邊)O1O2α1α2Ffn2n1FfF'f工作時(shí)2、工作時(shí)帶兩邊所受的力F1，F(xiàn)2在帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶兩邊的拉力F0發(fā)生變化，一邊的拉力增加到F1，稱為緊邊拉力；另一邊減小到F2，稱為松邊拉力。帶的總長不變。因此，緊邊拉力的增長量與松邊拉力的減少量也相等。則有:即：（1）*F2<F0(松邊)F1>F0(緊邊)O1O2α1α2Ff163、帶傳遞的有效工作力Feb、有效拉力Fe由帶和輪之間接觸弧上摩擦力的總和Ff承受（接觸弧段看）。由（1）、（2）兩式可得：（2）a、帶兩邊所受的力F1，F(xiàn)2之差即為有效拉力Fe（從動(dòng)輪上看）。c、效拉力Fe與功率之間的關(guān)系（傳遞運(yùn)動(dòng)功率看）*3、帶傳遞的有效工作力Feb、有效拉力Fe由帶和輪之間接觸弧17當(dāng)Fe↑→Ff↑，始終保證Fe＝Ff。然而，在一定條件下，F(xiàn)f是有一個(gè)極限值Ff

max。當(dāng)Fe>Ffmax時(shí)，導(dǎo)致打滑，歐拉公式可描述這種極限狀況。討論：Fe和Ff關(guān)系*當(dāng)Fe↑→Ff↑，始終保證Fe＝Ff。然而，18二、應(yīng)力分析BACK*二、應(yīng)力分析BACK*19①帶沿弧面運(yùn)動(dòng)，微段dl產(chǎn)生離心力dC：②在垂直方向建立力平衡關(guān)系：2.離心應(yīng)力*①帶沿弧面運(yùn)動(dòng)，微段dl產(chǎn)生離心力dC：②在垂直方向建立力平20**213.彎曲應(yīng)力（發(fā)生于帶與帶輪接觸的圓弧部分）

E----帶的彈性模量D----帶輪的直徑C----帶邊緣到中性層距離*3.彎曲應(yīng)力E----帶的彈性模量*22應(yīng)力分布圖演示*應(yīng)力分布圖演示*234.最大應(yīng)力：等于拉應(yīng)力（包括離心應(yīng)力）與彎曲應(yīng)力和;最大應(yīng)力發(fā)生于緊邊進(jìn)入小帶輪處。*4.最大應(yīng)力：*24三、帶的滑動(dòng)現(xiàn)象1.帶的彈性滑動(dòng)

（固有的、不可避免的正?，F(xiàn)象）由于帶的彈性和拉力差引起的帶與帶輪之間的滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。

*三、帶的滑動(dòng)現(xiàn)象1.帶的彈性滑動(dòng)

（固有的、不可避免的正25

③后果：a.效率降低；b.帶磨損；c.帶溫升高；d.v2<v1傳動(dòng)比不準(zhǔn)確④滑動(dòng)率:從動(dòng)輪相對于主動(dòng)輪圓周速度的降低率：*

③后果：a.效率降低；b.帶磨損；c.帶溫升高；④滑262.打滑（過載失效，必須避免）*2.打滑（過載失效，必須避免）*27①不是全部接觸弧均發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí)，接觸弧分為滑動(dòng)弧α′和靜弧α″（帶進(jìn)入帶輪一側(cè)）兩部分。②接觸弧的變化：未加載時(shí)：α′＝0α″＝α加載工作時(shí)：Fe↑α′↑α″↓載荷極限時(shí):Fe＝Femaxα′＝αα″＝0帶在帶輪上全面滑動(dòng)，導(dǎo)致帶嚴(yán)重磨損、帶的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為打滑。分析：彈性滑動(dòng)到打滑的發(fā)展過程*①不是全部接觸弧均發(fā)生②接觸弧的變化：帶28③α1<α2打滑發(fā)生在小帶輪處彈性滑動(dòng)演示大帶輪小帶輪打滑演示*③α1<α2打滑發(fā)生在小帶輪處彈性滑動(dòng)29BACK四、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則1.失效形式：

打滑、帶疲勞破壞2.計(jì)算準(zhǔn)則：

在不打滑前提下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。若按打滑、帶疲勞破壞兩種失效形式分別建立計(jì)算公式，設(shè)計(jì)公式復(fù)雜且不便應(yīng)用。這里采用單根帶能傳遞功率的方式來建立帶傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式。*BACK四、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則1.失效形式：

30BACK（受打滑和疲勞破壞兩種失效形式制約）

1.單根V帶在特定條件下，能傳遞的功率P0五、承載能力確定⑴不打滑條件下，帶傳遞的最大載荷：*BACK（受打滑和疲勞破壞兩種失效形式制約）五、承載能力確31⑵保證帶具有一定疲勞強(qiáng)度：σmax＝σ1+σb1≤[σ]取峰值σ1＝[σ]－σb1⑶不打滑且有一定的疲勞強(qiáng)度時(shí)，單根帶傳遞的功率P*⑵保證帶具有一定疲勞強(qiáng)度：⑶不打滑且有一定的疲勞強(qiáng)度時(shí)，單根32⑷特定條件下單根帶傳遞的功率P0（載荷平穩(wěn)、α1＝180°i＝1、特定長度L）試驗(yàn)[σ]+計(jì)算P0列表。2.單根V帶實(shí)際能傳遞功率P′P′=(P0+△P0)×KαKL⑴△P0——功率增量（i≠1→σb2↓,則相同壽命時(shí),可以增加P）

則：△P0＝0.0001△T×n1

（△T：扭矩修正值，n1：主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速）BACK*⑷特定條件下單根帶傳遞的功率P02.單根V帶實(shí)際能傳遞功率33⑵Kα——包角系數(shù)（α<180°→P↓）⑶KL——長度系數(shù)（Ld′≠Ld→P↑或P↓）Pz＝Z×P′＝Z(P0+△P0)×KαKL3.Z根帶傳遞功率Pz*⑵Kα——包角系數(shù)P34BACK§5-3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（V帶）1.型號：型號＝f（Pd，n1）,按照推薦的圖選取。Pd↑、n1↓（低速重載）→選截面較大的V帶：

C、D、E型Pd↓、n1↑（高速輕載）→選截面較小的V帶：

Y、Z、A型2.最小帶輪直徑D1大帶輪直徑D2和傳動(dòng)比i驗(yàn)算不宜過小也不宜過大，可參考表來選取。

當(dāng)D↓→σb↑→壽命↓∴規(guī)定D有最小值；當(dāng)D↑→尺寸↑∴不宜過大。*BACK§5-3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（V帶）1.型號：型號＝f353.驗(yàn)算帶速V：5～25m/s（最佳）∵P＝FV/1000,傳遞功率一定時(shí)，當(dāng)V→F易大于Femax（打滑）當(dāng)V→σc→Femax→工作能力下降傳動(dòng)比i的誤差校驗(yàn)：實(shí)際傳動(dòng)比為動(dòng)力傳動(dòng)要求因此*3.驗(yàn)算帶速V：當(dāng)V→F易大于Femax（打滑）364.中心距a和帶長L：

一般可按此式初定0.55（D1＋D2）+h≤a0≤2（D1＋D2）Ld↓→V/L↑(帶單位時(shí)間內(nèi)繞過帶輪的次數(shù)↑）→壽命↓a↓

α1↓→Femax↓a↑尺寸↑→工作時(shí)拍擊、顫動(dòng)*4.中心距a和帶長L：Ld↓→V/L↑37初算帶長L0*初算帶長L0*38**395.包角α1驗(yàn)算一般要求α1≥120°（70°V帶）

α1↓→Femax↓，容易打滑。*5.包角α1驗(yàn)算*40a↓→α1↓i↑（D2－D1）↑→α1↓因此要求（i≤7）引起包角的下降的因素：6.帶的根數(shù)Z*a↓→α1↓引起包角的下降的因素：6.帶的417.初拉力F0和壓軸力Fr

F0↑→磨損↑、應(yīng)力↑

F0↓→容易打滑計(jì)算公式：*7.初拉力F0和壓軸力Fr

*42一、原因及目的帶傳動(dòng)工作一定時(shí)間之后→帶的塑性伸長、松→F0↓→重新張緊BACK§5-4張緊裝置二、方式1、定期張緊：

中心距可調(diào)

中心距不可調(diào)(張緊輪）2、自動(dòng)張緊：

中心距可調(diào)中心距不可調(diào)（張緊輪）

*一、原因及目的BACK§5-443定期張緊*定期張緊*44自動(dòng)張緊*自動(dòng)張緊*45三、張緊力控制帶傳動(dòng)張緊力一般是通過在的中點(diǎn)加一垂直于帶邊的載荷G，使其產(chǎn)生規(guī)定撓度f來控制。（如圖5-16）所示。*三、張緊力控制*46§5-5其它帶傳動(dòng)簡介一、窄V帶窄v帶采用合成纖維繩和鋼絲繩作為強(qiáng)力層，我國有標(biāo)準(zhǔn)，分為SPZ、SPA、APB、SPC四種型號。與普通V帶比，傳動(dòng)能力，允許速度（v=35--45m/s）和撓曲次數(shù)較高，傳動(dòng)壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊。二、高速帶傳動(dòng)：帶速V>30m/s，高速軸轉(zhuǎn)速n=10000—50000r/min的帶傳動(dòng)屬于高速帶傳動(dòng)。其帶，常采用重量輕、薄而均勻的環(huán)形平帶，編制帶應(yīng)用較多。其帶輪，加工精度較高，盡量采用輕質(zhì)材料且要求動(dòng)平衡，為防止掉帶，輪緣部分加工出凸度，圖5-17所示。*§5-5其它帶傳動(dòng)簡介一、窄V帶二、高速帶傳動(dòng)：*47三、同步帶傳動(dòng)：同步帶靠嚙合來傳遞動(dòng)力，它的基本參數(shù)是節(jié)距P（或者摸數(shù)M），是在規(guī)定張緊力下相鄰兩齒對稱中心的距離。1、特點(diǎn)：傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98。制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。

2、分類：同步帶主要被分為兩類，也就是梯形齒類和弧齒類，其中弧齒類同步帶又能分為三個(gè)系列，分別是圓弧齒同步帶、平頂圓弧齒同步帶和和凹頂拋物線齒同步帶。*三、同步帶傳動(dòng)：1、特點(diǎn)：2、分類：*48（2）弧齒同步帶弧齒同步帶的齒形為曲線形，這樣齒高、齒根厚和齒根圓角半徑更大，在受載之后應(yīng)力的分布狀態(tài)較好，避免齒根的應(yīng)力過于集中而增加齒根的負(fù)載水平，因此弧齒同步帶的齒根承載能力較好、使用壽命更長。（1）梯形齒同步帶梯形齒同步帶又可分為單面梯形齒同步帶和雙面梯形齒同步帶兩種子類型，一般簡稱為單面帶和雙面帶。雙面梯形齒同步下按照對稱形式的不同還能分為兩種型號，它們分別是對稱齒型同步帶和交錯(cuò)齒型同步帶3、應(yīng)用：弧齒同步帶目前主要應(yīng)用在食品、紡織、制藥、印刷、造紙和汽車等行業(yè)。*（2）弧齒同步帶（1）梯形齒同步帶3、應(yīng)用：*494、設(shè)計(jì)已知條件：1傳動(dòng)功率、2帶輪轉(zhuǎn)速，3應(yīng)用場合、原動(dòng)機(jī)種類、工作制度、載荷性質(zhì)。計(jì)算功率Pd帶型（節(jié)距Pd或摸數(shù)m）小帶輪轉(zhuǎn)速n1小帶輪齒數(shù)Z1小帶輪節(jié)圓直徑d1帶速V驗(yàn)證傳動(dòng)比計(jì)算i大帶輪節(jié)圓直徑d2大帶輪齒數(shù)z2初定中心距a0帶節(jié)線長度Ld及齒數(shù)zp實(shí)際中心距a小帶輪嚙合齒數(shù)zm設(shè)計(jì)步驟：*4、設(shè)計(jì)已知條件：1傳動(dòng)功率、2帶輪轉(zhuǎn)速，3應(yīng)用場合、原動(dòng)機(jī)50基準(zhǔn)額定功率（摸數(shù)制無此計(jì)算）

P0帶寬bs剪切應(yīng)力計(jì)算（摸數(shù)制）

τ壓強(qiáng)演算（摸數(shù)制）P壓軸力Fr*基準(zhǔn)額定功率（摸數(shù)制無此計(jì)算）P0帶寬bs剪切應(yīng)力計(jì)算（摸51本章結(jié)束*本章結(jié)束*52輸送機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例F＝5000N、v=0.4m/s、D＝300mm、載荷平穩(wěn)，兩班工作制。*輸送機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例F＝5000N、v=0.4m/s、D＝30053設(shè)計(jì)步驟分析：電機(jī)選擇、總傳動(dòng)比及其分配，運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算一、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)二、傳動(dòng)件設(shè)計(jì)

帶、齒輪、鏈

三、裝配圖設(shè)計(jì)

軸、軸承、鍵四、零件圖設(shè)計(jì)五、說明書

*設(shè)計(jì)步驟分析：電機(jī)選擇、總傳動(dòng)比及其分配，運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算一、傳動(dòng)541、類型：選擇Y系列電動(dòng)機(jī)2、容量：P電′＝P工/η總＝2/0.83＝2.41（KW）（一）、選電機(jī)一、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)P工＝Fv/1000＝5000×0.4/1000＝2（KW）η總＝ηV帶η軸承η齒輪η軸承η鏈η軸承η卷筒＝ηV帶η軸承3η齒輪η鏈η卷筒＝0.96×0.993×0.97×0.96×0.96＝0.83查手冊，取電機(jī)額定功率為Ped＝3KW>2.41KW*1、類型：選擇Y系列電動(dòng)機(jī)（一）、選電機(jī)一、傳動(dòng)裝置總體553、轉(zhuǎn)速：

電機(jī)大（價(jià)高）適中傳動(dòng)裝置體積大750rpm1000rpm1500rpm3000rpm一般帶傳動(dòng)2-5、齒輪傳動(dòng)3-8、鏈傳動(dòng)1-3，因此整個(gè)傳動(dòng)的傳動(dòng)比i總=6-120。n電=i總n電=25.5*（6-120）=153--3060可選電機(jī)轉(zhuǎn)速：*3、轉(zhuǎn)速：電機(jī)大（價(jià)高）56綜合考慮，選擇額定轉(zhuǎn)速：n電＝960rpm4、電機(jī)選擇結(jié)果：根據(jù)以上的功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍，查手冊最后選定電機(jī)型號為：Y132S－6相應(yīng)的主要參數(shù)為Ped＝3KW、n電＝960rpm*綜合考慮，選擇額定轉(zhuǎn)速：n電＝960rpm*57（二）、總傳動(dòng)比及分配總傳動(dòng)比i總*（二）、總傳動(dòng)比及分配總傳動(dòng)比i總*582.傳動(dòng)比分配選?。?2.傳動(dòng)比分配選?。?59（三）、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算（各軸P、n、T）P1＝P電′＝2.41KWP2＝P1ηV帶＝2.41×0.96＝2.31KW

P3＝P2η軸承η齒輪＝2.31×0.99×0.97＝2.22KWP4＝P3η軸承η鏈＝2.22×0.99×0.96＝2.11KW2.n1＝n電＝960rpmn2＝n1/iV帶=960/2.6=369.2rpmn3＝n2/i齒=369.2/4.14=89.2rpmn4＝n3/i鏈=89.2/3.5=25.5rpm*（三）、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算（各軸P、n、T）2.n1＝603.*3.*61(一)、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)[已知]：P1＝2.41KW、i＝2.6（n1＝960rpm、n2＝369.2rpm）、載荷平穩(wěn)、兩班制二、傳動(dòng)件設(shè)計(jì)*(一)、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)[已知]：二、傳動(dòng)件設(shè)計(jì)*62一、帶型號P40圖4－8：

P1=2.41KW→Pd＝KA×P1

＝1.1×2.41＝2.65KWn1＝960rpm（P39表4－4：KA＝1.1）A型*一、帶型號P40圖4－8：A型*63二、帶輪計(jì)算直徑

P40表4－5或表4－6：

A型：Dmin＝75mm

取D1＝100mm則D2＝D1×i＝100×2.6=260mm

（圓整，取尾數(shù)為0或5）*二、帶輪計(jì)算直徑*64校驗(yàn)傳動(dòng)比誤差Checktheerrorofspeedratio*校驗(yàn)傳動(dòng)比誤差*65校驗(yàn)速度

Checkperipheralvelocity*校驗(yàn)速度

Checkperipheralvelocit66三、確定長度Ld和中心距a

Lengthofbeltandcentre-to-centredistanceOwingto：0.55（D1＋D2）+h≤a≤2（D1＋D2）→初取

a0＝D1＋D2

＝100+260＝360mm*三、確定長度Ld和中心距a*672.確定帶長度*2.確定帶長度*683.求實(shí)際中心距a

Thefinalcentre-to-centredistance

*3.求實(shí)際中心距a

Thefina