機械設(shè)計基礎(chǔ) 課件 09 帶傳動與鏈傳動

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》

課程內(nèi)容第一章機械設(shè)計概論第二章平面機構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機構(gòu)第四章凸輪機構(gòu)第五章其他常用機構(gòu)第六章齒輪機構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設(shè)計第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用1.傳動原理分類帶傳動是一種常用的機械傳動裝置，如圖9-1所示，它由主動帶輪1、從動帶輪2和環(huán)形撓性件3組成如圖9-1所示。9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用（1）摩擦帶傳動靠傳動帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生的摩擦力傳遞運動和動力。通常采用增大接觸面積來確保傳遞的可靠性，如圖9-1。（2）嚙合帶傳動靠帶的內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實現(xiàn)傳動9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用2.按傳動帶的截面形狀分類按照傳動帶的橫截面形狀可以分為平帶、V帶、多楔帶、圓帶，如圖9-3所示。根據(jù)各自的特點可以應(yīng)用在不同場合。第九章9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用（1）平帶截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面，主要用于兩帶輪軸線相距較遠距離的傳動，如圖9-4a。（2）V帶V帶的截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作面，如圖9-4b。第九章（3）多楔帶在平帶基體上有若干根V帶組成的傳動帶，圖9-4c（4）圓帶截面形狀為圓形，圖9-4d，只適用于傳遞較小的功率。9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用

二、帶傳動的特點和應(yīng)用

帶傳動有如下主要的特點：（1）帶有良好的彈性和撓性，能緩沖吸振，傳動平穩(wěn)，噪音??；（2）具有過載保護功能，過載時帶會打滑，保護其他零件不受損壞，（3）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工、安裝和維護方便，成本低廉；（4）適用大中心距傳動；（5）摩擦帶與帶輪間存在著彈性滑動，不能保證傳動比恒定；（6）帶必須張緊在帶輪上，增加了對軸的壓力；（7）外廓尺寸大，需加裝防護裝置；（8）不適用于高溫、易燃易爆及有腐蝕介質(zhì)的場合。第九章9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)一、普通V帶的結(jié)構(gòu)

普通V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，被制成無接頭的環(huán)形帶，截面形狀為等腰梯形，其剖面結(jié)構(gòu)由膠帆布（頂布）、頂膠、緩沖膠、抗拉體、底膠、底布（底膠夾布）等組成，V帶根據(jù)其機構(gòu)分為V帶、切邊V帶兩種，如圖9-5所示。圖9-5V帶結(jié)構(gòu)示意圖a)包邊V帶b)普通切邊V帶c)有齒切邊V帶d)底膠夾布切邊V帶1-膠帆布2-頂布3-頂膠4-緩沖膠5-芯繩6-底膠7-底布8-底膠夾布9-2普通V帶與V帶輪

頂膠由橡膠制成，工作時受拉力；抗拉體（強力層）由芯繩制成，工作時承受基本拉力；緩沖膠起到固定芯繩的作用，并吸收V帶在高速運轉(zhuǎn)時頻繁變形產(chǎn)生的動態(tài)剪切應(yīng)力；底膠（壓縮層）由橡膠制成，工作時受壓力。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪二、普通V帶的尺寸標(biāo)注1.普通V帶型號普通V帶為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)GB/T11544－2012規(guī)定，按截面尺寸不同可分為：Y、Z、A、B、C、D、E七種型號，規(guī)格與尺寸見表9-1。第二節(jié)普通V帶與V帶輪表9-1普通V帶截面尺寸（摘自GB/T11544-2012）第九章9-2普通V帶與V帶輪2.普通V帶參數(shù)（1）楔形角φ0：V帶的截面為梯形，兩側(cè)邊的夾角稱為楔形角（或楔角），見表9-1。（2）中性層：V帶繞在帶輪上產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸長，內(nèi)層受壓縮短，兩層之間存在一長度和寬度不變的中性層。（3）節(jié)寬：中性層上保持不變的周線稱為節(jié)線，中性層面稱為節(jié)面，節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬，見表9-1。（4）基準(zhǔn)長度：V帶在規(guī)定的張緊力下，節(jié)線長度稱為基準(zhǔn)長度，V帶的基準(zhǔn)長度Ld已標(biāo)準(zhǔn)化，各種截型普通V帶的基準(zhǔn)長度見表9-2。（5）基準(zhǔn)直徑：V帶裝在帶輪上，和節(jié)寬相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑（又稱為節(jié)圓直徑），基準(zhǔn)直徑已標(biāo)準(zhǔn)化。機設(shè)設(shè)計簡介第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪三、V帶輪的材料

（1）當(dāng)V帶輪的圓周帶速v＜25m／s時以下時，帶輪常用的材料為灰鑄鐵HT150或者HT200；

（2）當(dāng)速度較高時（v≥25m／s）時，帶輪一般采用的是鑄鋼、鍛鋼、鋼板等制造而成的；

（3）當(dāng)在較小功率傳動時，帶輪材料也可采用鑄鋁合金或工程塑料。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪四、V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸l．V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求（1）足夠的強度和剛度，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；（2）結(jié)構(gòu)工藝性好，便于制造，質(zhì)量分布均勻，重量輕；（3）帶輪工作表面應(yīng)光滑，以減少帶的磨損；（4）當(dāng)5m/s＜v＜25m／s時，帶輪要進行靜平衡。第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪2．V帶輪的結(jié)構(gòu)（1）帶輪的組成帶輪由輪緣、輪輻（輻板）和輪轂組成。輪緣用于安裝V帶輪，制有相應(yīng)的V型帶槽，輪輻（輻板）輪緣與輪轂相聯(lián)接的部分，輪轂為帶輪與軸相聯(lián)接的部分。普通V帶輪輪槽尺寸見表9-3。第九章9-2普通V帶與V帶輪（2）輪輻（輻板）結(jié)構(gòu)實心式：用于≤（2.5～3）d0，圖9-6a所示；輻板式：用于≤300mm，圖9-6b所示；孔板式：用于≤400mm，圖9-6c所示；橢圓輪輻式：用于＞400mm，圖9-6d所示。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式及輻板厚度的確定可參閱有關(guān)設(shè)計手冊。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)帶傳動的受力分析一、帶傳動的受力分析帶傳動在沒有加載時，帶的上、下兩邊都受到相等的張緊力，稱為初拉力。當(dāng)主動帶輪在轉(zhuǎn)矩作用下以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，帶進入主動帶輪的一邊被拉緊，該邊稱為緊邊，緊邊拉力；離開主動帶輪的一邊被放松，該邊稱為松邊，松邊拉力，如圖

機械設(shè)計基礎(chǔ)9-3帶傳動的受力分析帶傳動的受力分析假設(shè)帶在工作前后總的長度保持不變，且具有彈性，則帶的緊邊拉力的增加量等于松邊拉力減小量即：機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析以平帶傳動為例，引入柔韌體歐拉公式式中，、分別為帶的緊邊和松邊拉力（N）；e為自然對數(shù)的底數(shù)；為摩擦因數(shù)；為小帶輪的包角（rad）一般用當(dāng)量摩擦因數(shù)帶替，得聯(lián)合得有效圓周力可知，帶傳動的摩擦因數(shù)、包角和初拉力越大，其有效圓周力就越大。但初拉力太大會使帶的摩擦加劇，降低帶的壽命，初拉力太小會照成工作能力不足。因此，合理的選擇和保持帶傳動的初拉力是非常重要。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析二、帶傳動的應(yīng)力分析1.兩邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力松邊拉應(yīng)力式中，、分別為緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力（MPa）；、分別為緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力（N）；A為帶的橫截面積（mm2）。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析二、帶傳動的應(yīng)力分析2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在帶輪上做圓周運動時，由于離心力作用于全部帶長，它產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力為式中，為離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力（MPa）；為每米帶長的質(zhì)量（kg/m），為帶速（m/s）。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析二、帶傳動的應(yīng)力分析3.彎曲應(yīng)力帶繞在帶輪上的部分產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，而V帶外層處的彎曲應(yīng)力最大。根據(jù)材料力學(xué)公式可得大、小帶輪上帶的彎曲應(yīng)力分別為式中，、分別為小帶輪和大帶輪上帶的彎曲應(yīng)力（MPa）；E為帶的彈性模量（MPa）；為帶的最外層到節(jié)面的距離（mm）；、分別為小帶輪和大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析為了防止彎曲應(yīng)力過大，對每種型號的V帶都規(guī)定了相應(yīng)的最小帶輪基準(zhǔn)直徑，見表帶工作時，傳動帶中各截面的應(yīng)力分布如圖。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞上主動輪處，其值為由于帶是在變應(yīng)力狀態(tài)下工作的，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達到一定值時，帶就會發(fā)生疲勞破壞。機械設(shè)計基礎(chǔ)帶輪最小基準(zhǔn)直徑第九章9-3帶傳動的受力分析第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比由于帶是彈性體，受力后將會產(chǎn)生彈性變形，且緊邊拉力F1大于松邊拉力F2，因此緊邊的伸長率大于松邊的伸長率。這種由于帶兩邊拉力不相等致使兩邊彈性變形不同，從而引起帶與帶輪間滑動的現(xiàn)象稱為帶傳動的彈性滑動。它是摩擦帶傳動中不可避免的現(xiàn)象。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-4帶傳動的彈性滑動及其傳動比由于彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率，稱為帶傳動的滑動因數(shù)，用ε表示，即從動輪轉(zhuǎn)速的計算式為上兩式中：υ1、υ2分別為主動帶輪和從動帶輪的速度；dd1、dd2分別為主動帶輪和從動帶輪的基準(zhǔn)直徑；n1、n2分別為主動帶輪和從動帶輪的轉(zhuǎn)速（r/min）因ε值較小，故非精確計算時可以忽略不計。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章第九章9-4帶傳動的彈性滑動及其傳動比第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護

一、帶傳遞的張緊V帶在初拉力的作用下，經(jīng)過一定時間的運轉(zhuǎn)后，會被拉長，即產(chǎn)生了塑性變形，致使初拉力減少，影響V帶的工作能力，因此，為了保障帶傳動的工作性能，須定期檢查與重新張緊，常用的方法有：1．調(diào)整中心距2．采用張緊輪9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護

1．調(diào)整中心距對于水平布置的帶傳動，調(diào)整螺釘3使電動機1在滑道2上移動，直到帶被張緊；垂直布置的帶傳動，調(diào)整螺釘4使電動機1繞定軸O擺動而將帶張緊?；?qū)㈦妱訖C安裝在浮動的擺架上，利用其自重，改變中心距，自動調(diào)節(jié)張緊力。第九章第五節(jié)9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護2．采用張緊輪若中心距不可調(diào)節(jié)，可采用張緊輪裝置，如圖9-11所示。應(yīng)注意，張緊輪應(yīng)安裝在松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大帶輪，這樣可以避免帶包角的減小及V帶的雙向彎曲。第九章第五節(jié)9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護二、V帶傳動安裝和維護（1）安裝V帶時，將中心距縮小后將帶套入，慢慢調(diào)整中心距，直至張緊。（2）安裝V帶時，兩帶輪軸線相互平行，各帶輪相對應(yīng)的輪槽的對稱平面應(yīng)重合，其偏角β誤差不得超過20′。（3）多跟V帶傳動時，為避免受力不均勻，各帶的制造偏差應(yīng)控制在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。（4）新舊帶不能同時混合使用，更換時，要求全部同時更換。（5）定期對V帶進行檢查，及時調(diào)整中心距或更換V帶，以保證V帶的傳動能力。（6）為了保證安全，帶傳動應(yīng)加防護罩，同時應(yīng)防止油、酸、堿等對V帶的腐蝕。第九章第五節(jié)9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用

鏈傳動由軸線相互平行的主動鏈輪1、鏈條2和從動鏈輪3組成，如圖9-13所示。通過鏈與鏈輪輪齒的相互嚙合來傳遞運動和動力。9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用一、鏈傳動的類型鏈條根據(jù)用途不同分為傳動鏈、起重鏈和牽引鏈。起重鏈和牽引鏈用于起重機械和運輸機械。傳動鏈主要用于一般機械傳動。傳動鏈又分為短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）、短節(jié)距精密套筒鏈（簡稱套筒鏈）、齒形鏈和成形鏈，如圖9-14所示。第九章a）滾子鏈b）套筒鏈c）齒形鏈d）成型鏈圖9-14鏈傳動的類型9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用二、鏈傳動的特點和應(yīng)用

鏈傳動與其他傳動相比，主要有以下特點：（1）鏈傳動保證平均傳動比不變。（2）鏈傳動無初拉力，引起軸彎曲的作用力較小。（3）鏈傳動可在高溫、低溫、多塵、油污、潮濕、泥沙等惡劣環(huán)境下工作。（4）鏈傳動的瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差，有沖擊和噪聲。（5）鏈條磨損后易發(fā)生跳齒，不宜用于高速和急速反向傳動的場合。第九章9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用二、鏈傳動的特點和應(yīng)用因此，鏈傳動適用于兩軸線平行且距離較遠、瞬時傳動比無嚴(yán)格要求以及工作環(huán)境惡劣的場合，廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、石油化工及運輸?shù)雀鞣N機械中。目前，鏈傳動所能傳遞的功率可達3600kW，常用于100kW以下，鏈速可達30-40m/s，常用15m/s；傳動比最大可達15，一般；效率=0.91~0.97。第九章9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)一、滾子鏈的結(jié)構(gòu)

滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、套筒3、銷軸4和滾子5組成。如圖9-15所示，外鏈板與銷軸、內(nèi)鏈板與套筒之間采用過盈配合，而銷軸與套筒之間為間隙配合，可以作相對轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)鏈條進入和退出鏈輪時的屈伸；滾子與套筒之間采用間隙配合，以使鏈與鏈輪在進入與退出嚙合時，滾子與輪齒形成滾動摩擦，減小鏈和輪齒的磨損度，又可以減輕鏈的質(zhì)量，節(jié)約材料。9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)圖9-15單排滾子鏈結(jié)構(gòu)相鄰兩滾子軸線間的距離稱鏈為節(jié)距，用P表示，它是鏈傳動的基本參數(shù)。P值愈大，鏈的各部分尺寸愈大，承載能力愈高，且在齒數(shù)一定時，鏈輪尺寸隨之增大。滾子鏈有單排或多排結(jié)構(gòu)，排距用Pt表示。排數(shù)愈多，承載能力愈高，但制造與安裝誤差也愈大，各排鏈?zhǔn)茌d不均勻現(xiàn)象愈嚴(yán)重，一般鏈的排數(shù)不超過4排。如圖9-16所示。圖9-16雙排滾子鏈結(jié)構(gòu)第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章滾子鏈的基本參數(shù)與尺寸見表9-5。表內(nèi)的鏈號數(shù)乘以25.4/16mm即為節(jié)距值。鏈號中的后綴表示系列。滾子鏈的標(biāo)記規(guī)定為：鏈號-排號國標(biāo)編號。如標(biāo)記為“12A-2GB/T1243—2006”代表A系列、節(jié)距為19.05mm的雙排的滾子鏈。9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)二、滾子鏈鏈輪1.鏈輪的齒形鏈輪的齒形應(yīng)能使鏈輪與鏈條接觸良好，受力均勻，并使鏈節(jié)能順利的進入和退出與輪齒的嚙合。鏈輪的齒形已有國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了滾子鏈鏈輪的端面齒槽形狀。如圖9-17所示，鏈輪齒形兩側(cè)呈圓弧狀，以便鏈節(jié)進入或退出嚙合。圖9-17鏈輪端面齒形第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)2.鏈輪的幾何參數(shù)和尺寸滾子鏈鏈輪的主要尺寸及計算公式見表9-6表9-6滾子鏈鏈輪主要尺寸及計算公式第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)表9-6滾子鏈鏈輪主要尺寸及計算公式（單位：mm）第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章3.鏈輪的材料一般載荷的鏈輪為中碳鋼淬火處理；高速重載時，鏈輪用低碳鋼滲碳淬火處理；低速時