機(jī)械基礎(chǔ)電子教案6-帶傳動(dòng)

章節(jié)名稱(chēng)帶傳動(dòng)概述授課形式講授課時(shí)1班級(jí)電氣、機(jī)電教學(xué)目的1、熟悉帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及類(lèi)型；安裝和維護(hù)。2、掌握三角帶的構(gòu)造、標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)重點(diǎn)帶傳動(dòng)的特點(diǎn)、與應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1、了解帶傳動(dòng)的受力分析方法，熟悉帶傳動(dòng)的應(yīng)力分布規(guī)律。2、理解彈性滑動(dòng)、打滑的概念及區(qū)別。輔助手段多媒體及教具教學(xué)進(jìn)程及說(shuō)明★教具演示并導(dǎo)入新課：（講解相關(guān)理論知識(shí)）帶傳動(dòng)是由主動(dòng)輪，從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶所組成，靠帶與帶輪間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型1．帶傳動(dòng)的特點(diǎn)與其它傳動(dòng)形式相比較，帶傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：(1)由于傳動(dòng)帶具有良好的彈性，所以能緩和沖擊、吸收振動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲。但因帶傳動(dòng)存在滑動(dòng)現(xiàn)象，所以不能保證恒定的傳動(dòng)比。(2)傳動(dòng)帶與帶輪是通過(guò)摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。因此過(guò)載時(shí)，傳動(dòng)帶在輪緣上會(huì)打滑，從而可以避免其它零件的損壞，起到安全保護(hù)的作用。但傳動(dòng)效率較低，帶的使用壽命短；軸、軸承承受的壓力較大。(3)適宜用在兩軸中心距較大的場(chǎng)合，但外廓尺寸較大。⑷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝、維護(hù)方便，成本低。但不適用于高溫、有易燃易爆物質(zhì)的場(chǎng)合。2．帶傳動(dòng)的類(lèi)型帶傳動(dòng)可分為平型帶傳動(dòng)、三角帶傳動(dòng)、圓形帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。(1)平型帶傳動(dòng)

平型帶的橫截面為矩形，已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的有橡膠帆布帶、皮革帶、棉布帶和化纖帶等。平型帶傳動(dòng)主要用于兩帶輪軸線(xiàn)平行的傳動(dòng)，其中有開(kāi)口式傳動(dòng)和交叉式傳動(dòng)等。開(kāi)口式傳動(dòng)，兩帶輪轉(zhuǎn)向相同，應(yīng)用較多；交叉式傳動(dòng)，兩帶輪轉(zhuǎn)向相反，傳動(dòng)帶容易磨損。(2)三角帶傳動(dòng)

三角帶的橫截面為梯形，已標(biāo)準(zhǔn)化。三角帶傳動(dòng)是把三角帶緊套在帶輪上的梯形槽內(nèi)，使三角帶的兩側(cè)面與帶輪槽的兩側(cè)面壓緊，從而產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。在相同條件下三角帶傳動(dòng)比平型帶傳動(dòng)的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角帶的傳動(dòng)能力為平帶的3倍。故三角帶傳動(dòng)能傳遞較大的載荷，獲得了廣泛的應(yīng)用。(3)圓形帶傳動(dòng)圓形帶常用皮革制成，也有圓繩帶和圓錦綸帶等，它們的橫截面均為圓形。圓形帶傳動(dòng)只適用于低速、輕載的機(jī)械，如縫紉機(jī)、真空吸塵器、磁帶盤(pán)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。(4)同步帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)是靠帶內(nèi)測(cè)的齒與帶輪的齒相嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。由于鋼絲繩受載荷作用時(shí)變形極小，又是嚙合傳動(dòng)，所以同步帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比較準(zhǔn)確。二、三角膠帶的構(gòu)造和標(biāo)準(zhǔn)1．三角膠帶的構(gòu)造三角膠帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形。它由包布層、伸張層、強(qiáng)力層和壓縮層四個(gè)部分組成。包布層多由膠帆布制成，它是三角帶的保護(hù)層。伸張層和壓縮層主要由橡膠組成，當(dāng)膠帶在帶輪上彎曲時(shí)可分別伸張和壓縮。強(qiáng)力層由幾層棉簾布或一層線(xiàn)繩制成，用來(lái)承受基本的拉力。2．三角膠帶的標(biāo)準(zhǔn)三角膠帶是標(biāo)準(zhǔn)件，由專(zhuān)業(yè)工廠生產(chǎn)。按截面尺寸的大小，三角膠帶分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。線(xiàn)繩結(jié)構(gòu)的三角膠帶目前只生產(chǎn)Y、A、B、C四種型號(hào)。三角帶的內(nèi)周長(zhǎng)度稱(chēng)公稱(chēng)長(zhǎng)度。三角帶中性層的長(zhǎng)度稱(chēng)節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度。例如“B2400”表示三角帶型號(hào)為B型，內(nèi)周長(zhǎng)2400mm。三、帶傳動(dòng)的受力分析1、靜止時(shí)帶預(yù)緊套在帶輪上，帶輪兩邊的張緊力相等，為初拉力（F0）。2、帶負(fù)載傳動(dòng)時(shí)帶與帶輪接觸面間有摩擦力，帶繞上主動(dòng)輪的一邊被拉緊（緊邊），拉力由F0增大到F1；另一邊（松邊）拉力由F0降至F2。有效拉力：緊邊與松邊拉力的差值（F1-F2）為帶傳動(dòng)中起傳遞轉(zhuǎn)矩作用的拉力。又稱(chēng)有效圓周力Ft。Ft=F1-F2=ΣFf實(shí)際上有效圓周力等于帶與帶輪之間的摩擦力總和ΣFf。假定帶工作時(shí)總長(zhǎng)度不變，則F1-F0=F0-F2所以F1+F2=2F0則緊邊拉力F1=F0+Ft/2松邊拉力F2=F0-Ft/23、臨界狀態(tài)時(shí)在預(yù)緊力F0一定時(shí)，傳遞的有效拉力Ft等于極限摩擦力Flim時(shí)。帶將打滑。帶能傳遞的最大圓周力為Ftmax=F1（1-1/efα1）帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析傳動(dòng)帶工作時(shí)產(chǎn)生三種應(yīng)力：拉應(yīng)力工作時(shí)由緊邊拉力F1和松邊拉力F2引起的應(yīng)力。σ1=F1/A（MPa）σ2=F2/A（MPa）彎曲應(yīng)力傳動(dòng)帶彎曲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。3、離心拉應(yīng)力傳動(dòng)帶繞帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)帶上每一質(zhì)點(diǎn)都不可避免地受離心力作用而產(chǎn)生離心拉應(yīng)力各截面處應(yīng)力是不相等的，傳動(dòng)帶緊邊繞入小帶輪處應(yīng)力最大σmax=σ1+σb1+σC（MPa）三、滑動(dòng)分析彈性滑動(dòng)傳動(dòng)帶具有一定的彈性，受到拉力后要產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，拉力大伸長(zhǎng)量也大。傳動(dòng)帶工作時(shí)，緊邊拉力F1比松邊拉力F2大，所以緊邊比松邊的彈性變形量大。當(dāng)傳動(dòng)帶繞入主動(dòng)帶輪時(shí)，輪上的A點(diǎn)和帶上的B點(diǎn)重合，線(xiàn)速度相等。隨著主動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶上B點(diǎn)的拉力由F1減少到F2，帶的伸長(zhǎng)量也相應(yīng)地減少。這樣輪上的A點(diǎn)到了A1點(diǎn)時(shí)，帶上的B點(diǎn)才到B1點(diǎn)，，B1點(diǎn)滯后于A1點(diǎn)。由此可見(jiàn)，傳動(dòng)帶隨主動(dòng)帶輪運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由向后的微小滑動(dòng)，使帶的線(xiàn)速v落后于主動(dòng)輪的線(xiàn)速度V1。傳動(dòng)帶繞入從動(dòng)輪時(shí)，帶上的C點(diǎn)和輪上的D點(diǎn)重合。傳動(dòng)帶是由松邊過(guò)渡到緊邊的，所以帶所受的拉力F2增大到F1，帶的變形量也逐漸增加。帶上的C點(diǎn)已到C1點(diǎn)時(shí)，輪上的D點(diǎn)才到D1點(diǎn)，D1點(diǎn)滯后于C1點(diǎn)?？梢?jiàn)傳動(dòng)帶在從動(dòng)輪表面有向前的微小滑動(dòng)，使傳動(dòng)帶的速度V大于從動(dòng)輪的線(xiàn)速度V2。由傳動(dòng)帶的彈性變形而引起的滑動(dòng)稱(chēng)為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)在帶傳動(dòng)中是不可避免的。因此帶傳動(dòng)不能保證有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。2、打滑當(dāng)傳動(dòng)所需要的圓周力大于極限摩擦力時(shí)，傳動(dòng)帶將在帶輪輪緣上產(chǎn)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為打滑。打滑時(shí)，傳動(dòng)帶的速度迅速下降，使傳動(dòng)失效。帶傳動(dòng)正常工作時(shí)是不允許打滑的。四、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動(dòng)的主要失效形式：打滑，疲勞破壞。帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：既要保證傳動(dòng)帶具有足夠的傳動(dòng)能力，不打滑；又要保證傳動(dòng)帶具有足夠的疲勞強(qiáng)度，達(dá)到預(yù)期使用壽命。五、三角帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)和主要內(nèi)容1、三角帶傳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)一般為：（1）傳遞的功率Ｐ（ＫＷ）；（2）大、小帶輪的轉(zhuǎn)速n2、n1(r/min)或傳動(dòng)比；（3）傳動(dòng)對(duì)外廓尺寸的要求；（4）傳動(dòng)的用途和工作條件。2、三角帶傳動(dòng)主要內(nèi)容：（1）確定三角帶的型號(hào)，根數(shù)和長(zhǎng)度；（2）選定傳動(dòng)的中心距；（3）帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸；（4）計(jì)算初拉力和帶對(duì)軸的壓力。六、三角帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟1、確定計(jì)算功率Ｐｃ計(jì)算功率Ｐｃ是根據(jù)所傳遞的名義功率Ｐ及三角帶傳動(dòng)的工作情況確定的．Ｐｃ＝ＫＡＰ選擇三角帶型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1,由圖9-8選取三角帶的型號(hào)。(若Pc、V的交點(diǎn)落在交線(xiàn)附近,可同時(shí)用兩種型號(hào)作為兩個(gè)方案計(jì)算,然后比較,選取。)3.確定大、小帶輪的直徑d１,d２初選小帶輪的直徑當(dāng)三角帶的型號(hào)確定后,小帶輪直徑愈小,結(jié)構(gòu)愈緊湊,三角帶的彎曲應(yīng)力σb1則愈大,三角帶壽命降低,d1愈小,圓周速度愈小,單根三角帶傳遞的功率Po也愈小，故對(duì)最小直徑加以限制,d1max見(jiàn)表。校核帶的速度v帶速:V=πd1n1/60×1000（m/s）V愈小,單根三角帶傳遞功率Po的能力愈小,傳遞功率P時(shí),所需帶的根數(shù)愈多。但V過(guò)高,使離心力過(guò)大,帶與帶輪間的正壓力降低,從而使摩擦力減小。故帶速在5m/s～25m/s較合適，否則要調(diào)整帶輪的直徑,以調(diào)整帶速。計(jì)算大帶輪的直徑d2=(n1/n2)d1=id1(mm)計(jì)算后得d2值按表9-4圓整。d初定中心距a0`中心距過(guò)小,結(jié)構(gòu)緊湊,單位時(shí)間繞帶輪次數(shù)增加,應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加,壽命下降,小帶輪包角α1也會(huì)減小,降低傳動(dòng)能力.中心距過(guò)大,速度大時(shí),會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng),傳動(dòng)尺寸也增大.一般取值:0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)若設(shè)計(jì)時(shí)未提中心距要求,可估算:a0=(1～1.5)d2(2)初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度LdL0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0（mm）根據(jù)L0和三角帶型號(hào),由表9-1選取相應(yīng)的Lp。(3)確定實(shí)際中心距a近似計(jì)算:a=a0+(Lp-L0)/2（mm）考慮調(diào)整,補(bǔ)償?shù)男枰?中心距的變化范圍:amin=a-0.015Ld（mm）amax=a+0.03Ld（mm）（4）校核小帶輪包角α1小帶輪包角近似計(jì)算:α1＝1800－(d2－d1)×°／a≥1200由上式可見(jiàn),α1與i有關(guān),i愈大,d2-d1的差值愈大,則α1愈小.故三角帶的傳動(dòng)比一般取i<7,必要時(shí)可達(dá)10。一般i=2～5。也可用增大中心距a的方法增大α1。Z=Pc/(P0+ΔP0)KαKLKqKα—包角系數(shù)見(jiàn)表9-5。Kq—強(qiáng)力層材質(zhì)系數(shù)見(jiàn)表9-6。KL—長(zhǎng)度系數(shù)見(jiàn)表9-7。膠帶根數(shù)Z取整數(shù)為避免載荷分布不均,帶的根數(shù)不宜過(guò)多,一般不宜超過(guò)8根。0適當(dāng)?shù)某趵κ潜ＷC帶正常工作的重要因素。初拉力不足:摩擦力小,可能打滑。初拉力過(guò)大:會(huì)使膠帶壽命降低,對(duì)軸及軸承的壓力增大。單根三角帶初拉力可按下式計(jì)算:F0α-1)+qv2（N）為了設(shè)計(jì)支承帶輪的軸和軸承,需確定帶對(duì)軸的壓力Q,若不考慮拉力差,則壓力Q可近似按兩邊的張緊力F0的合力來(lái)計(jì)算。Q=2ZF0cos(β/2)=2ZF0cos(900-α1/2)=2ZF0sin(α1/2)（N）七、三角帶輪的結(jié)構(gòu)三角帶輪重量輕,結(jié)構(gòu)工藝性好,質(zhì)量分布均勻。輪槽工作表面粗糙度Ra為1.6～3.2,具有一定尺寸精度，可延長(zhǎng)帶的使用壽命。1、材料:鑄鐵,常用HT150、HT200。轉(zhuǎn)速高時(shí)：用鑄鋼、鋼的焊接結(jié)構(gòu)低速、小功率時(shí)：用鋁合金、塑料。2、三角帶典型結(jié)構(gòu)：（4種）實(shí)心式：當(dāng)帶輪直徑d≤（2.5-3）dS(帶輪軸孔直徑)采用。腹板式:當(dāng)帶輪直徑d≤300mm時(shí)采用?？装迨?當(dāng)帶輪直徑d≤300mm時(shí)采用。輪輻式:當(dāng)帶輪直徑d≥300mm時(shí)采用。八、帶傳動(dòng)的張緊裝置1、定期張緊裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在移動(dòng)導(dǎo)軌上,旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘以增大或減小中心距，從而達(dá)張緊或松開(kāi)的目的。電動(dòng)機(jī)安裝在擺動(dòng)底座上,通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母來(lái)調(diào)節(jié)中心距，達(dá)到張緊目的。2、自動(dòng)張緊把電動(dòng)機(jī)安裝在的搖擺架上,利用電動(dòng)機(jī)的自重,使帶輪隨電動(dòng)機(jī)繞固定軸擺動(dòng),以達(dá)到自動(dòng)張緊的目的。3、采用張緊輪若中心距不能調(diào)整,可采用張緊輪張緊。圖所示張緊裝置適宜平帶傳動(dòng)。圖所示張緊裝置適宜三角帶傳動(dòng)，張緊輪一般安裝在松邊內(nèi)側(cè),使帶只受單彎曲;同時(shí)盡量靠近大帶輪,以免減小小帶輪的包角。張緊輪直徑可小于小帶輪直徑，其輪槽尺寸與帶輪相同。九、帶傳動(dòng)的維護(hù)為了延長(zhǎng)使用壽命，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)，須掌握正確的使用與維護(hù)。1．帶傳動(dòng)在安裝時(shí)，必須使兩帶輪軸線(xiàn)平行，輪槽對(duì)正，否則會(huì)加劇磨損。安裝時(shí)應(yīng)縮小中心距后套上，然后調(diào)整。2．嚴(yán)防與礦物油、酸、堿等腐蝕性介質(zhì)接觸，也不宜在陽(yáng)光下曝曬。3．為保證安全，帶傳動(dòng)應(yīng)加防護(hù)罩。十、本次課小結(jié)本次課重點(diǎn)通過(guò)帶圖形說(shuō)明帶傳動(dòng)的工作原理，從本質(zhì)上講解帶傳動(dòng)是一種摩擦傳動(dòng)。V帶的工作面是兩側(cè)面，能傳遞較大圓周力。帶傳動(dòng)工作情況的分析主要講力分析、應(yīng)力分析，通過(guò)分析說(shuō)明打滑是可以避免的，而彈性滑動(dòng)不能避免。從而引出帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：在不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。十一、布置作業(yè)練習(xí)冊(cè)