机械设计基础之带传动Belts

《机械设计（Ⅲ）（零件）》第7章带传动第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven组成：由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形传动带组成。带传动：通过环形曳引元件，在两个或两个以上的传动轮之间传递运动和动力的传动。主动轮从动轮传动带1.带传动结构一、概述第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven2.带传动的特点优点：：1、适用于中心距较大的工作条件上，可通过增加带长得到。2、具有良好弹性，缓和冲击吸收振动（运行平稳，无噪音）3、过载时，摩擦带在带轮上打滑，不至损坏其它零件，起安全保护作用。4、制造维护方便，结构简单成本低廉。缺点：1、由于带的弹性滑动和打滑，故不能保证定传动比。(啮合型稍好)。2、传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上压力都比啮合传动大。3、传动效率低。4、外廓尺寸大。5、带的寿命较短（1000-5000h）。第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven应用传动比要求不高，要求过载保护，中心距较大场合。v=5~25m/si平≤5，iv≤7多级传动中，带布置在高速级。为什么？P=FeV第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven带传动摩擦型带传动啮合型带传动同步带传送平带传动V带传动多楔带传动圆带传动窄V带传动高速平带传动一般平带传动一般V带传动3.带传动分类按横剖面形状分第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven胶帆布平带、编织带、高速带。整卷出售、接头无接头1）平带结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。工作面第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven普通V带宽V带特点：1）在同样的张紧力下，产生更大的摩擦力。2）V带窄V带普通V带为相对高度h/bp≈0.7的V带。2）环形、无接头（传动平稳），3）挠性差工作面不接触第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven兼有平带和V带的优点，工作接触面数多，摩擦力大，柔韧性好，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。解决多根V带长短不一而受力不均。3）多楔带汽车发动机楔的两个侧面工作面场合：传递动力大，有需要结构紧凑的场合第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven啮合传动，兼有带传动和齿轮传动的优点吸振、i准确，在汽车、打印机中广泛应用。4）同步带机器人关节场合：传动效率高、传递功率大、速度高、传动比大第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven按传动传动形式开口传动：两轴平行，ω1、ω2同向。交叉传动：两轴平行，ω1、ω2反向。半交叉传动：两轴交错，不能逆转。交叉传动开口传动只有平带传动可以实现交叉传动和半交叉传动第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven顶胶承载层底胶包布a)帘布芯结构b)绳芯结构直径小速度高场合•V带截面组成帘布结构：一般传动绳芯结构：柔韧性好，带轮直径可以小二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数顶胶：伸张层承载层：强力层低胶：压缩层包布层：橡胶橡胶胶帘布，胶线绳胶帆布第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven节面——当V带受弯曲时，长度不变的中性层。bp——节宽/基准宽度bp=h/0.7Ld——带的基准长度定义1：V带在带轮上张紧后位于带轮基准直径上的周线长度定义2：沿着节线的长度。q——楔角均为40°二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数•V带截面几何参数b——顶宽。（带的节面宽度）h——高度第一项第二项第二项BeltstechnischeuniversiteiteindhovenY、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92小大AYZEBCD二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数•V带标准化，表17-1第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数轮缘：与带相连部分轮毂：安装在轴上部分轮辐：联接部分实心式：小直径腹板式：中等直径轮辐式：大直径第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数V带轮类型：孔板式第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数•材料v≤20m/sHT200高速—用钢制带轮v→45m/s①基准直径Dd节宽bp相对应的带轮直径Dd系列化见表17-3小带轮直径不能太小见表17-2Dd1≥Dd1min②带轮楔角小于40°。32/34/36/38Dd1min---小带轮的最小基准直径DdV＞5m/s静平衡V＞25m/s动平衡轮槽的楔角小于v带楔角，保持V带受弯与槽良好接触轮宽相邻槽间距基准宽度第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数3.5718012ddDD中心距a包角α:q2因θ较小,qqsin以代入得:)(12radDDdd带长:ADBCABL2)2(2)2(2cos212qqqddDDa22211sin1cosqqq以代入得：及aDDdd212qaDDdd212)()(2cos21212ddddDDDDaqq2dD第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数aDDDDaLdddd4)(2221221带长:已知带长时，由上式可得中心距:8)(8)(2)(221222121ddddddDDDDLDDLa第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven三、带传动的工作原理1、普通V带传动受力分析工作前:两边初拉力F0=F0工作时:两边拉力变化：变形协调条件：带总长不变，紧边拉力增量DF=松边拉力减量DF紧力F1＝F0＋DF；松边F1＝F0−DFF1F1F2F221n1n2紧边拉力F1=F0+Ft/2松边拉力F2=F0—Ft/2F1+F2=2F0F1−F2=Ft带轮的有效拉力Ft1121000tTPFDv(Ft=2DF)第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven有效圆周力022212111dddfdFdFdF取小轮一端带为分离体：T=0带轮所受力矩有效拉力）得：(21efFFFF第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven三、带传动的工作原理2带传动的最大有效圆周拉力及其影响当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值，带的有效拉力也达到最大值。松紧边拉力F1和F2的关系:挠性体的欧拉公式—包角（rad）一般为小轮包角1122ffFeFFedfF带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时））12/efFF3.57180121addddtmax0121111fffeFFFee1021ffeFFe2021fFFeF0:适当F0包角:包角越大承载能力越好；f:f越大，Ftmax越大，第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven柔韧体摩擦的欧拉公式feFF21e--自然对数的底（e=2.718…）f--带与轮之间的摩擦系数（V带为当量摩擦系数）--带在带轮上的包角rad（平行传动时为小轮包角）F1F2FF+dFdFNfdFNdddl2dNdF=Fsin()sin22()coscos22NddFdFddfdFFdFFsin,cos1222dddNNdFFdfdFdFdFfdF120FFdFfdF12lnFfF12fFeF第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven最大有效拉力的影响因素ffffeceeFeeFF112112000212FFFfeFF2121FFFe最大有效拉力0FecFecFecF预紧力F0：包角：摩擦系数ff讨论受限V型带的材料,过分拉伸会降低寿命包角不能太小摩擦系数经可能大的材料第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven最大有效拉力的影响因素QFNFNFffffeceeFeeFF11211200最大有效拉力讨论V型带与平带传动初拉力相等,但是法向力不等,此时的磨檫力不同,从而引起传动功率的不同.为什么V型带传递功率大呢?QFNF2QF'sin2QNQFfFffF'ff因为:第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven三、带传动的工作原理2、离心应力σc3、弯曲应力rhEab当带型号，材料一定时，rb1∴小带轮直径不能太小∴带内最大应力：max11cb1、拉应力σ1=F1/A（紧边拉力）σ2=F2/A（松边拉力）σ1σ2带工作时，受到三种应力r-基准半径，ha-基准线上槽深或中性层到最外层的距离q——单位带长质量2//ccFAqvA直径越小,弯曲应力越大离心力虽然只作用在圆周运动部分,但是其引起的拉力作用与带的全长内max主动轮第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven三、带传动的工作原理带工作在循环变应力作用下,其值在2max+~c当循环到达一定次数就会疲劳断裂了第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven三、带传动的工作原理3.工作应力分析从动主动afedcb12b221cmaxb1紧边应力=离心应力c＋拉应力1小带轮应力＝离心应力c＋弯曲应力b1＋拉应力松边应力=离心应力c＋拉应力2大带轮应力＝离心应力c＋弯曲应力b1＋拉应力结论：1、带内最大应力发生在：紧边开始绕上小带轮处；3、σb占比例最大，D↓σb↑∴每种带选择DDmin。][max2、带在变应力状态下工作防疲劳失效：；弯曲应力第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven三、带传动的工作原理4弹性滑动产生机理•机理：带为弹性体、松紧边拉力不同主动轮：b点:开始接触，拉力F1，V带b=V轮1。cb：拉力F1F2，弹性变形↓，轮1：b→c带：b→c’即带在带轮上发生了相对滑动11使得：V带V轮1从动轮：同理，只是：V轮2V带→带逐渐缩短。c’仅发生在带从、主从动轮上离开前的那一部分接触弧上。由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动现象。动角动弧静角静弧第一项第二项第二项Beltstechnischeuniversiteiteindhoven弹性滑动与打滑带与主动带轮之间产生相对运动，即为弹性滑动或蠕动。产生弹性滑动的弧段及称为动弧，未产生弹性滑动的弧段及称为静弧。动弧位于带离开带轮前的某一弧段，静弧位于带进入带轮后的某一弧段。