第4章带传动

1第四章带传动重要基本概念1．失效形式和设计准则失效形式：打滑、疲劳破坏。设计准则：保证带传动不打滑，使带具有足够的疲劳寿命。2．确定小带轮直径考虑哪些因素(1)最小带轮直径，满足d1≥ddmin，使弯曲应力不至于过大；(2)带速，满足5≤v≤25m/s；(3)传动比误差，带轮直径取标准值，使实际传动比与要求的传动比误差不超过3~5%；(4)使小带轮包角≥120；(5)传动所占空间大小。3．V带传动在由多种传动组成的传动系中的布置位置带传动不适合低速传动。在由带传动、齿轮传动、链传动等组成的传动系统中，应将带传动布置在高速级。若放在低速级，因为传递的圆周力大，会使带的根数很多，结构大，轴的长度增加，刚度不好，各根带受力不均等。另外，V带传动应尽量水平布置，并将紧边布置在下边，将松边布置在上边。这样，松边的下垂对带轮包角有利，不降低承载能力。4．带传动的张紧的目的，采用张紧轮张紧时张紧轮的布置要求张紧的目的：调整初拉力。采用张紧轮张紧时，张紧轮布置在松边，靠近大轮，从里向外张。因为放在松边张紧力小；靠近大轮对小轮包角影响较小；从里向外是避免双向弯曲，不改变带中应力的循环特性。精选例题与解析例4-1已知：V带传递的实际功率P=7.5kW，带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求有效圆周力Fe、紧边拉力F1和初拉力F0。解题注意要点：这是正常工作条件下的受力计算，不能应用欧拉公式；解：根据：vFPe得到：750107500vPFeN联立：21212750FFFFFe解得：7502FN，15001FN211252/75015002/10eFFFN例4-2设V带所能传递的最大功率P=5kW，已知主动轮直径1dd=140mm，转速n1=1460r/min，包角1401，带与带轮间的当量摩擦系数5.0vf，试求最大有效圆周力eF和紧边拉力1F。解题注意要点：1．此题是在最大载荷条件下的受力计算，可以应用欧拉公式；2．题目数据没有q，故忽略离心拉力qv2。解：带速：100060140146010006011ddnv10.702m/s小带轮包角：443.2180/1401401弧度有效圆周力：2.467702.10/5000/vPFeN联立：2.467392.3215.0443.2211FFFeeFFefv解得：3.1952FN，5.6621FN例4-3如图所示为一V带传动，已知：主动轮直径d2=360mm，从动轮直径d1=180mm，包角1601，2002，带与带轮间的当量摩擦系数4.0vf，带的初拉力1800FN，试问：1．当从动轮上的阻力矩为20Nm，主动轮在足够大的电机驱动下，会发生什么现象？2．此时，松边和紧边的拉力各为多少？解题注意要点：1．此题是要求分析是否发生打滑现象。2．小轮先打滑解：(1)尽管大轮主动，打滑仍从小轮开始要求传递的圆周力：222180200002211dTFeN小轮包角：79.21601小轮的临界圆周力：18211180211279.24.079.24.00max11eeeeFFvvffeN可见：Fe＞Femax，小带轮发生打滑现象。(2)求F1和F2例4-3图3182053.32179.24.0211FFFeeFFefv解得：F1=271N，F2=89N例4-4图示大传动比V带传动，小轮为标准V带轮，d1=140mm，大轮d2=1000mm，为光滑圆柱，中心距a=1000mm，带与带轮间的摩擦系数f=0.2，试分析随着传递载荷的增加，打滑首先发生于哪个轮上。解：(1)求小轮和大轮的包角：20001401000sin2sin1121add5.2525.21295.2521802180103.42315.25218021802(2)求小、大轮所能传递的最大有效圆周力之比当量摩擦系数：58.020sin2.0)2/sin(ffv1121101maxvvffeeeFF，1122202maxffeeeFF将包角和摩擦系数代入上两式，求其比值则：50.1124.2124.21688.31688.3111122112max1maxffffeeeeeeFFvv可见，小带轮能传递较大的有效圆周力，大轮先发生打滑。例4-5如例4-5图所示为一带式制动器，已知制动轮直径D=100mm，制动轮转矩M=60Nm，制动杆长L=250mm，制动带和制动轮之间的摩擦系数f=0.4，试求：1．制动力P2．当M反向时所需的制动力又为多少？解题注意要点：1．可以利用欧拉公式计算松、紧边拉力；2．其拉力对轮心之矩与M反向的边是紧边。解：(1)以制动轮和带为分离体，左侧为紧边。12001006000022DMFeN根据：120051.3214.021FFFeeFFef解得：F2=477N，F1=1676N，根据制动杆的平衡条件：F2D=PL，解的：例4-4图例4-5图41912501004772LDFPN(2)M反向后，右侧为紧边，则：67025010016761LDFPN例4-6一V带传动，d1=d2=200mm，转速n1=955r/min，传递功率P=10kW，单班工作，载荷平稳。用B型V带，带长Ld=1440mm，由带长引起的附加功率值3.02PkW。查表知：当带速v=9、10、11m/s时，单根B型V带的许用功率P0分别为3.6、3.8、4.0kW。试问传动需要几根V带？提示：KPPPPzca)(210解：计算功率：因单班工作，载荷平稳，取载荷系数K=1，则：Pca=KP=P=10kW带速：1010006020095510006011dnvm/s根据带速v查得：P0=3.8kW因为，d1=d2，传动比i=1，则01P，K=1，则V带根数：KPPPPzca)(210=86.25.3101)3.008.3(10圆整取：z=3根。例4-7一带式输送机的传动装置如图所示，已知小带轮直径dd1=140mm，dd2=400mm，运输带的速度V=0.3m/s。为提高生产率，拟在运输机载荷不变（拉力F不变）的条件下，将运输带的速度提高到V=0.42m/s。有人建议将大带轮直径减小为dd2=280mm来实现这一要求。试就带传动讨论这个建议是否合理。分析注意要点：分析改变后要求传递的圆周力如何变化；答题要点：分析改变后要求传递的圆周力如何变化；由于运输带上的载荷F不变，当dd2减小后，运输带速度V提高了40%，则运输带上的功率P=FV，也增加了40%，整个传动系统传递的功率都增加40%。在带传动中，小带轮的直径dd1、转速n1、V带的根数z等均没有改变，则要求传递的有效圆周力Fe=P/v，随着传递功率的增加也增大了40%。尽管小带轮包角有所增加，其最大摩擦力不可能增加40%，很可能出现打滑现象。此建议不可行。从另一个方面讲，在带的型号、小带轮直径、小带轮转速都没有改变的情况下，单根V带的许用功率P0没有变化。当要求带传动传递的功率增加40%时，V带的根数不够。可行的改进方法：1）将小带轮直径增大40%，d1=200mm，以提高带速；2）改用高转速的电动机（如果允许的话，本题目中没给电机转速），将其转速提高40%。例4-7图5自测题与答案一、选择题4-1．平带、V带传动主要依靠_________来传递运动和动力。A．带的紧边拉力B．带的松边拉力C．带的预紧力D．带和带轮接触面间的摩擦力4-2．下列普通V带中，以_________型带的截面尺寸最小。A．AB．CC．ED．Z4-3．在初拉力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带_________。A．强度高B．尺寸小C．有楔形增压作用D．没有接头4-4．带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为_________。A．带的材料不符合虎克定律B．带容易变形和磨损C．带在带轮上打滑D．带的弹性滑动4-5．带传动在工作时产生弹性滑动，是因为_________。A．带的初拉力不够B．带的紧边和松边拉力不等C．带绕过带轮时有离心力D．带和带轮间摩擦力不够4-6．带传动发生打滑总是_________。A．在小轮上先开始B．在大轮上先开始C．在两轮上同时开始D不定在哪轮先开始4-7．带传动中，v1为主动轮的圆周速度，v2为从动轮的圆周速度，v为带速，这些速度之间存在的关系是_________。A．v1=v2=vB．v1＞v＞v2C．v1＜v＜v2D．v1=v＞v24-8．在带传动的稳定运行过程中，带横截面上拉应力的循环特性是_________。A．r=-1B．r=0C．0＜r＜-1D．0＜r＜+14-9．在带传动的稳定运行过程中，带截面上的拉应力是_________。A．不变的B．有规律稳定变化的C．有规律非稳定变化的D．无规律变化的4-10．一增速带传动，带的最大应力发生在带_________处。A．进入主动轮B．进入从动轮C．退出主动轮D．退出从动轮4-11.带传动中，带速v＜10m/s，紧边拉力为F1，松边拉力为F2。当空载时，F1和F2的比值是_________。A．F1/F2≈0B．F1/F2≈1C．F1/F2≈fe1D．1＜F1/F2≈fe14-12．V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_________。A．使结构紧凑B．限制弯曲应力C．限制小带轮上的包角D．保证带和带轮接触面间有足够摩擦力4-13．用_________提高带传动传递的功率是不合适的。A．适当增加初拉力F0B．增大中心距aC．增加带轮表面粗糙度D．增大小带轮基准直径dd4-14．V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是_________。A．带的型号B．带的速度6C．主动轮转速D．传动比4-15．带传动采用张紧装置的目的是_________。A．减轻带的弹性滑动B．提高带的寿命C．改变带的运动方向D．调节带的初拉力4-16．确定单根V带许用功率P0的前提条件是_________。A．保证带不打滑B．保证带不打滑，不弹性滑动C．保证带不打滑，不疲劳破坏D．保证带不疲劳破坏4-17．设计带传动的基本原则是：保证带在一定的工作期限内_________。A．不发生弹性滑动B．不发生打滑C．不发生疲劳破坏D．既不打滑，又不疲劳破坏4-18．带传动传动比不准确的原因是_________。A．大小带轮包角不等B．摩擦系数不稳定C．总是存在弹性滑动D．总是存在打滑现象4-19．在V带传动设计中，一般选取传动比i≤7，imax受_________限制。A．小带轮的包角B．小带轮直径C．带的速度D．带与带轮间的摩擦系数4-20．带传动达到最大工作能力时，弹性滑动发生在_________接触弧上。A．小轮和大轮的全部B．小轮部分和大轮全部C．小轮全部和大轮部分D．小轮部分和大轮部分4-21．设计V带传动时，发现带的根数过多，可采用_________来解决。A．换用更大截面型号的V带B．增大传动比C．增大中心距D．减小带轮直径4-22．V带带轮槽形角随带轮直径的减小而_________。A．减小B．增大C．不变D．先增大，后减小4-23．与齿轮传动相比，带传动的优点是_________。A．能过载保护B．承载能力大C．传动效率高D．使用寿命长4-24．设计V带传动时，选取V带的型号主要取决于_________。A．带的紧边拉力B．带的松边拉力C．传递的功率和小轮转速D．带的线速度4-25．中心距一定的带传动，小带轮包角的大小主要取决于_________。A．小带轮直径B．大带轮直径C．两带轮直径之和D．两带轮直径之差4-26．两带轮直径一定时，减小中心