机械设计基础第五版第十三章.

第十三章带传动和链传动通过中间挠性件传递运动和动力。适用于二轴中心距较大的场合。特点：结构简单，成本低。13-1带传动的类型和应用一、组成：主动轮1从动轮2环形带3主动轮回转时，依靠带与带轮接触面间的摩擦力拖动从动轮一起回转，传递一定的运动和动力。二、工作原理：三、带传动的类型：平带传动V带传动特殊截面带传动（多楔带、圆带）类型平带V带多楔带同步带结构图8-2a)图8-2b)图8-2c)图8-2d)特点结构最简单、易于制造传递摩擦力大、传动比大、结构较紧凑传递功率大、摩擦力大、柔性好传动比准确、轴向压力小；但安装和制造要求高标准化已标准化已标准化已标准化应用场合传动中心距较大应用广泛传递功率较大、结构要求紧凑、变载荷或冲击较高线速度，可达50m/s。带传动的主要类型四、带传动中心距、包角、带长：中心距：当带的张紧力为规定值时，两轮轴线间的距离。a包角：带与带轮接触弧所对应的中心角。122221包角：12aaddarr2sin1212radaddradadd122121O1O2P12a带长：ABCD)2(2)2(222222121122ddaCOSddaCOSDACBABLPO1O2带长：212221212122112221221822814222211sin1)()(22）（）（）（已知）（）（代入上式，令ddddLddLaaLaddddaLaddCOSddddaCOSL五、带传动的张紧方法：调整中心距采用张紧轮装置六、带传动的优缺点：优点：1）结构简单，2）中心距大；3）传动平稳，能缓冲吸振；4）过载打滑，可起保护作用。缺点：1）外廓尺寸较大，2）需要张紧轮装置,3）由于弹性滑动，传动比不稳定,4）带的寿命较短,5）传动效率低。13-2带传动的受力分析0F带张紧在带轮上，静止时带两边的拉力都等于初拉力一、受力分析传动时：紧边拉力（变大）松边拉力（变小）1F2F)(212102001FFFFFFF若带总长不变紧边松边二、带所传递的圆周力F：21FFF三、传递的功率P：)(1000kwvFPF—圆周力，（N）v—带速，（ms）四、带的打滑：产生的原因外载荷增加，使得maxfFF造成的后果带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。打滑的特点可以避免的带打滑时的现象？如何避免带发生打滑？柔韧体的欧拉公式：反映即将打滑时，紧边拉力F1和松边拉力F2关系。以平带传动为例取微段对应包角微弧段二端拉力：所受正压力：所受摩擦力：dldldddFFdFFFF、NdFNfdFNdFNfdF受力平衡方程式：dlddFFFNdFNfdF2d2d2cos2cos2sin2sindFddFFfdFddFFdFdFNN）（切向：）（法向：得：，略去，很小取因212cos22sinddFdddd柔韧体的欧拉公式：fFFNNeFFfFFfdFdFfdFdFdFfdFFddF21210ln12f—带与轮面摩擦系数α—带轮包角，rade—自然对数底，e=2.718力的关系：feFF2121FFF）取（计算时112121)11(111ffffeFFFFeFFeeFF分析：)11(121feFFFF)(,圆周力提高带传动所能传递的FfV带传动：用f´代替f代入下列表达式：feFF21）取（计算时112121)11(111ffffeFFFFeFFeeFFV带传动：feFF21)11(11112121ffffeFFFFeFFeeFF13-3带的应力分析n1n2松边拉应力紧边拉应力带中应力由三部分组成：1、紧边和松边拉力产生的应力紧边拉应力：松边拉应力：aMPAF11aMPAF22A—带的横截面积2、离心力产生的拉应力：dldNcdFNdqvrvqrddFNc22)(smvq带速，）（查表带每米长的质量，113r离心力离心力引起的拉力：dldcFNcdFcFrcFdqvdFc22sin22d2dNqvFddc222sin取离心力拉应力：n1n2离心应力AqvAFcc23、弯曲应力：V带节线V带轮基准圆yd为基准直径）带轮（对于带轮直径—带的弹性模量—垂直距离中性层到最外层的—dVdEydyEb2带的应力分布情况：n1n2弯曲应力最大应力发生在紧边与小轮的接触处：cb11max13-4带传动的弹性滑动和传动比1、弹性滑动：由于带的弹性变形，而引起的带与带轮间的滑动。弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动与打滑是二个截然不同的概念。打滑是由于过载引起的全面滑动，是可以避免的。弹性滑动是由拉力差引起的，是不可避免的。2、主动轮从动轮圆周速度：主动轮：smndv100060111从动轮：smndv100060222因为弹性滑动的存在，12vv3、滑动率、带传动的传动比：i由于带的弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率——滑动率112211121ndndndvvv)1(1221ddnni2112)1(ddnn带传动的滑动率很小，一般计算中可不考虑。02.0~01.013-5普通V带传动的计算顶胶包布底胶1、V带的结构：一、V带的规格：2、概念：节线：当带受纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线。节面：由全部节线所构成的面。节宽bd：带的节面宽度。bdh楔角407.0dbhV带若：——普通V带基准直径d：在V带轮上，与V带的节面宽度bd相对应的带轮直径。bd基准长度Ld：V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度。普通V带的长度系列见表13-2Ld1d2d二、单根普通V带的许用功率：为保证V带不打滑、不发生疲劳损坏，单根普通V带能传递的功率：普通V带能传递的圆周力：)11(1feFF10000vFP)11(1000'10feFvP)11(1000'10feFvPAF111000)11('10veAPf为使带具有一定寿命：cb1maxcb1单根普通V带能传递的功率：1000)11)(('0AvePfcb在载荷平稳，包角、带长Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构的条件下，单根普通V带能传递的功率——单根V带基本额定功率（表13-3）1——许用功率0P经修正后得实际工作条件下，单根普通V带能传递的功率LKKPPP)(0005130功率增量，如表P713包角修正系数，如表K213带长修正系数，如表LK三、普通V带的型号和根数的确定：计算功率的确定：PKPAcP——传动的额定功率，kwKA——工作情况系数，表13-8根据计算功率Pc，小带轮转速n1，由图13-15选择普通V带型号。V带根数的计算：LccKKPPPPPZ)(00注意：1、Z取整数，2、Z10，以使每根V带受力均匀四、主要参数的选择：1、带轮直径和带速：min1dd小带轮基准直径d1：根据表13-9查取dmin查表13-9，取标准值。大带轮基准直径d2：)1(1212dnnd查表13-9，取标准值。带速：smvndv/30~25106max4112、中心距、带长和包角：初定中心距a0)(2)(7.021021ddadd初定V带基准长度：（由式13-2）由表13-2Ld021221004)()(22addddaL近似计算中心距：200LLaad中心距的变动范围：小带轮包角：（由式13-1）1203.57180121add)03.0(~)015.0(ddLaLa3、初拉力：单根普通V带合适的初拉力：113713)15.2(50020带每米长的质量，如表包角修正系数，如表带根数计算功率，VqKVzkwPqvkzvPFccV带传动设计计算的主要任务：功率P主动轮转速n1被动轮转速n2（或i）工作条件带型号带轮直径d1,d2带根数z中心距a带长L初拉力F0压轴力Fq带轮结构13-6V带轮的结构1、带轮材料：HT150、HT200;（常用）钢、非金属材料2、结构：实心式：带轮直径较小时采用。腹板式：中等直径轮辐式：直径〉350mm13-7同步带传动由于带与带轮之间无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步。13-8链传动的特点及应用主动链轮组成从动链轮链条工作原理：靠链与链轮轮齿的啮合传递动力。优、缺点：优点：（与带传动相比）1、没有弹性滑动和打滑。2、能保持准确的平均传动比。3、需要张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减少轴承的摩擦损失。4、结构紧凑。5、能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。缺点：1、瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性差。2、工作中有一定的冲击和噪声。98.0~95.0151006~58传动效率：圆周速度：传递功率：中心距：通常传动比：smvkwPmai13-9链条和链轮一、链条：结构滚子链齿形链1、滚子链：54321内链板1外链板2销轴3套筒4滚子5磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。链的节距P：相邻两滚子中心的距离PP零件尺寸传递的功率分类：单排链多排链滚子链已标准化，分为A、B二种系列，A系列常用（表13-11）。1、滚子链：链条长度以链节数表示。链节数最好为偶数，接头处可用开口销或弹簧夹锁紧。1、滚子链：链节数为奇数时，需采用过度链节。2、齿形链：由许多齿形链板用铰链联接而成。链板铰链优点（与滚子链相比）：1、运动平稳，噪声小。2、承受冲击载荷的能力高。缺点：1、结构复杂2、价格较贵3、较重应用：用于高速（链速40ms），运动精度要求高的传动。二、链轮：滚子链链轮：erir齿面半径齿沟圆弧半径齿沟角其最大、最小值见GB1244-85erir各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。端面齿形曲线：三圆弧一直线aabbCC、dc、aa、babc链轮轴面齿形：圆弧1、分度圆：被链条节距等分的圆。d分度圆P齿数节距zpzpd180sinz360oMN2、齿顶圆直径：滚子直径11min1max)6.11(25.1ddpzdddPddaaad1dd3、齿根圆直径：1dddffd1dd4、常用的链轮材料：碳素钢：Q235、Q275、45、ZG310-570灰铸铁：HT200重要链轮采用合金钢注意：小链轮材料优于大链轮5、链轮结构：实心式：直径小链轮孔板式：直径中等链轮组合式：直径较大链轮13-10链传动的运动分析和受力分析一、运动分析：链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。1、链条线速度（链速）：mmprnnzzsmpnzpnzv,min,10006010006021212211节距两链轮转速、两链轮齿数、传动比：1221zznni注意：（1）用以上两式求得的V、i都是平均值。（2）由于多边形效应，瞬时链速、瞬时传动比都是变化的。2、分析瞬时链速：主动轮角速度为：链轮分度圆的圆周速度：链条铰链的速度：111R11R11d11R链条线速度：就是铰链速度沿链节中心线方向分速度。在主动轮上的相位角。啮入过程中链节铰链cos11Rv11d11RV1180z1180z111800180zz变化范围：链条线速度：111min111max180cos1800zRvzRv，链速最小，当，链速最大，当链轮