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当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 机械设计第8章带传动.
第三篇机械传动北京林业大学专用作者:潘存云教授机械传动总论•加入传动的原因:1.改变运动形式和速度2.速度调整3.一传多4.原动机与工作机隔离机械传动总论•机械传动1.摩擦传动2.啮合传动3.液力传动4.气力传动•电传动机械传动设计总论1.常用机械传动形式及特点啮合传动摩擦传动推压传动直接接触齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动摩擦轮传动凸轮传动、棘轮传动、槽轮传动有中间零件链传动、同步带传动带传动连杆机构(1)啮合传动的传动比恒定,可以承受较大的力,使用的速度和功率范围较广,承载能力大,安全可靠。但制造安装要求较高,成本较贵。(2)摩擦传动结构比较简单,制造容易,成本低。但精度不高,传动比不准确。过载会产生打滑。对打滑后不会发生事故的机械,可以避免主要的零件损坏,起过载保护作用。传力较小,尺寸较大,对多级传动装置,常用于高速级传动。机械传动设计总论(3)推压传动可以实现移动变转动、转动变移动、间歇运动或复杂的运动规律等,常用于要求实现特殊运动的场合。2.机械传动的运动和动力参数计算常用的主要计算公式有:(1)传动比计算公式21nni主动轴转速从动轴转速(2)原动机功率(kW)计算公式)1000/(FvP输出装置的力(N)输出装置的速度(m/s)传动装置总效率机械传动设计总论(3)回转件的转速(r/min)、直径d(mm)与圆周速度的关系100060dnv传递功率(kW)轴转速(r/min)(4)扭矩T(N∙mm)计算公式nPT61055.9第8章带传动§8-1带传动的概述§8-2带传动的工作情况分析§8-3V带传动的设计计算§8-4V带轮的结构设计§8-5带传动的张紧装置带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的,适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比,它们具有结构简单,成本低廉等优点。§8-6同步带传动简介§8-7带传动的设计实例§8-1带传动的概述1.带传动的组成主动轮1、从动轮2、环形带3。工作原理:安装时带被张紧在带轮上,产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时,依靠摩擦力托动从动轮一起同向回转。3潘存云教授研制1n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制潘存云教授研制应用实例:皮带输送装置。类型平带V型带多楔带摩擦型啮合型圆形带2.带传动的类型潘存云教授研制普通平带片基平带片基层潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制布层覆盖层工作面覆盖层潘存云教授研制潘存云教授研制类型平型带V型带多楔带摩擦型啮合型圆形带普通平带片基平带普通V带窄V带齿形V带宽V带普通V带是应用最广泛的一种传动带,其传动功率大,结构简单,价格便宜。由于带与带轮槽之间是V型槽面摩擦,故可以产生比平型带更大的有效拉力(约3倍)。联组V带大楔角V带2.带传动的类型平型带普通平带片基平带普通V带窄V带齿形V带宽V带类型V型带多楔带摩擦型啮合型圆形带联组V带大楔角V带潘存云教授研制2.带传动的类型潘存云教授研制潘存云教授研制抗拉体平型带普通平带片基平带普通V带窄V带齿形V带宽V带类型V型带多楔带摩擦型啮合型圆形带联组V带大楔角V带2.带传动的类型潘存云教授研制潘存云教授研制组成:抗拉体、顶胶、底胶、包布。潘存云教授研制帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶节线节面节线:弯曲时保持原长不变的一条周线。节面:全部节线构成的面。3.V带的结构与尺寸在V带轮上,与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。d潘存云教授研制bdV带在规定的张紧力下,位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld。标准长度系列详见下页表8-2,bbdφ型号YZABCDEF顶宽b610131722323850节宽bd5.38.5111419273242高度h46810.513.51923.530楔角φ截面面积A/mm21847811382304766921173表8-1普通V带的截面尺寸(GB11544—89)40˚普通V带有:Y、Z、A、B、C、D、E等型号,已标准化YZABCDEF普通V带的尺寸(φ=40˚,h/bd=0.7)潘存云教授研制2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmYZABCLd/mmZABC基准长度KL基准长度KL表8-2普通V带的长度系列和带长修正系数(GB/T13575.1—92)2000.8120001.081.030.980.88潘存云教授研制φ=40˚,h/bd=0.9的V带称为窄V带。与普通V带相比,高度相同时,宽度减小1/3,而承载能力提高1.5~2.5倍,适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。b40˚型号宽度b/mm高度h/mm3V9.5(3/8英寸)8A,B型5V16.0(5/8英寸)13.5B,C,D型8V25.4(1英寸)23D,E,F型窄V带的结构及截面尺寸可替代的普通V带3.57×±180=12dddd4.带传动的几何关系中心距a包角α:π2因θ较小sin以代入得带长ADBCABL22221-1≈sin-1=cos以代入得求带长的公式及adddd2-≈12adddd2-=12潘存云教授研制α2θα1θθaCADBdd1dd2raddddd12-±=)2-(2+)2+(2+cos2=12dddda)-(+)+(2+cos2=1221dddddddda潘存云教授研制α2α1CADBdd1dd2aθ带长已知带长时,由上式可得中心距带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮上,而且当带工作一段时间之后,因带永久伸长而松弛时,还应当重新张紧。addddadddd4)-(+)+(2+2≈L212218-8-])+(-2[+)+(-2≈22122121)(ddddddddddLddLa5.带传动的特点(1)适用于中心距较大的传动;(2)带具有良好的挠性,可缓和冲击、吸收振动;(3)过载时带与带轮之间会出现打滑,避免了其它零件的损坏;(4)结构简单、成本低廉。缺点:(1)传动的外廓尺寸较大;(2)需要张紧装置;(3)由于带的滑动,不能保证固定不变的传动比;(4)带的寿命较短;(5)传动效率较低。优点:应用:两轴平行、且同向转动的场合(称为开口传动),中小功率电机与工作机之间的动力传递。V带传动应用最广,带速v=5~25m/s传动比i=7效率η≈0.9~0.956.带传动的应用实例潘存云教授研制试验仪器潘存云教授研制滑动轴承试验台实例:潘存云教授研制印刷机械潘存云教授研制矿山机械潘存云教授研制动平衡机潘存云教授研制建筑机械潘存云教授研制试验台潘存云教授研制从动轮主动轮n1n2潘存云教授研制§8-2带传动的工作情况分析静止时,带两边的初拉力相等:传动时,由于摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等:F1=F2=F0为了可靠工作,带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。F1≠F2F1↑,紧边F2↓松边紧边松边设带的总长不变,则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等:F1–F0=F0–F2n1n2F0=(F1+F2)/2一、带传动中的力分析F0F0F0F0F1F2F1F2总摩擦力Ff与两边拉力F1、F2对轴心的力矩为:称F1-F2为有效拉力,即带所能传递的圆周力:Fe=F1-F2且传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系:e1000FvP得Ff=F1-F2=Ff联立F0=(F1+F2)/2求得:F1=F0+Fe/2F2=F0-Fe/2两边拉力大小取决于预紧力F0和有效拉力Fee1000PFv或:传递功率增加时,有效拉力也增大两边拉力差值增大。在F0一定时,两边拉力为有限值有效拉力也有限传递的功率也有限。那么,影响最大有效拉力的因素有哪些呢?FfD1/2-F1D1/2+F2D1/2=0潘存云教授研制α当带与带轮之间出现打滑趋势时,摩擦力达到最大值,有效拉力也达到最大。以平带为例,分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系。dNF1F2F+dFFfdNdθdldθ2dθ2取一小段弧进行分析:参数如图正压力dN两端的拉力F和F+dF力平衡条件忽略离心力,水平、垂直力分别平衡dddsin(d)sin22NFFFddd(d)coscos22fNFFF摩擦力fdN二、带传动的最大有效拉力及其影响因素由力平衡条件dddsin(d)sin22NFFFddd(d)coscos22fNFFFddddsin,cos1222因很小,可取dd2F去掉二阶微量ddNFddFfF120ddFFFfFfFF21ln积分得紧边和松边的拉力之比为12efFF绕性体摩擦的欧拉公式ddfNF联立求解:1ecee1ffFFec120e12e1ffFFFF2ec1e1fFF因为α1α2用α1αfeFF21Fec=F1-F2影响最大有效拉力因素:1)预紧力F0,F0↑Fec↑2)包角α↑总摩擦力Ff↑Fec↑,对传动有利。F0过大,带的磨损加剧,加快松弛,降低寿命。F0过小,影响带的工作能力,容易产生打滑。3)摩擦系数f↑Fec↑,对传动有利。影响f的因素有材料、表面状况、带的截面形状。潘存云教授研制V带传动与平皮带传动初拉力相等时,它们的法向力则不同。平带的极限摩擦力分析:N/2N/2QQNN=QN=Q/sin(/2)V带的极限摩擦力分析f’——当量摩擦因子,f’fQffQNf'2sinQf2sinFec=Nf=QfNfFec在相同条件下,V带能传递较大的功率。或在传递功率相同时,V带传动的结构更为紧凑。用f’代替f后,得以下计算公式'12efFF'ec0'e12e1ffFF'1ec'ee1ffFF2ec'1e1fFF潘存云教授研制三、带传动的应力分析1.紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力11MPaFA22MPaFA松边拉应力A为带的横截面积2.离心力产生的拉应力带在微弧段上产生的离心力dcNma带工作时应力由三部分组成dNcdθdlrF1F22dqvN2(d)rqr2(d)vrqr离心力Nc在微弧段两端会产生拉力Fc。2cd2sind2Fqv由力平衡条件得潘存云教授研制dNcdθdlrF1F2FcFcdθ2dθ2ddsin:22取,得2cNFqv2ccMPaFqvAA离心力只发生在带作圆周运动的部分,但由此引起的拉力确作用在带的全长。离心拉应力往x轴投影潘存云教授研制3.弯曲应力当带绕过带轮时,因为弯曲而产生弯曲应力bMPahED设h为带的厚度;D为带轮基准直径,则有弯曲应力与带轮直径成反比,为了避免弯曲应力过大,带轮直径不得小于最小值。弯曲应力为DV带轮的基准圆由材料力学公式得hE为带的弹性模量;槽型DminZABCSPZSPASPZSPZ50751252006390140224表8-4V带轮的最小直径潘存云教授研制α2n1n2α14.应力分布及最大应力σmaxσ1σb2δcσb1max1b1cσ2最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。离心应力拉应力
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