内蒙古工业大学机械设计课件第八章

第三篇机械传动一、传动的重要性1、工作机所要求的速度，一般与原动机的最优速度不相符合，故需要增速或减速。原动机的输出轴的运动形式与工作机所要求的运动形式不协调2、很多工作机都需要根据生产要求而进行速度调整，但依靠调整原动机的速度来达到目的不经济，甚至不可能。3、需要用一台原动机带动若干工作速度不同的工作机。4、不能把工作机和原动机直接连接在一起。二、传动的分类根据工作原理不同：1、机械传动：机械能不改变为另一种形式的能；摩擦传动、啮合传动、液力传动、气力传动2、电传动：机械能改变为电能或电能改变为机械能；直接接触机械传动按传力方式摩擦传动啮合传动按改变传动比的可能性定传动比传动变传动比传动摩擦轮传动带传动齿轮、蜗杆及螺旋传动同步带传动链传动有级变速传动无级变速传动靠中间件直接接触靠中间件三、传动类型选择概要已知条件：功率P、传动比i和工作条件。主要技术指标：效率高、外廓尺寸小，质量小，运动性能良好及符合生产条件。1、功率与效率功率取决于传动原理、承载能力、载荷分布、工作速度、制造精度、机械效率和发热情况等因素。功率损失：轴承摩擦、传动零件的相对滑动、搅动润滑油。各种传动传递功率的范围及效率见表2。2、速度：传动的主要运动特性之一，用vmax或nmax表示。3、外廓尺寸、质量和成本第八章带传动§8-1概述一、带传动的类型1、组成：主动轮1、从动轮3、传动带2；2、工作原理：依靠带带轮接触面间的摩擦力来传递运动和动力。3、类型：1）摩擦型：按带的截面形状a、平带：扁平矩形，工作面是与轮面相接触的内表面；b、V带：等腰梯形，工作面是与轮槽接触的两侧面；c、特殊截面带：多楔带、圆带2）啮合型：同步带带传动的主要类型类型平带V带多楔带圆带同步带结构特点结构最简单、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、柔性好制造精度底、传递功率小传动比准确、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传动中心距较大应用广泛结构要求紧凑、变载荷或冲击人工驱动的机械中较高线速度，可达50m/s优点:1）有过载保护作用；2）有缓冲吸振作用；3）运行平稳无噪音；4）适于远距离传动（amax=15m）；5）制造、安装精度要求不高。缺点:1）有弹性滑动使传动比i不恒定；2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大；3）结构尺寸较大、不紧凑；4）打滑，使带寿命较短；5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。二、V带的类型与结构联组齿形V带宽V带大楔角V带普通窄1、V带的类型V带的截面尺寸表8-1。1.顶胶4.包布3.底胶2、普通V带的结构抗拉体帘布芯V带：制造方便绳芯V带：柔韧性好、抗弯强度大3、普通V带类型：Y、Z、A、B、C、D、E七种（截面尺寸由小到大）；窄V带的类型：SPZ、SPA、SPB、SPC四种；基准长度系列表8-24、普通V带的基本参数基准宽度制：用基准线位置和基准宽度来定带轮的槽型、基准直径和带在轮槽中的位置。节面：带中长度及宽度尺寸与自由状态时相比保持不变的面，称为带的节面。节宽bp：节面的宽度称为节宽bp。基准直径dd：V带轮在基准宽度bd处的带轮直径称为基准直径dd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称为基准长度Ld。bpdd基准宽度bd：V带轮上等于配用V带节宽bp。n1n2§8-2带传动工作情况分析F2F2F1F1F0F0F0F0一、带传动中的力分析预紧力F0带的总长度不变：2001FFFF2102FFF紧边拉力F1松边拉力F2F1F2Ffn1取主动轮端带为分离体总摩擦力Ff、两边拉力F1、F2对带轮中心的力矩代数和∑T=0。有效拉力Fe：21eFFFFf设：有效拉力Fe，N；带速v，m/s；则带所能传递的功率P(kW)：1000evFP怎样理解？2102FFF21FFFf21eFFF2/e01FFF2/e02FFF二、带传动的最小初拉力（F0）min和临界摩擦力F1F2n1fFFe21柔性体欧拉公式：e－自然对数的底；f－摩擦系数（对于V带，用当量摩擦系数fv）α－带在带轮的包角，rad。ffFFe/11e/112min0ecFec的影响因素：1、预紧力F0：F0↑Fec↑2、包角α：α↑Fec↑3、摩擦系数f：f↑Fec↑临界有效拉力Fec：三、带的应力分析F1F2n11、拉应力紧边拉应力松边拉应力AF/11AF/222、弯曲应力d1b1dhE3、离心应力Aqv/2cσcσ2σ1σb1σb2最大应力大小：cb11max发生位置：最大应力发生在带的紧边开始饶上小带轮处n1d2b2dhEn1A1B1A2B2四、带的弹性滑动和打滑弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动。弹性滑动产生的原因：1、带是弹性体；2、紧边松边存在拉力差。%100121vvv滑动率ε：或：12)1(vv1000601d11ndv1000602d22ndv1d12d2)1(ndnd平均传动比i：)1(d1d221ddnni滑动率ε＝1％～2％d1d221ddnniC1C2§8-3普通V带传动的设计计算一、设计准则和单根V带的基本额定功率P0带传动的失效形式：打滑和疲劳破坏。带传动的设计准则：在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。)11()11(11ecvvffeAeFFV带的疲劳强度条件：][11maxcbcb11][)11()]([cb1ecvfeAF1000)11)(]([c1b0AvePvf单根V带基本额定功率P0见表8-4a临界打滑状态下的有效拉力Fec：二、单根V带额定功率PrL00rKKPPPΔP0－单根V带额定功率增量，见表8-4b；Kα－包角修正系数，见表8-5，插值法；KL－带长修正系数，见表8-2；三、带传动的参数选择1、中心距a初选中心距a0：)(2)(7.0d2d10d2d1ddadd2、传动比i传动比一般为i≤7，推荐值i＝2～53、带轮的基准直径带轮的最小基准直径见表8-64、带速v带速不宜过高或过低，一般推荐v=5～25m/s1、已知条件和设计内容已知条件：带传动的工作条件；传动位置与总体尺寸限制；所需传递的功率P；小带轮转速n1；大带轮n2或传动比i。设计内容：选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带轮的材料、基准直径及结构尺寸、初拉力和压轴力、张紧装置等。四、带传动的设计计算（1）确定计算功率PcaPKPAca（2）选择V带的带型根据计算功率Pca和小带轮转速n1选择。见图8-11。2、设计步骤和方法（3）确定小带轮的基准直径dd1和并验算带速。1）初选小带轮基准直径dd1参考表8-6和表8-82）验算带速vmax111100060vndvd3）计算从动轮的基准直径dd2d1d2idd参考表8-8加以圆整d1d2''ddi%5~%3'iii圆整后（4）确定中心距a，并选择带的基准长度Ld1）初选中心距a0：)(2)(7.0d2d10d2d1ddadd2）计算相应的带长Ld0：02d1d2d1d20d04)()(22addddaL由表8-2选取与Ld0相近的V带的基准长度Ld。实际中心距a：2d0d0LLaa（5）验算小带轮上的包角α1)90至少(1205.57180d1d21add（6）确定带的根数zL00Arca)(KKPPPKPPz（7）确定带的初拉力F02camin05.2500qvzvKPKF（8）计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）Fp2sin210pzFF常用材料：HT150、HT200转速高：铸钢、钢板冲压后焊接小功率：铸铝、塑料§8-4V带轮设计一、V带轮设计的内容二、带轮材料三、带轮的结构形式典型结构：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式四、V带轮的轮槽（见表8-10）五、V带轮的技术要求根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件，确定带轮的材料、结构形式，轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸、公差和表面粗糙度以及相关技术要求。各带轮的轴线应相互平行，各带轮相对应的V型槽的对称面应重合。§8-5V带传动的张紧、安装与防护1、定期张紧装置增大中心距带水平布置带垂直布置2、自动张紧装置3、采用张紧轮装置一、V带的张紧二、V带传动的安装三、V带传动的防护作业8-4摩擦轮传动带传动齿轮、蜗杆、螺旋传动同步带传动链传动带传动的类型add2dd1α1α2add5.57)(180d1d21add5.57)(180d1d22带轮的包角