机械基础机电类6-7章电子教案

第6章带传动和链传动第一讲：6.1带传动的类型、特点及应用课题：6.1.1带传动的类型和应用6.1.2带传动的特点教学目标：1.掌握带传动的类型、应用2.掌握带传动工作原理及V带标准、理解初拉力、工作拉力等概念教学重点：带传动工作原理教学重点：带传动工作原理教学方法：利用动画演示、实物图片展示带传动的应用场合教学内容：6.1带传动的类型、特点及应用组成：带传动是由主动轮1、从动轮2及传动带3组成。带是挠性件，张紧在两轮上，通过它将主动轮1的运动和动力传递给从动轮2。图6-1带传动6.1.1带传动的类型和应用分类：摩擦带传动：靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动的。图6-1（a）。啮合带传动：靠带内侧的凸齿与带轮外缘上的齿槽直接啮合实现传动的，图6-1（b）摩擦带传动按传动带的截面形状可分为:1.平带传动图6-2（a），截面形状为矩形，其工作面为内表面。常用的平带为橡胶帆布带。平带传动多用于高速和中心距较大的场合。2.V带传动截面形状为等腰梯形，其工作面为两侧面，图6-2（b）。V带与平带相比，当量摩擦系数大，能传递较大的功率，且结构紧凑，在机械传动中应用最广。图6-2摩擦带传动的类型3.多楔带传动图6-2（c），它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。多楔带能传递的功率更大，且能避免多根V带长度不等而产生的传力不均的缺点。故适用于传递功率较大且要求结构紧凑的场合。4.圆带传动横截面为圆形，图6-2（d）。常用于小功率传动，如仪表、缝纫机、牙科医疗器械等。6.1.2带传动的特点（1）弹性带可缓冲吸振，故传动平稳，噪声小。（2）过载时，带会在带轮上打滑，从而起到保护其他传动件免受损坏的作用。（3）带传动的中心距较大，结构简单，制造、安装和维护较方便，且成本低廉。（4）由于带与带轮之间存在弹性滑动，导致速度损失，传动比不稳定，且传动效率较低。（5）带为非金属元件，故不宜用在酸、碱等恶劣工作环境下。第二讲：6.2带传动的受力分析和应力分析6.3带传动的弹性滑动和传动比课题：6.2.1带传动的受力分析6.2.2带传动的应力分析6.3带传动的弹性滑动和传动比教学目标：1.掌握带传动的运动及受力分析2.掌握带传动的应力分析和弹性滑动。教学重点：带传动的运动、受力分析及应力分析教学难点：带传动的应力分析教学方法：利用动画演示弹性滑动、应力分布，实物图片展示带传动的应用场合教学内容：6.2.1带传动的受力分析1.各力名称：F0：称为初拉力F1：称为紧边拉力F2：称为松边拉力图6-3带传动的受力分析2.计算公式：初拉力F0=1/2（F1+F2）（6-1）有效圆周力F=F1-F2（6-2）带传动所传递的功率为P=Fv/1000（6-3）欧拉公式F1/F2=efα（忽略离心力）（6-4）F=2F0/efα-1/efα+1（6-5）3．打滑：当带传动的功率增加时，有效圆周力F也相应地增大。对于一定的初拉力F0来说，当传递的有效圆周力F超过摩擦力时，带就开始在带轮上全面滑动。4．影响带所传递的圆周力F的因素有:（1）初拉力F0：F与F0成正比，初拉力F0越大，F就越大。但F0过大会加剧带的磨损，致使带过快松弛，缩短其工作寿命。（2）摩擦系数f：f越大，摩擦力也越大，F就越大。V带因用当量摩擦系数fv取代平带的摩擦系数f（fvf），所以V带传递能力远高于平带。（3）包角α：F随α的增大而增大。由于大带轮的包角α2大于小带轮的包角α1，故打滑首先发生在小带轮上。一般要求1≥120°。5．带传动在不打滑条件下所能传递的最大圆周力为Fmax=F1（1-1/efα）（6-6）6.2.2带传动的应力分析1.由紧边拉力和松边拉力产生的工作拉应力紧边拉应力σ1=F1/A松边拉应力σ2=F2/A2.由离心力FC产生的离心拉应力σCσC=FC/A=qv2/A3.由带弯曲变形产生的弯曲应力σbσb=Ehd/d4．当带由紧边绕入小带轮时所受的应力达到最大值σmax=σ1+σC+σb1图6-4带工作时的应力分布情况5．带的疲劳强度条件σmax=σ1+σC+σb1≤［σ］（6-7）6.3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产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动，是带传动固有的物理现象。2．带的弹性滑动率εε=v1-v2/v1=d1n1-d2n2/d1n13．带传动的传动比i=n1/n2=d2/d1（1-ε）（6-8）4．从动轮的转速为n2=n1d1（1-ε）/d2（6-9）第三讲：6.4V带与V带轮课题：6.4.1普通V带的结构和尺寸标准6.4.2普通V带轮的结构教学目标：1.了解普通V带的结构2.掌握普通V带的尺寸标准及有关定义教学重点：普通V带的结构教学难点：普通V带的标记教学内容：6.4.1普通V带的结构和尺寸标准1．普通V带的结构标准普通V带的横截面结构图6-5，由抗拉体2、顶胶1、底胶3以及包布层4组成。抗拉体是承受载荷的主体，有图6-5（a）的线绳结构和图6-5（b）的帘布结构两种。帘布结构抗拉强度高，线绳结构柔韧性好，抗弯曲强度高。顶胶、底胶的材料为橡胶，包布层材料为橡胶帆布。图6-5普通V带的横截面结构2．普通V型号：普通V带的截面尺寸按由小至大的顺序分为Y、Z、A、B、C、D、E等七种型号。3．相关概念：（1）节面、节宽：V带产生弯曲变形。外层被拉长，内层被压短，两层之间存在一层既不伸长又不缩短的中性层，称为节面。节面的宽度称为节宽。（2）基准直径：V带装在带轮上，和节宽相对应的带轮直径称为基准直径。（3）基准长度：V带在规定的张紧力下，带与带轮基准直径相配处的周线长度称为基准长度。（4）普通V带的标记：由带型、基准长度和标准号组成。例如，B型普通V带，基准长度为1400mm，其标记为B—1400GB11544—19896.4.2普通V带轮的结构1.V带轮的设计要求（1）对铸件的要求①截面尺寸均匀，遇有不均匀的情况，宜采用斜度、圆角来过渡②壁厚适当以保证铁水充满铸型③分型面两侧要有拔模斜度，转角处要有圆角，以免起模时损坏铸型（2）对锻件的要求形状简单、体积较小，截面变化要尽量缓慢过渡，棱角和转角处都要有足够大的圆角。2.带轮的材料普通V带轮最常用的材料是灰铸铁当带的速度v≤25m.s时，可用HT150当带速v=25～30m.s时，可用HT200当v35m.s时，可用铸钢制造传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料。3.带轮的结构V带轮是由具有轮槽的轮缘（带轮的外缘部分）、轮辐（轮缘与轮毂相连的部分）和轮毂（带轮与轴相配的部分）三部分组成。（1）实心带轮（S型）：图6-6（a）（2）腹板带轮（P型）：如6-6（b）（3）孔板带轮（H型）：图6-6（c）（4）椭圆轮辐带轮（E型）图6-6（d）图6-6V带轮的典型结构第四讲：6.5V带传动的失效形式及设计计算课题：6.5.1带传动的失效形式和设计准则6.5.2单根V带传递的功率教学目标：1.掌握V带传动的设计，了解带传动的张紧、安装与维护2.掌握普通V带传动的设计计算和主要参数对传动性能的影响教学重点：V带传动的设计教学难点：V带传动的设计教学方法：利用动画演示带传动的张紧教学内容：6.5.1带传动的失效形式和设计准则由带传动的工作情况分析可知，带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳损坏。因此，带传动的设计准则为在保证带传动不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。6.5.2单根V带传递的功率是在载荷平稳、特定带长、传动比i=1、包角α1=180°的条件下，由试验得到的单根V带的基本额定功率P［P0］=（P0+ΔP0）KαKL（6-10）6.5.3V带传动设计计算设计步骤：1.确定计算功率PCPC=KAP（6-11）2.选择V带的型号根据计算功率和主动轮转速，由图6-7选择V带型号。图6-7普通V带的选型图3.确定两带轮的基准直径dd1、dd2设计时应使dd1≥ddmin忽略弹性滑动的影响dd2=dd1n1/n24.验算带速vv=πd1n1/60×1000（6-12）5.确定中心距a和带的基准长度Ld（1）先按下式初步确定中心距a00.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）（6-13）（2）带的基准长度L0=2a0+π/2（dd1+dd2）+（dd2-dd1）24a0（6-14）（3）实际中心距aa≈a0+Ld-L0/2（6-15）6.验算小带轮包角α1α1=180°-dd2-dd1/a×57.3°（6-16）7.计算V带根数zz≥PC/［P0］=PC/（P0+ΔP0）KαKL（6-17）8.计算单根V带的初拉力F0F0=500PC/zv（2.5/Kα-1）+qv2（6-18）9.计算作用在轴上的压力FQFQ=2zF0sinα1/2（6-19）10.带轮结构设计设计完成后，需要绘制带轮零件工作图。第五讲：6.6带传动的张紧、安装与维护课题：6.6.1带传动的张紧与调整6.6.2带传动的安装与维护教学目标：1.掌握带传动的张紧方法2.带传动的安装与维护教学重点：带传动的张紧方法教学难点：带传动的安装与维护教学方法：利用动画演示带传动的张紧教学内容：6.6同步带传动简介6.6.1同步带传动的特点及应用定义：同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力（见图6-9），故带与带轮间无相对滑动，能保证准确的传动比。特点：同步带传动时的线速度可达50m/s，传动比可达10，效率可达98%。传动噪音比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。其主要缺点是制造、安装精度要求较高，成本较高。应用：同步带广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如家用电器、计算机、仪器及机床、内燃机、化工、石油等机械中。图6-9同步带与同步带传动6.6.2同步带的尺寸规格同步带型号分为最轻型MXL、超轻型XXL、特轻型XL、轻型L、重型H、特重型XH、超重型XXH七种。规定张紧力下，相邻两齿中心线的直线距离称为节距，以p表示。节距是同步带传动最基本的参数。当同步带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的周线称为节线，节线长以Lp表示。6.6.3同步带传动的设计同步带传动的主要失效形式是同步带疲劳断裂、带齿的剪切和压溃以及同步带两侧边和带齿的磨损。保证同步带具有一定的疲劳强度和使用寿命是设计同步带传动的主要依据，因此同步带传动的设计主要是限制单位齿宽的拉力，必要时才校核工作齿面的压力。6.7带传动的张紧、安装与维护6.7.1带传动的张紧与调整张紧的方法：1.调整中心距（1）定期张紧：一般通过调节螺钉来调整中心距，以达到重新张紧的目的。图6-9（a）的滑道式适用于水平的传动场合，图6-9（b）的摆架式适用于倾斜的传动场合。（2）自动张紧：图6-9（c），将装有带轮的电动机安装在摆架上，利用电动机的自重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。2.采用张紧轮当中心距不便调整时，可采用张紧轮装置重新张紧。图6-10。若设置在外侧时，则应靠近小轮，这样可以增加小轮的包角，提高带的工作能力。图6-10带传动的张紧装置6.7.2带传动的安装与维护（1）安装V带时，首先缩小中心距，将V带套入轮槽中，再按初拉力进行张紧。使用前，最好预先拉紧一段时间后再使用。同组使用的V带应型号相同、长度相等，不同厂家生产的V带或新旧V带不能同组使用。（2）安装时两轮轴线必须平行，且两带轮相应的V型槽的对称平面应重合，误差不得超过±20′，图6-11。否则将加剧带的磨损，甚至使带从带轮上脱落。图6-11张紧轮装置图图6-12带轮安装的位置（3）带传动装置的外面应加防护罩，以保证安全，防止带与酸、碱或油接触而腐蚀传动带。传动带不宜在阳光下暴晒，以免变质，其工作温度不宜超过60℃。（4）带传动不需润滑，禁止往带上加润滑油或润滑脂，应及时清理带轮槽内及传动带上的油污。（5）如果带传动装置较长时间不用，应将传动带放松。第六讲：6.8链传动简介课题：6.8.1链传动的组成、特点、分类及应用6.8.2滚子链的结构及标准6.8.3链传动的运动特性6.8.4链传动主要参数的选择教学目标：1.了解滚子链传动的运动特点、失效形式2.掌握