机械基础课件：带传动

带传动带传动带传动概述带传动的工作情况分析平带传动V带传动的设计计算V带轮的结构设计同步带传动简介带传动特点带传动的张紧与维护带传动的设计实例（二）教学要求1、了解带传动的类型、特点与应用。2、掌握带传动的受力分析、应力分析及弹性滑动的概念。3、掌握V带传动的设计计算方法。4、熟悉带传动的张紧与维护。1、带传动的受力分析、应力分析及弹性滑动。2、V带传动的设计计算。（三）教学的重点与难点带传动是一种常用的机械传动装置。主要作用：用来传递转矩和改变转速。工作原理：主要是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。一、概述一、带传动的组成固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；固联于从动轴上的带轮2(从动轮)；紧套在两轮上的传动带3。带传动概述工作过程：原动机驱动主动带轮转动，通过带与带轮之间产生的摩擦力，使从动带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。带传动的组成：主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带和机架组成。主动轮(带轮1)，从动轮(带轮2)，传动带3，及张紧轮。一、带传动的组成二、工作原理摩擦传动：通过带和带轮间的摩擦力传递动力（平带和Ｖ带）啮合传动：通过带和带轮间的齿啮合，传递动力（同步带）321n2n1§13-1带传动的类型和应用（一）带传动的类型（1）摩擦带传动：靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如V带传动、平带传动等。1、按传动原理分：（2）啮合带传动：靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。带传动的分类方法有三种:传动带：用于传递动力输送带：用于输送物品2、按用途分3、按传动带的截面形状分：平带、V带、多楔带、圆形带、齿形带（同步带）平带：平带的截面形状为矩形,工作面为内表面,主要用于两轴平行,转向相同的较远距离的传动。平带传动动画展示1—外覆盖层2、4—布层3—片基层5—工作面覆盖层V带的截面形状为梯形,工作面为两侧面,带轮的轮槽截面也为梯形。在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下,V带产生的摩擦力要比平带的摩擦力大,所以,V带传动能力强,结构更紧凑,在机械传动中应用最广泛。V带:v带传动动画展示多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起,它兼有平带和V带的优点且弥补其不足,多用于结构紧凑的大功率传动中。多楔带:多楔带传动动画展示圆形带的截面形状为圆形。仅用于如缝纫机、仪器等低速小功率的传动。圆形带:齿形带（同步带）:同步齿形带即为啮合型传动带。同步带内周有一定形状的齿。（二）带传动的特点和应用（1）能缓冲吸振，传动平稳，噪音小。（2）具有过载保护作用。（3）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；（4）适用于两轴距离较大的传动；优点缺点（1）不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低。（2）带对轴有很大的压轴力。（3）带传动装置结构不够紧凑。（4）带的寿命较短。（5）不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。应用：带传动适用于要求传动平稳、传动比不要求准确，100KW以下的中小功率的远距离传动。如：汽车发动机、拖拉机、石材切割机等。啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。二．带传动工作原理摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和Ｖ带传动）。潘存云教授研制归纳：带传动是利用带作为中间绕性件，依靠带与带轮之间的摩擦力或啮合来传递运动或动力的。§13-1带传动的类型和应用三、传动形式开口传动：两轴平行，1、2同向。交叉传动：两轴平行，1、2反向。半交叉传动：两轴交错，不能逆转。平带V型带多楔带摩擦型圆形带----横截面为等腰梯形，摩擦力大，应用广泛；----扁平部分+纵向槽，摩擦力大,受力均匀，结构紧凑。----牵引力小，用于仪器。四、带传动的类型----结构简单，带轮容易制造，用于中心距较大的场合；啮合型同步带----无滑动，能保证固定的传动比。§13-1带传动的类型和应用三、类型1)摩擦式带传动按传动带的截面形状分（1）平带平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。（2）V带：截面形状为梯形，两侧面为工作表面。应用最广的带传动是Ｖ带传动，在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，应用广泛。（3）圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。(4）多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。可传递很大的功率。多楔带传动兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。2)啮合式带传动同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小;传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合。平带传动开口传动交叉传动半交叉传动一、平带传动的形式开口传动是带轮轴线平行、两轮宽的对称平面重合、转向相同的带传动。交叉传动是带轮轴线平行、两轮宽的对称平面重合、转向相反的带传动。半交叉传动是带轮两轴线在空间交错的带传动，交错角度通常为90°α2α1θ3.5718012dd五、带传动的几何关系中心距包角α:2因θ较小,sin以代入得:)(12raddd带长:ADBCABL2)2(2)2(2cos212dda22211sin1cos以代入得：及add212θadd212)()(2cos21221ddddaaCADBd1d2§13-1带传动的类型和应用θaddddaL4)(2221221addddaL4)(2221221α1α1CADBd1d2aθ带长:已知带长时，由上式可得中心距:8)(8)(2)(221222121ddddLddLa§13-1带传动的类型和应用二、平带传动的主要参数•1、包角α•是指带与带轮接触弧所对的圆心角。•包角大小反映带与带轮轮缘接触弧的长短。•一般要求包角α≥150°60121801aDD60121801aDD开口传动交叉传动半交叉传动式中D1---小带轮直径，mm;D2---大带轮直径，mm;a---中心距，mm.6011801aD2、带长L平带的带长是指带的内周长度。开口传动交叉传动半交叉传动3、传动比i1221DDnnii≤5aDDDDaL4)12()12(222aDDDDaL412)12(2222aDDDDaL4)12()12(222例题1-1在平带开口传动中,已知主动轮直径D1=200mm,从动轮直径D2=600mm,两传动轴中心距a=1200mm.试计算其传动比、验算包角和求出带长。•解：•1）传动比320060012DDi16060120020060018060121801aDD2)小带轮包角3）带长mmaDDDDaL3.368912004)200600()200600(214.3120024)12()12(2222三、带传动的工作能力分析（一）带传动的受力分析为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力套在带轮上。初拉力F0：紧边拉力F1：松边拉力F2：F1-F0=F0-F2有效拉力F：F=F1-F2实质上，带传动的有效拉力是带与带轮之间摩擦力的总和。在最大静摩擦力范围内，二者是相等的。同时F也是带传动所传动的圆周力。带传动所传递的功率为：P=Fv/1000式中：P为传递功率，单位为KW；F为有效圆周力，单位为N；V为带的速度，单位为m/s。带的打滑：在一定的初拉力F0作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总和有一极限值。当带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力的总和的极限值时，带与带轮将发生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。带打滑时从动轮转速急剧下降，使传动失效，同时也加剧了带的磨损，打滑—应避免。带传动的最大有效圆周力：当传动带和带轮表面间即将打滑，摩擦力达到最大值，即有效圆周力达到最大值。此时，紧边拉力和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示，即式中：—包角，带与小带轮的接触弧所对圆心角（rad）。f—带与带轮接触面间的摩擦系数。将F1-F0=F0-F2和F=F1-F2代入上式，整理后可得带传动的最大有效圆周力（临界值）：上式表明，带所传动的圆周力与下列因素有关：（1）初拉力F0：F与F0成正比。增大F0，带与带轮间正压力增大（F0=fQ），传动时摩擦力就大，F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，摩擦力越大，F越大。（3）包角:F随包角的增大而增大，所以包角增大，带的传动能力提高。带传动工作时,带中的应力由以下三部分组成：式中,A为带的横截面面积,单位为mm2。（二)带传动的应力分析1、由拉力产生的应力：紧边拉应力σ1：松边拉应力σ2：由于带本身的质量,带绕过带轮时随着带轮作圆周运动将产生离心力。离心力将使带受拉,在截面产生离心拉应力式中,σc为离心拉应力,单位为MPa；v为带速,单位为m/s；q为带单位长度上的质量,单位为kg/m,见表8.6。2、由离心力产生的离心拉应力传动带绕经带轮时要弯曲,其弯曲应力可近似按下式确定：式中,E为带的弹性模量,单位为MPa；h为带的厚度,单位为mm；dd为带轮的基准直径,单位为mm。因为dd1﹤dd2所以3、带的弯曲产生的弯曲应力带工作时的应力分布情况：σmax=σ1+σc+σb1≤［σ］为保证带具有足够的疲劳强度,应满足：带中最大应力发生在紧边刚绕上主动轮处(A点)，其值为三、平带传动的类型和接头方式•1、平带传动的类型有：皮革平带、帆布芯平带、编织平带和复合平带等。•2、平带的接头方式有：胶合、缝合、铰链带扣等。•经胶合或缝合的接头，传动时冲击小，传动速度可以高一些，铰链带扣式接头传递的功率较大，但传动速度不能太高，以免引起强烈的冲击和振动。回顾本节课内容:•1.带传动概述•带传动组成•带传动工作原理•带传动类型•2.平带传动•平带传动形式•平带传动主要参数•平带传动类型课后习题•1、试述带传动的工作原理。•2、带传动的类型包括哪些？•3、什么是包角？包角的大小对带传动有什么影响？•4、平带开口传动中，已知主、从动轮转向相反，主动轮直径D1=140mm,转n1=1440r/min，从动轮转速n2=720r/min，工作中心距a=1000mm，试求：•1）传动比i•2）从动轮直径D2；•3）验算包角α•4）带长L；•5）若主动轮输入功率P=5kW，传动装置的总效率η=0.8，求从动轴的输出功率Pc。二、V带和V带轮的结构V带有普通V带、窄V带、宽V带、汽车V带、大楔角V带等。其中以普通V带和窄V带应用较广。8.2.1普通V带的结构和尺寸标准标准V带都制成无接头的环形带，横截面结构如下:V带的结构本章主要讨论普通V带传动。一、V带的结构和标准1.结构:标准V带都制成无接头的环形带，其横截面结构如图所示。强力层的结构形式有帘布结构(制造方便,抗拉强度高)和线绳结构(柔韧性好,抗弯强度高,适用带轮直径小,转速较高场合)。V带传动帘布结构和线绳结构的区别:帘布结构抗拉强度高,但柔韧性和抗弯强度较差,所以,线绳结构V带适用于转速高,带轮直径较小的场合。带的型号：我国普通V带和窄V带都已标准化。按截面尺寸由小到大，普通V带可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号；窄V带可分为SPZ、SPA、SPB、SPC四个型号。在同样条件下，截面尺寸大，则传递的功率就大。其截面呈楔角等于40゜的梯形，如图。需要掌握的概念：1、节宽bp：长度不变层。所在位置称为中性层。2、截面高度h：相对高度h/bp已标准化（普通V带为0.7，窄V带为0.9）。V带截面尺寸（见表8.2）：3、基准直径dd:V带装在带轮上，和节宽bp相对应的带轮直径。（标准值见表8.3）4、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。它用于带