第十三章-带传动和链传动

NorthwestA&FUniversity第十三章带传动和链传动《机械设计基础》§13-1带传动的类型和应用§13-2带传动的受力分析§13-3带的应力分析§13-4带传动的弹性滑动和传动比§13-5普通V带传动的计算§13-6V带轮的结构§13-7同步带传动简介§13-8链传动的特点和应用§13-9链条和链轮§13-11链传动的主要及其选择§13-12滚子链传动的计算§13-10链传动的运动分析和受力分析§13-13链传动的润滑和布置NorthwestA&FUniversity第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动带轮1(主动轮)，带轮2(从动轮)，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）321n2n1NorthwestA&FUniversity第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动三、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。NorthwestA&FUniversity平带V型带多楔带摩擦型圆形带----摩擦力大，应用广泛；----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。第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity3.5718012dd五、带传动的几何关系包角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add212)()(2cos21221ddddaα2α1θ中心距θaCADBd1d2θaddddaL4)(2221221第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversityaddddaL4)(2221221α1α1CADBd1d2aθ带长:已知带长时，由上式可得中心距:8)(8)(2)(221222121ddddLddLa第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity◆布置：松边在上，有利于加大包角；六、带传动的张紧方法：◆张紧：①张紧轮放在松边，松边力小，张紧轮受力小，摩擦小。②向内张紧，带受循环变应力，易疲劳破坏；靠小轮；③向外张紧，带受单向变应力，张紧轮应靠近大带轮。常见的张紧装置:1、定期张紧装置a调整螺钉滑道式第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity定期张紧装置调整螺钉摆架式自动张紧装置销轴第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity采用张紧轮张紧装置张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。张紧轮第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity优点：1）传递较远的中心距。2）皮带是弹性件（皮、纤维、橡胶等），具有缓冲、减震性能。3）过载时打滑，可保护重要零件不受损坏。4）成本低。缺点：1）占地大。2）传动比不稳定，在许多传动比要求严格场合不能适用。（如发动机点火机构、计算机上）3）传动效率低。(0.90～0.95)4)带的寿命较短。5）需要张紧装置。第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动七、带传动的优缺点：NorthwestA&FUniversity在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。功率P100KW，带速v=5~25m/s，传动比i7。九、带传动的应用大理石切割机（平带）平带第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity汽车发动机（多楔带）第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity汽车发动机（同步带）第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity工业机器人关节（同步带）第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity拖拉机（V带）试验装置（圆形带）第一节带传动的类型与应用第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动安装时，带以一定的预紧力F0紧套在带轮上，由于F0的作用，带和带轮的接触面上就产生了正压力；不工作时，带两边的拉力相等，均为F0。工作时，一边拉紧，一边放松。预紧力F0有效圆周力（有效拉力)：两边的拉力之差称为带的有效拉力；紧边拉力F1其拉力由F0F1F0F0F0F0从动轮主动轮n1n2F1F1F2F2松边紧边松边拉力其拉力由F0F2；1.有关概念：NorthwestA&FUniversity第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动惯性力：F=maqdddm2/12/12dvaq---单位带长的质量，kg/mv---带速，m/s带在微段弧上的离心惯性力：dqvdvqdddFNc21212/2/,0xFNccdFdF2sin222sindddqvdFc2222qvFcFc作用于带的全长！d1/2ddldFNcFcFcd2d2取一微段弧进行分析：离心拉力:离心拉力FcNorthwestA&FUniversity第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动取主动带轮及带一边为研究对象，Mo1=002211211TdFdF11212dTFFF取主动带轮一端的带为研究对象，Mo1=0022212111dFdFdF21FFF即，F等于包弧上摩擦力的总和，工作能力取决于摩擦力设带在弹性变化范围内，符合虎克定律设带的总长度不变，紧边伸长量=松边缩短量2001FFFF0212FFF与F1-F2=F联立，可得：220201FFFFFF从动轮主动轮n1n2轮给带Ff带给轮T1T2F1F1F2F22、各力之间的关系NorthwestA&FUniversity0xF2sin)(2sinddFFdFdFdFNcNFddqvdFN2)0,22(sinddFdd1)(2dqvFdFN0yF2cos2cos)(dFddFFfdFN)12(cosd2dFfdFNdqvFffdFdFN)(21202FFdqvFdFfqvFqvF)ln(2221feqvFqvF2221若v10m/s,qv20，则：欧拉公式feFF21欧拉公式---带即将打滑时F1与F2的关系dFNcdldd2d2FF+dFF2F1dFNfdFN第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity带传动拉力变化情况工作前正常工作极限状态紧边松边0F0F201eFFF202eFFF201ecFFF202ecFFF带传动力分析公式21FFF2102FFFfeFF21第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversityfeFF21与21FFFec联立，可得：11ffeceeFF12feceFF再代入112210ffeceeFFFF1120maxfffeceeFFF3、带传动的最大有效拉力Fec及其影响因素欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec。第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity但F0↑F1↑1=F1/A↑F0Fec寿命打滑由上式可知：预紧力F0↑→最大有效拉力Fec↑摩擦系数f↑→最大有效拉力Fec↑，f和带与带轮的材料、表面状态、工作环境等有关。包角↑→最大有效拉力Fec↑增大包角的方法：增大中心距减小传动比松边在上注意张紧轮的位置当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。切记：欧拉公式只适用于极限状态下的受力分析！F0要适当。第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity因为F与接触面间的正压力成正比，所以F（Ff）必定随着初拉力F0的增大而增大，但F0受材料、强度等因素限制，不能无限制增大；而接触面间的摩擦系数f也受限于某一数值，因此带传动的有效圆周力F必有一极限值Fec，当FFec时，就发生打滑现象。带传递的功率P=Fv/1000KW，当P一定时，v↑，F↓，越不易打滑，所以带传动通常放在高速级上。讨论第二节带传动的受力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity第三节带传动的应力分析第十三章带传动和链传动b1maxc12b221bcdefa主动从动c1b1maxNorthwestA&FUniversity第三节带传动的应力分析第十三章带传动和链传动MPaAF11MPaAF22边紧：松边：二．离心力产生的拉应力MPaAqvAFcc2一．拉应力dqvFdc22sin2dqvqrdmdFrvrvNc2)(22NorthwestA&FUniversity三.弯曲应力如图是带的应力分布图，由图可见带在整个传动过程中受的是变应力（循环）。σmax发生在紧边与小轮接触处,此时σmax=σ1+σb1+σc。此应力符合以前所讲的疲劳曲线方程:2dbyE由于带绕带轮，因弯曲而产生弯曲应力，因此小轮弯曲应力大于大轮的。第三节带传动的应力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversityk为带轮数，一般k=2，即带每绕转一整周完成两个应力循环。T为带的寿命，v为带速，L为带长。LvkTN3600其中CNmmaxm是幂指数，C是常数,它们都与带的种类和材质有关。N是应力循环总次数。第三节带传动的应力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversitymaxc1b1maxn1n2cc211b结论：※最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处；※带上任一点的应力是变化的，带易发生疲劳破坏。第三节带传动的应力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity(1)传递的圆周力；(2)紧边、松边拉力；(3)离心力在带中引起的拉力；(4)所需的初拉力；(5)作用在轴上的压力。例13-1一平带传动传递功率P=15kW，带速v=15m/s，带在小轮上的包角=170°(2.97rad)，带厚度δ=4.8mm、宽度b=100mm，带密度，带与轮面间的摩擦系数f=0.3。试求：解：1.传递的圆周力2.紧边、松边拉力由式(13-8)得第三节带传动的应力分析第十三章带传动和链传动NorthwestA&FUniversity第三节带传动的应力分析第十三章带传动和链传动(3)离心力引起的拉力：这种平带每米长的质量为如前所述，离心力引起的拉力为(4)所需的初拉力考虑到带的离心力使带与轮面间的压力减小、传动能力降低，为了补偿这种影响，所需初拉力应为此结果表明，传递圆周力1000N时，为防止打滑所需的初拉力不得小于1302N。NorthwestA&FUniversity第