第十三章 挠性传动

null第13章 带传动和链传动第13章 带传动和链传动§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§13-6 V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§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用带轮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） §13-1 带传动的类型和应用§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。§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用平带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。null五、带传动的几何关系中心距包角α: 因θ较小,代入得:带长:§13-1 带传动的类型和应用null带长:已知带长时，由上式可得中心距 : §13-1 带传动的类型和应用null◆ 布置：松边在上。六、带传动的张紧方法：◆ 张紧：①张紧轮放在松边。 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、定期张紧装置调整螺钉滑道式？？$8-3 V带传动 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 $8-3 V带传动设计定期张紧装置调整螺钉摆架式null自动张紧装置null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null七、带传动的优缺点：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：§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用　　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P<100KW，带速v=5~25m/s，传动比i<7。 九、带传动的应用大理石切割机（平带）平带§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用汽车发动机（多楔带）§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用汽车发动机（同步带）null工业机器人关节（同步带）§13-1 带传动的类型和应用§13-1 带传动的类型和应用拖拉机（V带）试验装置（圆形带）§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析一、受力分析 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）F；紧边拉力 其拉力由F0 F1松边紧边1、几个力的引出松边拉力 其拉力由F0 F2；§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析惯性力：F=maq---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：Fc产生于弯曲部分却作用于带的全长！离心拉力Fc取一微段弧进行分析：离心拉力:§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析取主动带轮为研究对象，Mo1=0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=松边缩短量与F1-F2=F联立，可得：2、各力之间的关系 §13-2 带传动的受力分析 §13-2 带传动的受力分析欧拉公式---带即将打滑时F1与F2的关系(V带，用fv代替f） §13-2 带传动的受力分析 §13-2 带传动的受力分析带传动拉力变化情况带传动力分析公式：§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析3、带传动的最大有效拉力Fec（极限摩擦力Ffmax）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 。如何才能提高有效拉力？null但F0 ↑F0  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。包角的概念包角↑→最大有效拉力Fec ↑增大包角的方法：（增大，减小）中心距（减小，增大）传动比松边在（上，下）张紧轮如何安置 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。§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析§13-2 带传动的受力分析 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F>Fec时，就发生打滑现象。带传递的功率P=Fv/1000 KW，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。讨论打滑在两个带轮上有先后还是同时发生？§13-3 带的应力分析§13-3 带的应力分析限制带轮的最小直径的目的是什么？带传动的应力分析◆ 拉应力：紧边拉应力◆ 离心拉应力：◆ 弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。、松边拉应力作用于全带长作用于全带长只作用于弯曲部分null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。§13-4带传动的弹性滑动和传动比 §13-4带传动的弹性滑动和传动比 带的弹性滑动和打滑1、弹性滑动：由于拉力差和带的弹性变形而引起的带相对带轮的局部滑动。紧边：松边：∵ F1  F2∴ 1  2 带绕过主动轮时，带一边绕进，一边向后收缩，使带速落后于轮速： v带v1。 带绕过从动轮时，带一边绕进，一边向前伸长，使带速超前于轮速：v带 v2。∴从动轮的圆周速度v2＜带速v<主动轮的圆周速度v1§13-4带传动的弹性滑动和传动比§13-4带传动的弹性滑动和传动比弹性滑动§13-4带传动的弹性滑动和传动比§13-4带传动的弹性滑动和传动比一般不是在全部接触弧上发生滑动，接触弧分为两部分：静弧、滑动弧。实践证明：静弧总是在带进入带轮的这一边。n1n2B1C1------滑动弧A1------静弧B2C2A2弹性滑动与载荷F有关， F =0，没有弹性滑动， F越大，弹性滑动的范围越大，当F =Fec时，就发生打滑现象，传动失效。§13-4带传动的弹性滑动和传动比§13-4带传动的弹性滑动和传动比2、弹性滑动和打滑的区别带传动工作时，F1、F2总是不等的，所以弹性滑动不可避免。打滑§13-4带传动的弹性滑动和传动比§13-4带传动的弹性滑动和传动比或因此，传动比为：3、滑动率 一般传动中，因滑动率并不大（ 1%~2%），故可不用考虑，而取传动比为：由于弹性滑动随F变化，所以随传递的F变化；选用弹性模量E大的材料，可以减小弹性滑动。讨论null§13-5 普通V带传动的计算 V带可分为：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、汽车V带等类型。其中普通 V带应用最广。一、V带的规格组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。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。null φ =40˚，h/bd ≈0.7的V带称为普通V带。已经标准化，有七种型号。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。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 。标准长度系列详见表13-2 ，P212§13-5 普通V带传动的计算null 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。§13-5 普通V带传动的计算§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算一．Ｖ带传动的失效形式和设计准则带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳 强度和寿命。脱层疲劳断裂§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算单根V带所能传递的有效拉力为（不打滑条件）：max =1 +b1 + c ≤[] V带的疲劳强度条件为（不疲劳条件）：或 1 =[] –b1 – c代入得：单根V带所允许传递的功率为：（P0→　　）二．单根V带的许用功率由此公式制成P0数据表（表13-3）。§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算单根V带的许用功率P0数据表是在特定实验条件下得到的。实验条件： ①传动比i=1（包角＝180 ° ，两轮直径相等且为最小）； ②特定长度； ③平稳的工作载荷。实际条件： ① i ≠1 → 大轮直径↑→弯曲应力↓ ，承载能力↑→功率增量ΔP （表13-4） 小轮包角↓ →弯曲应力↑→包角系数Ka（表） ② 带长不同→ 带短变形次数↑，易疲劳→长度系数KL； ③ 工作载荷不平稳→ 载荷系数KA。修正后单根V带的许用功率：[P0] =（P0+ ΔP0）·Ka ·KL 计算载荷：Pc = KA ·P带的根数：§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算三、Ｖ带传动的设计与 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 选择原始数据：功率P，转速n1、n2（或传动比i），工作条件等。设计内容：确定带的类型、长度L、根数Z； 带轮基准直径d、结构尺寸 传动中心距a、压轴力FQ、张紧力F0§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算V带传动设计步骤：1.确定计算功率Pc式中：KA------工作情况系数，见表13-62.选择带型根据Pc和n1由选型图选定带的型号。3. 确定带轮的基准直径的d1和 d2ⅰ）初选小带轮的基准直径d1 ： d1 > d1minv P一定时，Fd1§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算ⅱ）验算带的速度v一般要求：普通V带：单位时间绕转圈数，应力循环次数，相对寿命ⅲ）计算大带轮的基准直径d2注意：d1、d2均应按基准直径系列表加以适当圆整。4.确定中心距a和带的基准长度Ldⅰ）初定中心距a0尺寸由于载荷变化带的松边抖动，动载荷带长较短，v一定时，单位时间绕转圈数，应力循环次数，相对寿命§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算ⅱ）计算带所需的基准长度根据L’d由表8-2中选取和L’d相近的V带的基准长度Ldⅲ）计算实际中心距a5.验算小带轮上的包角1若1不满足，怎么办6.确定带的根数zP0------单根V带的基本额定功率，查表P0------计入传动比的影响，单根V带额定功率的增量，查表K------包角系数，查表KL ------长度系数，查表<10不满足，怎么办§13-6 带传动的设计计算§13-6 带传动的设计计算7. 确定带的预紧力F08. 计算压轴力FQ§13-7 V带轮的结构§13-7 V带轮的结构①带轮的材料 通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。 转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。 小功率时可用铸铝或塑料。②结构与尺寸 V带轮的典型结构有：实心式、 腹板式、 孔板式和轮辐式。 带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式。 根据带的截型确定轮槽尺寸。 带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。Ｖ带轮结构Ｖ带轮结构实心式： d  2.5d13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构腹板式： d 300mm13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构孔板式： D1-d1  100mm13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构轮辐式： d > 300mm13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构13-7 V带轮的结构null§13-8 链传动的特点和应用组成：链轮、环形链条作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同向传动。null优点：与带传动相比 1. 链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失 ； 3.结构紧凑；4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差， 有一定的冲击和噪声。§13-8 链传动的特点和应用一、特点：与传齿轮动相比null工作范围：传动比： i ≤8; 中心距： a ≤5~6 m; 传递功率： P ≤100 KW; 圆周速度： v ≤15 m/s; 传动效率： η ≈0.95~0.98 §13-8 链传动的特点和应用二、应用： 广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。§13-9 链条和链轮 §13-9 链条和链轮 滚子链组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。 一、链条◆ 内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接； ◆ 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。null§13-9 链条和链轮§13-9 链条和链轮§13-9 链条和链轮节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。 p 越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列。§13-9 链条和链轮§13-9 链条和链轮双排滚子链 结构类型：单排链和多排链。多排链的承载能力与排数成正比但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。§13-9 链条和链轮§13-9 链条和链轮§13-9 链条和链轮§13-9 链条和链轮链条的接头处的固定形式有：用开口销固定，多用于大节距链弹簧卡片固定，多用于小节距链§13-9 链条和链轮§13-9 链条和链轮　　设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。过渡链节null链 号08A 12.70 14.38 7.95 13800 0.60表13—9 A系列滚子链的主要参数节距P 排距pt 滚子外径d1 极限载荷Q(单排) 每米长质量q(单排) mm mm mm N kg/m10A 15.875 18.11 10.16 21800 1.0012A 19.05 22.78 11.91 31100 1.0016A 25.40 29.29 15.88 55600 2.6020A 31.75 35.76 19.05 86700 3.8024A 38.10 45.44 22.23 124600 5.6028A 44.45 48.87 25.40 169000 7.5032A 50.80 58.55 28.58 222400 10.1040A 63.50 71.55 39.68 347000 16.1048A 76.20 87.83 47.63 500400 22.60§13-9 链条和链轮null二、链轮 国标规定参数： 滚子链链轮的参数齿面圆弧半径：re 齿沟圆弧半径： ri 齿沟角：α 的αmin 、αmax链轮的节距：p ----弦长 分度圆直径：df=d-d1 齿顶圆直径：齿根圆直径： 链轮主要尺寸 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 ：§13-9 链条和链轮端面齿形 ——三圆弧+ 一直线null轴面齿形 ：圆弧+直线 便于进入或退出啮合单排链轮 轴面齿形多排链轮 轴面齿形零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。齿面需经 热处理以提高接触强度和耐磨性。§13-9 链条和链轮null§13-9 链条和链轮整体式链轮◆ 小直径的链轮可制成整体式； ◆ 中等尺寸的链轮可制成孔板式； ◆ 大直径的链轮可制成组装式。null§13-9 链条和链轮孔板式链轮null§13-9 链条和链轮◆ 链轮的轴向齿廓及尺寸应符合国标GB1244-85的规定。 　　链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮的工作 情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。组合式链轮null§13-10 链传动的运动分析和受力分析一、链传动的运动分析 链条的平均线速度：平均传动比为：分度圆瞬时线速度：可分解为：为相位角：前进方向速度：上下运动速度：速度波动速度波动2nullZ1 对链条振动（多边形效应）如何影响的？ 节距P对链条振动（多边形效应）如何影响的？链传动的运动特性链传动的运动特性链传动的运动特性链传动的运动特性null二、链传动的受力分析为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应:作用在链上的力有：圆周拉力: 离心拉力:悬垂拉力:紧边拉力为：F1 = F + Fc + Fy N松边拉力为：F2 = Fc + Fy NF = 1000P/ v NFc= qv2 NFy=Kyqga N q为米长质量a—为中心距，β=90˚ Ky= 1g—为重力加速度，Ky为下垂量y=0.02a时的垂度系数。β=0˚ Ky= 7β=75˚ Ky= 2.5β=60˚ Ky= 4β=30˚ Ky= 6适当张紧 —有效拉力 §13-10 链传动的运动分析和受力分析null链条作用在轴上的压力FQ=(1.2-1.3)Fnull∆p与∆d′ 之间的关系：§13-11 链传动的主要参数及其选择一、链轮的齿数大链轮的齿数: z2 =i z1∆p一定时: z ↑→ ∆d′ ↑→ 越容易发生跳齿和脱链现象。一般取： z2 ≤ 120一般链节数为偶数，链轮齿数最好取奇数， 以使磨损均匀。 §13-11 链传动的主要参数及其选择§13-11 链传动的主要参数及其选择二、链的节距　一般取： a=(30~50)p节距越大，啮合瞬间的冲击也越大。高速重载时，应选用小节距多排链。三、中心距　a 过小→↓→同时啮合的齿数↓a 过大→链条容易抖动。amax= 80p链节数：中心距：　计算结果应圆整， 并取偶数！为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。null齿数和节距的大小对传动各有什么影响？ 中心距大小对传动有什么影响？通常取多少合适？滚子链传动的设计计算 滚子链传动的设计计算 一、失效形式1.链板疲劳破坏；2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；3.销轴与套筒铰链的胶合；4.链条铰链磨损；5.过载拉断。二、功率曲线图曲线1--正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；曲线2--链板疲劳强度限定的极限功率；曲线3--滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线4--铰链胶合限定的极限功率；　　由图可见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。链传动失效图片链传动失效图片null单排A 系列滚子链的功率曲线null上述功率曲线的特定条件: 1.两轮共面2. 小链轮的齿数z1=193. 链节数 Lp=1204. 载荷平稳7. 链条因磨损而引起的相对伸长量≤3%5. 按推荐的润滑方式6. 工作寿命为15000 h滚子链传动的设计计算当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低。12(3)null表 13-13 修正系数kz和kL小链轮齿数系数Kz位于功率曲线顶点左侧时（链板疲劳）位 置位于功率曲线顶点右侧时（滚子套筒冲击疲劳）三、链传动的计算当实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正：许用功率：§13-13 链传动的润滑和布置null四、链传动的设计准则：计算功率：Pc= KA P，KA为工作情况系数，P为名义功率。 当v ≤0.6 m/s时，链条的主要失效形式是拉断，设计时需验算静力强度安全系数：Q—极限载荷，F1—紧边拉力，S—安全系数：S=4~8§13-13 链传动的润滑和布置null§13-13 链传动的润滑和布置一、 链传动的润滑润滑方式1. 人工给油；2. 油杯滴油；3. 油浴润滑、飞溅给油；4. 用油泵强制润滑和冷却。润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48 环境温度高或载荷大取粘度高的，反之取低的。null§13-13 链传动的润滑和布置一、 链传动的布置布置原则：链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平面内；一般宜水平或接近水平布置，并使松边在下方。传动参数 正确布置 不正确布置 说 明 i=2~3 a =(30~50)p两轮轴在同一水平面，紧边在上、在下均能正常工作。i>2 a < 30p两轮轴不在同一水平面，松边应在下面。否则松边下垂量增大后链条与链轮容易卡死。null§13-13 链传动的润滑和布置i 、a 为任意值两轮轴在同一铅垂面内，下垂量增大会减少下链轮的有效啮合齿数，降低传动能力，为此应采用： 1)中心距可调； 2)设张紧装置； 3)上下两轮错开。传动参数 正确布置 不正确布置 说 明 i < 1.5 a > 60p两轮轴在同一水平面，松边应在下面。否则松边下垂量增大后松边与紧边相碰，须经常调整中心距。