第三篇 机械传动

第七章带传动（一）教学要求掌握带传动受力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和欧拉公式，了解弹性滑动的概念，了解带传动的类型与特点掌握带应力分布规律和V带设计方法，掌握带传动设计和了解带的张紧与维护特点（二）教学的重点与难点受力分析、欧拉公式及弹性滑动，带的应力分布图V带传动的设计方法和注意事项（三）教学内容一、机器的组成传动装置工作机动力机二、传动装置定义：是实现能量传递机运动转换的装置作用：1）能量的分配与传递；2）运动形式的改变；3）运动速度的改变。电传动——机械能与电能相互转换传动机械传动啮合传动摩擦传动本 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 讨论流体传动各种传动的特性比较见表1而摩擦传动和啮合传动的分类如P327所示三、传动类型的选择类型选择的主要指标：η高；外廓尺寸小、质量小，运动性能良好及符合生产条件等主要考虑因素：①P的大小，η高低；②V的大小；③i的大小；④外廓尺寸；⑤传动质量、成本的要求。传动类型选择的一般原则①~⑧条见书本§7—1概述一、带传动的工作原理及特点1、传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力分析：主动轮①；从动轮②。绷上带（张紧）具有初拉力（F0），接触面间产生绕压力（N），当①回转产生摩擦力（Ff1），Ff1拖动带，产生摩擦（Ff2）,使②轮回转。以实现两轴间的运动与动力的传递。（Ff1=Ff2=Ff）2、特点：主要根据①摩擦传动；②挠性带；③特点相对于其它传动（啮合传动）讲的。见书本：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。3、应用，适用于中心距较大的中心功率两轴之间的传递运动与动力，一般适于高速端。二、带传动的主要类型与应用带传动的类型非常多，但最常用的有：a.平型带传动——最简单，适合于a较大的情况b.V带传动——三角带—三角带传动c.多楔带—适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合d.同步带传动—啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。带有接头（胶接）在光滑轮面上工作，内面为工作面，接头影响平稳性N平=Q，Ff=Nf=Qf，用于中心距a较大处，I=3~5,imax=10（有张紧时），传动效率η=969。单根成形带、无头头，在梯形轮槽内靠两侧面工作，带剖面角，NV=（2.9~3.4）Q>N□，，fV=(3.42~3.0)f，fV>f，∴在同样正压力下摩擦力大，承载能力大。用于a较小处，i大承载能力高，传动平稳，但传动效率η=95%，寿命短，成本高，有 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，应用广泛。三、V带及其标准，三带胶带构造及标准1、V带的类型：普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带、宽V带等。2、构造三角胶带在内层或内外层带齿以增加柔性（抗拉体）强力层：帘布芯结构——n层帘布——制造方便绳芯结构——线绳、尼龙绳和钢丝绳——柔顺性较好，抗弯强度高、适于较高转速，载荷不大时。3、V带截面与公称长度带弯曲时既不伸长又不缩短的层——中性层——又称节面带节面宽度bpbp/h—相对高度：普通V带DP/h=0.7；窄V带DP/h=0.9带轮基准直径D——带轮上与节面相对应的直径。基准长度Ld——位于带轮基准直径上的周线长度——对称公称长度Ld4、V型带标准，三角胶带规格、尺寸、使用等要求已有国家标准按截面尺寸从小到大共有如下类型（表6-1）ABCDEF表7-2—截面尺寸ZABCDE表7-3—基准长度系列①剖面型号（普通V带）剖面尺寸和截面积小大传递功率小大传动转速高低②楔角要求：成型带剖面角，为保证带与轮槽接触良好，增大摩擦力，其轮槽角，一般，差6°，4°，2°，槽<带分析因为带绕上带轮后因弯曲，中性层上方纵向拉伸，横向缩短，中性层下方纵向缩短，横向拉伸。使带与轮接触段变小，楔紧松驰，接触变坏，摩擦力减小。为保证楔入，良好接触，轮槽楔角应适当减小，当然差值越大，楔入越紧。但当带拉出轮槽时，则损耗功率也大。因此，'与既要有差值，又不可太大。带轮直径直小，弯曲越历害，'越小。见表6-11。③选法与标准长（老）公称长度L1——内周长度——便于测量计算长度L——中性层长度——计算时用带轮节圆直径——公称直径（标准直径）选法：按计算时算出的长度标注用5、标注：例A2240——A型带公称长度Li=2240mmB3550——B型带Li=3550mm（活络三角带（图6-5），可代替三角带、也较少用）§7—2带传动的工作情况分析一、带传动的受力分析Ff——轮缘对带的摩擦力作用于带上——带对轮的摩擦力作用于轮上P126图7-3工作前（预紧）——两边初拉力F0=F02）工作时（传递扭矩T）——两边拉力变化：①紧力F0→F1；②松边F0→F2仅以主动轮边带为对象（隔离体）分析：根据平衡条件：——=传递的有效圆周力。工作中，紧边伸长，松边缩短，总长不变，但总带长不变（即代数之和为0，伸长量=缩短量）这个关系反应在力关系上即拉力差相等（增量=减量）即：（6-1）由于拉力差即为接触弧上产生的摩擦力的总和，必与传递有效圆周力平衡：（取带轮为隔离体即得）∴（6-2）Fe——有效圆周力Ff——摩擦力的总和又根据：周向力与功率的关系带传递的功率：（KW）（6-3）Fe——有效圆周力（N）V——带速（m/s）由式（6-1）和（6-2）得：（6-4）讨论：F1与F2与F0和Fe有关，Fe又与P有关，当P↑时，Fe↑，即Ff↑，但对一定的带传动其摩擦力Ff有一个极限值Ffmax→由Ffmax决定了带传动的传动能力。二、带传动的最大有效圆周拉力及其影响以平带传动为例，研究带在主动轮上即将打滑时，紧边拉力与松边拉力之间的关系。分析最大有效圆周力的计算方法和影响因素。1、假设：1）带为柔性体，摩擦力达到极值；2）带在静摩擦状态满足库仑定律（无滑动）；3）带圆周运动离心力，弯曲阻力不计；4）带无伸长变形。2、方法：在图6-7中截取带微单元体dl（对应包角d2），建立力的微分方程式：3、推导：由单元体力的平衡关系∵代入上式，并略去二阶无穷小∴，即（6-5）式中：f—摩擦系数（对V型带→f→fV代）—包手（rad）一般为主动轮（小轮包角）（大轮包角）e—自然对数的底（e=2.718……）当时，对V带：对□带：联立4、临界圆周力Fec将式（6-2）代入（6-5）整理后得带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时））——（推导P0功率时要用）（6-5）再与（6-4）联解：（6-6）5、影响因素分析——考试曾出过 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ①F0：。；N大，但F0过大，磨损重，易松驰，寿命短。F0过小，工作潜力不能充分发挥，易于跳动与打滑结论：适当F0（经验）②与：大接触弧长，Fec大，传递Fec大→传递扭矩T越大③f：相同条件下，f大↑，Ff，Fe大↑，传动承载能力高。三角带fv>f，∴△带承载能力大。但f与材质，表面状态、环境（温度、湿度等均有关），比较难于控制和稳定。Ff——轮对带的摩擦力三、弹性滑动与打滑1、弹性滑动——不可避免设：带速V—主动轮—V1，从动轮—V2，弹性带，在弹性范围由受力工作，其受力变形量均为由于，分析：主动轮上在A1点——带刚进入V=V1由A1B1点由F1→F2ΔL1→∴V1>V因轮(1)等速回转在中Vi不变而带为适应ΔL2小，边走边收缩（∵力越来越小），由此带的变形逐步由ΔL1→（下降）ΔL2至带在开始进入轮时与轮贴紧，而出轮时则落后于轮，∴带速落后于轮速。∴V1-V=VZ——带相对于轮的相对滑动速度，同理，从动轮上，由A2B2点，中恰恰相反，带边走边伸长，带连高于轮连。V2Ffc时，即，，开始全面打滑弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起，是带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允许的。是可以避免也是应该避免的。弹性滑动的影响：影响传动比i，使i不稳定，常发热、磨损。打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递T，不能正常工作。3、滑差率ε弹性滑动的影响，使从动轮的圆周速度V2低于主动轮的圆周速度V1，其圆周速度的相对降低程度可用滑差率ε来表示。从上面分析知：则：——称滑差率（滑动系数）——表示速度相对降低程度由于：代入则：——弹滑对i的影响系数理论传动比：一般当不计滑差率时带传动的理论传动比：思考题：①摩擦力为什么首先靠带对轮挠出的一边产生。其方向如何确定？②摩擦力在主、从动轮上的方向为什么是这样的？③打滑是失效形式之一，不允许的，应当避免的，但又有过载保护作用，是否矛盾？（过载保护作用与打滑是否矛盾？）四、工作应力分析有几种应力，分布如何——为设计进一步作准备条件。拉应力—（Mpa）A——带的横截面积（6-10）2、离心应力—由于带有厚度，绕轮作圆周运动，必有离心惯性力C（分布力学）在带中引起离心拉力FC，从而产生离心应力由牛顿定理：又主动轮上微段带进行分析得①②∴∴—（N）——离心拉力③离心拉应力：（Mpa）(6-11)在整个带长上相同式中：q——单位带比质量（N），g——重力加速度g=9.8m/s2V——带的线速度（m/s）3、弯曲应力——，如图6-8（P131）——作用在带轮段V：（Mpa）(6-12)∵ymax——带的中性层至外边缘的距离∴□∵∴D越小，越大；h越大，越大，∴讨论：①，由此，V↑，↑↑，但与D无关∴对高速带对寿命起主要作用。橡胶带不能用于高速O，A，B，C限制V≤35m/sD，E，FV≤30m/s②对普通带传动，对寿命起主要作用与D，h有关，D↓，h↑→↑，∵D1 准则 租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载 ：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命（苏：—按不打滑设计（滑动曲线）→验算疲劳寿命I80：—保证不拉断不打滑条件下，—设计疲劳寿命）注：——临界摩擦状态（静不动下）——不打滑条件3、单根三角胶带的功率—P0由疲劳强度条件：（6-15）——与传递功率有关（即与打滑有关）——许用拉应力（6-16）∵传递极限圆周力：（6-18）又∴传递的临界功率：（6-19）将式（6-16）代入式（6-19）即可得单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：（KW）（6-20）式中：P0——单根带带传递的临界功率（KW）V——带速（m/s）Fec——临界圆周力（N）——一定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力由疲劳曲线方程：对一定规格、材质的带，i=1,—L为特定长度，N=108~109次，载荷平稳，可以通过实验求出常数C（Mpa）(6-21)式中：LP—节线长度m。ZP—绕过带轮的数目。tn—总工作时数（h）V—带速（m/s）。N—应力循环次数。m—疲劳循环应力指数，专用胶带和帆布带m=5~6，三角胶带m=6~11。由疲劳曲线可知，带的工作应力降低10%，则带的使用寿命可提高1~2倍。由式（6-20）所决定的各种型号的单根三角胶带的许用功率P0见表6-4。，特定带长，平稳工作条件下单根带传递的许用功率P。表7-6a、c经过简化：（6-20'）式（6-20'）考虑因素多，全面科学。但较繁，用计算机编程计算，得表6-4，非常方便。这就是ISO运用的最新方法。二、设计数据及内容一般已知：P，n1，n2或i传动布置要求（中心距a）工作条件要求是：带：型号，把数，长度轮：Dmin，结构，尺寸中心距（a）轴压力Q等三、设计步骤与方法（步—主要参数的选择方法）①确定计算功率Pca：——传递的额定功率（KW）KA—工况系数，表6-5②选择带型号：Pca，n1图6-10（型号）③定带轮直径（验算带速V）a)由表6-6定小轮直径D1min（与带的型号有关）（计算直径）或圆整（也可不圆整），b)验算带速V（6-22）要求：，最佳带速V=20~25m/s如V太小，由P=FV可知，传递同样功率120°2~410~20小适当小§7—4带轮结构设计一、设计要求（动平衡）：重量轻，结构工艺性好，无过大的铸造内应力、质量分布均匀，高速时要经动平衡，轮槽表面要经过精细加工（表面粗糙度一般为1.6），以减轻带的磨损。各轮槽尺寸与角度要有一定的精度，以使载荷分布较均匀。二、带轮材料铸铁、铸钢——钢板冲压件铸铝或塑料三、结构尺寸1）实心式图6-13aD≤（2.5~3）d2)胶板式6-13bD≤300mm3）孔板式6-13cD≤300(D1-D1≥100mm时)4）轮辐式6-13dD>3005）冲压式结构尺寸按带的型号参照表6-11和表6-12定注：D越大，越大例6—1自学§7—5带的张紧与维护带经一段时间使用后，会因带的伸长而产生松驰现象，使F0↓，为保证正常工作，应定期检查F0大小。如F0不合格，重新张紧，必有张紧装置。一、带的张紧方法定期张紧法，图6-14a，滑道式张紧装置，图6-14b摆架式——或称改变中心距法加张紧轮法，如图6-15a,b（当a不能调整时用）张紧轮位置：①松边常用内侧靠大轮；②松边外侧靠小轮张紧轮一般放在松边内侧，尽量靠大轮，使带呈单向弯曲且不致使小轮包角过小。如图6-15b，张紧轮装在松边外侧以增大轮包角二、带的维护①安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上）②带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒③不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀④防护罩⑤定期张紧⑥安装时两轮槽应对准，处于同一平面§7—6新型带传动简介一、窄形三角带传动新型带，采用合成纤维作强力层，当h相同时，，但传递功率P↑在国内外发展迅速，且都已标准化。特点：传递功率P大，允许转速高，允许挠曲次数高，且传动中心距a小目前三种窄V型带可代替六种标准带，如图6-16所示。张传递功率1~1200KW。3V、5V、8V比标准带高0.5~1.5倍，适用于大功率要求结构紧凑的传动。二、大楔角三角带传动——如图6-17采用材质：强力层——将纶绳作强力层；基体——象氨脂橡胶浇注而成。——520~108特点：楔入性能良好，带薄而窄，轻，较小，小，f大，承载能力高，可使D1↓至80%（D标），适于高速（50m/s），发展较快，适于高速重载传动。三、强力锦纶带传动——平型带（如图6-18）用热定伸长后的锦纶片作强力层、胶接成型特点：强度高，伸长小，摩擦大，结构尺寸小，承载能力高，传动效率高。比标准三角胶带还好，发展快，应用广。高速带传动——图7-14V>30m/s，转轴n=(10000~50000)rpm的带传动属高速带传动要求：运转平稳、可靠、具有高寿命。故采用轻而薄均匀的环形平型带。前用丝麻织带，现用锦纶纺织带（薄、轻）、空气阻力小，带轮精细加工，进行动平衡试验。为防止掉带，轮缘上有凸度，制成鼓形面或双锥面。在轮缘表面常开环形槽，以防止带与轮缘面间形成充气层而降低摩擦系数（高速时易形成气膜）。带轮——高速时采用钢或铝合金。应用：同步带传动——综合了带和链传动的优点以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉层、基体材料：氯丁橡胶或取胜氨酯橡胶，通过带的凸齿与带轮外缘上的齿槽进行啮合运动。由于抗拉层受载后变形很小，能保持同步带周节不变，∴带与轮无相对滑动，从而保证了同步传动。优点：1）传动比正确；2）预紧力小，轴和轴承上受的载荷小；3）带薄而轻，∴允许高速；5）柔顺性较好，∴所用带轮直径可以较小；缺点：安装时中心距要求严格，且价格较贵。Vmax=50m/s(80m/s)Pmax=300KWimax=10(20),η=0.98应用适合于要求传动比准确的中心功率传动基本参数：节距力——节线周长L——公称长度齿形：梯形齿——较为常用；圆弧形齿——承载能力高，疲劳寿命高。带型：MXL——最轻型；XXL——超轻型；XL——特轻型；L——轻型H——重型；XH——特重型；XXH——超重型楔胶带传动——图7-16在平胶带的基体下做出许多纵向楔（图7-16），带轮也有相应的环形轮槽，靠楔面摩擦工作。特点：摩擦力大，传递功率大，张紧力小，兼有平型带和三角带的优点而弥补其不足。适用：要求结构紧凑，传动功率较大场合，特别适合要求三角带根数多，垂直地面的平行轴传动。但对多楔胶带与轮槽间距均匀性要求较高，否则会产生有些楔面不接触或接触不良其楔面摩擦效应大大减弱。联组三角带（如图6-21）——在多根三角带的上底用一层薄的橡胶联接起来。这层薄胶有弹性，可以补偿槽距误差。弥补了多楔胶带的缺点。