机械设计基础第8章.ppt

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1、第8章 带传动带传动是在主动轮、从动轮之间通过皮带来传递运动和动力的，属于挠性传动。与其他机械传动（如齿轮传动）相比，其结构简单、成本低廉，在工程上得到了广泛的应用。通常，带传动用于减速装置，一般安装在传动系统的高速级。本章对带传动的工作情况进行分析，并给出带传动的设计准则和计算方法，重点讨论V带传动的设计计算及使用与维护。 8.1 带传动的组成、工作原理、类型、特点和应用8.1.1 带传动的组成和工作原理带传动通常由主动轮1、从动轮2和传动带3组成，如图8.1所示。带传动在工作前，传动带被张紧在两带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生一定的正压力，当主动轮转动时，由于带与带轮间摩擦力的作用

2、，拖动从动轮一起同向回转，从而实现运动和动力的传递。8.1.2 带传动的类型按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型和啮合型两大类。按传动带横截面形状的不同，带可分为平带、V带、多楔带、圆带、同步齿形带等多种类型，如图8.2所示。8.1.3 带传动的特点和应用带传动的优点主要体现在以下几个方面。(1) 传动带具有良好的挠性，因此传动平稳、噪声小，还能起到缓和冲击、吸收振动的作用。(2) 过载时，带与带轮之间会出现打滑现象，这样可以避免机器中其他零件被损坏，起到过载保护的作用。(3) 结构简单，制造、安装精度要求低，成本低廉，维护方便。(4) 适用于中心距较大的传动。带传动的主要缺点如下。(1) 由

3、于带与带轮之间存在不可避免的弹性滑动现象，因此带传动不能保证恒定不变的传动比。 (2) 带的寿命较短，不宜在易燃、易爆、高温、油、水、酸、碱、盐等恶劣环境下工作。(3) 带与带轮之间需要较大的压力，因此对轴和轴承的压力较大，使得带传动的外廓尺寸较大。(4) 与齿轮传动相比，带传动的效率较低。(5) 需要设置专门的张紧装置。带传动多用于两轴平行且同向转动的场合（称为开口传动），在中、小功率的电机与工作机之间进行动力传递，其中，V带传动应用最广。一般情况下，V带传动的功率P100kW，线速度v=525m/s，传动效率为94%97%，平均传动比i5。因带传动具有缓冲、吸振的作用，所以在多级传动系统中

4、，带传动通常安排在高速级。8.2 普通V带与带轮8.2.1普通V带的构造和标准1.普通V带的构造普通V带都制成无接头的环形，其横截面结构如图8.3所示，它主要由顶胶、底胶、抗拉体和包布4部分组成。2 .V带的标准普通V带是标准件，按截面尺寸的大小分为Y、Z、A、B、C、D、E7种型号。在同等条件下，截面尺寸越大，可传递的功率也越大。 8.3 带传动的设计8.3.1 带的受力分析为保证带传动的正常工作，传动带必须以一定的初拉力F0张紧在两带轮上， F0称为预紧力。当带传动处于静止状态时，带上下两边的拉力相等，均为F0，如图8.4（a）所示。带传动工作时，由于带与带轮之间产生摩擦力，带两边的拉力将

5、发生变化，如图8.4（b）所示。 8.3.2 带的应力分析带传动工作时，带中的应力由以下3部分组成。1.由拉力产生的拉应力2.由离心力产生的离心拉应力3.弯曲应力8.3.3 带传动的失效形式和设计准则由带的受力分析及应力分析可知，带的主要失效形式有以下几种。（1） 打滑。 （2） 疲劳破坏。 （3） 过度磨损。 8.3.4 单根普通V带的基本额定功率单根普通V带的基本额定功率是指在特定条件下，单根V带不打滑同时具有一定的疲劳强度和使用寿命时所能传递的功率，用P0表示。其中，特定条件是指：特定的基准长度、工作平稳、两带轮的包角1=2=180、抗拉体为化学纤维绳芯结构等。 8.3.5 带传动的参数

6、选择和设计的计算方法设计V带传动一般的已知条件是：V带的工作用途和工作条件；原动机的类型；载荷的性质；传递的功率P；主动带轮与从动带轮的转速n1、n2（或n1和传动比）；安装和传动的外廓尺寸要求等。带传动设计的主要任务是：合理选择参数，确定V带的型号、基准长度和根数；确定两带轮的中心距；确定两带轮的基准直径、材料和结构尺寸；计算初拉力及作用在轴上的压力；设计张紧装置等。带传动设计计算的一般步骤如下。1.确定计算功率Pc2.确定V带的型号3.确定大、小带轮的基准直径dd1、dd2并验算带速4.确定中心距a和带的基准长度并演算小带轮的包角15.确定V带的根数6.确定单根V带的预紧力F07.计算V带

7、作用于轴上的压力FW8.V带轮的结构设计8.4 带传动的使用由于带是弹性体，传动带受拉力作用后会产生微量的弹性伸长。传动带在工作时，由于紧边拉力大于松边拉力，所以紧边的拉应变大于松边的拉应变，如图8.5所示。当带从A点绕上主动轮时，其线速度与主动轮的线速度相等。在由A点转到B点的过程中，带的伸长量由大变小，因此，带在主动轮上的运行特点是：带一面绕行，一面徐徐向后收缩，致使带的圆周速度v落后于主动带轮的圆周速度v1，即带与主动带轮之间产生了相对滑动现象。同理，这种相对滑动现象也会发生在从动轮上，但情况正好相反，带的线速度v超前于从动带轮的圆周速度v2。这种因带的弹性变形而产生的带与带轮间的相对滑

8、动现象，称为弹性滑动。弹性滑动会产生速度损失，使从动带轮的速度降低，而无法保证非常准确的传动比。弹性滑动是摩擦式带传动固有的物理现象，是不可避免的。8.4.2 带的张紧、安装和维护1.带的张紧各种材质的V带都不是完全的弹性体，工作一段时间会由于塑性变形而松弛，使带的初拉力降低，传动能力下降，甚至失效。 2.带传动的安装和维护为延长V带的使用寿命并保证V带正常工作，必须正确地安装、使用和维护V带。 8.5 同步齿形带传动简介8.5.1同步带的结构、工作原理、类型、特点和运用1.同步带的结构及工作原理同步带是以钢丝或玻璃纤维为强力层、以聚氨酯或氯丁橡胶为基体、横截面为矩形、带面具有等距横向齿的环形

9、传动带，如图8.6所示。与之相配合的同步带轮的轮面也配有相应的齿槽，工作时靠带与轮齿之间的啮合实现传动，如图8.7所示。由于带与带轮之间无相对滑动现象，故能保证两带轮的线速度相等，所以叫同步带传动。2.同步带的类型(1) 按同步带工作齿面的形状分，同步带有弧齿和梯形齿两大类。(2) 按同步带齿的分布情况，可分为单面齿和双面齿，相应的同步带分别称为单面带和双面带，其中双面带的带齿排列有DA型和DB型两种型式。 3.同步带传动的特点和运用同步齿形带传动是一种综合了皮带传动、齿轮传动、链条传动三者传动优点的新型传动方式，它与普通V带传动、平皮带传动、链传动和齿轮传动的性能比较见下表。8.5.2 同步

10、带的基本参数、尺寸和标记1.同步带的基本参数同步带的基本参数主要有节距和模数。2.同步带的型号及尺寸标准同步带分为7种型号。3.同步标记标准同步带的标记由以下几部分组成。 8.5.3 同步齿形带常见的失效形式和设计准则梯形齿同步带的主要失效形式如下。（1） 带的疲劳断裂。（2） 带齿的过度磨损。（3） 带体拉长等。设计准则是保证带有足够的疲劳强度和使用寿命。设计同步带传动的已知条件一般是：传动的工作条件、原动机的类型、传递的功率、主动轮和从动轮的转速、传动用途及外廓尺寸等。梯形齿同步带传动几何尺寸的计算方法与普通V带传动基本相同。8.5.4 橡胶同步带的储藏、安装和使用橡胶同步带在储藏、安装和

11、使用时应注意以下几点。（1）同步带在储藏中严禁曲折，否则会引起抗拉层折断。（2）不得将同步带长期在不正常的弯曲状态下存放。（3）须保存在阴凉处。（4）安装时要缩短中心距或放松张紧轮，然后复位。不得强行将同步带从轮的挡边上硬拉拖磨装入。（5）安装时同步带的边线必须与带轮的齿面垂直。（6）主动轮与被动轮的主轴平行度应控制在正切tan=1/1000左右。（7）如发现带有跑边现象，应调整两轴的平行度或两轮的轴向位置，并调整张紧轮的压力。（8）如发现同步带有松弛或跳齿现象，应立即检查中心距是否正确或松动移位，若发现问题应该调整或加固。（9）同步带安装时必须按不同的规格型号和带宽适当地加以张紧力。（10）张紧轮一定要安装在同步带传动时的松边一侧。