大理工機械設計課件第4章 帶傳動

第二篇機械傳動

一、機器的組成機器通常由動力機、傳動裝置和工作機組成傳動裝置定義：是實現能量傳遞和運動轉換的裝置功能：1）減速或增速

2）變速：有級變速、無級變速

3）改變運動形式4）分配運動和動力5）實現停歇，接合、分離、制動和反轉工作原理：機械傳動、流體傳動、電力傳動機械傳動分類：1.傳力原理摩擦傳動、嚙合傳動、推壓傳動2.傳動裝置的結構直接接觸傳動、中間撓性件的傳動(或剛性件）3.傳動比能否改變定傳動比、變傳動比三、機械傳動的運動和動力參數計算1.傳動比Ii=n1/nki=i1i2i3···ik二、機械傳動裝置設計的一般依據⑴工作要求⑵工作環境提出的條件⑶生產條件和使用者的情況⑷市場的需求情況⑸技術發展主要參數：轉速、傳動比、機械效率、功率、各軸轉矩和調速范圍2.機械效率3.轉矩T、圓周速度v4.功率P由Pr查手冊選電機型號5.變速范圍Rb例題4-1礦井提升機傳動裝置如圖所示。已知卷筒直徑D＝300mm，提升重物F＝5000N，重物上升速度v=1.2m/s。試計算此傳動裝置主要的運動和動力參數四、常用機械傳動的特點和適用場合表4-2，表4-3或課程設計p25五、機械系統中常用的部件1.減速器課程設計p252.有級變速器公比的一般按標準值選取：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2變速范圍Rb、公比、變速級數z之間的關系為：例題4-2設計一個變速級數Z＝6的齒輪變速器。已知變速器輸入軸nd=1420r/min，輸出軸的轉速范圍為350～1100r/min，試確定輸出軸的各級轉速，畫出變速器傳動的方案簡圖。3.無級變速器五、機械傳動裝置設計的一般原則1、合理選擇傳動型式小功率傳動：在滿足工作性能的條件下，選用結構簡單，初始費用低的傳動：帶、鏈、普通精度的齒輪傳動大功率傳動：特別是長期連續工作：選用傳動效率高的傳動。如高精度的齒輪傳動尺寸緊湊：齒輪傳動、蝸桿傳動、行星傳動、諧波傳動噪聲：帶傳動、蝸桿傳動、摩擦傳動、螺旋傳動傳動比有要求：齒輪傳動、蝸桿傳動、同步帶傳動、鏈傳動，不能用摩擦傳動2、傳動鏈盡可能短，結構盡可能簡單累積誤差、構件數目少，降低制造費用3、安排好各級傳動或機構的先后次序帶傳動安排在始端、斜齒－直齒圓柱齒輪傳動：斜齒在高速級。錐齒輪在低速級對閉式、開式齒輪傳動：閉式在高速級。開式齒輪傳動在低速級。摩擦傳動在低速級。但摩擦式無級變速器應在高速級轉變運動形式的傳動或機構：安排在未端，靠近執行構件4、合理分配傳動比1)滿足各傳動的范圍，一級傳動比大時可分成二級或多級減速2）多級時，按照“前小后大”的原則3）多級時，應使傳動裝置尺寸協調、結構勻稱、不發生干涉（課設p35）4）雙級圓柱齒輪減速器，應盡量使高速級與低速級按等強度分配傳動比5、滿足潤滑簡單，高速級與低速級的大齒輪浸油深度大致相同6、保證機器安全運轉7、考慮經濟性要求8、機、電、液、氣傳動機構結合與機電一體化六、雙級圓柱齒輪減速器的分配方法（課設p35)1）、等強度分配按齒面接觸強度相等標號1為高速級，2為低速級，表3－52）按等浸油深度分配展開式雙級圓柱齒輪：大齒輪直徑相等：同軸式雙級圓柱齒輪2）按減速器體積最小分配對于圓錐－圓柱齒輪為了便于加工，高速級錐齒輪傳動比i1=0.25i，且使i1≤3對于蝸桿－圓柱齒輪為使傳動效率高，低速級圓柱齒輪傳動比i2=(0.03～0.06)i雙級蝸桿減速器例題4-3運輸機的傳動方案如圖所示，試分析傳動方案中各級傳動安排有何不合理之處，并畫出正確傳動方案圖例題4-4設計繞線機的傳動裝置。已知電機轉速nd＝960rpm，繞線軸有效長度L＝75mm，線徑d=0.6mm，要求每分鐘繞線4層，均勻布線。試擬定機械傳動方案并計算傳動參數分析：一臺原動機帶動繞線的布線兩種運動，運動應準確地協調配合電動機－－－傳動系統線軸勻速回轉（繞線）導線勻速往復運動（布線）線軸轉速：一層線需要L/d=75/0.6=125r每分鐘4層，線軸轉速n1=125X4=500rpm布線速度：因每分鐘4層，布線往復速度為2次/min1、運動分析2、擬定機械傳動方案電動機與線軸間的傳動比：i01=nd/n1=960/500=1.92，因傳動比不大，可用一級傳動選用齒輪電動機與布線機構間有減速和回轉變往復運動兩個功能，考慮布線均勻要求，排除了連桿機構的方案而選凸輪機構電動機至凸輪機構的傳動比：i02=nd/n3=960/2=480由于傳動比較大，采用齒輪與蝸桿傳動組合實現傳動方案為圖示3、傳動參數計算取齒輪i01=1.92,Z1=25,Z2=48i12=4,Z3=20,Z4=80i23=i03/i01i12=480/1.92X4=62.5蝸桿傳動Z5=2，Z6=125第4章帶傳動

一、帶傳動的工作原理及特點

§4—1概述1、傳動原理——以張緊在至少兩輪上帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產生摩擦力來傳遞運動與動力2、優點：1）有過載保護作用2）有緩沖吸振作用3）運行平穩噪音小4）適于遠距離傳動（amax=15m）5）制造、安裝精度要求不高缺點：1）有彈性滑動使傳動比i不恒定2）張緊力較大（與嚙合傳動相比）軸上壓力較大3）結構尺寸較大、不緊湊4）打滑，使帶壽命較短5）帶與帶輪間會產生摩擦放電現象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。三、V帶類型、特點和結構a.平帶傳動——最簡單，價格較便宜，適合于中心距a較大的情況或高速場合b.V帶傳動——三角帶，結構簡單，且多已標準化應用最廣c.多楔帶傳動——平帶和V帶優點，適于傳遞功率較大要求結構緊湊場合d.同步帶傳動——嚙合傳動，高速、高精度，適于高精度儀器裝置中，帶比較薄，比較輕。但制造安裝精度高、成本高。二、主要類型與應用類型：普通V帶、窄V帶、聯組V帶、齒形V帶、表5－1普通V帶：Y、Z、A、B、C、D、E

。截面尺寸依次增加窄V帶：SPZ、SPA、SPB、SPC

V帶截面尺寸表5－2一般來說：帶傳動的功率Ｐ≤40ＫＷ，v=5~25m/s，傳動比i≤7(常用i≤5）1、V帶類型參數：中性層(節面):帶上長度不變的層節線：帶上長度保持不變的周線。基準長度Ld(公稱長度)：帶沿節線的長度，已標準化，見表5－4帶輪基準直徑D：為標準系列，按ＧＢ/Ｔ13575.1-1992規定（p132)標注：例A2240——A型帶公稱長度Ld=2240mm2、V帶特點工作面：兩側面，與輪槽底部有間隔楔角：400，小帶輪槽角320、340、360、380傳遞的功率比平帶大3、V帶結構普通V帶結構承載層材料：膠簾布或膠繩芯膠簾布：制造方便、抗拉強度高，應用較廣膠繩芯：柔韌性好、抗彎強度高，應用轉速高、帶輪直徑小的場合窄V帶結構承載層材料：合成纖維繩或鋼絲繩當與V帶寬度相同時，其高度約是V帶的1.3倍應用于大功率且結構要求緊湊的場合§4—2帶傳動的工作情況分析

工作前:兩邊初拉力Fo=Fo

工作時:兩邊拉力變化：

①緊力Fo→F1；②松邊Fo→F2

F1—F2=摩擦力總和Ff=有效拉力Fe（傳遞的圓周力）設帶的總長度不變，且彈性模量為常數F1—Fo=Fo—F2

所以:緊邊拉力F1=Fo+Fe/2

松邊拉力F2=Fo—Fe/2

結論：帶工作時兩邊的拉力大小取決于初拉力和有效拉力（1）緊邊拉力和松邊拉力關系一、帶傳動的受力分析二、帶傳動的最大有效圓周拉力及其影響

當帶有打滑趨勢時：摩擦力達到極限值，帶的有效拉力也達到最大值。緊邊拉力F1和松邊拉力F2的關系:

柔性體的歐拉公式帶傳動的最大有效圓周力（臨界值（不打滑時））有效拉力Fe=F1—F2＝F1（1－1/eua)

—包角（rad）一般為小輪包角

影響因素分析:

1.Fo:適當Fo2.包角:包角越大承載能力越好,設計時要求小帶輪的包角≥1200（900）

3.u:u越大，Femax越大,u與帶、帶輪的材料和表面狀況、工作環境等有關（2）由離心力產生的離心拉力若考慮帶的離心力的影響2、帶傳動中的應力分析

1.離心應力3.彎曲應力2.拉應力小帶輪為主動輪時，最大應力發生在小帶輪的緊邊入口處b小帶輪為主動輪時，最小應力發生在大帶輪的松邊入口處e3、彈性滑動與打滑☆彈性滑動:由于帶的彈性變形而引起的滑動，不可避免，為固有現象由于帶的伸長與彈性模量有關，因此彈性模量大，滑動小，在接觸弧的動弧上(離開帶輪的一側）。彈性滑動后果1）從動輪的圓周速度v2小于主動輪的圓周速度v12）降低了傳動效率3）引起帶的磨損和帶的溫升，降低帶的壽命☆打滑:傳遞的功率增大時，如果帶的有效拉力達到最大值，帶開始沿帶輪滑動，可以避免打滑后果1）帶的運動不穩定，不能正常工作2）帶嚴重磨損并很快失效現象：刺耳的噪聲并嚴重發熱彈性滑動與打滑的區別理論傳動比：實際傳動比：稱滑動率（滑動系數）滑動率滑動率一般為0.01～0.02§4—3帶傳動的設計計算

一、失效形式、設計準則與設計計算失效形式1）打滑；2）帶的疲勞破壞另外：磨損靜態拉斷等設計準則：保證帶在不打滑的前提下，具有足夠的疲勞強度和壽命

由疲勞強度條件：傳遞極限圓周力：

傳遞的臨界功率：

單根V帶在不打滑的前提下所能傳遞的功率為P0

：許用應力的確定V帶m=11.1C常數，取決于帶的材料和結構Ｚp:帶輪數，一般為2在特定條件下（平穩載荷、傳動比為1、特定帶長），由實驗得到單根Ｖ帶的許用應力，取m=11.1，Zp=2，特定帶長用Ｌ0，則上述實驗條件單根帶傳遞的功率P0見表5-6、表5-7上述實驗條件下單根Ｖ帶傳遞的功率為單根帶傳遞的許用功率P0與帶的長度、帶輪直徑、型號、帶的速度等有關二、設計數據及內容已知：P，n1，n2或i,傳動布置要求（中心距a）,工作條件

要求：帶：型號，根數，長度輪：Dmin，結構，尺寸中心距（a）軸壓力Q等三、設計步驟與方法①確定計算功率Pca

：P——傳遞的額定功率（KW）KA—工況系數，表5-8②選擇帶型號：Pca，n1圖5-10（型號）

③定帶輪直徑（驗算帶速V）:小輪直徑dd1min表5-2dd1>

dd1min

b)驗算帶速V要求:一般帶速V=5~25m/sV太小:由P=FV可知，傳遞同樣功率P時，圓周力F太大，壽命↓V太大:離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力↓，傳遞載荷能力↓④求中心距a和帶的基準長度Ld

a)初選a0。太小，應力循環次數多，包角小；太大，帶跳動b)由a0定計算帶長度（開口傳動）

c)按表5-4定相近的基準長度Ld

d)由節線長度Ld求實際中心距e)考慮到中心距調整、補償初拉力F0，中心距a應有一個范圍⑤驗算小輪包角不滿足措施：1）a↑2）加張緊輪⑥計算帶的根數Z△p0:i≠1時傳遞功率的增量，表5－9;表５－１０