11.1.1 辨别带的类型及应用（课件）-《机械基础》同步教学（机工版）

机械基础 （机工版） 项目十一 分析工业带传动 学习导图 2 情境导入 随着工业技术水平的不断提高，带传动有了多样性、多领域的发展，在工业自动化产线、汽车工业、家用电器、机械设备中得到了越来越广泛的发展，见下图所示的发动机带传动案例。请分析： 1.该发动机中采用了何种带传动？在生活中还见过哪些类型的带传动? 2.V带传动、同步带传动各自的优缺点是什么？分别适用什么场合？ 3.V带传动平均传动比为什么不是恒定的？原因是什么？ 4.图片中1、2、3轮是什么轮？作用是什么 5.带传动失效的形式有哪些？如何避免？ 6.SPZ 1400 GB/T11544-2012中SPZ、1400分别表示什么？HTBNV180-S5M-100中180、S5M、100的含义是什么？ 坚守岗位、 持之以恒、 不断创新 1 2 3 学习目标 知识目标 1.了解带传动的组成、分类，熟悉带传动特点； 2.掌握带和带轮的基本参数； 3.掌握打滑和弹性滑动的定义以及产生原因； 4.掌握带传动的张紧方式。 能力目标 1.具备查阅标准手册，读取V带、带轮代号能力； 2.具备分析带传动打滑的原因给出合理建议的能力； 3.具备带的日常维护和使用的能力。 育人目标 1.培养遵守职业规范意识； 2.培养克服困难，百折不挠的意志。 4 学习方法 扫一扫：边学边练 电子活页工单 活页工单样例 5 知识链接 一、认识带传动 目录 CONTENTS 二、V带传动 三、同步齿形带 6 一、认识带传动 主动轮 挠性带 从动轮 机架 带传动：由挠性带与带轮的摩擦或啮合来传递运动和动力的一种传动。 11.1.1 辨别带的类型及应用 带传动和链传动都是挠性传动，通过中间挠性件传递运动和动力，区别是环形挠性曳引元件的不同。 同步带 同步带传动：发动机 同步带应用：发动机 按工作原理，可分为啮合型带传动和摩擦型带传动。 啮合型带 靠齿形带与带轮间的啮合来实现传动。 适合于对传动比严格要求，转速高，力矩大的场合。 一、认识带传动 同步带因传动比准确在中小功率机电产品上应用广泛。 11.1.1 辨别带的类型及应用 摩擦型带靠带与带轮接触面上的摩擦力来传递运动和动力，常见的摩擦型带有平带、 V带、多楔带、圆带等。 平带 平带 平带截面 平带应用 摩擦型带 形状为扁平矩形 内表面是工作面 用于传送场合 一、认识带传动 11.1.1 辨别带的类型及应用 主要用于传送场合。传动一般是物体，如电子部件等，输送场合的带传送机构已经模式化，可以购买现成的输送机。 V带 V带截面形状为梯形 工作面为两侧面 适用于转速高，力矩较大的工作场合，在机械传动中应用最广泛 一、认识带传动 11.1.1 辨别带的类型及应用 V带传动能力强，结构紧凑，适用于转速高，力矩较大的工作场合，在机械传动中应用最广泛。 多楔带 多楔带 多楔带截面 多楔带应用 以平带为基体、内表面排布有等间距楔角40°的梯形楔环形橡胶传动带 工作面为楔的侧面 适用于结构要求紧凑、 传动功率大的高速传动场合 一、认识带传动 11.1.1 辨别带的类型及应用 兼有平带和V带的优点且弥补其不足，多楔带特别适用于结构要求紧凑、传动功率大的高速传动场合。 圆带 圆带 圆带截面 圆带应用 圆带横截面呈圆形 主要用于小功率的传递， 多用于轻型物体传送或角度传送。 一、认识带传动 11.1.1 辨别带的类型及应用 主要用于小功率的传递，多用于轻型物体传送，或角度传送 主、从动轮 张紧轮 惰轮 啮合型带 为改变带轮的包角或控制带的张紧力而压在带上的随动轮。 引导带的运动方向，使其导入边对准轮宽中心平面的空转带轮。 一、认识带传动 传动中用于驱动或者被驱动的带传动的轮。 11.1.2 识别带轮的类型 二、V带传动 远距离传动 传动平稳 传动比不准确 有过载保护 11.2.1 识别带轮的类型 传动效率不高 优点： 缺点： -顶胶 带芯结构 制造较方便， 抗拉强度高，价格低廉，生产中应用较多。 绳芯结构 柔韧性好，抗弯强度高，适用于带轮直径小，但转速较高的场合。 普通V带 绳芯结构 带芯结构 -抗拉体 -底胶 -包布层 -顶胶 -抗拉体 -底胶 -包布层 二、V带传动 11.2.2 分析V带的结构、类型和参数 15 按照GB/T 11544-2012《带传动普通V带和窄V带尺寸》标准，普通V带及窄V带规格尺寸已经标准化，均采用基准宽度制，通常制成无接头的环形。 普通V带按截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号，如下图，在同样的条件下，截面尺寸大则传递的功率就大。 普通V带截面尺寸 二、V带传动 11.2.2 分析V带的结构、类型和参数 16 V带常用的截面参数为顶宽b、节宽bp 、高度h和楔角𝜑。 节面 节宽bp 顶宽b 高度h 楔角𝜑 带截面尺寸 确定了V带的节宽和高度，就确定了V带轮轮槽尺寸 带轮截面尺寸 二、V带传动 11.2.2 分析V带的结构、类型和参数 17 二、V带传动 11.2.2 分析V带的结构、类型和参数 普通V带截面如下图所示，分别指出 - 所指的参数名称。 1 4 18 普通V带 窄V带 宽V带 联组V带 V带可分为普通V带、窄V 带、宽V带和联组V带等类型， 如下表所示。 普通V带是在一般的机械传动中应用最广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。 与同型号的普通V带相比，窄V带的高度为普通V带的1.3倍 ，使用寿命长，是普通V带的更新换代产品。 宽V带较薄，挠曲性好，适用于小的轮径和中心距，多用于无极变速装置。 在传递功率较大且要求结构紧凑的场合，常采用多楔带或者联组V带。 二、V带传动 11.2.2 分析V带的结构、类型和参数 窄V带，截面尺寸按照基准宽度制，分为SPZ、SPA、SPB、SPC。 根据相对高度不同V带可分为普通V带、窄V 带、宽V带等类型， 19 V带基准长度Ld、外周长La、内周长Li以及V带轮的基准直径dd、V带传动时的中心距a和包角α均为影响传动的重要参数。 基准直径dd 基准长度Ld 中心距a 包角α 带传动 内长度Li 外长度La 二、V带传动 11.2.3 分析V带的结构、类型和参数 基准直径dd1：是V带节宽bp处对应的带轮直径； 基准长度Ld：为V带在规定初始拉力下，位于带轮基准直径上的周线长度； 中心距a：当带处于规定张紧力时，两带轮轴线间的直线距离； 包角α：带与带轮接触弧所对的中心角，是带传动中一个比较重要的参数； 20 V带标记： 型号 基准长度 标准号 该带是Z型普通V带，内长度Li1000、基准长度Ld1022，由国内知名公司三力士股份有限公司生产，制造年份是2017年，遵循GB/T1171国家标准。 某皮带的代号是A 1550 GB/T 11544-2012 型号 基准长度 标准号 二、V带传动 11.2.4 识读V带代号 实例思考：观察该带，识读型号意义 21 F0 F0 此时，带只受初拉力F0作用。 带不工作时 11.2.5 分析工作情况下带的受力 二、V带传动 不工作时，主、从动带轮处于静止状态，带轮两边所受的拉力均为初拉力F0。 松边－退出主动轮的一边 Ff Ff F1 n1 F2 F2 Ff = Fe = F1 – F2 Fe－有效拉力，即圆周力 紧边拉力--由于摩擦力的作用，由 F0 增加到 F1； 松边拉力--由 F0 减小到 F2 。 Ff －带轮作用于带的摩擦力 紧边－进入主动轮的一边 带工作时 11.2.5 分析工作情况下带的受力 二、V带传动 而工作时，主动轮驱动力矩T1大于0，在摩擦力作用下，带进入主动轮的一边被拉紧，称为紧边，所有拉力由F0增大到F1。而带的另外一边则放松，称为松边，所有拉力由F0，降低到F2。F1、F2分别为带的紧边拉力与松边拉力，拉力之差为带传动的有效圆周力，即是带与带轮接触弧上各点摩擦力之和。 传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax F0 -初拉力、q-单位长度带的重量、 v-带速、f-当量摩擦系数、a-包角 影响带传动能力参数主要是：初拉力F0、包角α、当量摩擦系数fa、带速v 二、V带传动 而带与带轮的最大摩擦力是一定的，使用欧拉公式推导出的最大有效圆周力为 可见，影响带传动的影响带传动能力参数 F0 -初拉力、q-单位长度带的重量、 v-带速、f-当量摩擦系数、a-包角 初拉力F0、包角α、当量摩擦系数fv、带速v对带传动能力影响 初拉力F0 若F0过大，将使带的磨损加剧，加快松弛，缩短带的寿命； 若F0过小，带的传动能力就得不到充分发挥，工作时易跳动和打滑。 包角α 带所能传递的圆周力增加，传动能力增强，故应保证小带轮的包角α1。为保证传动能力，设计时一般要求α1≥120°。 当量摩擦系数fv fv越大，最大有效拉力Femax就越大，传动能力增加。f与带与带轮的材料、表面粗糙度、工作环境等。 带速v 带速过快，有效拉力降低，传动的能力下降。且带速越高，带越短，单位时间绕过带轮的次数越多，最后导致疲劳断裂，使传动失效。 带速过慢，在一定功率下，速度变小，有效圆周力就要变大，减低带的疲劳寿命。 二、V带传动 若F0过大，带对带轮的压轴力增大，将使带的磨损加剧，加快松弛，缩短带的寿命； 若F0过小，带的传动能力就得不到充分发挥，工作时易跳动和打滑。 带速V过快，有效拉力降低，传动的能力下降。且带速越高，带越短，单位时间绕过带轮的次数越多，最后导致疲劳断裂，使传动失效。 带速过慢，在一定功率下，速度变小，有效圆周力就要变大，减低带的疲劳寿命。所以V一般在5-25m/s之间 当量摩擦系数fv越大，最大有效拉力Femax就越大，传动能力增加。f与带与带轮的材料、表面粗糙度、工作环境等。 包角α 带所能传递的圆周力增加，传动能力增强，故应保证小带轮的包角α1。为保证传动能力，设计时一般要求α1≥120°。 带横截面的应力为三部分应力之和，最大应力 发生在紧边开始进入小带轮处：即 带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。 m—带的单位长度质量，kg/m v—带速，m/s A—带的截面面积，mm² 离心应力 拉应力 紧边拉应力 F1、 F2—分别为紧边、松边拉力，N 松边拉应力 弯曲应力 —带厚度，mm E—带材料的弹性模量，Mpa —带轮基准直径，mm 2 n2 1 n1 σc σ1 σ2 σb1 σb2 σmax MPa 危险！ 11.2.5 分析工作情况下带的受力 二、V带传动 在带传动过程中，哪个位置最容易损坏影响带的传动呢？接下来分析下带应力，了解带的最大应力在哪一点产生？ 做圆周运动带，所受离心力作用，将生产离心应力；同时受拉，产生拉应力；并且套在带轮，产生弯曲力，将受弯曲应力作用。接下来分析每一类应力的大小，首先是弯曲应力，根据公式，可发现弯曲应力带的单位长度质量m、带速v和带的截面面积A相关，对于同一种带，在单位长度质量m和带的截面面积A相同的情况下，带速变化不大，因此一周V带弯曲应力大致相等。 接下来分析拉应力大小，根据公式可发现拉应力与所受拉力成正比，与带截面A成反比，在带截面相当情况下，拉力越大，拉应力越大。从前面分析了解到，紧边所受拉力F1大于松边所受拉力F2，因此紧边所受拉应力大于松边所受拉应力 从弯曲应力公式分析可得，带顶高ha、带材料的弹性模量E—曲率半径相关，对于同一条带，带顶高ha、带材料的弹性模量E是一定的，而曲率半径越小，弯曲应力越大，对于V带曲率半径等于基准半径一半，明显看出小带轮的曲率半径最小，因次小带轮弯曲应力最大。 带所承受的应力为离心应力、拉应力、弯曲应力之和，通过上次观察可发现发生在紧边开始进入小带轮处应力最大，带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。 当电机顺时针转动时，下边为紧边，受力分析如右下图所示。 紧边开始进入小带轮处为应力最大处，也是最容易损坏的位置。 n1 F1 F2 F2 危险！ 带速过快，有效拉力降低，传动的能力下降；带速过慢，在一定功率下，速度变小，有效圆周力就要变大，减低带的疲劳寿命。 分析当带速过高时，对带传动能力的影响。 例：当电机顺时针转动时，分析传动V带的受力情况，指出传动带最容易疲劳损坏的位置。分析当带速过高时，对带传动能力的影响。 二、V带传动 当电机顺时针转动时，分析传动V带的受力情况，指出传动带最容易疲劳损坏的位置。分析当带速过高时，对带传动能力的影响。 当电机顺时针转动时，进入主动轮的下边为紧边，受力分析如右下图所示。 最大应力发生在紧边开始进入小带轮处，也是最容易疲劳损坏的位置。 当带速过高时，有效拉力降低，传动的能力下降；带速过慢，在一定功率下，速度变小，有效圆周力就要变大，减低带的疲劳寿命。 谢谢观看 $$