第六章_带传动和链传动（课件）-《机械设计基础》同步教学（机工教育）

第六章 带传动和链传动 §6.1 带传动简介 §6.2 带传动工作情况分析 §6.3 普通V带传动的设计计算 §6.4 普通V带轮的结构及带传动的张紧和维护 §6.5 其他带传动简介 §6.6 链传动简介 §6.7 套筒滚子链及链轮 §6.8 链传动的运动特性 §6.9 链传动的失效形式及设计计算 §6.10 链传动的布置及润滑 6.1带传动简介 带传动一般是由主动轮、从动轮和紧套在两轮上的传动带组成。 带的传动过程： 原动机转动 主动轮转动 驱动主动轮 从动轮转动 带与轮的摩擦 工作原理：利用中间挠性件(带)，靠摩擦力在主、从动轴间传递运动和动力。 6.1带传动简介 一、带传动的类型、结构和特点 按传动的布置情况分： 开口传动 两轴平行 转向相同 交叉传动 两轴平行 转向相反 半交叉传动 两轴空间交错900 只能单向传动 6.1带传动简介 按带的剖面形状分： 平带传动 V带传动 圆带传动 多楔带传动 同步带传动 6.1带传动简介 带的结构 ① 平型带 (接触面：内环表面） 橡胶布带、棉织带 缝合棉布带、毛织带 V型带(接触面：两侧面) 帘布芯结构 绳芯结构 包布层 伸张层 强力层 压缩层 V带承重能力高于平带 6.1带传动简介 二、普通V带传动的几何尺寸 包角 基准长度 中心距 包角α 相同条件下，包角越大，带可传递的功率就越大。 中心距a 基准长度Ld（中性层周长） 带轮的基准直径D1,D2 6.2带传动工作情况分析 一、带传动的受力分析 不工作时，初拉力都等于F0 工作时： 主动轮－F0→F1－紧边 从动轮－F0→F2－松边 主动轮分离体： 有效圆周力： 功率： 6.2带传动工作情况分析 有效圆周力Fe与任一带轮接触面上摩擦力的总和∑Ff相等。 当有效圆周力大于∑Ffmax时，会发生打滑。 即将打滑时： 最大有效圆周力Fec为： 传动失效 6.2带传动工作情况分析 Fec与以下参数有关： 初拉力F0：增大F0可增加带的承载能力，但F0过大会使带的寿命缩短。 因 ，所以打滑总是先发生在小带轮上。 包角α：α≥120°。 摩擦系数f：与带轮的材料有关。 因fv＞f,在同等条件下，V带的承载能力高于平型带。 6.2带传动工作情况分析 二、带的应力分析 （1）拉应力 松边拉应力： （3）弯曲应力： （2）离心应力： 紧边拉应力： 最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处，其值为 交变应力，疲劳失效 6.2带传动工作情况分析 三、带传动的弹性滑动与打滑 弹性滑动－固有特性 相对滑动率： 或 实际传动比 不考虑打滑 6.3普通V带传动的设计计算 主要失效形式 打滑 1、失效形式和设计准则 传动过载维护不良 带的疲劳破坏 带迅速磨损 剧烈发热 带的寿命缩短 设计准则：在保证不打滑的前提下，使带有一定的疲劳强度和寿命。 满足欧拉公式 控制循环次数 满足 2、单根V带所能传递的最大功率 带每运行一转，应力变化四次 6.3普通V带传动的设计计算 二、普通V带传动的设计计算 已知：传动的用途，工作条件，传递功率P，转速n1和n2 求解：带的型号、长度和根数，中心距a，带轮的直径和结构 设计步骤 ① 确定计算功率Pca ② 确定带的型号 根据Pca和n1查图6—9 KA—工况系数 查表6—5 6.3普通V带传动的设计计算 ③ 确定带轮的基准直径D1和D2 初选带轮直径D1 : D1≥Dmin 计算从动轮的基准直径D2 验算带速： D2=iD1 按表6-6圆整 (参考表6-6) 普通v带，vmax=25~30m/s， 一般取v=10~20m/s。 6.3普通V带传动的设计计算 ④ 确定中心距a和带的基准长Ld 中心距的变动范围 初选：0.7(D1+D2) ＜a0＜2(D1+D2) a0→按式(6-3)求得V带的基准长度Ld′ Ld′→根据表6-4选取与之相近的标准V带的基准长度Ld 由式(6-4)计算实际中心距a 6.3普通V带传动的设计计算 ⑥ 确定带的根数z Kα——包角系数； KL——长度系数； ΔP0——传动功率增量。 z要圆整 ⑤ 验算小带轮包角 开口传动 z≥10，应改选带的型号重算 6.3普通V带传动的设计计算 ⑦ 确定带的初拉力F0 ⑧ 计算作用在轴上的力Q 例：设计某液体搅拌机的普通V带传动。选用普通电动机，其额定功率P=2.2kW，转速n1=1430r/min，从动轴转速n2=340r/min，三班制工作，空载起动。 6.4普通V带带轮的结构及带传动的张紧和维护 一、V带带轮设计的要求 质量轻，易制造，质量分布均匀。 v>5m/s时要进行静平衡； v>25m/s时需进行动平衡。 足够的轻度和刚度，铸造内应力要小。 带轮上各轮槽的尺寸和槽角应保持一定的精度，以免载荷分布不均。 轮槽工作面应保持一定的表面粗糙度，以减少带的磨损。 6.4普通V带带轮的结构及带传动的张紧和维护 二、带轮的材料 常用HT150、HT200等铸铁制造。当速度超过25m/s时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接。 三、带轮结构 D≤2.5d 时用实心式 D≤300㎜用腹板式 Dl-d1≥100㎜用孔板式 D＞300㎜用轮辐式 6.4普通V带带轮的结构及带传动的张紧和维护 四、带传动的张紧与维护 定期张紧装置 自动张紧装置 张紧轮装置 6.5其他带传动简介 一、高速带传动 高速带传动系指带速大于30m/s、高速轴转速为10000~50000r/min的传动。这种传动主要用于增速以驱动高速机床、粉碎机、离心机及某些其他机器。高速带传动的增速比为2~4，有时可达8。 6.5其他带传动简介 二、同步带传动 同步带传动属于啮合传动，它综合了带传动和链传动的优点。同步带传动的特点： 1）传动比恒定； 2）初拉力小，轴与轴承上所受的载荷小，传动效率可达0.98； 3）带薄而轻，强力层强度高，带速可达50m/s，传动功率可达300kw，传动比可达10； 4）带的柔性好，结构紧凑； 5）安装时中心距要求严格，且价格较高。 6.6链传动简介 链条作为中间挠性件，靠链条与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。 适用于中心距较大而且要求平均传动比准确或工作条件恶劣的场合。 按工作性质的不同可以分为传动链、起重链、牵引链三种。 6.6链传动简介 按链条的结构不同，传动链主要有传动用短节距精密滚子链和齿形链等类型。 与齿轮传动相比，链传动的制造安装精度要求低；与带传动相比，无弹性滑动和打滑，平均传动比为常数，但工作时瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差。 6.7套筒滚子链及链轮 一、链条 节距 p 节距越大，各组成元件的尺寸越大，链所能传递的功率也越大。 内链节 外链节 6.7套筒滚子链及链轮 滚子链有单排和多排之分。 多排链的承载能力与排数承正比。但由于制造和装配精度等影响，各排链受力不易均匀，故排数不宜过多。通常不超过三排，常用双排链。 pt 6.7套筒滚子链及链轮 滚子链已标准化，表6-9。 链条长度以链节数Lp来表示，链节数最好取偶数。 滚子链接头形式： 标记： 链号 － 排数 × 整链链节数 标准编号 如：08A-1×88 GB/T 1243-1997 6.7套筒滚子链及链轮 二、链轮 滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合。 链轮的基本参数是配用链条的节距p，套筒的最大外径d1，排距Pt和齿数z。链轮被链节距等分的圆称为分度圆，直径用d表示。 6.7套筒滚子链及链轮 小直径链轮可制成实芯式； 中等直径链轮可制成孔板式； 直径较大的可设计成组合式； 6.8链传动的运动特性 一、链传动的运动不均匀性 当链条绕在链轮上时，其链节与相应的轮齿啮合后，这段链条将曲折成正多边形的一部分。该正多边形的边长即为链条的节距p，边数等于链轮齿数z。链轮每转一圈，链条转过的长度为zp。 6.8链传动的运动特性 链条的平均速度： 传动比： 即使 是常数，链条前进速度，从动轮角速度、以及瞬时传动比 也都做周期性变化。 链传动运动的不均匀性特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点造成的，故称为链传动的多边形效应。 6.8链传动的运动特性 二、链传动的动载荷 链传动在工作过程中，链条和从动链都作周期性的变速运动，因而造成和从动的链轮相连的零件也产生周期性的速度变化，从而引起动载荷。 链轮转速越高，节距越大，齿数越少，则传动的动载荷越大。 横向振动也是链传动产生动载荷的重要原因之一。 6.9链传动的失效形式及设计计算 一、链传动的失效形式 1.链的疲劳破坏 变应力 链条的疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素。 2.链条铰链的磨损 3.链条铰链的胶合 胶合在一定程度上限制了链传动的极限传动转速。 4.链条静力拉断 5.链轮齿面的过度磨损或过大的塑性变形 6.9链传动的失效形式及设计计算 二、链传动的设计计算 1.链轮齿数z1，z2和传动比 z1参考表6-12 2.确定计算功率 3.链的节距 链条节距根据功率P0和小轮轮速n1由图6-28并结合表6-9选取。 6.9链传动的失效形式及设计计算 6.9链传动的失效形式及设计计算 4.链传动的中心距和链节数 一般取a0=(30~50)p， 链节数： Lp应圆整为整数，最好取偶数，然后根据圆整后的链节数计算理论中心距： 实际中心距 应比理论中心距a小一些 6.9链传动的失效形式及设计计算 5.链传动作用在轴上的力Q 式中，FA=1000P/v 水平传动，KQ=1.15 垂直传动，KQ=1.05 6.10链传动的布置及润滑 一、链传动的布置 链传动一般应布置在铅垂面内，尽可能避免布置在水平或倾斜平面内。 6.10链传动的布置及润滑 6.10链传动的布置及润滑 二、链传动的润滑 滴油润滑 油浴或飞溅润滑 6.10链传动的布置及润滑 压力喷油润滑 讨论：针对模型和工程实例，讨论带传动和链传动的工作特点、应用场合。 $$