第篇 傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、第 3 篇 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)裝置：指能在一定距離間傳遞能量的裝置，這些裝置同時(shí)往往還要具有能量的分配、轉(zhuǎn)速的改變、運(yùn)動(dòng)形式的改變等功能。 機(jī)組：由動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)共同組成的機(jī)器； 原動(dòng)機(jī)：為工作機(jī)提供動(dòng)力的機(jī)器（常見的原動(dòng)機(jī)有以下兩種：1）一次動(dòng)力機(jī)：直接利用自然能源的動(dòng)力機(jī)械，如汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、水輪機(jī)、風(fēng)力機(jī)等；2）二次動(dòng)力機(jī)：利用一次動(dòng)力機(jī)得到的電能、液能、氣能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)等。 單流傳動(dòng)：動(dòng)力機(jī)將全部動(dòng)力直接傳遞給一個(gè)工作機(jī)，中間經(jīng)過或不經(jīng)過傳動(dòng)裝置； 分流傳動(dòng)：一個(gè)動(dòng)力機(jī)同時(shí)給若干個(gè)工作機(jī)提供動(dòng)力，中間經(jīng)過傳動(dòng)裝置，一般應(yīng)用于工作機(jī)較多

2、，但每個(gè)工作機(jī)功率不大時(shí)； 匯流傳動(dòng)：若干個(gè)動(dòng)力機(jī)并聯(lián)起來，中間通過傳動(dòng)裝置，同時(shí)向同一個(gè)工作機(jī)提供動(dòng)力，這種傳動(dòng)形式一般用于低速、重載、大功率的工作機(jī)。 傳動(dòng)分為：機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)和電傳動(dòng)三類； 在機(jī)械傳動(dòng)和流體傳動(dòng)中：輸入的是機(jī)械能，輸出的仍是機(jī)械能； 在電傳動(dòng)中，則把電能變?yōu)闄C(jī)械能或把機(jī)械能變?yōu)殡娔堋?機(jī)械傳動(dòng)分為嚙合傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)； 流體傳動(dòng)分為液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。 傳動(dòng)裝置的作用 工作機(jī)構(gòu)所要求的速度、轉(zhuǎn)矩或力，通常與動(dòng)力機(jī)不一致； 工作機(jī)構(gòu)常要求改變速度，用調(diào)節(jié)動(dòng)力機(jī)速度的方法來達(dá)到這一目的往往不經(jīng)濟(jì)； 動(dòng)力機(jī)的輸出軸一般只作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而工作機(jī)構(gòu)往往需要多樣的運(yùn)動(dòng)，如螺旋運(yùn)動(dòng)

3、、直線運(yùn)動(dòng)或間歇運(yùn)動(dòng)等； 一個(gè)動(dòng)力機(jī)有時(shí)要帶動(dòng)若干個(gè)運(yùn)動(dòng)形式和速度都不同的工作機(jī)構(gòu) 機(jī)械傳動(dòng)的基本參數(shù) 傳動(dòng)比：所謂傳動(dòng)比就是主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速之比， 圓周速度：在一般情況下各種傳動(dòng)的最高圓周速度都是有一定范圍的； 傳動(dòng)功率：各種傳動(dòng)所能傳遞的最大功率是不一樣的，由于功率等于圓周速度與傳遞載荷的乘積，所以限制圓周速度的各因素也同樣限制著傳遞的功率。 效率：能量經(jīng)過傳動(dòng)裝置時(shí)將產(chǎn)生能量損失，其能量的利用程度用效率 表示，損失程度用損失率=1-表示。 質(zhì)量和尺寸：一般來說，在同樣的傳遞功率和傳動(dòng)比條件下，蝸桿傳動(dòng)的尺寸和質(zhì)量最小。 機(jī)械傳動(dòng)的選擇原則 小功率宜選用結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、標(biāo)準(zhǔn)化

4、程度高的傳動(dòng)，以降低制造費(fèi)用； 大功率宜優(yōu)先選用傳動(dòng)效率高的傳動(dòng)，以節(jié)約能源、降低生產(chǎn)費(fèi)用。齒輪傳動(dòng)效率最高，自鎖蝸桿傳動(dòng)和普通螺旋傳動(dòng)效率最低； 速度低、傳動(dòng)比大時(shí)，有多種方案可供選擇，比如：1）采用多級(jí)傳動(dòng)，這時(shí)，帶傳動(dòng)宜放在高速級(jí)，鏈傳動(dòng)宜放在低速級(jí)；2）要求結(jié)構(gòu)尺寸小時(shí)，宜選用多級(jí)齒輪傳動(dòng)、齒輪 - 蝸桿傳動(dòng)或多級(jí)蝸桿傳動(dòng)。傳動(dòng)鏈應(yīng)力求短些，以減少零件數(shù)目； 鏈傳動(dòng)只能用于平行軸間的傳動(dòng)；帶傳動(dòng)主要用于平行軸間的傳動(dòng)，功率小、速度低時(shí)，也可用于半交叉或交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)能用于兩軸空間交錯(cuò)的傳動(dòng)，交錯(cuò)角為 90°的最常用；齒輪傳動(dòng)能適應(yīng)各種軸線位置； 工作中可能出現(xiàn)過載的

5、設(shè)備，宜在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置一級(jí)摩擦傳動(dòng)，以便起到過載保護(hù)的作用。但摩擦有靜電發(fā)生，在易爆、易燃的場合，不能采用摩擦傳動(dòng)； 載荷經(jīng)常變化，頻繁換向的傳動(dòng)，宜在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置一級(jí)能緩沖、吸振的傳動(dòng)（如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)），或工作機(jī)采用液力傳動(dòng)（中速）或氣力傳動(dòng)（高速）； 工作溫度較高、潮濕、多粉塵、易燃、易爆的場合，宜采用鏈傳動(dòng)或閉式齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)； 要求兩軸嚴(yán)格同步時(shí)，不能采用摩擦傳動(dòng)和流體傳動(dòng)，只能采用齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)。第8章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)是兩個(gè)或多個(gè)帶輪之間用帶作為撓性拉曳零件的傳動(dòng)，它是由主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2和帶3三部分構(gòu)成。 帶傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）能緩和載荷沖擊；2）運(yùn)行平穩(wěn)，無噪

6、聲；3）制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格；4）過載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞；5）可增加帶長以適應(yīng)中心距較大的工作條件（可達(dá)15 m）。 帶傳動(dòng)有下列缺點(diǎn)：1）有彈性滑動(dòng)和打滑，使效率降低和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；2）傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動(dòng)大；3）帶的壽命較短。帶傳動(dòng)的分類 根據(jù)帶的截面形狀不同，帶傳動(dòng)可分為平帶傳動(dòng)、V 帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)等 a）平帶傳動(dòng) b）v帶傳動(dòng) c) 多楔帶傳動(dòng) d）同步帶傳動(dòng)傳動(dòng)形式和應(yīng)用 帶傳動(dòng)的應(yīng)用范圍很廣。帶的工作速度一般為5 m/s25m/s，使用高速環(huán)形膠帶時(shí)可達(dá)60 m/s；使用錦綸片復(fù)合

7、平帶時(shí)，可高達(dá)80 m/s。膠帆布平帶傳遞功率小于500 kW ，普通V帶傳遞功率小于700 kW 。 帶的傳動(dòng)形式十分靈活，可以應(yīng)用于平行軸傳動(dòng)，也可以應(yīng)用于交叉軸傳動(dòng)。8.2 帶的型號(hào)和帶輪結(jié)構(gòu) 平帶：膠帆布平帶強(qiáng)度高、價(jià)廉，在平帶傳動(dòng)中應(yīng)用最多，還有用麻、絲或錦綸等材料編織而成的編織帶；承載層為滌綸繩，表面覆以耐磨耐油膠布或聚氨酯的高速膠帶；承載層為錦綸片的強(qiáng)力錦綸帶等。 膠帆布平帶通常整卷出售，使用時(shí)根據(jù)所需長度截取，并將其端部聯(lián)接起來（硫化接頭或機(jī)械接頭）。高速帶為無端的環(huán)形平帶。 用聚氨酯材料制成的帶具有耐油性強(qiáng)、不產(chǎn)生磨屑、外表透明美觀等優(yōu)點(diǎn)，但使用溫度不得高于80。如果工作中有

8、可能受熱蒸汽影響或與酸、堿接觸，則宜于改用橡膠材料制成的帶。 V帶 V 帶有普通V帶、窄V帶和寬V帶等類型。一般多使用普通V帶，現(xiàn)在使用窄V帶的也日見廣泛。 窄V帶采用合成纖維繩或鋼絲繩作承載層，與普通V帶比較，當(dāng)高度相同時(shí)，其寬度比普通V帶小約30%。窄帶傳遞功率的能力比普通V帶大，允許速度和撓曲次數(shù)高，傳動(dòng)中心距小。適用于大功率且結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動(dòng)。 普通V帶有Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)（見GB/T13575.192）。 窄V帶有 SPZ、SPA、SPB、SPC 四種型號(hào)（見 GB154489）。 普通V帶由頂膠、抗拉體（承載層）、底膠和包布組成。 普通V帶和窄V帶 a)簾布芯結(jié)構(gòu)

9、b）繩芯結(jié)構(gòu) V帶的楔角都是40°。膠帶彎曲時(shí)，受拉部分（頂膠層）在橫向要收縮，受壓部分（底膠層）在橫向要伸長，因而楔角將減小 帶輪結(jié)構(gòu) 帶輪由三部分組成：輪緣（用以安裝傳動(dòng)帶）；輪轂（用以安裝在軸上）；輪輻或腹板（聯(lián)接輪緣與輪轂）； 帶輪應(yīng)易于制造，能避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力，重量要輕。高速帶輪還要進(jìn)行動(dòng)平衡； 帶輪工作表面要保證適當(dāng)?shù)拇植诙戎?，以免把帶很快磨壞?帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用牌號(hào)為HT150或HT200；轉(zhuǎn)速較高時(shí)采用鑄鋼，或用鋼板沖壓后焊接；小功率時(shí)可以采用鑄鋁或塑料。 對(duì)平帶傳動(dòng)，為防止掉帶，通常在大帶輪輪緣表面制成中心凸度； 大帶輪常采取輪輻式結(jié)構(gòu)，輪

10、輻截面為橢圓形，其長軸與回轉(zhuǎn)平面重合。輪輻數(shù)目可根據(jù)帶輪直徑選?。篋 <500 mm 時(shí)取4；D = 500 mm1 600 mm 時(shí)取6；D = 1 600 mm3 000 mm時(shí)取8。輪輻式帶輪的結(jié)構(gòu) 帶輪結(jié)構(gòu)型式 8.3 帶傳動(dòng)幾何計(jì)算及力學(xué)分析決定帶傳動(dòng)幾何關(guān)系的主要參數(shù)有：中心距a；帶長L；帶輪直徑D1、D2；包角 帶傳動(dòng)受力分析 帶在安裝時(shí)就以一定的拉力（稱為張緊力）F0套在一對(duì)帶輪上，帶傳動(dòng)不工作時(shí)，帶兩邊的拉力相等，均為F0； 工作時(shí)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)輪。由于帶與輪面間的摩擦力使其一邊拉力加大到F1，稱為緊邊拉力，另一邊拉力減小到F2，稱為松邊拉力。兩者之差F =F1

11、F2即為帶的有效拉力，它等于沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總和。 摩擦力有一極限值，如果工作阻力超過極限值，帶就在輪面上打滑。摩擦力的極限值決定于帶材料、張緊程度、包角大小等因素。帶的應(yīng)力及其分布規(guī)律 帶的緊邊應(yīng)力 、松邊應(yīng)力 和張緊應(yīng)力 這三種應(yīng)力由緊邊拉力F1、松邊拉力F2和張緊力F0產(chǎn)生； 帶上所產(chǎn)生的應(yīng)力,沿帶一周是不斷發(fā)生變 化的，小帶輪為主動(dòng)輪時(shí)，最大應(yīng)力發(fā)生 在緊邊進(jìn)入小帶輪處，最小應(yīng)力發(fā)生在松邊上。 在一般情況下，彎曲應(yīng)力最大，離心應(yīng)力比較小。 離心應(yīng)力只占緊邊應(yīng)力的一部分。 8.4 彈性滑動(dòng)、打滑和滑動(dòng)率 帶的彈性滑動(dòng)和打滑 彈性滑動(dòng)引起了下列后果：1）從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪；

12、2）降低了傳動(dòng)效率；3）引起帶的磨損；4）使帶溫度升高。 彈性滑動(dòng)也是不能避免的。選用彈性模量大的帶材料，可以降低彈性滑動(dòng)。 打滑是由于過載所引起的帶在帶輪上的全 面滑動(dòng)。打滑可以避免，彈性滑動(dòng)不能避免 帶的滑動(dòng)率 8.5 帶傳動(dòng)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 在帶繞過兩個(gè)帶輪過程中，應(yīng)力由小變大、又由大變小地變化一次。帶繞過帶輪的次數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越高，帶越短，應(yīng)力變化也越頻繁； 因此帶傳動(dòng)的主要失效形式為打滑和疲勞破壞； 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在不打滑前提下，具有一定疲勞強(qiáng)度和壽命。提高帶傳動(dòng)工作能力的方法 增大摩擦系數(shù) 在結(jié)構(gòu)方面可利用楔形增壓原理采用V帶傳動(dòng)，其當(dāng)量摩擦系數(shù)比平帶傳動(dòng)高約70% ；（V帶傳動(dòng)

13、適用于短中心距和較大的傳動(dòng)比；在垂直或傾斜的傳動(dòng)中都能工作得很好；V帶傳動(dòng)又沒有接頭，運(yùn)行較平穩(wěn)；數(shù)根同時(shí)使用時(shí)，即使損壞一根，機(jī)器不致立刻停車。V帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)是帶的使用壽命較平帶短，帶輪價(jià)格較貴，傳動(dòng)效率較平帶傳動(dòng)要低一些）。 增大包角：增大包角可以增大有效拉力，提高傳動(dòng)工作能力。增大包角的措施，除減小傳動(dòng)比、增大中心距外，還可以采用張緊裝置。 盡量使傳動(dòng)在靠近最佳速度下工作 采用高強(qiáng)度帶材料：如采用鋼絲繩、滌綸等合成纖維繩作為帶的承載層。 采用新型帶傳動(dòng)：如大楔角V帶、多楔帶、同步帶等傳動(dòng)。 8.6 傳動(dòng)參數(shù)的確定和帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程 型號(hào)的選擇：帶的型號(hào)可根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速選取； 普通

14、 V 帶選型 窄V帶選型 包角、傳動(dòng)比i的確定：V帶傳動(dòng)的包角一般不小于 120°，個(gè)別情況下可小到 70°。傳動(dòng)比i通常不大于7，個(gè)別情況下可到10。 中心距a、帶基準(zhǔn)長度Ld的確定：帶傳動(dòng)的中心距不宜過大，否則將由于載荷變化引起帶的顫動(dòng)。中心距也不宜過小，否則：1）中心距愈小，則帶的長度愈短，在一定速度下，單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力變化次數(shù)愈多，會(huì)加速帶的疲勞損壞；2）當(dāng)傳動(dòng)比i較大時(shí)，短的中心距將導(dǎo)致包角過小。 張緊力F0的確定：對(duì)于帶傳動(dòng)來說，張緊力過小，摩擦力小，容易發(fā)生打滑；張緊力過大，則帶壽命低，軸和軸承受力大。對(duì)于V帶傳動(dòng)； 根數(shù)計(jì)算方法 ： 軸上的載荷確定 ： 卸

15、載帶輪帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程 帶傳動(dòng)的失效形式是：打滑和疲勞破壞。 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過程應(yīng)能體現(xiàn)避免這兩種失效。 一般進(jìn)行的帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)，給定的原始數(shù)據(jù)為：傳遞的功率P、轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動(dòng)比i），傳動(dòng)位置要求及工作條件等。 設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：確定帶的型號(hào)、長度、根數(shù)、帶輪基準(zhǔn)直徑、傳動(dòng)中心距、結(jié)構(gòu)尺寸等。一般的設(shè)計(jì)步驟為： 確定帶的型號(hào)：帶的型號(hào)要根據(jù)帶傳動(dòng)的計(jì)算功率選擇，計(jì)算功率Pc根據(jù)公式（8.18）計(jì)算獲得，然后通過圖8.15查取型號(hào)。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑：初步根據(jù)表8.7選擇小帶輪直徑D1，然后利用公式（8.15）計(jì)算大帶輪直徑D2。 計(jì)算帶長、中心距、包角：根據(jù)公式，初取中心距，然后根據(jù)公式(

16、8.1)計(jì)算帶長，再根據(jù)計(jì)算帶長查表8.3，選擇標(biāo)準(zhǔn)帶長Ld；利用公式8.2計(jì)算實(shí)際中心距，利用公式求出小帶輪包角，并驗(yàn)算是否滿足要求。 確定帶的根數(shù)：根據(jù)表8.9查取P0，根據(jù)表8.11查取P0，利用公式(8.20)計(jì)算帶的根數(shù)，并驗(yàn)算是否在許用范圍，如果根數(shù)過多，將需要改變帶的型號(hào)。 求軸上載荷：首先根據(jù)公式(8.19)計(jì)算帶的張緊力，然后根據(jù)公式(8.21)計(jì)算軸上的載荷。 帶輪的結(jié)構(gòu)確定：根據(jù)大小帶輪的直徑，進(jìn)行帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。繪制出零件圖。8.7 平帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（粘接接頭需加接頭長度 200 mm400 mm） 8.8 帶傳動(dòng)的張緊裝置 定期張緊 自動(dòng)張緊帶輪定期張緊方法帶輪自動(dòng)張緊方

17、法 8.9 其它帶傳動(dòng)簡介 同步帶傳動(dòng) ：同步帶綜合利用了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)時(shí)的線速度可達(dá)50 m/s，傳動(dòng)比可達(dá)10，有時(shí)可以達(dá)到20，效率可達(dá)98%，所以同步帶的應(yīng)用日益廣泛。其主要缺點(diǎn)是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格，價(jià)格較貴。 同步帶型號(hào)分為最輕型MXL、超輕型XXL、特輕型XL、輕型L、重型H、特重型XH、超重型XXH七種 同步帶帶輪的齒形推薦采用漸開線齒形，可用范成法加工而成。也可以使用直邊齒形。 高速帶傳動(dòng)：帶速v>30 m/s，高速軸轉(zhuǎn)速n1= 10000 r/min50000 r/min的帶傳動(dòng)。 這種傳動(dòng)要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)可靠，并有一定的壽命。高速帶

18、要求采用重量輕、薄而均勻、撓曲性好的環(huán)形平帶，如特制的編織帶（絲、麻、錦綸等）、薄型錦綸片復(fù)合平帶等。 高速帶輪通常采用鋼或鋁合金制造。高速帶輪要求重量輕、質(zhì)量均勻?qū)ΨQ、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空氣阻力小。帶輪各面均應(yīng)進(jìn)行精加工，并進(jìn)行動(dòng)平衡。 大、小輪緣都應(yīng)加工出凸度，這是為了防止掉帶，可制成鼓形面或雙錐面。在輪緣表面常開環(huán)形槽，以防止在帶與輪緣表面間形成空氣層而降低摩擦系數(shù)，影響正常傳動(dòng) 多楔帶傳動(dòng)：它是平帶和V帶組合結(jié)構(gòu)，其楔形部分嵌入帶輪上的楔形槽內(nèi)，靠楔面摩擦工作。 多楔帶是無端的。摩擦力和橫向剛度較大，兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)，故適用于傳遞功率較大而要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合，也可用于載荷變動(dòng)較大或有沖擊載荷的傳動(dòng)。 因其長度完全一致，故運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較好，振動(dòng)也較小，從皮帶輪上脫落的可能性很小。復(fù)習(xí)思考題1、帶傳動(dòng)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？V形帶有哪幾種型號(hào)？2、V帶由哪幾部分組成？有何幾何特點(diǎn)？3、描述帶傳動(dòng)的幾何