機械設(shè)計帶傳動課件

機械設(shè)計帶傳動帶傳動是一種利用帶子來傳遞動力的機械傳動方式，應(yīng)用于各種機器和設(shè)備，從簡單的自行車到復(fù)雜的工業(yè)機械，都有其身影。課程導(dǎo)言1帶傳動概述帶傳動作為一種機械傳動方式，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中，如機床、汽車、農(nóng)業(yè)機械等。2課程目標本課程旨在使學(xué)生掌握帶傳動的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計計算方法以及常見故障分析等知識。3課程內(nèi)容課程內(nèi)容包括帶傳動的基本概念、帶的力學(xué)特性、帶傳動強度計算、帶傳動型式、帶傳動故障分析等。4學(xué)習方法建議學(xué)生認真聽講、積極思考，并結(jié)合實際案例進行練習，加深對課程內(nèi)容的理解。帶傳動的基本概念帶傳動簡介帶傳動是一種利用柔性帶傳遞運動和動力的傳動方式。帶傳動組成帶帶輪帶傳動原理通過帶與帶輪之間的摩擦力，帶動另一個帶輪旋轉(zhuǎn)，傳遞運動和動力。帶傳動幾何參數(shù)中心距帶輪中心之間的距離帶輪直徑帶輪的圓周長度帶長帶繞在帶輪上的總長度包角帶與小帶輪接觸的弧度帶速帶輪邊緣的線速度帶的力學(xué)特性彈性帶材具有彈性，在受到拉伸載荷時會伸長，載荷解除后能恢復(fù)到原長，保證傳動穩(wěn)定性。摩擦帶與帶輪之間依靠摩擦力傳遞動力，摩擦系數(shù)決定傳動效率。磨損帶在傳動過程中會與帶輪接觸，產(chǎn)生磨損，影響壽命。疲勞帶在反復(fù)拉伸和松弛的過程中，會產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致斷裂。帶傳動強度計算帶傳動強度計算是設(shè)計帶傳動系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，確保帶不會在工作過程中發(fā)生斷裂或過度拉伸。1確定帶的許用拉力根據(jù)帶的材料、結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境確定2計算帶的實際拉力考慮傳動功率、速度和傳動比等因素3計算帶的有效拉力根據(jù)帶的類型和傳動方式確定4選擇合適的帶確保帶的有效拉力不小于實際拉力選擇合適的帶后，還需要進行帶輪的設(shè)計和安裝，以保證帶傳動的正常工作。帶的應(yīng)力分析帶傳動中，帶承受著拉伸應(yīng)力，影響帶的壽命和性能。應(yīng)力分析需考慮工作條件和材料特性。1拉伸應(yīng)力帶在工作狀態(tài)下承受的拉力產(chǎn)生的應(yīng)力。2彎曲應(yīng)力帶繞過帶輪時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。3接觸應(yīng)力帶與帶輪接觸面產(chǎn)生的接觸應(yīng)力。4疲勞應(yīng)力重復(fù)拉伸和彎曲應(yīng)力導(dǎo)致的累積應(yīng)力。帶的壽命計算帶的壽命是指在正常使用條件下，帶能正常工作的時間。帶的壽命與材料、使用環(huán)境、負載等因素有關(guān)，一般來說，帶的壽命可以用疲勞壽命來表示。疲勞壽命是指帶在重復(fù)荷載作用下，發(fā)生斷裂之前所能承受的循環(huán)次數(shù)。帶的壽命計算是一個復(fù)雜的工程問題，需要考慮很多因素，比如帶的材料、尺寸、工作環(huán)境、負載等。通常，帶的壽命可以根據(jù)疲勞壽命公式進行計算。疲勞壽命公式是一個經(jīng)驗公式，它根據(jù)帶的材料、尺寸和工作環(huán)境，預(yù)測帶的疲勞壽命。可以通過壽命測試來驗證疲勞壽命公式的準確性。壽命測試是指在實際工況下，對帶進行反復(fù)加載，直到帶發(fā)生斷裂，然后記錄斷裂時的循環(huán)次數(shù)。通過壽命測試可以驗證疲勞壽命公式的準確性，并可以確定帶的實際壽命。帶輪的受力分析帶輪是帶傳動系統(tǒng)中重要的組成部分，它直接承受著帶的拉力以及自身的重量。帶輪的受力分析是進行帶輪強度計算和壽命預(yù)測的基礎(chǔ)。在設(shè)計帶輪時，需要根據(jù)不同的工作條件進行受力分析，考慮各種因素，例如帶的張力、帶輪的尺寸、材料的性能等等，并結(jié)合相應(yīng)的公式和理論進行計算。1拉力帶輪承受著帶的拉力，它會隨著傳動功率和轉(zhuǎn)速的變化而改變。2徑向力由于帶的離心力作用，帶輪會受到徑向力的作用，這個力的大小與帶的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速有關(guān)。3軸向力當帶輪處于非水平安裝狀態(tài)時，會受到軸向力的作用，它會影響帶輪的軸承受力情況。帶輪幾何參數(shù)參數(shù)定義單位帶輪直徑帶輪的中心線直徑毫米（mm）帶輪寬度帶輪的軸向?qū)挾群撩祝╩m）帶輪中心距兩帶輪中心之間的距離毫米（mm）帶輪溝槽角帶輪溝槽與水平線之間的夾角度（°）帶輪的應(yīng)力分析帶輪在傳動過程中承受著拉伸、彎曲和沖擊等多種應(yīng)力，需要進行應(yīng)力分析，以確保其強度和壽命。應(yīng)力分析需要考慮帶輪的材料特性、尺寸、負載以及工作環(huán)境等因素，并通過有限元分析等方法計算帶輪的應(yīng)力分布。通過應(yīng)力分析，可以確定帶輪的薄弱環(huán)節(jié)，并采取相應(yīng)的措施來提高其強度和可靠性。帶輪的強度計算1材料強度帶輪材料的抗拉強度2工作應(yīng)力帶輪實際承受的應(yīng)力3安全系數(shù)安全裕量，通常為1.5-2.54計算公式根據(jù)公式計算帶輪的最小截面積帶輪強度計算是確保帶輪在工作過程中不會發(fā)生斷裂或永久變形的重要環(huán)節(jié)。計算方法需要考慮帶輪材料的強度、工作應(yīng)力和安全系數(shù)。通過計算得到帶輪的最小截面積，確保其能夠承受工作載荷。帶傳動的效率計算帶傳動效率取決于許多因素，例如帶輪的材料和設(shè)計，以及帶的類型和狀態(tài)。帶傳動效率通常在90%至98%之間。帶傳動型式平帶傳動平帶傳動是最常見的一種，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。常用于低速、輕載荷場合，如紡織機械、印刷機械。V型帶傳動V型帶傳動比平帶傳動效率更高，承載能力更強，常用于中高速、重載場合，如機床、汽車傳動。同步帶傳動同步帶傳動是一種精確傳動，具有無滑移、速度穩(wěn)定等特點，常用于高速、高精度場合，如數(shù)控機床、辦公設(shè)備。圓形帶傳動圓形帶傳動具有較高的傳動效率，可用于高速、重載場合，如風力發(fā)電機、船舶傳動。圓形錐形帶傳動圓形錐形帶傳動是一種應(yīng)用廣泛的傳動形式，可用于變速傳動系統(tǒng)。圓形錐形帶傳動采用圓形截面的帶和錐形輪，由于帶與輪的接觸面為圓形，可以實現(xiàn)平穩(wěn)、無沖擊的傳動。圓形錐形帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于機械加工、冶金、化工等領(lǐng)域。V型帶傳動V型帶傳動，又稱為楔形帶傳動，是利用V型帶的楔形截面來傳遞動力的傳動方式。V型帶的楔形截面可以增大摩擦力，提高傳動效率，并具有良好的緩沖性能，可以降低噪音，減少沖擊。同步帶傳動同步帶傳動利用帶齒的同步帶和帶齒的帶輪嚙合來實現(xiàn)傳動，具有傳動比準確、無滑移、噪音低、壽命長等優(yōu)點。同步帶傳動廣泛應(yīng)用于精密機械、自動化設(shè)備、汽車發(fā)動機等領(lǐng)域，例如數(shù)控機床、印刷機、包裝機等。鏈條傳動自行車鏈條傳動自行車鏈條傳動是常見的應(yīng)用，將踏板的旋轉(zhuǎn)動力傳遞給后輪，實現(xiàn)騎行。摩托車鏈條傳動摩托車鏈條傳動將發(fā)動機的動力傳遞給后輪，使車輛前進。工業(yè)鏈條傳動工業(yè)鏈條傳動用于各種機械設(shè)備，例如輸送機、起重機等。鏈傳動幾何參數(shù)鏈傳動幾何參數(shù)主要包括鏈節(jié)尺寸、鏈輪齒數(shù)、中心距等。鏈節(jié)尺寸鏈節(jié)的長度、寬度和厚度鏈輪齒數(shù)鏈輪上的齒數(shù)中心距兩鏈輪中心之間的距離鏈的力學(xué)特性拉伸強度鏈條的拉伸強度是指鏈條在斷裂前所能承受的最大拉力，是衡量鏈條承載能力的重要指標。鏈條的拉伸強度與鏈條的材質(zhì)、截面形狀、加工工藝等因素有關(guān)。彈性模量鏈條的彈性模量是指鏈條在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值，反映鏈條的剛度。鏈條的彈性模量與鏈條的材質(zhì)、熱處理工藝等因素有關(guān)。疲勞強度鏈條的疲勞強度是指鏈條在反復(fù)荷載作用下，所能承受的最大應(yīng)力值，反映鏈條在動態(tài)荷載作用下的抗疲勞能力。磨損強度鏈條的磨損強度是指鏈條在運動過程中，所能承受的最大磨損量，反映鏈條的抗磨損能力。鏈條的強度計算1鏈條強度鏈條強度計算主要考慮鏈條拉伸強度和鏈條疲勞強度。2鏈條拉伸強度鏈條拉伸強度是指鏈條所能承受的最大拉伸載荷，與鏈條材料強度、鏈條截面積、鏈條形狀等因素有關(guān)。3鏈條疲勞強度鏈條疲勞強度是指鏈條在反復(fù)加載情況下所能承受的最大載荷，與鏈條材料強度、鏈條截面積、鏈條形狀、工作環(huán)境等因素有關(guān)。鏈輪的應(yīng)力分析鏈輪的應(yīng)力分析主要包括彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。彎曲應(yīng)力主要由鏈條的拉力引起，而接觸應(yīng)力則由鏈條與鏈輪的嚙合產(chǎn)生的。1彎曲應(yīng)力鏈輪齒根部位承受最大彎曲應(yīng)力。2接觸應(yīng)力鏈條與鏈輪齒面接觸處產(chǎn)生最大接觸應(yīng)力。鏈輪的強度計算計算鏈輪的彎曲強度鏈輪齒根部位承受彎曲載荷，需要進行強度計算。計算鏈輪的接觸強度鏈輪齒與鏈條滾子之間存在接觸壓力，需要進行接觸強度計算。計算鏈輪的疲勞強度鏈輪在反復(fù)載荷作用下會發(fā)生疲勞破壞，需要進行疲勞強度計算。鏈傳動效率計算鏈傳動效率是指鏈輪輸入功率與鏈輪輸出功率之比，反映了能量傳遞過程中的損耗程度。鏈傳動的效率受到多種因素的影響，包括鏈條的類型、鏈輪的齒數(shù)、鏈條的潤滑狀態(tài)、鏈條的安裝精度等。鏈傳動效率一般在95%到98%之間，但實際應(yīng)用中會受到各種因素的影響。95%效率鏈傳動效率通常在95%到98%之間。2%損耗鏈傳動過程中，由于摩擦等原因，能量會有一定的損耗。1%影響鏈條的類型、鏈輪的齒數(shù)、鏈條的潤滑狀態(tài)等因素會影響鏈傳動效率。鏈傳動型式滾子鏈條傳動滾子鏈條傳動是最常見的鏈條傳動類型。滾子鏈條傳動具有較高的效率、承載能力和壽命。無聲鏈條傳動無聲鏈條傳動可以減少噪聲和振動，適用于要求安靜運行的場合。葉片鏈條傳動葉片鏈條傳動適用于速度較高的場合，具有較高的傳動效率和承載能力。滾子鏈條傳動滾子鏈條傳動是最常見的鏈條傳動類型。它由鏈條、鏈輪和鏈條張緊裝置組成。滾子鏈條傳動具有傳動效率高、使用壽命長、噪音低、承載能力強等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中，例如汽車、摩托車、農(nóng)業(yè)機械和工業(yè)設(shè)備等。滾子鏈條傳動設(shè)計1選擇鏈條確定鏈條類型，例如單排或雙排滾子鏈。2鏈輪設(shè)計設(shè)計鏈輪齒數(shù)，齒形和材料，保證鏈輪的強度和壽命。3鏈條張緊設(shè)計鏈條張緊裝置，保證鏈條的正確工作狀態(tài)。4潤滑設(shè)計選擇合適的潤滑方式和潤滑劑，降低摩擦和磨損。滾子鏈條傳動設(shè)計需要綜合考慮鏈條類型，鏈輪設(shè)計，鏈條張緊，潤滑設(shè)計等方面，以確保傳動效率和可靠性。齒輪傳動與鏈傳動對比分析11.傳動效率齒輪傳動效率更高，約為95%以上。鏈傳動效率略低，約為90%-95%。22.傳動平穩(wěn)性齒輪傳動平穩(wěn)性較好，噪音較低。鏈傳動平穩(wěn)性較差，噪音較大。33.承載能力齒輪傳動承載能力更強，適用于高負荷傳動。鏈傳動承載能力相對較弱，適用于中等負荷傳動。44.應(yīng)用范圍齒輪傳動廣泛應(yīng)用于各類機械，如汽車、機床等。鏈傳動主要應(yīng)用于需要大速比傳動，或傳動軸間距離較大的場合。常見帶傳動故障分析打滑帶輪表面磨損、潤滑油污、張力不足、帶輪直徑過小，會造成打滑。打滑會降低傳動效率，甚至導(dǎo)致傳動失效。帶斷裂帶的疲勞斷裂、拉伸強度不足、沖擊載荷過大、安裝不當，容易導(dǎo)致帶斷裂