機(jī)械基礎(chǔ) 課件 第十三章-帶傳動.ppt

1、第三部分(第十三章)帶傳動,機(jī)械基礎(chǔ),機(jī)器組成部分,基本概念：,傳動裝置的作用：將原動機(jī)的運動和動力傳遞給工作機(jī)，并進(jìn)行減速、增速、變速或改變運動形式等，以滿足工作機(jī)對運動速度、運動形式及動力方面的要求。,原動件,傳動裝置,控制裝置,機(jī)械傳動,流體傳動,電力傳動,傳動裝置的分類,機(jī)械基礎(chǔ),工作機(jī),機(jī)械基礎(chǔ),機(jī)械傳動：利用機(jī)械方式傳遞動力和運動的傳動。,主要可分為兩類：摩擦傳動：靠機(jī)器零件間的摩擦力傳遞動力和運動，包括V帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。,嚙合傳動：靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動，包括同步帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動等。,設(shè)備如：減速機(jī)、制動器、離合器、連軸

2、器、無級變速機(jī)、絲杠、滑軌等。,機(jī)械基礎(chǔ),第十三章帶傳動,13-5帶傳動的張緊裝置,13-1帶傳動概述,13-2帶傳動的受力分析,13-3帶傳動的計算,13-4V帶輪的結(jié)構(gòu),補(bǔ)充：鏈傳動,撓性傳動,通過中間撓性件傳遞運動和動力的傳動機(jī)構(gòu)；由主動輪、從動輪和中間撓性件所組成；包括：帶傳動、鏈傳動和繩傳動。,撓性傳動的工作原理,摩擦傳動：平帶、V帶、多楔帶、圓帶等。,嚙合傳動：同步帶、鏈傳動等。,帶傳動和鏈傳動適用于兩軸中心距較大的傳動場合。,機(jī)械基礎(chǔ),帶傳動是由兩個或多個帶輪和緊套在帶輪上的環(huán)形傳動帶組成，可分為摩擦傳動型和嚙合傳動型。,一、工作原理：,同步帶,13-1帶傳動概述（Beltdri

3、ve）,機(jī)械基礎(chǔ),安裝時帶已經(jīng)被拉緊，靠帶與帶輪間的摩擦力完成傳動。,帶傳動優(yōu)點：,1、適合中心距較大的兩軸傳動；2、有過載保護(hù)作用，過載打滑，不損傷其它零件；3、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，制造精度不高；4、吸收振動、緩和沖擊，傳動平穩(wěn)，無噪聲；5、維護(hù)方便，不需潤滑。,機(jī)械基礎(chǔ),帶傳動缺點：,1、摩擦傳動不能保持準(zhǔn)確的傳動比，傳動效率低；2、外廓尺寸大，需要張緊裝置；3、帶的壽命較短；4、帶傳動具有摩擦放電，不適合放在易爆、易燃的場合。,最簡單，截面形狀為矩形，其工作面是與輪面接觸的內(nèi)表面。適合于高速轉(zhuǎn)動或中心距a較大的情況。,1、平帶傳動,截面形狀為等腰梯形，與帶輪輪槽相接觸的兩側(cè)面為工作面，在

4、相同張緊力和摩擦系數(shù)情況下，V帶傳動產(chǎn)生的摩擦力比平帶傳動的摩擦要大，故具有較大的傳動能力，結(jié)構(gòu)更加緊湊，廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動中。,2、V帶傳動,二、帶傳動的類型,V帶傳動,機(jī)械基礎(chǔ),截面形狀為圓形，傳動能力小，常用于儀器和家用電器中。,相當(dāng)于平帶與多根V帶的組合兼有兩者的優(yōu)點，適于傳遞功率較大要求結(jié)構(gòu)緊湊場合。,3、多楔帶傳動,4、圓帶傳動,多楔帶傳動,圓帶傳動,機(jī)械基礎(chǔ),機(jī)械基礎(chǔ),外包層,抗拉體是承受負(fù)載拉力的主體。,頂膠和底膠分別承受彎曲時的拉伸和壓縮。,外殼用橡膠帆布包圍成型。,1、V帶的結(jié)構(gòu)：由外包層、強(qiáng)力層、填充物組成。,三、V帶輪的結(jié)構(gòu)（StructureofVbeltdrivin

5、g）,2、帶的節(jié)線與節(jié)面,當(dāng)帶受縱向彎曲時，在帶中保持原長度不變的任一條周線稱為節(jié)線。,由全部節(jié)線構(gòu)成的面稱為節(jié)面。帶的節(jié)面寬度稱為節(jié)寬（bd）：當(dāng)帶受縱向彎曲時，節(jié)寬保持不變。,機(jī)械基礎(chǔ),3、帶的型號,普通V帶：楔角為40，相對高度（h/bd）為0.7的三角帶。,普通V帶已標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)截面尺寸，可以分成七種型號，分別是YE。,機(jī)械基礎(chǔ),機(jī)械基礎(chǔ),帶輪的基準(zhǔn)直徑d：,4、名詞解釋：,帶輪上與所配用的V帶的節(jié)面寬度bd相對應(yīng)的直徑。,皮帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度。,皮帶的基準(zhǔn)長度Ld：,皮帶的公稱長度Li：,皮帶的內(nèi)周長度。,機(jī)械基礎(chǔ),5、V帶輪的材料,6、V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸

6、,1）實心式2)腹板式3）輪輻式,可采用鑄鋼或鋼板沖壓后焊接,塑料、木材,高速：,其他：,帶輪常用鑄鐵制造(允許的最大圓周速度V25m/s)。帶輪材料常采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等。,小直徑da（2.53）d中等直徑da300mm直徑很大da350mm,機(jī)械基礎(chǔ),帶輪由三部分組成：輪緣（用以安裝傳動帶）；輪轂（用以安裝在軸上）；輪輻或腹板（聯(lián)接輪緣與輪轂）。V帶帶輪按輪輻結(jié)構(gòu)不同劃分為實心式、腹板式、孔板式和橢圓輪輻式四種結(jié)構(gòu)型式。,普通V帶兩側(cè)面的夾角均為40，帶輪輪槽的楔角比皮帶截面夾角小，其目的是為了使皮帶在彎曲后仍能緊貼輪槽的兩面。一般輪槽的楔角等于32、34、36或38。,7、

7、帶輪楔角與皮帶截面夾角的關(guān)系,機(jī)械基礎(chǔ),實心式,腹板式,孔板式,幅輪式,機(jī)械基礎(chǔ),一、帶傳動參數(shù),兩軸平行且回轉(zhuǎn)方向相同的傳動稱為開口傳動。,機(jī)械基礎(chǔ),13-2帶傳動的受力分析（Stressanalysisofbeltdrive）,設(shè)小、大帶輪的直徑為d1、d2，帶長為Ld。,則包角,代入,式中“”適用大輪包角2，“”適用小輪包角1。,機(jī)械基礎(chǔ),帶長Ld：,A,D,C,B,所以若已知帶輪直徑、帶長Ld，由上式可得中心距：,機(jī)械基礎(chǔ),機(jī)械基礎(chǔ),安裝時，帶必須以一定的初拉力F0張緊在帶輪上。,帶工作前：,此時，帶只受初拉力F0作用,二、帶傳動的受力分析,帶工作時：,松邊退出主動輪的一邊,緊邊進(jìn)入主

8、動輪的一邊,由于摩擦力Ff的作用：,緊邊拉力由F0增加到F1；,松邊拉力由F0減小到F2。,Ff帶輪作用于帶的摩擦力,機(jī)械基礎(chǔ),Fe=Ff=F1F2,Fe有效拉力，即圓周力,如圖，小輪為主動輪,帶是彈性體，工作后可認(rèn)為其總長度不變，則：,緊邊拉伸增量松邊拉伸減量,緊邊拉力增量松邊拉力減量F,因此：,F1F0F,F2F0F,F0(F1F2)/2,F1F0Fe/2,F2F0Fe/2,由Fe=Ff=F1F2，得：,帶所傳遞的功率為：,其中：v為帶速,機(jī)械基礎(chǔ),打滑：,三、帶傳動的最大有效拉力Fmax,當(dāng)帶所傳遞功率過大（過載），所需的圓周力Fe超過帶與輪面之間的摩擦力Ff時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對

9、滑動，導(dǎo)致傳動失效。這種現(xiàn)象稱為打滑。,當(dāng)Ff達(dá)到極限值時，帶傳動處于即將打滑的臨界狀態(tài)。此時，緊邊拉力F1達(dá)到最大，而松邊F2達(dá)到最小。,P增大時，所需的Fe(即Ff)加大。但Ff不可能無限增大。,機(jī)械基礎(chǔ),歐拉公式反映了帶傳動喪失工作能力之前，緊、松邊拉力的最大比值。,其中：f為摩擦系數(shù)；為帶輪包角（小帶輪、單位弧度）,機(jī)械基礎(chǔ),由于帶在大輪上的包角2總是大于在小輪上包角1，所以打滑總是先發(fā)生在小帶輪上。,帶傳動即將打滑時，摩擦力達(dá)到極限值，可推出古典的柔韌體摩擦歐拉公式：,歐拉公式：,Fe此時為不打滑時的最大有效圓周拉力，正常工作時，有效拉力不能超過此值。,整理后解得：,機(jī)械基礎(chǔ),帶即將

10、打滑時，聯(lián)立解方程：,四、影響最大有效圓周拉力的幾個因素：,但F0過大，將使帶發(fā)熱和磨損加劇，從而縮短帶的壽命。,包角：,Fe，帶的傳動能力增強(qiáng)，故應(yīng)保證小帶輪的最小包角1。,摩擦系數(shù)f：,fFe，傳動能力增加。,對于V帶，應(yīng)采用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv。,帶單位長度的質(zhì)量q和帶速v：q、v越大，F(xiàn)e越小。,機(jī)械基礎(chǔ),相同的預(yù)拉力情況下，當(dāng)包角180時：,V帶F1/F2efv5,平帶F1/F2ef3,由此可見：相同條件下，V帶的傳動能力強(qiáng)于平帶。,機(jī)械基礎(chǔ),設(shè)d1、d2：主、從動輪的直徑，mm；n1、n2：主、從動輪的轉(zhuǎn)速，r/min；則兩輪的圓周速度分別為：,1、帶輪的圓周速度,13-3帶傳動的計算

11、（運動分析）（Motionanalysisofbeltdrive）,機(jī)械基礎(chǔ),一、帶傳動的運動分析,2、彈性滑動,機(jī)械基礎(chǔ),當(dāng)帶繞過主動輪時，由于拉力逐漸減小，帶的變形程度減小。這時帶沿主動輪的轉(zhuǎn)向相反方向收縮（滑動），使帶的速度v低于于主動輪的圓周速度v1，向后滑動。,同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在從動輪上。但情況有何不同？,彈性滑動是由彈性變形和拉力差引起的。,由此可見：,當(dāng)帶繞過從動輪時，由于拉力逐漸增大，所以帶逐漸伸長，這時帶沿從動輪的轉(zhuǎn)向相同方向滑動，使帶的速度v高于于從動輪的圓周速度v2，向前滑動。,比較兩種滑動現(xiàn)象：,打滑,是指由于過載引起的全面滑動，是帶傳動的一種失效形式，應(yīng)當(dāng)避免。在傳動

12、突然超載時，打滑可以起到過載保護(hù)作用，避免其它零件發(fā)生損壞。,彈性滑動,是指正常工作時的微量滑動現(xiàn)象，由拉力差（即帶的緊邊與松邊拉力不等）引起了帶的不同彈性變形量，使得帶的速度低于主動輪的速度，高于從動輪的速度，帶沿著輪面產(chǎn)生滑動。這在帶的工作中是不可避免。,機(jī)械基礎(chǔ),彈性滑動引起的不良后果：,產(chǎn)生摩擦功率損失，降低了傳動效率；,引起帶的磨損，并使帶溫度升高。,使從動輪的圓周速度低于主動輪，即v2v1；,機(jī)械基礎(chǔ),打滑引起的不良后果：,打滑將造成帶的嚴(yán)重磨損，帶的運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，致使傳動失效。,傳動比i,反映了彈性滑動的大小，隨載荷的改變而改變。載荷越大，越大，傳動比的變化越大。一般V帶傳

13、動的滑動率在1%2%內(nèi)，一般計算不予考慮。,滑動率,帶的彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率。,3、傳動比與滑動率,實際傳動比,理論傳動比,機(jī)械基礎(chǔ),【例題】一平皮帶傳動，傳遞的功率P=15kW，帶速v=15m/s，帶在小輪上的包角1=170o，帶與輪面間的摩擦系數(shù)f=0.3。求：（1）傳遞的圓周力Fe；（2）緊邊拉力F1、松邊拉力F2；（4）所需的預(yù)拉力F0；,機(jī)械基礎(chǔ),解：（1）傳遞的圓周力,（2）緊邊、松邊拉力,機(jī)械基礎(chǔ),（3）所需的預(yù)拉力,二、帶傳動的主要性能：,帶的速度V：,一般為V525ms；,單級傳動比：平型帶45，V（三角）帶710，同步齒型帶10；,通常，帶傳動用于中小功率電

14、動機(jī)與工作機(jī)械之間的動力傳遞。目前V帶傳動應(yīng)用最廣。近年來平帶傳動的應(yīng)用已大為減少。但在多軸傳動或高速情況下，平帶傳動仍然是很有效的。,傳動比i：,效率：,傳動效率0.900.95,機(jī)械基礎(chǔ),帶傳動常用的張緊方法是調(diào)節(jié)中心距。,13-5帶傳動的張緊裝置（Tensioningdeviceofbeltdrive）,機(jī)械基礎(chǔ),帶傳動不僅安裝時必須把帶張緊在帶輪上，而且當(dāng)帶工作一段時間之后，因永久伸長而松馳時，還應(yīng)將帶重新張緊。張緊裝置分定期張緊和自動張緊兩類。,采用定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力，使帶重新張緊。,機(jī)械基礎(chǔ),中心距不能調(diào)節(jié)時，可采用具有張緊輪的裝置。,機(jī)械基礎(chǔ),若張緊輪置于松邊內(nèi)

15、側(cè)，則應(yīng)盡量靠近大帶輪。,若張緊輪置于松邊外側(cè)，則應(yīng)盡量靠近小帶輪。,機(jī)械基礎(chǔ),機(jī)械基礎(chǔ),補(bǔ)充：鏈傳動（Chaindrive）,一、鏈傳動組成,二、鏈傳動工作原理,三、鏈傳動特點,四、鏈傳動的主要性能,五、鏈條的分類與結(jié)構(gòu),機(jī)械基礎(chǔ),鏈傳動的結(jié)構(gòu)組成,一、鏈傳動的組成：,由裝在平行軸上的主動鏈輪、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成。,二、鏈傳動的工作原理：,以鏈條作中間撓性元件，靠鏈與鏈輪的嚙合來傳遞動力和運動。,機(jī)械基礎(chǔ),三、特點：,平均傳動比準(zhǔn)確，無滑動；作用在軸上壓力小，對軸承的摩擦??；結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠性較高，壽命較長；能在惡劣的環(huán)境下工作；,優(yōu)點：,瞬時鏈速和瞬時傳動比不恒定，傳動

16、不平穩(wěn)傳動時有噪音、沖擊只能用于平行軸間的傳動與帶傳動相比，制造和安裝較困難,缺點：,機(jī)械基礎(chǔ),比較鏈傳動與帶傳動,平均傳動比恒定；傳動能力高（傳動力矩和功率大），傳動效率高；張緊力較小，不易打滑；可用于惡劣環(huán)境（高溫、油污、多塵、潮濕等）；傳動平穩(wěn)性差，工作時存在振動和噪聲；加工和安裝精度高（價格比較高）。,與皮帶傳動相比，鏈傳動具有以下特點,機(jī)械基礎(chǔ),四、鏈傳動的主要性能：,閉式0.950.98；開式0.900.93；,傳動功率：,傳動效率：,單級傳動比：,通常i8,通常P100kw；,傳動鏈速：,通常v15m/s；,中心距：,amax56m,機(jī)械基礎(chǔ),五、鏈條的分類與結(jié)構(gòu),按結(jié)構(gòu)的不同分為滾子鏈和齒形鏈兩種。,1、鏈條的分類：,滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。,滾子鏈上相鄰兩滾子中心