机械设计基础 第4版 课件 第十章带传动与链传动.pdf

第十幸 带传动与链传动教学要求 知识要素：L带传动的类型、特点及其应用。2,带传动的受力分析和应力分析，带传动的弹性滑动 及传动比。3,普通V带的结构与标准，V带轮的结构与材料。4.京通V,带传动的失效形式与设计准则。5,普通V带传动的参数选择和设计计算。6、普通V带传动的朱紫、安装和维护。7、链传动的类型、特点及其应用。8,滚子链传动的结构与标准。第十章 带传动与钱传动教学要求能力要求：L能跟据工作要求正确设计普通V带传动。2,能合理选用港子钱的型式。学习重点与难点:L普通V带传动的设计计算。2,合理选择V带传动的参数。知识延伸：激子链传动的失效形式与设计准则o第十幸 带传动与钱传动节节节节节节节节节节 一二三四五六七人九十 多第第第第第第第第第第十一节概述殖传动的类型、特点及其应用 普通V带与V带桧带传动的受力分析和应力分析 带传动的弹性滑动及其传动比 普通V带传动的失效形式与设计准则 普通V带传动的参裁选择和设计计算方法 V带传动的强紫、安装和维护 被传动的类型、特点及其应用 链传动的运动不均匀性凌子钱传动的结构和标准知诙延伸凌子被传动的失效形式与设计准则第一节概述采用适当可变形的元件作为联接件以实现预定功能的传动称 之为挠性传动。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，适用于两轴中心距较大场合，区别是环形挠性曳引元 件的不同。援传动是由带和带轮组成的传递运动和动力的传动，其挠性 曳引元件是由具有良好变形能力的弹性材料制成，能适应不 同工作需要的各种形式的传动带。带传动是按工作原理，可分为摩擦型带传动和啮合型带传动。前者靠带与带轮接触面上的摩擦力来传递运动和动力；后者 靠齿形带与带轮间的啮合来实现传动。链传动是由链和链轮组成的传递运动和动力的传动，其挠性 曳引元件为各种形式的链条，由刚性零件构成的可动联接串 联组合。通过链条的各个链节与链轮轮齿的相互啮合实现传 动。第二节带传动的类型、特点和应用带传动的组成：主动轮1、从动轮2、环形带3。一、带传动的类型摩擦型类型JL啮合型应用：两轴平行V型带多楔带L圆形带步带I齿孔带摩擦牵引力大摩擦牵引力大牵引力小，用于仪器、且同向转动的场合。称为开口传动。h二摩擦带传动工作原理:安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之 间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力拖动从动轮一起同向 回转。同步带传动工作原理：带工作面上齿与带轮上的齿相互啮合，以传递运动和动力。齿孔带传动工作原理:带上的孔和轮上的齿相互啮合，一传递运动和动力。二、带传动的特点和应用摩擦式带传动的特点1.适用于中心距较大的传动；2.带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；3.过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零件的损坏;4.结构简单、成本低廉，便于安装及维护；5.需要张紧装置，增加对轴的压力；6.由于带的弹性滑动，不能保证固定不变的传动比;7.不适用于高温、易爆及有腐蚀性介质的场合。应用：摩擦带传动适用于传动平稳、传动比要求不是很严格及中心距较大的场合。同步带传动适应速度范围广，传动比大、传动效率高，结构紧凑，广泛用于电子计算机、数控机床及纺织机械中。齿孔带传动常用于放映机、打印机中，保证同步运动。第三节普通V与V带轮v带可分为：普通v带、窄v带、宽v带、大楔角v带、汽车v带等类型。其中普通v带应用最广。一、普通v带的结构和标准组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。节面：全部节线构成的面。包布帘布芯结构底胶绳芯结构普通V带已经标准化，有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。普通V带的截面尺寸(GB11544-2012)型 号顶宽b节宽，高度h 楔角a每米帚长质量q(kq/m)Y65.34.0Z A10.0 13.08.56.011.08.0B17.014.011.040C22.019.014.0D32.027.019.00.040.060.100.17 0.300.60V带在带轮上弯曲，外层受拉变长，内层受 压变短，两层间存在长度不变的中性层，称 为节面，其宽称为节宽bp。在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应 的带轮直径称为基准直径d。V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上 的周线长度称为基准长度Ld ob bdE38.032.023.00.87二、V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。实心式一直径小;带轮的结构Y实心式二、V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。实心式一直径小；带轮的结构4腹板式中等直径；s=(0.2 0.3)B sx1.5s s20.5s二、V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。实心式一直径小；带轮的结构4腹板式中等直径；腹板式二 4=de-2(H+o)H o见图 13.8s=(0.2 0.3)B s20.5s二、V带轮的结构带轮的结构实心式一直径小；腹板式一中等直径；一轮辐式-d350 mm;带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。斜度1：25P功率 n妻速 h2=0.8加A轮幅数=0.4 加a2=0.8%力K).2%0.2 h2普通V带轮的轮槽尺寸槽型Ybd5.3hMamin1.6e8 0.3tAnin6hfmin4.76.mm5389()32对应的JW 603436260ZABC8.51114192.02.753.54.812 0.315 0.319 0.425.5 0.57911.5167.08.710.814.35.567.510 W 80W 118 19080 118190315第四节 带传动的受力分析和应力分析一、带传动的受力分析静止时，带两边的初拉力相等:2传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等:F J，设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等:f1-f0=f0-f2Fo=(Fi+F2)/2称F l-F2为有效拉力，即带所能传递的圆周力:F=Fl-F2且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系p;部当圆周力F月时，带与带轮之间出现显著的滑动，称为打滑。经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低，导致传动失效。取一小段弧进行分析:正压力：dFN两端的拉力：F和F+dF 力平衡条件：摩擦力：dFNd a d ocd FN=F sin+(F+JF)sind ld ad a TF+dFd a d ocjud FN=(F+d F)c os-F eos由力平衡条件卜耳v=bs in与+(b+)s in与|幽品=(F+d F)c os 一 F c os 丝因da很小，可取sin,cos1 去掉二阶微量加女 2 2 2 2d FN=Fd a ud FN=d Fd F,F=uaa积分得rFi d F”7Lr=L MaJ r2 r JO紧边和松边的拉力之比为F _ LLOC-Cx尸2绕性体摩擦的基本公式联立求解:ua:ar对于普通V带：。=18 f iv=f i/sin9=3.24/在相同条件下，V带能传递较大的功率。或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。得以下计算公式v代替后,带的最大有效圆周力不仅与摩擦力有关，而且还与初拉力有关。摩擦因数、包角和初拉力越大，有效圆周力也越大。但初拉力过大会使带的摩擦加剧，降低带的寿命;初拉力过小会造成带的工作 能力不足。二、带传动的应力分析1.紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力MPa松边拉应力2.离心力产生的拉应力 带在微弧段上产生的离心力d FNc=m-a=(rd a)q rc o1rd a)q rMPa=qv1 d aN离心力Fnc在微弧段两端会产生拉力FCo由力平衡条件得2FC sin=qv2d a d a取sinFc=qv2d a/02得N离心拉应力c 二qv2彳一7MPa3.弯曲应力v带的节线设y为带的中心层到最外层的垂直距离;E为带的弹性模量；d为带轮直径。弯曲应力为2Eh为F MPa4.应力分布及量大应力最大应力Omax出现在紧边与小轮的 接触处。dNJv带轮的基 准圆ax=%+附+/弯曲应力拉应力3 max 3离心应力第五节 带传动的弹性滑动及其传动比设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为:f2紧边:AE松边:AE Fi F2带绕过主动轮时,沿轮面滑动，使带速落后于轮速。将逐渐缩短并主动轮F2F2F1%从动轮带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动,使带速超前于二22 1 2轮速。这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。nd.n.%=60 x1000m/s V,=60 x1000mis总有：v2 vx定义:%为滑动率。得从动轮的转速:nxdx(1 )2带传动的传动比:_ 24(1 )V带传动的滑动率=001002,一般可忽略不计。第六节普通V带传动的失效形式与计算准则一、带传动的失效形式1）打滑。由于过载，带在带轮上打滑而不能正常传动。2）带的疲劳破坏。带在变应力状态下工作，当应力循环次数 达到一定值时，带将发生疲劳破坏，如脱层、撕裂和拉断。二、带传动的计算准则带传动的计算准则是：保证带传动不打滑；带在一定时 限内具有足够的疲劳强度和使用寿命，不发生疲劳破坏。单根普通V带的许用功率单根带所能传递的有效拉力为F=FF2=KQ e1piva11传递的功率为iooo6(1-e),io66),1000VVV内aeMva为保证带具有一定的疲劳寿命，应使。max O 1 I C b c W 0B一 Ob 一 c1代入得二(匕,)(1 e4VlAv)KW1000在位=兀，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得Pi称为单根带的基本额定功率。单根普通V带的基本额定功率（包角a=TU、特定基准长度、载荷平稳时）450 4.51 8.20 13.8 15.23 16.59 16.47 15.57 13.29 9.64型小带轮 基准直小带轮转速nx/(r/min)号径d/mm200 400 800 9501200 14501600180020002400280032003600400050006000500.04 0.06 0.10 0.120.140.160.170.190.200.220.260.280.300.320.340.31Z56 0.04 0.06 0.12 0.14 0.17 0.19 0.20 0.23 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 900.10 0.14 0.24 0.280.330.360.400.440.480.540.600.640.680.720.73 0.56750.15 0.26 0.45 0.510.600.680.730.790.840.921.001.041.081.091.00.80A900.22 0.39 0.68 0.77 0.931.071.151.251.341.501.641.751.831.871.821.51800.59 1.09 1.97 2.272.743.163.403.673.934.324.544.584.404.001.81B1250.48 0.84 1.44 1.641.932.192.332.502.642.852.962.942.802.511.091400.59 1.05 1.82 2.082.472.823.003.233.423.703.853.833.633.241.29 280 1.58 2.89 5.13 5.85 6.90 7.76 8.13 8.46 8.60 8.22 6.80 4.26 2001.39 2.41 4.07 4.58 5.295.846.076.286.346.025.013.23C2241.70 2.99 5.12 5.786.717.457.758.008.067.576.083.57实际工作条件与特定条件不同时，应对P1值加以修正。修正结果称为单根V带实际工作条件下可传递的额定功率PJ召=（6+召）长度修正因数;带长修正因数(GB/T13575.L92)基准长度Ld/mm00245080155500500060301000000012 2 2 22 3 3445567891124792602 Y 8888899001 ooooooollZAB设计：潘存云0.79 0.80 0.81 0.82 0.84 0.86 0.90 0.92 0.94 0.950.81 0.83 0.85 0.87 0.890.910.820.840.8612501400160018000.98 0.93 0.881.01 0.96 0.901.04 0.99 0.92 0.831.06 1.01 0.95 0.86基准长度C Ld/mm 2000 2240 2500 2800 3150 3550 4000 4500 5000 5600 6300II 7100 8000 9000 10000 11200 12500 14000 16000Z A B C1.08 1.03 0.98 0.881.10 1.06 1.0 0.911.30 1.09 1.03 0.931.11 1.05 0.951.131.171.101.07 0.071.07 0.971.13 1.021.15 1.041.18 1.071.091.121.151.181.211.23实际工作条件与特定条件不同时，应对P1值加以修正。修正结果称为单根V带实际工作条件下可传递的额定功率PJ召=（6+召）%长度修正因数；Pi额定功率增量;O 2.252995 31.0 0.1.0 0.00*O2.00.-1O：0.1.00.-04 0.04 O04 0.5.0 0.04 0.04 O#1单根V带额定功率增量AP43100 O1O：0.03 0.03 O比动传1911317 09 105102100 1带转24118112108104 11.01小轮速型号00 O00 0.00 0.00*O00 O00 0.O 4000 0.0:00.0.0:00.0.0:00.0.0:00.0.0:00 0.0:O3:7.Z03 0.03*O03 O02 O02 O1.0 0.00 0.008202 0.02 0.1.0 0.1.0 0.00 0.O 400954 20.30.08:30 O07四:06.23 O O05.19:0.03:.11O13 0.1 1 0.10 0.08 0.07 0.06 0.04 0.02.0.0:08 O03 O1O：0.04 0.00.1:0.00730:8007.2A1.0 0.00 0.O 4023.89 0.;20.17:60 0.0.15590.1:0.12-49 0.0.10:39 0.0.07:290.0.0.05 0.0-02.0.0:20 O10 O0.00葭007308007.2B5 3O13 0.3 2 O20 O16 0.12 0.08 0.04 O00 OO 409.55:.19 0.2.48-.92O 1.41-.64O*O)37 12:10 1214 51 50.一0.07 O:.27 O00 O:.000.OO280C实际工作条件与特定条件不同时，应对P1值加以修正。修正结果称为单根V带实际工作条件下可传递的额定功率PJKi长度修正因数;Pi额定功率增量；Ka包角修正因数。包角修正因数包角 由 180 170 160 150 140 130 120K.1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82110 100 900.78 0.74 0.69第七节普通V带传动的参数选择和设计计算方法一、V带传动的参数选择设计的原始数据为：传动用途，传递功率马 转速%、n2（或 传动比。,外廓尺寸要求及工作条件等。设计内容：确定V带的型号、长度根数Z;传动中心距a;带 轮基准直径及结构尺寸；初拉力和作用在轴上压力；材料及张 紧方式等。二、V带传动的设计计算方法1.确定计算功率pc=kapka工作情况因数载荷 性质使用范围工作情况系数Ka载荷类型载荷变 动很小载荷变 动小载荷变 动较大载荷变 动很大16161.11.21.11.21.31.21.31.21.31.41.31.41.41.51.61.41.51.51.61.8二、V带传动的设计计算方法1.确定计算功率pc=kapka工作情况因数2.带型号的确定根据Pc和小带轮的转速刀1,由选型图确定。3.确定带轮的基准直径带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低。应取：ddlddminV带轮的最小直径由min型 号 YZABCDEd 20 50 75 125 200 315 50050004000小 3000 带 2500 辂 2000 的 骂 1600 速 12507000800-5007 400300200ZA普通V带选型图830 40 50 63 80 100 200 25010 16 201000.8 1 1.25 2 3.15 4 5大带轮的直径dd2：。2 4(1 )九2ddi、dd2:必须符合带轮的基准直径系列:20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 677175 80 85 90 95100 106 112118 125 132140 150 160280 300 315630 670 710170 180 200355 375 400750 800 900212 224 236 250 265425 475 500 530 56010004.验算带速v=7idxnx60 x1000m/s一般应使V在525m/s的范围内o5.确定带中心距和带的基准长度Ld推存范围 0.7(ddl+dd2)a0v 2(ddl+dd2)初定V带基准长度Ld。Ld o=2ao+(ddl+dd2)+根据Ld0和V带型号选取接近的基准长度Ld，然后计算中心距a aQ 2中心距变动范围为考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。(a-0.015Ld)(a+0.03Ld)6.验算小带轮包角%=180-出一4-57.3。一般应使120,否则可加大中心距或增加张紧轮。7.确定带的根数ZZ=Pc=Pc累(P0+AP0)KKl8.确定单根V带的初拉力F。计算公式万 500a/2.5 1、2)=-(丁 D+zv Ka其中：Pc为计算功率；z为V带根数；v为带速；q为V带每米长的质量；也为包角修正系数。9.作用在轴上的力由力平衡条件得静止时轴上的压力为:.54=2与sin告*FoFqi r带传动设计的步骤:1.求计算功率;2.选择普通V带型号；3.求带轮的基准直径ddi、dd2;4.验算带速；5.求V带的基准长度和中心距。;6.验算小带轮的包角；7.求V带根数z;8.求单根V带的初拉力F。；9.求作用在带轮轴上的压力Fq；10.带轮的结构设计。第八节V带传动的张紧、安装和维护一、v带传动的张紧1.调整中心距调整螺钉调整螺钉2.采用张紧轮3.自动张紧张紧轮，销轴二、带传动的安装与维护1）安装V带时，先将中心距缩小后将带套入，然后慢慢调 整中心距，直至张紧。2）安装V带时，两带轮轴线应相互平行，各带轮相对对应的轮槽的对称平面应重合，偏角误差不得超过20%3）多根V带传动时，为避免受力不均，各带的制造偏差应控制在规定的公差范围内。4）新旧带不能同时混合使用，更换时，应同时更换。5）定期对V带进行检查，以便及时调整中心距或更换V带。6）带传动应加防护罩，同时应防止油、酸、碱等对V带的腐蚀。第九节链传动的类型、特点及其应用组成：主动链轮、从动链轮、环形链条作用：链与链轮轮齿之间的啮合实现平行轴之间的同向传动。一、链传动的类型按用途分：传动链、起重链，牵引链传动链接形式分:滚子链，套筒链，齿形链，成形链二、链传动的特点和应用1.链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2.无需初拉力，作用在轴上的压力小；3.能在高温，低温、多尘、油污、潮湿、泥沙等恶劣环境下工 作；4.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；5.瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差,有一定的冲击和噪声。应用：适用于两轴线平行且距离较远、瞬时传动比无严格要求以 及工作环境恶劣的场合。广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。工作范围：传动比:i 8;中心距：a 5-6 m;传递功率：P 100 KW;圆周速度：v 15 m/s;传动效率：-0950.98第十节 链传动的运动不均匀性链条的平均线速度I=ZiMi=Z2 2260 x100060 x1000mis平均传动比为巧_ z2I-%ZB分度圆瞬时线速度VA1-42链条的瞬时线速度沿AB方向,其大小为d.CDy v=!L为相位角2180cos/?=0=Z1)(180)H-Z)0/?=0max4%indg一 2dm、cos 21804因为链传动工作时，是变化的（=-180。/4+180/句），所以链条的前进速度和上下运动速度是周期 性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。前进速度变化导致从动轮角速度变化，产生角加速度，引起 动载荷。上下运动速度变化导致链条上下抖动，同时造成啮合冲击。因为从动链轮的角速度为:叭 R(d cos Bg=-=-R?cos y R?cos y也是变化的(r=-180/z2+180/Z2),所以g是变化的所以链传动瞬时传动比为:1 _ R2 cos y a)2 与 cos f 3当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动 的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运 动精度有较高要求的场合。链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。链轮的节距越小，齿数越多，链传动的多边形效应越不明显。第十一节滚子链传动的结构和标准套筒滚子链的剖面结构:外链板内链板 销轴套筒滚子链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。链条的主要参数节距 p节距p滚子链上相邻两滚子中心的距离。P越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。结构类型：单排链和多排链。滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列.p-一口一 厂 i I i-E E-由L聿A系列滚子链的主要参数链号节距P mm排距Pt mm滚子外径由 mm极限拉伸载荷 FQmin（单排）N每米长质量q（单排）Kg/m08A12.7014.387.92139000.6010A15.87518.1110.16218001.0012A19.0522.7811.91313001.5016A25.4029.2915.88556002.6020A31.7535.7619.05870003.8024A38.1045.4422.231250005.6028A44.4548.8725.401700007.5032A50.8058.5528.5822300010.1040A63.5071.5539.6834700016.1048A76.2087.8347.6350000022.60链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环 形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链 节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。二、滚子链链轮结构 标准参数：齿面圆弧半径：re齿沟圆弧半径:齿沟角：a 国标规定最大值和最小值：a min、a max链轮的节距：P一弦长 链轮主要尺寸计算公式:分度圆直径:=s in lo/Z4P360/齿顶圆直径:da=(0.54+c tg 180 o/Z)dWZ/7a齿根圆直径：dfd-d.滚子链链轮 的参数端面齿形：三圆弧一直线滚子链链轮端面齿形轴面齿形：圆弧+直线hB3B2 b I直线g单排链轮 轴面齿形PtPt多排链轮 轴面齿形零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。齿面需经 热处理以提高接触强度和耐磨性。链轮的结构r实心式小直径链轮的结构r实心式小直径 孔板式中等直径链轮的结构r实心式小直径J 孔板式中等直径L组合式大直径，齿可更换。知识延伸滚子链传动的失效形式与设计准则一、滚子链传动的失效形式1.链板疲劳破坏；2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏;3实际使用区域4极限功率曲线23.销轴与套筒银链的胶合;4.链条较链磨损；密封润滑不良5.过载拉断。ni二、滚子链的设计准则 功率曲线正常润滑条件下，链条较链磨损限定的极限功率;曲线1曲线2曲线3曲线4链板疲劳强度限定的极限功率；滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率;较链胶合限定的极限功率;功率 Po(kw)单排A 系列 滚子 链的 功率 曲线上述功率曲线的特定条件：1.两轮共面；2.小链轮的齿数马=19 3.链节数Lp=1004.载荷平稳；5.按推荐的润滑方式 6.工作寿命为15000 h当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P。值降低。链速v m/s 7而又润滑不当Po降低 50%25%传动不可靠！链传动的设计准则链速u 0.6m/s时，链传动的主要失效形式是链条疲劳或 冲击疲劳破坏，按功率曲线图进行设计。-吁勺或：/不计算功率：Pc=KaP,Ka为工作情况因数，P为名义功率；Kz为 小链轮齿数因数；KL为链长因数；Km为多排链因数。工作情况系数Ka载荷种类原 动 机电动机或汽轮机内燃机载荷平稳1.01.2中等冲击1.31.4较大冲击1.51.7链速UV0.6 m/s时，链条的主要失效形式是拉断，设计时需验 算静力强度。