ch6-带传动和链传动.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6-1 带传动的类型和应用,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,V带轮的材料和结构,6-5,链传动的类型、结构和特点,6-6,链传动的运动特性,6-7,滚子链传动的设计计算,第六章 带传动和链传动,带传动和链传动都是通过中间绕性元件（带或链）传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。,具有结构简单、维护方便和成本低廉等优点。,一.带传动的组成,-主动轮1、从动轮2、环形带3,3,1,n,2,n,1,2,F,0,F,0,F,0,F,0,6-1,带传动的类型和应用,2,啮合型带传动,（一）带传动的类型,1,摩擦型带传动,-同步带传动,V带传动,平带传动,按横截面形状可分为:,平带,V,带,多楔带,圆形带,二.传动带的类型,6-1,带传动的类型和应用,F,Q,F,Q,F,N,/2,/2,F,N,2,F,N,2,平带传动-平面摩擦,带传动-,槽,面摩擦,摩擦力:,F,f,=F,N,f,=,f,F,Q,F,N,=F,Q,=,3,f,F,Q,摩擦力:,F,f,=F,N,f,f,=,F,Q,sin,/2,=F,Q,f,v,F,Q,=2,F,N,2,sin,/2,F,N,=,F,Q,sin,/2,f,f,v,=,sin,/2,-当量摩擦系数,40,sin,/2,0.3,f,v3,f,式中：,平带与V带的比较,由于带与轮槽之间是槽面摩擦，故在相同的压紧力作用下，可以产生更大的摩擦力，因而能传递较大的功率。在工业上，广泛使用的是带传动。,平带与V带的比较,F,Q,F,N,F,Q,/2,/2,F,N,2,F,N,2,按横截面形状可分为:,平带,V带,多楔带,圆形带,二.传动带的类型,6-1,带传动的类型和应用,多楔带兼有平带弯曲应力小和带摩擦力大等优点，常用于传递动力较大而又要求结构紧凑的场合。,圆形带的牵引能力小，常用于仪器和家用器械中。,普通带,窄带,宽带,大楔角带,联组带,三、V带的类型、结构、规格及标记,6-1,带传动的类型和应用,1.V带的类型与结构,组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。,三、V带的类型、结构、规格及标记,帘布芯结构,绳芯结构,包布,顶胶,底胶,抗拉体,6-1,带传动的类型和应用,1.V带的类型与结构,b,b,d,h,型 号 Y Z A B C D E F,顶宽b 6,10 13 17 22 32 38 50,节宽 b,d,5.3 8.5 11 14 19 27 32 42,高度 h 4,6 8 10.5 13.5 19 23.5 30,楔角,截面面积A（mm,2,）,18 47 81 138 230 476 692 1173,表6-1 普通V带的截面尺寸,40,普通V带有：,Y、Z、A、B、C、D、E,等型号,已标准化,Y,Z,AB,C,D,E,F,每种型号所对应的截面尺寸：,2.V带的规格,节面,节面：带弯曲时保持原长不变的层面。,带轮的基准直径,d,d,d,d,b,p,13-5 普通V带传动的计算,带的基准长度,L,d,2.V带的规格,带的节宽,b,p,普通V带,-楔角,40、相对高度（）约为0.7的V带,h,b,d,型号:,Y、Z、A、B、C、D、E,长度系列:表13-2,基准直径,d,基准长度,L,d,窄V带,-楔角,40、相对高度（）约为0.9的V带,h,b,d,特点：,1.,用合成纤维绳作抗拉体的新型V带。,2.,宽度约缩小1/3，而承载能力可提高1.5 2.5倍。,适用于传递动力大而又要求传动装置紧凑的场合。,6-1,带传动的类型和应用,应用：,两轴平行、且同向转动的场合，中小功率电机与工作机之间的动力传递。,三.带传动的特点和应用,试验仪器,滑动轴承试验台,实例:,6-1,带传动的类型和应用,皮带输送装置,印刷机械,矿山机械,动平衡机,试验台,建筑机械,带传动的特点,1.,适用于中心距较大的传动；,2.,带具有良好的弹性，可缓和冲击、吸收振动；,3.,过载时带在带轮上打滑，可防止损坏其它零件；,4.,结构简单、成本低廉。,缺点：,1.,传动的外廓尺寸较大；,2.,带传动工作时有弹性滑动，不能保证准确的传动比；,3.,带的寿命较短；,4.,传动效率较低。,优点：,6-1,带传动的类型和应用,从动轮,主动轮,n,1,n,2,6-2,带传动工作情况分析,静止时，带两边的初拉力相等：,传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：,F,1,=F,2,=F,0,F,1,F,2,F,0,F,0,F,0,F,0,F,1,F,2,F,1,F,2,一、带传动的受力分析,紧边:F,0,F,1,紧边,松边,设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：,F,1,F,0,=F,0,F,2,F,0,=(F,1,+F,2,)/2,从动轮,主动轮,n,1,n,2,F,1,F,2,F,1,F,2,松边:F,0,F,2,F=,F,1,-,F,2,=F,f,带传动的有效拉力，即带所能传递的圆周力 F：,62,带传动工作情况分析,可见：P与F成正比，当传递功率增加时，有效拉力也增大，两边拉力差值增大。这就要求带与带轮接触面上要有更大的摩擦力来维持传动。,传递功率：,当带所需要传递的圆周力超过带与带轮间的摩擦力的极限值时，带与带轮间将发生显著的相对滑动，-,打滑。,打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，致使传动失效，所以带传动是不允许出现打滑的。,6-2,带传动工作情况分析,当带与带轮间出现打滑趋势时，摩擦力达到最大值，有效拉力也达到最大。,绕性体摩擦的欧拉公式,这时，紧边和松边拉力之间的关系可用著名的欧拉,公式来表示：,式中：,f,-摩擦系数；V带传动：,f,=,f,1,-,带在小带轮上的包角，,rad,可知：,，,f,F,6-2,带传动工作情况分析,1.拉应力,紧边拉应力：,松边拉应力：,工作时，带中应力由三部分组成：,r,F,1,F,2,A,-,带的横截面积,6-2,带传动工作情况分析,二、带的应力分析,2.弯曲应力,式中:,h,-,带的厚度；,mm,d,d,-,带轮的基准直径,mm,为了避免弯曲应力过大:,d,d,1,d,min,带的弯曲应力为:,d,d,V带轮的基准圆,h,E,-,带的弹性模量；,MPa,型号,表6-7 V带轮的最小基准直径,d,min,Y Z A B C,20 50 75 125 200,6-2,带传动工作情况分析,3.离心拉应力,离心拉应力：,虽然离心力只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的拉力却作用于带的全长。,6-2,带传动工作情况分析,b1,2,2,n,1,n,2,1,b2,1,c,带的应力分布,4.应力分布及最大应力,c,2,n,1,n,2,1,b1,b2,2,1,max,由图可见，带是在变应力的作用下工作的。,最大应力,max,发生,在紧边与小带轮的接触处：,带的损坏形式是疲劳损坏。为了提高带的寿命。应限制应力循环次数。,6-2,带传动工作情况分析,F,2,F,2,F,1,F,1,设,带的材料符合变形与应力成正比的规律，则,变形量为,：,这种由于材料的弹性变形和拉力差而产生的滑动被称为,-带的,弹性滑动,。,紧边：,松边：,F1,F,2,1,2,带绕过,主动轮,时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使,带速落后于轮速。,带经过,从动轮,时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使,带速超前于轮速。,从动轮,n,2,主动轮,n,1,四、,带传动的弹性滑动和传动比,强调：,弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。,打滑是由于过载引起的带在轮上的全面滑动，应当避免，也可以避免。,弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是带传动固有的一种物理现象，它是不可避免的。,由于弹性滑动的影响，使：,v,1,v,v,2,四、,带传动的弹性滑动和传动比,6-2,带传动工作情况分析,四、,带传动的弹性滑动和传动比,d,d,1,、,d,d,2,为主、从动轮的直径，,n,1,、,n,2,为主、从动轮的转速，,设：,则两轮的圆周速度分别为：,由于弹性滑动是不可避免的，,总有：,v,2,v,1,传动中由于带的弹性滑动引起的从动轮的圆周速度的降低率-,滑动率,6-2,带传动工作情况分析,得从动轮的转速：,带传动的传动比：,V带传动的滑动率,=0.01,0.02,，一般可忽略不计。,定义：,四、,带传动的弹性滑动和传动比,6-2,带传动工作情况分析,一、单根普通V带的额定功率,带传动的失效形式,-打滑和传动带的疲劳损坏。,设计准则：,保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命,。,由欧拉公式,代入,中，得单根普通V带能传递的功率：,6-3,普通V带传动的设计计算,为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：,max,=,1,+,b,+,c,即：,1,=,-,b,-,c,代入上式，得带传动在既不打滑又有一定寿命时，单根普通V带能传递的功率：,在,=，L,d,为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得,P,0,称为单根带的基本额定功率。,(其值见表6-3),6-3,普通V带传动的设计计算,单根,V,带的额定功率,P,r,根据,V,带传动的实际工作条件对试验条件下得到的基本额定功率所作的修正。,-（6-13）,P,0,当,i,1,时，单根V带额定功率的增量；见表6-4,式中：,K,包角系数,，,见表6-5,K,L,长度系数,，,见表6-2,6-3,普通V带传动的设计计算,1.00 1.02 1.05 1.09 1.13 1.19 1.25 1.35 1.52,1.01 1.04 1.08 1.12 1.18 1.24 1.43 1.51 1.99,小带轮转速 n,1,表6-4 单根普通V带额定功率的增量,P,0,型号,Z,A,B,C,400 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01,传 动 比 i,2.0,730 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02,2800 0.00 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04,400 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05,730 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09,2800 0.00 0.04 0.08 0.11 0.15 0.19 0.23 0.26 0.30 0.34,400 0.00 0.01 0.03 0.04 0.06 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13,730 0.00 0.02 0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 020 0.23,2800 0.00 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 0.59 0.60 0.70 0.89,400 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.23 0.27 0.31 0.35,730 0.00 0.07 0.14 0.21 0.27 0.34 0.41 0.48 0.55 0.62,2800 0.00 0.27 0.55 0.82 1.10 1.37 1.64 1.92 2.19 2.47,（三）带传动的参数选择,初选：,0.7,(,d,d1,+d,d2,),a,0,2,(,d,d1,+d,d2,),1.,中心距,a,a,1,，带的应力循环次数，带寿命,传动的平稳性,，传动的整体尺寸,2.传动比,i,i,1,，带传动易打滑,推荐值：,i,=2 5,6-3,普通V带传动的设计计算,（三）带传动的参数选择,3.带轮的基准直径,b,d,d,P给定时，,v,，F,e,，,带的根数,带轮宽度,，,各带间受力不均,应保证：,d,d1,（d,d,）,min,见表6-7,8-3 普通V带传动的设计计算,（三）带传动的参数选择,槽 型,Y Z A B C D E,（d,d,）,min,20 50 75 125 200 355 500,表6,-7 V,带轮的最小基准直径,3.带轮的基准直径,应保证：,d,d1,（d,d,）,min,8-3 普通V带传动的设计计算,（三）带传动的参数选择,4.带速,v,v,一般推荐：,v,5 25 m/s,v,max,30 m/s,c,，,带的循环次数,，,带疲劳强度和寿命,P一定时，F,e,，,带的根数,，,传动尺寸,为充分发挥带的工作能力和减少传动的总体尺寸,带传动常设置在多级传动中的高速级,6-3,普通V带传动的设计计算,（四）带传动的设计计算,已知条件：,P、,n,1,、,n,2,（,或,i,）、,传动,位置要求及工作条件等。,设计内容：,确定带型、长度、根数、中心距、带轮基准直径等。,1.已知条件和设计内容,K,A,-,工作情况系数,，见表6-6,2.设计步骤和方法,(1)确定计算功率,Pca,6-3,普通V带传动的设计计算,表6,-6,工作情况系数,载荷变动很小,载荷变动小,载荷变动较大,载荷变动很大,工 况,K,A,空、轻载启动,重载启动,液体搅拌机、通风机和鼓风机、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机。,每天工作小时数/h,16 16,1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3,1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4,1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6,1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8,带式输送机、旋转式水泵和压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、木工机械。,制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械等。,破碎机（旋转式、颚式）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）。,（2）选择带型,根据,P,ca,n,1,查图6-10,（3）确定带轮的基准直径,d,d,并验算带速,v,初选小带轮的基准直径,d,d1,由带型,表6-6,表6-7,选取 d,d1,d,dmin,6-3,普通V带传动的设计计算,-点击按钮,3000,5000,2000,1600,4000,200,800,500,100,400,300,1000,小带轮的转速,n1 (r /min),1250,2500,0.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250,图6-10 普通V带选型图,Z,A,B,C,D,E,d,1,=5071,d,1,=80100,d,1,=112140,d,1,=125140,d,1,=160200,d,1,=200315,d,1,=355400,d,1,=455500,d,1,=80100,计算功率P,ca,(KW),初选小带轮的基准直径,d,d1,验算带的速度,（3）确定带轮的基准直径,d,d,并验算带速,v,一般：,v,5 25 m/s,v,max,30 m/s,计算从动轮的基准直径,d,d2,按表6-8圆整为直径系列,使其在画图、设计制造方面都较方便,6,-3 普通V带传动的设计计算,（4）确定中心距,a，,并选择,V,带的基准长度,L,d,推荐：,0.7(d,d1,+d,d2,),a,0,350 mm；,h,2,d,r,d,k,d,h,a,1,L,斜度1：25,d,d,d,a,B,h,1,腹板式-中等直径；,带轮的结构,实心式-直径小；,孔板式-中等直径；,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,d,d1,、d,d2,；,4.验算带速；,5.求,V,带的基准长度,L,d,和中心距,a,；,6.验算小带轮的包角；,7.求,V,带根数z；,8.求作用在带轮轴上的压力,F,P,；,9.带轮的结构设计。,设计结果：带型、带根数Z、带长L、中心距,a,、带轮,基准直径d,d1,、d,d2,a,调整螺钉,调整螺钉,滑道式张紧装置,摆架式张紧装置,a,带传动的张紧方法,调整中心距,6-5 V带传动的张紧、使用与维护,（一）,V,带传动的张紧,运转一段时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。,张紧轮,调整中心距,采用张紧轮,自动张紧,自动张紧装置,销轴,带传动的张紧方法,6-5 V带传动的张紧、使用与维护,（二）,V,带传动的使用和维护,各带轮的轴线应相互平行，各带轮相对应的,V,型槽的对称平面应重合，误差不得超过,20。,多根,V,带传动时，为避免各根,V,带的载荷分布不均，带的配组公差应在规定的范围内（参见,GB/T 13575.1-92）,为安全起见，带传动应置于铁丝网或保护罩之内，使之不能外露。,6-5 V带传动的张紧、使用与维护,潘存云教授研制,潘存云教授研制,6-6 链传动的特点和应用,组成：,主、从动链轮、环形链条,优点：,1.,无弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；,2.,作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失,；,3.,结构紧凑；传动的效率较高；,4.,能在高温，有油污等恶劣环境下工作；,5.,制造和安装精度要求较低，其传动结构简单；,缺点：,传动的平稳性较差，不适应高速的场合。,6-6 链传动的特点和应用,缺点：,应用：,广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床,及摩托车中,1.,瞬时链速和瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，,2.,工作时有噪声；,3.,只能用于两平行轴间链轮的同向传动,4.,磨损后易发生跳齿。,6-6 链传动的特点和应用,应用实例：,一、,链条,类型,齿形链,滚子链,6-7 链条和链轮,组成：,滚子,套筒,销轴,内链板外链板,销轴,滚子,外链板,套筒,内链板,1.滚子链,滚子链的剖面结构：,滚子,套筒,销轴,内链板,外链板,销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。,内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等,套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合,内链板紧压在套筒两端，称为内链节。,链条的主要参数-节距,p,：,节距,p,：,p,，链条各零件尺寸，所能传递的功率,p,p,p,t,双排滚子链,链条长度以链节数表示,链节数最好取偶数,链节数为偶数时,链节数为奇数时,弹簧夹,开口销,过渡链节,6-7 链条和链轮,表,6-10,滚子链的规格和主要参数,链 号,08A 12.70 7.95 13.8 0.60,10A 15.875 10.16 21.8 1.00,12A 19.05 11.91 31.1 1.50,16A 25.40 15.88 55.6 2.60,20A 31.75 19.05 86.7 3.80,24A 38.10 22.23 124.6 5.60,28A 44.45 25.40 169.0 7.50,32A 50.80 28.58 222.4 10.10,40A 63.50 39.68 347.0 16.10,节距,P,mm,滚子外径,d,1,mm,单排链极限拉伸载荷,F,0,KN,单排链每米质量,q,kg/m,链号数25.416=节距值,滚子链已标准化，分A、B两个系列，常用A系列,滚子链的标记：,标记实例：,24A-2,-,68 GB/T 1243-1997,-A,系列、节距,38.1mm,、双排、,68,节的滚子链,链号,标准编号,排数,整链链节数,6-7 链条和链轮,2.,齿形链,优点：,运转平稳噪声小、承受冲击载荷的能力高。,缺点：,结构复杂、价格较贵、比较重。,应用场合：,多用于高速或运动精度要求较高的场合。,p,直边,直边,O,60,6-7 链条和链轮,链条的平均线速度：,平均传动比：,销轴A的圆周速度：,链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。,6,-8 链传动的运动特性,R,1,1,A,B,1,R,1,一、平均传动比,二、瞬时传动比,R,1,1,1,x,A,B,R,1,y,1,销轴A的圆周速度：,二、瞬时传动比,沿着链条前进方向的水平分速度：,作上下运动的垂直分速度：,销轴圆周速度的水平分量即是链条速度,-,啮入过程中，链节铰链,A,在主动轮上的相位角,R,1,1,1,x,A,B,R,1,y,1,-,铰链,A,在主动轮上的相位角,180,z,1,180,z,1,p,1,360,z,1,=,180,z,1,180,z,1,1,2,180,z,1,=,1,2,从,-,到,+,1,2,之间变化,R,1,1,1,x,A,B,R,1,y,1,-,铰链,A,在主动轮上的相位角,180,z,1,180,z,1,可见，每转过一个链节，链速的变化就重复一次，,p,、z,角的变化范围就越大，链速的变化也就越大。,链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和瞬时传动比都作周期性变化。,R,1,1,1,x,A,B,R,1,y,1,铰链,A,在主动轮上的相位角,180,z,1,180,z,1,同理，,x,表明：当主动链轮作等速转动时，从动链轮随、的变化作周期性的变速转动。,链传动的瞬时传动比：,180,z,2,铰链在从动链轮上的位置角,的变化范围：,v,2,2,R,2,x,链传动的瞬时传动比：,V,2,2,R,2,R,1,1,1,x,A,R,1,-链传动的多边形效应,由于链节以折线形式绕在链轮上，链呈多边形运动，使得链条的速度和瞬时传动比发生周期性的变化，造成了传动的不平稳，这是链传动的固有特性。,综上所述：,6,-8 链传动的运动特性,三、链传动的动载荷,多边形效应,链条,从动链轮,作周期性的变速运动,惯性力及动载荷,6,-8 链传动的运动特性,链速愈高，节距愈大，链轮齿数愈少，传动时的附加动载荷就愈大，冲击和噪声也随之愈大。过大的冲击将导致导链条和链轮轮齿急剧磨损。,一、链传动的布置,布置原则：,1)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 链传动的正确使用和维护,2)中心线一般宜水平或接近水平布置，链传动的紧边在上方或在下方都可以，但在上方好一些。,3)链传动的两轴应平行，应尽量保持链传动的两个链轮共面，否则工作中容易脱链。,i2,a,2,a,=(3050)p,两轮轴在同一水平面，紧边在上、在下均能正常工作。,表6-14 链传动的布置,i 、,a,为任意值,两轮轴在同一铅垂面内，下垂量增大会减少下链轮的有效啮合齿数，降低传动能力，为此应采用：,1),中心距可调；,2),设张紧装置；,3),上下两轮错开。,传动参数 正确布置 不正确布置 说 明,i 60p,两轮轴在同一水平面，松边应在下面。否则松边下垂量增大后松边与紧边相碰，须经常调整中心距。,表6-14 续,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,二、张紧装置,弹簧力,重力,调整位置,调整位置,