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1、第三篇 机械传动,一、机器的组成,二、传动装置,三、传动类型的选择,机器通常由动力机、传动装置和工作机组成,定义：是实现能量传递及运动转换的装置 作用：1）能量的分配与传递 2）运动形式的改变 3）运动速度的改变,主要指标：效率高、外廓尺寸小、质量小，运动性能良好及符合生产条件等 主要考虑因素：功率的大小、效率高低速度的大小转动比的大小外廓尺寸传动质量成本的要求,第十一章 带传动,一、带传动的工作原理及特点,111 概述,1、传动原理以张紧在至少两轮上带作为中间挠性 件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力,3、优点： 1）有过载保护作用 2）有缓冲吸振作用 3）运行平稳无噪音 4）适于
2、远距离传动（amax=15m） 5）制造、安装精度要求不高 缺点： 1）有弹性滑动使传动比i不恒定 2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 3）结构尺寸较大、不紧凑 4）打滑，使带寿命较短 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易 燃、易爆的场合。,2、传动形式： 1）开口传动 2）交叉传动 3）半交叉传动 4）张紧轮传动 表11.1,a.平型带传动最简单，适合于中心距a较大的情况 b.V 带 传动三角带 c.多楔带传动适于传递功率较大要求结构紧凑场合 d.同步带传动啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。,二、主要类型与应用,应用：V=5m/S25m/S，
3、P500KW（平带） P700KW（V带）,表11.1,112 带与带轮,一、平带和带轮,平带的带体薄、软、轻，具有良好的耐弯曲性能，适用于小直径带轮传动。高速运行时，带体容易散热，传动平稳。过去多采用丝、麻、合成纤维等编织物用耐磨胶粘合而成。近年来，普遍采用以尼龙薄片为强力层的片基复合胶带，可用于高速的磨床、电影放映机、精密包装机等高速装置的传动 平带用于高速传动时，平带应制成无接头环形平带。带轮的轮缘表面应有中凸度，可使高速传动平带在运转时自动保持在带轮中部，以防滑移脱落。带轮轮缘表面应开若干条平行的圆弧环形沟槽，以使高速运转时带与带轮缘表面间的截留空气逸出，保证带与带轮间的贴合性并减少噪
4、音 对一般用途的普通平带传动，带体可按传动中心距的要求临时对接成环形带。,二、V带和带轮,普通V带是在一般机械传动中应用最为广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮间是V形槽面摩擦，故可产生比平型带更大的有效圆周力（约为倍）。 普通带有包布型带和切边型带两类,如右图所示。 普通V带有： Y、Z、A、B、C、D、E等型号 上述型号带的截面依次增大,窄V带： 、与同型号的普通带相比,窄V带的高度为普通V带的1.3倍所以其横向刚度较大。 、自由状态下，带的顶面为拱形，受力后绳芯为排齐状，因而带芯受力均匀； 、带的侧面为内凹曲面，带在轮上弯曲时，带侧面变直，使之与轮槽保持良好的
5、贴合； 、窄带承载能力较普通带可提高50%-150%，使用寿命长。 窄V带有： SPZ、SPA、SPB、SPC等型号 上述型号带的截面依次增大,宽带主要用于无级变速装置的中间挠性摩擦件，因此常称为无级变速带； 带体宽，可有较大变速的范围的； 带体较薄，以减小弯曲应力和纵向截面变形，但其横向变形较大，因此比普通带寿命短； 为使调速机构灵活，使用时应保持良好的润滑,V带： 无接头的环行，各种型号带的基准长度Ld 图11.4,思考： V带的楔角为400，而带轮的槽角要小于400，为什么？,标注：例 A 2240A型带 公称长度 Ld=2240mm,3、结构尺寸 铸铁制V带轮的典型结构有以下几种：实心
6、式、 腹板式、 孔板式和 轮辐式。 带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定槽轮尺寸；带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。 带轮轮毂部分通常采用键联接，目前胀紧联接结构用得越来越多。,四、其它带传动简介,多楔带兼有带和平带二者的优点，既有平带的柔软、韧性好的特长，又有带结构紧凑、高效率的优点。因此应用广泛，其主要特点有： 、带体为整体，传动时长短不一现象可消除，充分发挥了胶带的作用； 、空间相同时,多楔带比普通V带的传动功率提高30； 、带体薄，柔软性好，能适应于小带轮传动； 、适
7、用于高速传动，带速可高达40ms，发热少，运转平稳。 多楔带型号有： PH、PJ、PK、PL、PM,同步带传动综合了带传动、链传动和齿轮传动的优点。由于带的工作面呈齿形，与带轮的齿槽作啮合传动，并由带的抗拉层承受负载，故带与带轮之间没有相对滑动，从而使主、从动轮间能作无滑差的同步传动。同步带传动的速度范围很宽，从每分钟几转到线速度40ms以上，传动效率可达99.5，传动比可达10，传动功率从几瓦到数百千瓦。 同步带现已在各种仪器、计算机、汽车、工业缝纫机、纺织机和其它通用机械中得到广泛应用。 同步带型号有： MXL、XXL、XL、L、H、XH、XXH等 上述同步带的节距依次增大。,高速带传动是
8、指带速v30m/s、高速轴转速n1=1000050000r/min的传动。这种传动主要用于增速以驱动高速机床、粉碎机、离心机及某些其它机器。高速带传动的增速比为24，有时可达8。 高速带传动要求传动可靠、运转平稳、并有一定的寿命，故高速带都采用质量小、厚度薄而均匀、挠曲性好的环形平带，如麻织带、丝织带、锦纶编织带、薄型弹力锦纶、高速环形胶带等。薄型强力锦纶带采用胶合接头，故应使接头与带的挠曲性能尽量接近。 高速带轮要求质量小而分布对称均匀、运转时空气阻力小，通常都采用钢或铝合金制造，各个面均应加工，轮缘粗糙度不得大于 ，并要求进行动平衡。 为防止掉带，主从动轮轮缘表面都应加工出凸度，可制成鼓形
9、面。为防止运转时带与轮缘表面间形成气垫，轮缘表面应开环形槽。,磁力金属带传动是近年来发展的一种新型传动。基本原理是：靠缠绕在大、小带轮轮辐上的激磁线圈产生磁场并吸引金属带，以产生较大的正压力，从而大幅度地提高摩擦力而进行传动的。同普通带传动相比，其特点是摩擦力的产生已不再是初张力单独作用的结果，而是磁场吸引力与初张力的共同作用形式。这对提高传动效率、增大传动比及改善传动性能等具有重要的理论意义。 由于磁力金属带传动具有传动功率大、传动比范围广、允许线速度高、弹性滑动率小、传动准确、效率高等特点，因而可广泛应用于机床、纺织、汽车、化工、国防、通用机械以及高速、重载等重大装备领域。,113 带传动
10、的几何计算,式中：,114 带传动的计算基础,一、带传动的受力分析 工作前 :两边初拉力Fo=Fo,工作时:两边拉力变化： 紧力 FoF1；松边FoF2 如果近似地认为带工作时的总长度不便，则带的紧边拉力的增加量，应等于松变拉力的减小量，即 F1Fo = FoF2 F1F2 = 摩擦力总和Ff = 有效圆周力Fe 所以: 紧边拉力 F1=Fo + Fe/2 松边拉力 F2=FoFe/2,由上述分析可知，带的两边的拉力F 1和F 2的大小，取决于预紧力F0和带传动的有效拉力Fe。在带传动的传动能力范围内，Fe的大小又和传动的功率P及带的速度有关。当传动的功率增大时，带的两边拉力的差值Fe F 1
11、F 2也要相应地增大。带的两边拉力的这种变化，实际上反映了带和带轮接触面上摩擦力的变化。显然，当其它条件不变且预紧力F0一定时，这个摩擦力有一极限值（临界值）。这个极限值就限制着带传动的传动能力。,带传动的最大有效拉力及其影响因素 带传动中，当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值，也即带传动的有效拉力达到最大值。这时，根据理论推导，带的紧边拉力与松边拉力的临界值、最大有效拉力和预紧力之间有下列关系 这就是柔韧体摩擦的欧拉公式，式中： e自然对数的底数；u摩擦系数（对于V带，用当量摩擦系数uv代替u）； 带在带轮上的包角，单位为rad。,由欧拉公式可知最大有效拉力Fec与下列因素有关： 1、预紧力
12、F0 最大有效拉力Fec与F0成长比。 这是因为F0越大，带与带轮间的正压力越大，则传动时的摩擦力就越大，最大有效拉力Fec也就越大。但F0过大时，将使带的磨损加剧，以至过快松弛，缩短带的工作寿命。若F0过小，则带传动的工作能力得不到充分的发挥，运转时容易发生跳动和打滑。 2、包角 最大有效拉力Fec随包角的增大而增大。 这是因为 越大，带和带轮的接触面上所产生的总摩擦力就越大，传动能力也就越高。由于小带轮上的包角 1较小，因此带传动的最大有效拉力Fec取决于小带轮上的包角 1的大小。 3、摩擦系数 u 最大有效拉力Fec随摩擦系数u的增大而增大 这是因为摩擦系数越大，则摩擦力就越大，传动能力
13、就越高。而摩擦系数与带及带轮的材料和表面状况、工作环境条件等有关。V带与带轮间的当量摩擦系数大约是平带与带轮间摩擦系数的3倍，因此V带传动的承载能力就较高。,二、带的工作应力分析,1. 离心应力,3. 弯曲应力,2. 拉应力,三、弹性滑动与打滑 弹性滑动后果 弹性滑动与打滑的区别,带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。由于带所受的拉力是变化的，因此带受力后的弹性变形也变化的。由于带传动中存在着带的弹性变形的变化，这就导致了带与带轮之间有一定的相对速度，因此存在带与带轮间的相对滑动。这种因弹性变形而引起的相对滑动称之为带传动的弹性滑动。,由于弹性滑动的影响，将使从动轮的圆周速度v2低于主动
14、轮的圆周速度v1，其降低量可用滑动率来表示：,理论传动比：,实际传动比：,在正常情况下，带的弹性滑动并不是发生在相对于全部包角的接触弧上。当有效拉力较小时，弹性滑动只发生在带由主、从动轮上离开以前的那一部分接触弧上，称之为滑动弧。未发生弹性滑动的接触弧则称为静弧。 如果带的工作载荷进一步加大,使有效圆周力达到临界值Fec,则带与带轮间就会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，甚至使带传动失效，这种情况应当避免。,四、带传动的疲劳强度,1、失效形式： 打滑和疲劳破坏,2、计算准则：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。,3、计算公式：式11.1
15、6,五、提高带传动工作能力的措施 P186,115 带传动的设计计算,一、失效形式与设计计算,失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏,设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命,单根三角胶带的功率P0,单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：,，特定带长，平稳工作条件下单根带传递的许用功率P。表11.8,二、设计数据及内容,已知： P，n1，n2 或 i ,传动布置要求（中心距a）,工作条件,要求： 带：型号，根数，长度 轮：Dmin，结构，尺寸 中心距（a） 轴压力Q等,三、设计步骤与方法,确定计算功率Pca ：,P传递的额定功率（KW）,KA工况系数，表11.5,选择带型
16、号： Pca，n1 图11.15（型号）,定带轮直径（验算带速V）:,小轮直径D1min 表11-6,b) 验算带速V,要求:最佳带速V=2025m/s,V太小: 由P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，寿命 V太大: 离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，传递载荷能力,求中心距a和带的基准长度Ld,a) 初选a0 式11.20,b) 由a0定计算长度（开口传动）,c) 按图11.4定相近的基础长度Ld,d) 由节线长度Ld求实际中心距,e) 考虑到中心距调整、补偿F0，中心距a应有一个范围,验算小轮包角,不满足措施： 1）a 2）加张紧轮,计算带的根数Z,确定带的初拉力F0（单根带
17、）,求带作用于轴的压力Q,评价 Z V 、 FQ F0 a 120 24 1020 小 适当 小,各种材质的带都不是完全的弹性体，在预紧力的作用下，经过一定时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使预紧力F0降低。为了保证带传动的能力，应定期检查预紧力的数值。如发现不足时，必须重新张紧，才能正常工作。常见的张紧装置有以下几种。,定期张紧装置,自动张紧装置,采用张紧轮的装置,115 带的张紧与维护,带的维护,安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上） 带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒 不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀 防护罩 定期张紧 安装时两轮槽应对准，处于同一平面
18、,采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力，使带重新张紧。在水平或倾斜不大的传动中，可采用下左图所示的方法，将装有带轮的电动机安装在装有滑道的基板上。通过旋动左侧的调节螺钉，将电动机向右推移到所需位置后，拧紧电动机安装螺钉即可实现张紧。在垂直的或接近垂直的传动中,可采用下右图所示的方法,将装有带轮的电动机安装可调的摆架上。,返回,将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上（如右图所示），利用电动机的自重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。,返回,当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧（如右图所示）。张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于带轮的直径。,返回,