zyp第13章带传动和链传动

第13章§13-1 §13-2 §13-3 §13-4 §13-5 §13-6 §13-7 §13-8 §13-9 §13-10 §13-11 §13-12 §13-13

带传动和链传动带传动的类型和应用 带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动 力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动 相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。 带传动的受力分析 带的应力分析 带传动的弹性滑动和传动比 普通V带传动的计算 V带轮的结构 同步带传动简介 链传动的特点和应用 链条和链轮 链传动的运动分析和受力分析 链传动的主要及其选择 滚子链传动的计算 链传动的润滑和布置

§13-1

带传动的类型和应用

中间挠性件：带或链 带传动的组成： 主动轮1、从动轮2、环形带3。 F0 F01

n13

2设计：潘存云

n2

F0

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。

F0

带传动的类型 摩擦型 类型 啮合型

平带 V 型带 ----摩擦牵引力大 多楔带 ----摩擦牵引力大 圆形带 ----牵引力小，用于仪器 同步带

抗拉体设计：潘存云 设计：潘存云

应用：两轴平行、且同向转动的场合。称为开口传动。

带传动的几何关系 中心距a 包角α: 2

B Aα1设计：潘存云

θ

d 2 d1 因θ 较小,以 sin 2a d 1 d 2 d1 代入得: (rad ) Dd d 180 2 1 57.3 a

θ

θ

d2

设计：潘存云

α2

a

a

C

带长: L 2 AB BC ADd2 d1 2a cos ( 2 ) ( 2 ) 2 2 2a cos 2

2

(d1 d 2 ) (d 2 d1 )

1 2 d 2 d1 以 cos 1 sin 1 及 代入得： 2 2a

B

Aα1设计：潘存云

θ

α1 d2

d1

D

a 带长: L 2a

C

2

(d1 d 2

d 2 d1 ) 4a

2

已知带长时，由上式可得中心距 :

a

2 L (d1 d 2 )

2 L (d1 d 2 ) 8

2

8(d 2 d1 )

2

带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮上，而且当带工作一段时间之后， 因带永久伸长而松弛时，还应当重新张紧。

带传动的张紧方法： 1.调整中心距

a

a

滑道式张紧装置

调整螺钉 调整螺钉 摆架式张紧装置

带传动的张紧方法： 1.调整中心距 2.采用张紧轮 3.自动张紧

设计：潘存云

设计：潘存云

销轴

自动张紧装置张紧轮

带传动的优点： 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。带传动的缺点： 1. 传动的外廓尺寸较大； 2. 需要张紧装置； 3. 由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比； 4. 带的寿命较短； 5. 传

动效率较低。

应用：两轴平行、且同向转动的场合(称为开口传 动),中小功率电机与工作机之间的动力传递。 V带传动应用最广，带速： v=5~25 m/s 传动比：i=7 效率： η≈ 0.9~0.95

§13-2F1 = F2 = F0F0

带传动的受力分析n2 n1 松边 F2 F2

为了可靠工作，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。

静止时，带两边的初拉力相等：

F0设计：潘存云

n1 主动轮 F1 F1 紧边

n2设计：潘存云

F0 F0

从动轮

传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等： F1 ≠ F2 F1↑ ,紧边 F2 ↓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： F1 – F0 = F0 – F2 F0 = (F1 + F2 )/2

称 F1 - F2为有效拉力，即带所能传递的圆周力： F = F1 - F2 Fv 且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系： P

当圆周力F>∑Ff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 以平带为例，分析打滑时紧边拉力F dα 传动失效。 和松边拉力F 之间的关系。 F1

1000

2

平带上取一小段弧进行分析：参数如图 正压力：dFN 摩擦力： f dFN dl f dF N dFN 两端的拉力：F 和F+dF α dα 力平衡条件：忽略离心力, 水平、垂直力分别平衡 d d dα dFN F sin ( F dF ) sin 2 2 2

2 F

2

设计：潘存云

d d fdFN ( F dF ) cos F cos 2 2

F+dF

F1

由力平衡条件： dFN F sin d ( F dF ) sin d 2 2 d d fdFN ( F dF ) cos F cos 2 2d d d d 因d 很小，可取 sin , cos 1 去掉二阶微量dF 2 2 2 2

→挠性体摩擦的基本公式

dF fd F fdFN dF F1 F1 dF ln f 积分得： F2 F2 F 0 fd F1 紧边和松边的拉力之比为： e f F2

dFN Fd

联立求解： F=F1 - F2e f F1 F f e 1

F1 e f F2分析： α↑ f↑

1 F2 F f e 1→F↑ ∵ α 1< α 2FQ设计：潘存云

1 F F1 F2 F1 (1 f ) e用α1 → αFQ FN/2设计：潘存云

V带传动与平皮带传动初拉力相等时，它们的法向力则不同。

平带的极限摩擦力为: FN f = FQ f 则V带的极限摩擦力为 ：

FN

FN/2

fQ F FFNf f Ff f ' FQ N Q sin sin 22

FN=FQ FN=FQ/sin( /2)

f ’-----当量摩擦系数, f ’ >f

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。 用 f ’ 代替 f 后，得以下计算公式：

F1 f ' e F2 F1 F f ' e 1 1 F2 F f ' e 1 1 F F1 F2 F1 (1 f ' ) e ef '

§13-3F1 紧边拉应力： 1 A F2 松边拉应力： 2 A

带的应力分析带工作时应力由三部分组成

1.紧边和松边拉力产生的拉应力MPa MPa

A为带的横截面积F2

2.离心力产生的拉应力 dl 带在微弧段上产生的离心力： dFNc

r设计：潘存云

dFNc m a (rd )q r v (rd )q r 2 qv d N2

2

dαF1

离心力 FNc在微弧段两端会产生拉力 Fc。

da 2 由力平衡条件得： 2 Fc sin qv da 2

da da 取 sin ,得 : 2 2

往x轴投影

dα 2 Fc

F2

Fc qv

2

NdFNc

dl设计：潘存云

r

离心力只发生在带作圆周运动的部分， 但由此引起的拉力确作用在带的全长。

dα

Fc qv2 离心拉应力： c A A

MPa

dα 2

Fc

F1

3.弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力 设y为带的中性层到最外层的垂直距离； E为带的弹性模量；d为带轮直径。 由材料力学公式得 2 yE 弯曲应力为: b MPa d 4. 应力分布及最大应力 最大应力σ max出现在紧边与 小轮的接触处。

V带的节线 y

设计：潘存云

d

V带轮的 基准圆δ2设计：潘存云

max 1 b1 c

弯曲应力

δb1α1 n1

δb2n2

离心应力

α2

δmax

δ1

拉应力

5. 作用在轴上的力

由力平衡条件得静止时轴上的压力为：

FQ 2 F0 sinF0 FQ

12

α1

设计：潘存云

FQ设计：潘存云

F0

F0 α 1 2

α1 2

F0

§13-4

带传动的弹性滑动和传动比

设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为： F2 F1 松边： 2 紧边： 1 AE AE F2

∵ F1>F2

∴ ε

1

>ε

2

n1 主动轮

F2

设计：潘存云

n2

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。

F1 F1 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。 d 2 n2 d1n1 v2 m / s 总有：v2 < v1 v1 m/ s60 100060 1000

v1 v2 d1n1 d 2 n2 定义： v1 d1n1

为滑动率。

n1d1 (1 ) 得从动轮的转速： n2 d2 n1 d2 带传动的传动比： i d1 (1 ) n2

V带传动的滑动率ε =0.01~0.02,一般可忽略不计。

§13-5

普通V带传动的计算

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、V带的规格 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。 节线 节宽：节面宽度。受纵向弯曲时，该宽度不变。包布 顶胶 抗拉体

节面设计：潘存云

帘布芯结构

底胶

绳芯结构

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