摩擦輪傳動和帶傳動.ppt

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第七章摩擦輪傳動和帶傳動 第一節(jié)概述第二節(jié)摩擦輪傳動第三節(jié)摩擦無級變速器第四節(jié)帶傳動第五節(jié)同步帶傳動第六節(jié)其他帶傳動簡介 本章要求了解摩擦輪傳動的工作原理 特點 傳動比的計算以及無級變速器的應用 掌握帶傳動的工作原理以及齒形帶傳動的設計計算方法 重點 帶傳動的工作原理以及帶傳動的設計計算 第一節(jié)概述 摩擦輪傳動和絕大多數的帶傳動 都是借助于摩擦力來傳遞運動和轉矩 不同之處 摩擦輪傳動是直接接觸 而帶傳動是靠中間撓性件 傳動帶進行傳動 一 摩擦輪傳動和帶傳動的應用 圓柱摩擦輪傳動 摩擦輪傳動和帶傳動 除可用作定傳動比傳動外 尚可用作變傳動比傳動 由于它們易于實現無級變速 因此 在精密機械中 常用來制成摩擦無級變速器 傳動零件的結構簡單 易于制造 傳動平穩(wěn) 工作時噪聲很小 用作變速傳動時 傳動比調節(jié)簡便 過載時 傳動件間產生相對滑動 可防止其它零件不致因過載而損壞 二 摩擦輪傳動和帶傳動的特點 1 優(yōu)點 不能保持恒定的傳動比 傳動精度低 不宜傳遞較大的轉矩 此時壓緊力必須很大 致使傳動的外廓尺寸增大 結構不緊湊 傳動件工作表面磨損較快 壽命低 傳動效率較低 2 缺點 同步帶傳動 靠帶與帶輪上輪齒的嚙合來傳動的 同步帶傳動兼有摩擦傳動和嚙合傳動的某些優(yōu)點 應用廣泛 主要用在對傳動比要求比較準確的小型精密機械與儀器中 例如電影機械 電子計算機的外圍設備 醫(yī)療器械 復印機和各種精密測試設備等 第二節(jié)摩擦輪傳動 摩擦輪傳動是利用主動輪與從動輪在直接接觸處所產生的摩擦力來傳遞運動和轉矩 最簡單的摩擦輪傳動裝置是由兩個摩擦輪組成 一 傳動的工作原理 一個摩擦輪的軸心可以移動 當在此輪上加一推力后 則兩輪接觸面間將產生法向力Fn 因此 當主動輪1回轉時 由法向力產生的摩擦力將帶動從動輪回轉 在接觸面間的摩擦力為fFn 應大于或等于帶動從動輪2回轉所需的工作圓周力Ft 兩摩擦輪受壓后 在接觸處因材料的彈性變形而壓出一小平面 稱為接觸區(qū) 傳遞轉矩時 在該接觸面上將產生摩擦力 摩擦力的方向在從動輪上應與從動輪的線速度方向相同 在主動輪上應與主動輪的線速度方向相反 在摩擦力的作用下 主動輪上的表層金屬在通過接觸區(qū)的過程中由壓縮逐漸變?yōu)樯扉L 而從動輪上對應的表層金屬 則由伸長逐漸變?yōu)閴嚎s 所以兩輪接觸面間就產生了相對滑動 這種由于材料彈性變形而產生的滑動 稱為彈性滑動 由于彈性滑動的影響 在實際傳動中 從動輪的圓周速度將小于主動輪的圓周速度 其速度損失率 滑動率 為 在傳動正常工作時 對于不同的摩擦輪材料 值約為 鋼 鋼0 2 鑄鐵 鑄鐵0 2 夾布膠木 鋼1 橡膠 鋼3 設D1 D2分別為主動輪和從動輪的直徑 n1 n2分別為主動輪和從動輪的實際轉速 摩擦輪傳動的實際傳動比 在圓錐摩擦輪傳動中 主動輪與從動輪軸間的夾角為 1 2 可以為任意值 但是在絕大多數情況下 1 2 90 圓錐摩擦輪傳動 傳動比 設T1為主動輪上的轉矩 當傳動正常工作時 在接觸面上的諸微小摩擦力之和應等于或大于從動輪上為克服阻力矩T2所需的工作圓周力Ft 當圓周力Ft增大并大于最大的摩擦力fFn時 主動輪將帶不動從動輪轉動 從而使主動輪在從動輪表面上產生全面滑動 即在整個接觸區(qū)上產生了相對滑動 這種現象稱為打滑 在摩擦輪傳動中 由于彈性滑動的存在 將引起速度的損失 并導致了傳動精度和傳動效率的降低 實踐證明 摩擦輪材料的彈性模量越低 這種現象就越嚴重 因此 彈性滑動可通過選用高彈性模量材料作輪面的方法予以減輕 但不能完全根除 而摩擦輪傳動中的打滑現象 只要使用正確 是完全可以避免的 出現打滑時 摩擦輪傳動便不能正常工作 經常發(fā)生打滑 摩擦輪表面還將產生嚴重磨損 傳動壽命降低 因此摩擦輪傳動在正常工作時是不允許發(fā)生打滑現象的 摩擦輪傳動在傳遞功率 傳動比 速度和軸間中心距離等方面 都有很大的適用范圍 傳遞功率可自很小到220kW 但多數不超過18kW 在傳遞功率的摩擦輪傳動中 傳動比一般可到7 有時可到10 在手動儀器中 傳動比可高達25 多用作微動裝置 二 法向力的計算 為了使傳動能正常工作 兩摩擦輪輪面之間必須有足夠的法向力Fn Fn可根據傳遞的名義載荷 圓周力 Ft求出 但由于載荷的不平穩(wěn)性和為了保證傳動的可靠性 引入一載荷系數K 以KFt代替Ft 法向力 1 圓柱摩擦輪傳動 由Ft 1000P v K 載荷系數 對于功率傳動 K 1 2 1 5 對于示數傳動 K 3 0 若取K 1 35和f 0 2 Fn 7Ft 即圓柱摩擦輪傳動所需的法向力約7倍于圓周力Ft 這種傳動所傳遞的功率不宜過大 若采用摩擦系數大的輪面材料 則法向力可以減小 兩軸相互垂直的圓錐摩擦輪傳動 兩輪接觸面間所需的法向力Fn亦可用上述公式計算 但其中D1為主動輪的平均直徑Dm1 2 圓錐摩擦輪傳動 三 作用在軸上的載荷 在摩擦輪傳動中 進行軸和支承的計算時 要確定作用在軸上的圓周力Ft和接觸面間的法向力Fn的大小和方向 圓柱摩擦輪傳動 作用在軸上的徑向力Fr等于法向力Fn 其方向永遠指向輪心 圓周力Ft在主動輪上與回轉方向相反 在從動輪上與回轉方向相同 圓錐摩擦輪傳動 法向力Fn可以分解為徑向力Fr和軸向力Fa 圓錐摩擦輪傳動中作用在軸上的載荷有圓周力 徑向力和軸向力 軸向力的方向則永遠背向錐頂 小端指向大端 四 摩擦輪材料 對制造摩擦輪的材制提出了下列要求 1 彈性模量要大 以減小彈性滑動和滾動摩擦損失 2 摩擦系數要大 以便在傳遞同樣大的圓周力情況下 可減小兩輪間的法向壓力 3 表面接觸強度和耐磨性要好 以保證傳動所需的壽命 4 在干摩擦條件下 吸濕性要小 在高速 高效率和要求尺寸緊湊的傳動中 常采用淬火鋼對淬火鋼 或淬火鋼對表面硬化鑄鐵相配的輪面材料 采用這種材料時 為使接觸良好和減小磨損 要求摩擦輪有較高的制造精度和較小的表面粗糙度值 為了提高傳動的壽命 通常將其浸泡在油中工作 但這時摩擦系數較低 輪面間需要較大的法向壓力 鑄鐵對鑄鐵相配的材料 多用在摩擦輪尺寸不受限制 轉速較低 并常在開式傳動和干摩擦狀態(tài)下工作 為了提高傳動的工作能力 鑄鐵表面可用急冷或表面淬火的方法進行硬化處理 鋼或鑄鐵對布質酚醛層壓板 橡膠 壓制石棉或其它工程塑料的相配材料 具有較大的摩擦系數 對零件的制造精度和表面粗糙度要求不高 但強度較低 常用于干摩擦下的小功率傳動和儀器中 為使磨損均勻 一般來說 輪面較軟的摩擦輪最好用作主動輪 否則打滑時 將使從動輪輪面遭受局部磨損 影響傳動質量 第三節(jié)摩擦無級變速器 無級變速裝置通稱為無級變速器 現代的無級變速器有機械的 電動的和液壓的 多數的機械無級變速器利用了摩擦傳動的原理 摩擦無級變速器具有結構簡單 緊湊和轉動慣量小等特點 無級變速器主要應用于下列場合 1 為適應工藝參數多變或連續(xù)變化的要求 運轉中需經常連續(xù)地改變速度 如切削不同直徑的棒料 線 紙 布的卷繞等 2 探求最佳工作速度 如試驗設備 自動線的試調等 3 某些儀器和設備中的計算裝置和測試裝置 4 緩速起動 摩擦無級變速器的主要類型 摩擦無級變速器通常由傳動機構1 2 加壓裝置3 1和調速機構4 5組成 滾輪式盤形變速器 相互垂直的兩軸之間的無級變速 不考慮兩輪之間的滑動時 主動輪D1由D2min移到D2max位置 則其傳動比 第四節(jié)帶傳動 固聯于主動軸上的帶輪1 主動輪 固聯于從動軸上的帶輪3 從動輪 緊套在兩輪上的傳動帶2 1 帶傳動的組成 由于環(huán)形帶張緊在帶輪上 帶中產生初拉力F0 帶與帶輪在接觸處產生正壓力 當主動輪在驅動力矩作用下轉動時 輪與帶輪之間產生摩擦力 并帶動帶運動 同樣帶又帶動從動帶輪克服工作阻力而轉動 這樣就可把主動輪的運動和動力傳到從動軸上 一 帶傳動的類型 2 帶傳動的特點 但摩擦式帶傳動有彈性滑動和打滑的現象 傳動比不穩(wěn)定 帶傳動是一種常用的 成本較低的動力傳動裝置 帶傳動具有傳動平穩(wěn) 噪聲低 清潔 無需潤滑 的特點 具有緩沖減振和過載保護作用 并且維修方便 與鏈傳動和齒輪傳動相比 帶傳動的強度較低 疲勞壽命較短 然而 對于傳動帶強力層材料的改善 如采用鋼絲 尼龍 聚酯纖維等 帶傳動也可用于某些只有鏈傳動或齒輪傳動才適合的動力傳輸 帶傳動是工業(yè)廣泛使用的一種傳動零件 僅次齒輪傳動 3 帶傳動的類型 平帶傳動 結構簡單 帶輪也容易制造 在傳動中心距較大的場合應用較多 在一般機械傳動中 應用最廣的帶傳動是 帶傳動 在同樣的張緊力下 帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力 多楔帶傳動兼有平帶傳動和 帶傳動的優(yōu)點 柔韌性好 摩擦力大 主要用于傳遞大功率而結構要求緊湊的場合 同步帶傳動是一種嚙合傳動 具有的優(yōu)點是 無滑動 能保證固定的傳動比 帶的柔韌性好 所用帶輪直徑可較小 工作面是與輪面相接觸的內表面 結構簡單 易制造 平帶的帶體薄 軟 輕 具有良好的耐彎曲性能 適用于小直徑帶輪傳動 高速運行時 帶體容易散熱 傳動平穩(wěn) 過去多采用絲 麻 合成纖維等編織物用耐磨膠粘合而成 近年來 普遍采用以尼龍薄片為強力層的片基復合膠帶 可用于高速的磨床 電影放映機 精密包裝機等高速裝置的傳動 平帶用于高速傳動時 平帶應制成無接頭環(huán)形平帶 帶輪的輪緣表面應有中凸度 可使高速傳動平帶在運轉時自動保持在帶輪中部 以防滑移脫落 對一般用途的普通平帶傳動 帶體可按傳動中心距的要求臨時對接成環(huán)形帶 平帶 特點 普通V帶是在一般機械傳動中應用最為廣泛的一種傳動帶 其傳動功率大 結構簡單 價格便宜 由于帶與帶輪間是V形槽面摩擦 靠兩側面產生的摩擦力工作 工作面是與輪槽相接觸的兩側面 可產生比平型帶更大的摩擦力 約為 倍 故具有較大的拉曳能力 在一般機械傳動中 應用最廣的帶傳動是 帶傳動 普通V帶 特點 特點 齒形 帶 工作時是靠側面實現摩擦傳動 其截面形狀與一般 帶的截面形狀相同 所增加的齒形是為了提高帶的縱向柔度 使其可在較小的帶輪上工作 并不至降低帶的橫向剛度 當齒形 帶用于普通場合時 遵循普通 帶的標準 當用于汽車傳動時 遵循汽車V帶的標準 齒形V帶的齒高約為帶總高的三分之一 其齒的形狀暫無標準規(guī)定 具體由用戶與生產廠家協商 齒形 帶 齒形V帶結構 多楔帶兼有 帶和平帶二者的優(yōu)點 既有平帶的柔軟 韌性好的特長 又有 帶結構緊湊 高效率的優(yōu)點 因此應用廣泛 其主要特點有 帶體為整體 傳動時長短不一現象可消除 充分發(fā)揮了膠帶的作用 空間相同時 多楔帶比普通V帶的傳動功率提高30 帶體薄 柔軟性好 能適應于小帶輪傳動 適用于高速傳動 帶速可高達40m s 發(fā)熱少 運轉平穩(wěn) 多楔帶 特點 多楔帶傳動 北京切諾基轎車發(fā)動機 同步帶傳動綜合了帶傳動 鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點 由于帶的工作面呈齒形 與帶輪的齒槽作嚙合傳動 并由帶的抗拉層承受負載 故帶與帶輪之間沒有相對滑動 從而使主 從動輪間能作無滑差的同步傳動 同步帶現已在各種儀器 計算機 汽車 工業(yè)縫紉機 紡織機和其它通用機械中得到廣泛應用 同步帶 特點 同步帶傳動 桑塔納轎車發(fā)動機 二 V帶和帶輪 1 V帶 V帶由強力層 抗拉體 1 填充物2和外包層3組成 強力層的結構分為簾布芯v帶和繩芯v帶兩種 簾布芯v帶 制造較方便 繩芯v帶柔韌性好 抗彎強度高 適用于轉速較高 載荷不大和帶輪直徑較小的場合 楔角為40 相對高度約 h bp 為0 7的V帶稱為普通V帶 普通V帶是標準件 屬無接頭的環(huán)形帶 有Y Z A B C D E七種型號 截面尺寸見表7 2 帶采用基準寬度制 即用帶的基準線的位置和基準寬度來確定帶在輪槽中的位置和輪槽的尺寸 bp為基準寬度 帶受到垂直于其底面的彎曲時 頂膠伸長而變窄 底膠縮短而變寬 帶中長度及寬度尺寸與自由狀態(tài)時相比保持不變的那個面 類似于梁的中性層 稱為帶的節(jié)面 基準面 節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬 基準寬度 bp 帶輪在基準寬度處的直徑是帶輪的基準直徑D 相應帶的長度為帶的基準長度Ld 表7 3 2 V帶輪 1 實心輪 帶輪基準直徑 2 5d d為軸的直徑 單位為mm 時 可采用實心式結構 2 輻板輪 當2 5d D 300mm時 帶輪常采用腹板式帶輪結構 3 孔板輪 當D1 d1 100mm時 帶輪通常采用孔板式結構 三 帶傳動的幾何關系 包角的概念 帶傳動裝置中 帶包在帶輪上的部分所對應的圓心角稱為包角 如圖所示 四 帶傳動的受力分析 帶傳動尚未工作時 傳動帶中的預緊力為F0 尚未工作狀態(tài) 工作狀態(tài) 帶在工作時 設主動輪以帶速n1轉動 帶與帶輪的接觸面間便產生摩擦力 主動輪作用在帶上的摩擦力Ff的方向和主動輪的圓周速度方向相同 主動輪即靠此摩擦力驅動帶運動 帶作用在從動輪上的摩擦力的方向 顯然與帶的運動方向相同 帶同樣靠摩擦力Ff而驅動從動輪以轉速n2轉動 傳動時 由于摩擦力的作用 帶兩邊的拉力發(fā)生了變化 帶繞上主動輪的一邊被拉緊 叫做緊邊 緊邊拉力由F0增加到F1 帶繞上從動輪的一邊被放松 叫做松邊 松邊拉力由F0減小到F2 由于帶的變形處于彈性變形范圍內 其總長度不變 帶的緊邊拉力的增加量 應等于松變拉力的減小量 F1 F0 F0 F2 或 F1 F2 2F0 以主動輪一段為分離體 則有總摩擦力Ff和兩邊拉力對軸心的力矩的代數和為零 得出 在帶傳動中 帶和帶輪接觸面上的總摩擦力Ff等于帶所傳遞的有效拉力 有效圓周力 Ft 帶傳動所能傳遞的功率 主動輪的輸入功率 P 單位為kW P Ftv 1000 因此有 F1 F0 Ft 2 F2 F0 Ft 2 帶借助帶與帶輪的張緊 使主動輪上輸入功率轉化為帶兩邊的拉力差Ft 從而克服從動輪上阻力矩 帶動從動輪 帶傳動的工作原理 F1和F2的大小 取決于預緊力F0和帶傳動的有效拉力Ft 在帶傳動的傳動能力范圍內 Ft的大小又和傳動的功率P及帶速v有關 P Ftv 1000 當其它條件不變且預緊力F0一定時 這個摩擦力Ft有一極限值 臨界值 這個極限值就限制著帶傳動的傳動能力 若機器出現過載 Ft不能克服從動輪上的阻力矩 帶將沿輪面全面滑動 從動輪轉速急劇降低甚至不動 這就是打滑 是帶傳動的主要失效形式之一 F1 F0 Ft 2 F2 F0 Ft 2 P Ftv 1000 當帶沿帶輪有打滑趨勢時 摩擦力達到最大值 帶所能傳遞的最大圓周力為 與帶傳動的最大有效拉力有關的因素 1 預緊力F0 2 包角 3 摩擦系數 預緊力F0 最大有效拉力Ft 因為F0越大 帶與帶輪間的正壓力越大 則傳動時的摩擦力就越大 最大有效拉力Ft也就越大 但F0過大時 將使帶的磨損加劇 以至過快松弛 縮短帶的工作壽命 若F0過小 則帶傳動的工作能力得不到充分的發(fā)揮 運轉時容易發(fā)生跳動和打滑 包角 最大有效拉力Ft 因為 越大 帶和帶輪的接觸面上所產生的總摩擦力就越大 傳動能力也就越高 由于小帶輪上的包角 1較小 因此帶傳動的最大有效拉力Ft取決于小帶輪上的包角 1的大小 摩擦系數f 最大有效拉力Ft 因為摩擦系數越大 則摩擦力就越大 傳動能力就越高 而摩擦系數與帶及帶輪的材料和表面狀況 工作環(huán)境條件等有關 V帶與帶輪間的當量摩擦系數大約是平帶與帶輪間摩擦系數的3倍 因此V帶傳動的承載能力就較高 拉應力 緊邊拉應力 松邊拉應力 離心應力 帶沿輪緣圓周運動時的離心力在帶中產生的離心拉應力 彎曲應力 帶繞在帶輪上時產生的彎曲應力 五 帶傳動的應力分析 帶在小帶輪上的彎曲應力大于繞在大帶輪上的彎曲應力 為了不使帶所受到的彎曲應力過大 應限制帶輪的最小直徑 1 帶是在變應力狀態(tài)下工作的 所以失效為疲勞破壞 2 帶中最大應力發(fā)生在帶的緊邊開始繞上小帶輪處 3 為保證帶傳動在給定的具體條件下不疲勞斷裂 必須使 帶傳動在工作時 從緊邊到松邊 傳動帶所受的拉力是變化的 因此帶的彈性變形也是變化的 當緊邊在A1點繞上主動輪時 其所受的拉力為F1 此時帶的線速度和主動輪的圓周速度 均指帶輪的節(jié)圓圓周速度 相等 在帶由A1點轉到C1點的過程中 帶所受的拉力由F1逐漸降低到F2 帶的彈性變形也就隨之逐漸減小 因而帶沿帶輪的運動是一面繞進 一面向后收縮 所以帶的速度便過渡到逐漸低于主動輪的圓周速度 這就說明了帶在繞經主動輪緣的過程中 在帶與主動輪緣之間發(fā)生相對滑動 六 彈性滑動 打滑和滑動率 相對滑動現象也發(fā)生在從動輪上 但情況相反 帶繞過從動輪時 拉力由F2增大到F1 彈性變形隨之逐漸增加 因而帶沿帶輪的運動是一面繞進 一面向前伸長 所以帶的速度便過渡到逐漸高于從動輪的圓周速度 亦即帶與從動輪間也發(fā)生相對滑動 這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的滑動 稱為帶傳動的彈性滑動 彈性滑動是帶傳動正常工作時的固有的特性 不可避免 或 因此 傳動比為 彈性滑動導致 從動輪的圓周速度v2 主動輪的圓周速度v1 速度降低的程度可用滑動率 滑差率 來表示 這種由于彈性滑動引起的從動輪圓周速度相對降低率 稱為滑動率 1 2 在正常情況下 帶的彈性滑動并不是發(fā)生在相對于全部包角的接觸弧上 當有效拉力較小時 彈性滑動只發(fā)生在帶離開帶輪以前的那一部分接觸弧上 稱之為滑動弧 未發(fā)生彈性滑動的接觸弧則稱為靜弧 隨著有效拉力的增大 彈性滑動的區(qū)段也將擴大 當彈性滑動的區(qū)段擴大到整個接觸弧時 帶傳動的有效拉力即達到最大臨界值Ft 若帶的工作載荷進一步加大 當工作載荷所產生的圓周力大于帶與小帶輪接觸弧上的全部摩擦力時 帶與帶輪間會發(fā)生顯著的相對滑動 即產生打滑 打滑是由于過載引起的 打滑將使帶的磨損加劇 從動輪轉速急速降低 帶傳動失效 這種情況應當避免 1 從現象上看 彈性滑動是局部帶在帶輪的局部接觸弧面上發(fā)生的微量相對滑動 打滑則是整個帶在帶輪的全部接觸弧面上發(fā)生的顯著相對滑動 2 從本質上看 彈性滑動是由帶本身的彈性和帶傳動兩邊的拉力差 未超過極限值 引起的 帶傳動只要傳遞動力 兩邊就必然出現拉力差 所以彈性滑動是不可避免的 而打滑則是帶傳動載荷過大使兩邊拉力差超過極限摩擦力而引起的 因此打滑是可以避免的 彈性滑動和打滑的區(qū)別 張緊的目的 根據帶的摩擦傳動原理 帶必須在預張緊后才能正常工作 運轉一定時間后 帶會松弛 為了保證帶傳動的能力 必須重新張緊 才能正常工作 七 張緊裝置 常見的張緊裝置有 定期張緊裝置 自動張緊裝置 張緊輪張緊裝置 1 定期張緊裝置 采用定期改變中心距的方法來調節(jié)帶的預緊力 使帶重新張緊 將裝有帶輪的電動機安裝在裝有滑道的基板上 通過旋動左側的調節(jié)螺釘 將電動機向右推移到所需位置后 擰緊電動機安裝螺釘即可實現張緊 將裝有帶輪的電動機安裝可調的擺架上 2 自動張緊裝置 將裝有帶輪的電動機安裝在浮動的擺架上 利用電動機的自重 使帶輪隨同電動機繞固定軸擺動 以自動保持張緊力 3 采用張緊輪張緊裝置 當中心距不能調節(jié)時 可采用張緊輪將帶張緊 張緊輪一般應放在松邊的內側 使帶只受單向彎曲 避免反向彎曲降低帶的壽命 同時張緊輪應盡量靠近大輪 以免過分影響在小帶輪上的包角 張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同 張緊輪也可以放在松邊的外側 應盡量靠近小輪 增大在小帶輪上的包角 八 普通 帶傳動的設計與計算 帶傳動的主要失效形式 打滑和傳動帶的疲勞破壞 帶傳動的設計準則 在不打滑的條件下 具有一定的疲勞強度和壽命 設計的原始數據為 傳遞的功率P 主 從動輪轉速n1 n2 或傳動比i 傳動位置要求及工作條件等 設計內容 確定帶的類型 帶的長度L 根數Z 傳動中心距a 帶輪基準直徑及其它結構尺寸等 1 選擇V帶型號 設計步驟和方法 1 按工作情況確定工作情況系數 確定計算功率 2 根據Pd和n1從圖中確定帶的型號 2 確定帶輪的基準直徑D1 D2 V帶輪的最小基準直徑 算出數值后要按帶輪基準直徑系列圓整 表7 7 3 驗算帶速 若不能滿足 應改選D1 5m s v1 25m s 初選中心距 然后選取與標準相近的基準長度 d 表7 3 4 確定基準長度 如果中心距未給出 可根據傳動的結構需要初定中心距a0 取 a0取定后 根據帶傳動的幾何關系 按下式估算所需帶的基準長度L 5 確定實際中心距 6 驗算小帶輪的包角 不應小于120 7 確定V帶的根數 包角系數K 表7 9 帶長修正系數KL 表7 3 單根V帶的基本額定功率 P0是根據特定的實驗和分析確定的 實驗條件 傳動比i 1 包角 180 特定長度 平穩(wěn)的工作載荷 由于單根 帶基本額定功率P0是在特定條件下經實驗獲得的 因此 在針對某一具體條件進行帶傳動設計時 應根據這一具體的條件對所選定的 帶的基本額定功率P0進行修正 以滿足設計要求 確定單根 帶所傳遞功率的增量 表7 10 8 計算作用在軸上的力 為了設計安裝帶輪的軸和軸承 必須確定帶傳動作用在軸上的力 如果不考慮帶的兩邊的拉力差 則壓軸力可以近似地按帶的兩邊的預緊力F0的合力來計算 在帶傳動中 預緊力是通過在帶與兩帶輪的切點跨距的中點M 加上一個垂直于兩輪上部外公切線的適當載荷G 使帶沿跨距每長100mm所產生的撓度y為1 6mm 即撓角為1 8 來控制的 由于新帶容易松弛 所以對非自動張緊的帶傳動 安裝新帶時的預緊力為計算預緊力的1 5倍 例 設計某傳動裝置中的的V帶傳動 傳遞的功率P 7 5kw 轉速為n1 1440r min 從動輪的轉速為n2 720r min 載荷變動小 中心距約要求為850mm 希望大帶輪直徑不超過280mm 每天工作不超過16h 1 選取V帶的型號 由圖7 17 選用A型V帶 2 確定帶輪的基準直徑D1 D2 由圖7 17 D1 112 140mm D1 140mm 由表7 7 D2 280mm 3 驗算帶速 4 確定基準長度 a0 850mm 由表7 3 Ld 2240mm 5 確定實際中心距 6 驗算小帶輪的包角 7 確定V帶的根數 K 0 98 KL 1 06 P0 2 29 0 17 取z 4 8 計算作用在軸上的力 表7 11 q 0 1 第五節(jié)同步帶傳動 同步帶傳動是綜合了帶傳動和齒輪傳動優(yōu)點的一種新型帶傳動 同步帶是以鋼絲繩為強力層 外面用氯丁橡膠或聚氨酯包覆 帶的工作面壓制成齒形 與齒形帶輪嚙合傳動 一 同步帶傳動的特點和應用 由于鋼絲繩在承受負荷后仍能保持同步帶的節(jié)距不變 帶與帶輪之間無相對滑動 因此主動輪和從動輪能作同步傳動 目前多采用鋼絲繩或玻璃纖維沿同步帶的寬度方向繞成螺旋形 布置在帶的節(jié)線位置上 基體包括帶齒2和帶背3 帶齒應與帶輪輪齒正確嚙合 帶背用來粘結包覆強力層 在同步帶的內表面有尖角凹槽 以增加帶的柔性 同步帶的優(yōu)點 無相對滑動 帶長不變 傳動比穩(wěn)定 帶薄而輕 強度高 適合高速傳動 帶的柔性好可用直徑較小的帶輪 能獲得較大的傳動比 傳動效率高 初拉力較小 故軸和軸承上所受的載荷小 同步帶的缺點 制造 安裝精度要求高 成本高 同步帶的參數 節(jié)距pb 同步帶的主要參數是節(jié)距Pb 它是在規(guī)定的張緊力下 同步帶縱向截面上相鄰兩齒中心軸線間節(jié)線上的距離 而節(jié)線是指當同步帶垂直其底邊彎曲時 在帶中保持原長度不變的周線 通常位于承載層的中線上 節(jié)線長度Lp為公稱長度 梯形齒同步帶分為單面同步帶 簡稱單面帶 和雙面同步帶 簡稱雙面帶 兩種型式 儀器中常用前一種 同步帶按節(jié)距不同分為最輕型MXL 超輕型XXL 特輕型XL 輕型L 重型H 特重型XH 超重型XXH七種 同步帶的標記內容和順序為帶長代號 型號 寬度代號 如XXL型的標記 二 帶輪 同步帶帶輪輪緣表面需制出輪齒 帶輪的齒形有漸開線齒形和直邊齒形兩種 推薦采用漸開線齒形 可用范成法加工而成 一般要求同步帶與帶輪的同時嚙合齒數zm 6 帶輪材料一般采用鋼 鑄鐵 輕載場合可用輕合金或塑料 對于成批生產的帶輪可采用粉末冶金材料 三 同步帶傳動的設計計算 已知條件 傳動的用途 傳遞的功率 大小帶輪的轉速或傳動比i以及傳動系統(tǒng)的空間尺寸范圍等 設計要確定的是 同步帶的型號 帶的長度及齒數 中心距 帶輪節(jié)圓直徑及齒數 帶寬及帶輪的結構和尺寸 根據計算功率Pd和小帶輪轉速n1 選取帶的型號 根據所選型號查表7 12得對應的節(jié)距pb 1 選擇同步帶的型號 計算功率Pd可根據傳遞的名義功率的大小 并考慮到原動機和工作機的性質 連續(xù)工作時間的長短等條件求得 Pd PKA 根據帶型和小帶輪轉速 由表7 14確定小帶輪的最少齒數 大帶輪的齒數Z2 iZ1 節(jié)圓直徑 2 確定帶輪齒數和節(jié)圓直徑 3 確定同步帶的長度和齒數 根據計算出的L 查表7 13得最接近的節(jié)線長度Lp的值 依據所選定的型號 查得相應的齒數 4 確定實際中心距 5 計算小帶輪嚙合齒數 圓整 帶寬求得后根據表7 12選取相近而略大的標準值 6 選擇帶寬 7 計算作用在軸上的力 8 確定帶輪的結構尺寸 例設計一液體攪拌機的同步帶傳動 已知該設備由額定功率P 2 2kW 轉速的鼠籠式電動機驅動 攪拌機轉速中心距a為500mm左右 每日三班制工作 中心距可調 解 1 確定計算功率 根據已知工作條件查表7 15 取 2 選定帶型和節(jié)距 根據 由圖7 22確定帶型為H型 對應的節(jié)距 3 選小帶輪數z1和帶輪直徑Dp1Dp2 由表7 14查得小帶輪最小齒數zmin 18 取小帶輪最小齒數z1 18 小帶輪節(jié)圓直徑 大帶輪齒數 齒數Z2 60 大帶輪節(jié)圓直徑 4 校核帶速v 帶速符合要求 5 確定中心距a及帶長Lp 初定中心距a0 根據機器的結構要求 取a0 500mm 帶長L為 由表7 13選取標準節(jié)線長 帶的齒數z 120 帶長度代號為600 因為軸間距可調整 則實際中心距a為 6 計算小帶輪的嚙合齒數Zm 7 計算基本額定功率P0 由表7 12查得H型帶的基準寬度 帶的許用工作拉力 表7 16 帶的單位長度質量 則 8 確定帶寬bs 由表7 12查得帶寬代號為150的H型帶的帶寬 大帶輪齒數 10 設計結果 9 計算軸上的壓力Fz 第六節(jié)其它帶傳動簡介 齒孔帶傳動是由特殊輪齒的傳動輪及具有等距孔的傳動帶組成 適用于重量輕 傳動轉距小 傳動精度較高的場合 一 齒孔帶傳動 齒孔帶齒孔的幾何尺寸 多采用35mm電影膠卷齒孔的標準 常用厚度為0 15 0 25mm的滌綸或三醋酸纖維素制造 齒孔帶帶輪輪齒的齒形有漸開線和圓弧兩種 拖動式帶傳動是將撓性傳動件的兩端直接固定在主動件和從動件上 當主動件轉動時能立即拖動撓性傳動件 進而拖動從動件 即把主動件上的運動和力矩 精確地傳遞給從動件 二 拖動式帶傳動 主要特點 沒有任何相對滑動 傳動比準確 傳動精度高 適當改變主 從動件的表面形狀 便可使傳動比按照給定的規(guī)律變化 實現變傳動比傳動 能改變運動的形式 將回轉運動變?yōu)橹本€運動 或者相反 結構簡單 制造方便 由于撓性傳動件的長度有限 故主 從動件的回轉范圍受到限制 一般不超過360 計算機構中 用以得到等分刻度的變傳動比鋼帶傳動 彈簧拉力變化的條件下 用以在回轉軸上獲得恒定反作用力矩的機構 選擇題 1 V帶 三角帶 傳動的帶輪基準直徑應取為 A D1B D2C D3D D4 2 V帶 三角帶 的楔角等于 A 40 B 35 C 30 D 20 3 在有張緊輪裝置的帶傳動中 當張緊輪裝在帶內側時應安裝在 A 兩帶輪的中間B 靠近小帶輪C 靠近大帶輪D 在任何處都沒關系 B A C 4 V帶 三角帶 帶輪的輪槽角 40 A 大于B 等于C 小于D 小于或等于5 V帶傳動 中心距一般不應大于兩帶輪直徑之和的 A 0 8倍B 1倍C 1 5倍D 2倍6 帶傳動的中心距過大時 會導致 A 帶的壽命短B 帶的彈性滑動加劇C 帶在工作時會產生顫動D 小帶輪包角減小而易產生打滑7 帶傳動采用張緊輪的目的是 A 減輕帶的彈性滑動B 提高帶的壽命C 改變帶的運動方向D 調節(jié)帶的初拉力 D D C D 8 與齒輪傳動和鏈傳動相比 帶傳動的主要優(yōu)點是 A 工作平穩(wěn) 無噪聲B 傳動的重量輕C 摩擦損失小 效率高D 壽命較長9 帶輪采用輪輻式 腹板式或實心式 取決于 A 帶的橫截面尺寸B 傳遞的功率C 帶輪的直徑D 帶的線速度10 V帶 三角帶 的參數中 尚未標準化 A 截面尺寸B 長度C 楔角D 帶厚度與小帶輪直徑的比值11 在各種帶傳動中 應用最廣泛 A 平帶傳動B V帶 三角帶 傳動C 多楔帶傳動D 圓帶傳動 A C D B 12 V帶 三角帶 傳動 最后算出的實際中心距a與初定的中心距a0不一致 這是由于 A 傳動安裝時有誤差B 帶輪加工有尺寸誤差C 帶工作一段時間后會松弛 故需預先張緊D 選用標準帶的長度 帶的基準長度已標準化 13 帶和帶輪材料組合的摩擦系數與初拉力一定時 則帶傳動不打滑時的最大有效圓周力也愈大 A 帶輪愈寬B 小帶輪上的包角愈大C 大帶輪上的包角愈大D 帶速愈低14 考慮滑動率 則帶傳動的實際傳動比 D B C 15 和普通帶傳動相比較 同步帶傳動的主要優(yōu)點是 A 傳遞功率大B 傳動效率高C 帶的制造成本低D 帶與帶輪間無相對滑動16 能正確地表示V帶在帶輪槽中位置的是圖 D C 17 帶傳動的最大摩擦力與 有關 A 帶的張緊方法B 小帶輪包角C 大帶輪包角D 彎曲應力 B