摩擦輪傳動和帶傳動ppt課件

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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 1 本章要求了解摩擦輪傳動的工作原理 特點(diǎn) 傳動比的計(jì)算以及無級變速器的應(yīng)用 掌握帶傳動的工作原理以及齒形帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算方法 重點(diǎn) 帶傳動的工作原理以及帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 2 第一節(jié)概述 摩擦輪傳動和絕大多數(shù)的帶傳動 都是借助于摩擦力來傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)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(jìn)行傳動 一 摩擦輪傳動和帶傳動的應(yīng)用 3 圓柱摩擦輪傳動 4 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(shí)現(xiàn)無級變速 因此 在精密機(jī)械中 常用來制成摩擦無級變速器 5 傳動零件的結(jié)構(gòu)簡單 易于制造 傳動平穩(wěn) 工作時(shí)噪聲很小 用作變速傳動時(shí) 傳動比調(diào)節(jié)簡便 過載時(shí) 傳動件間產(chǎn)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(diǎn) 1 優(yōu)點(diǎn) 6 不能保持恒定的傳動比 傳動精度低 不宜傳遞較大的轉(zhuǎn)矩 此時(shí)壓緊力必須很大 致使傳動的外廓尺寸增大 結(jié)構(gòu)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(diǎn) 7 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(diǎn) 應(yīng)用廣泛 主要用在對傳動比要求比較準(zhǔn)確的小型精密機(jī)械與儀器中 例如電影機(jī)械 電子計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備 醫(yī)療器械 復(fù)印機(jī)和各種精密測試設(shè)備等 8 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(chǎn)生的摩擦力來傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩 最簡單的摩擦輪傳動裝置是由兩個(gè)摩擦輪組成 一 傳動的工作原理 9 一個(gè)摩擦輪的軸心可以移動 當(dāng)在此輪上加一推力后 則兩輪接觸面間將產(chǎn)生法向力Fn 因此 當(dāng)主動輪1回轉(zhuǎn)時(shí) 由法向力產(chǎn)生的摩擦力將帶動從動輪回轉(zhuǎn) 在接觸面間的摩擦力為fFn 應(yīng)大于或等于帶動從動輪2回轉(zhuǎn)所需的工作圓周力Ft 10 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(zhuǎn)矩時(shí) 在該接觸面上將產(chǎn)生摩擦力 摩擦力的方向在從動輪上應(yīng)與從動輪的線速度方向相同 在主動輪上應(yīng)與主動輪的線速度方向相反 11 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(yīng)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(chǎn)生了相對滑動 這種由于材料彈性變形而產(chǎn)生的滑動 稱為彈性滑動 12 由于彈性滑動的影響 在實(shí)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(shí) 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 13 設(shè)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(shí)際轉(zhuǎn)速 摩擦輪傳動的實(shí)際傳動比 14 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(shù)情況下 1 2 90 圓錐摩擦輪傳動 15 傳動比 16 設(shè)T1為主動輪上的轉(zhuǎn)矩 當(dāng)傳動正常工作時(shí) 在接觸面上的諸微小摩擦力之和應(yīng)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(dāng)圓周力Ft增大并大于最大的摩擦力fFn時(shí) 主動輪將帶不動從動輪轉(zhuǎn)動 從而使主動輪在從動輪表面上產(chǎn)生全面滑動 即在整個(gè)接觸區(qū)上產(chǎn)生了相對滑動 這種現(xiàn)象稱為打滑 17 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(dǎo)致了傳動精度和傳動效率的降低 實(shí)踐證明 摩擦輪材料的彈性模量越低 這種現(xiàn)象就越嚴(yán)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(xiàn)象 只要使用正確 是完全可以避免的 出現(xiàn)打滑時(shí) 摩擦輪傳動便不能正常工作 經(jīng)常發(fā)生打滑 摩擦輪表面還將產(chǎn)生嚴(yán)重磨損 傳動壽命降低 因此摩擦輪傳動在正常工作時(shí)是不允許發(fā)生打滑現(xiàn)象的 18 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(shù)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(shí)可到10 在手動儀器中 傳動比可高達(dá)25 多用作微動裝置 19 二 法向力的計(jì)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(jù)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(shù)K 以KFt代替Ft 法向力 1 圓柱摩擦輪傳動 20 由Ft 1000P v K 載荷系數(shù) 對于功率傳動 K 1 2 1 5 對于示數(shù)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(shù)大的輪面材料 則法向力可以減小 21 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(jì)算 但其中D1為主動輪的平均直徑Dm1 2 圓錐摩擦輪傳動 22 三 作用在軸上的載荷 在摩擦輪傳動中 進(jìn)行軸和支承的計(jì)算時(shí) 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(yuǎn)指向輪心 圓周力Ft在主動輪上與回轉(zhuǎn)方向相反 在從動輪上與回轉(zhuǎn)方向相同 23 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(yuǎn)背向錐頂 小端指向大端 24 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(shù)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(qiáng)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 25 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(shí) 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(shí)摩擦系數(shù)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(zhuǎn)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(jìn)行硬化處理 26 鋼或鑄鐵對布質(zhì)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(shù) 對零件的制造精度和表面粗糙度要求不高 但強(qiáng)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(shí) 將使從動輪輪面遭受局部磨損 影響傳動質(zhì)量 27 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(xiàn)代的無級變速器有機(jī)械的 電動的和液壓的 多數(shù)的機(jī)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(jié)構(gòu)簡單 緊湊和轉(zhuǎn)動慣量小等特點(diǎn) 28 無級變速器主要應(yīng)用于下列場合 1 為適應(yīng)工藝參數(shù)多變或連續(xù)變化的要求 運(yùn)轉(zhuǎn)中需經(jīng)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(yàn)設(shè)備 自動線的試調(diào)等 3 某些儀器和設(shè)備中的計(jì)算裝置和測試裝置 4 緩速起動 29 摩擦無級變速器的主要類型 30 摩擦無級變速器通常由傳動機(jī)構(gòu)1 2 加壓裝置3 1和調(diào)速機(jī)構(gòu)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 31 不考慮兩輪之間的滑動時(shí) 主動輪D1由D2min移到D2max位置 則其傳動比 32 第四節(jié)帶傳動 固聯(lián)于主動軸上的帶輪1 主動輪 固聯(lián)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(chǎn)生初拉力F0 帶與帶輪在接觸處產(chǎn)生正壓力 當(dāng)主動輪在驅(qū)動力矩作用下轉(zhuǎn)動時(shí) 輪與帶輪之間產(chǎn)生摩擦力 并帶動帶運(yùn)動 同樣帶又帶動從動帶輪克服工作阻力而轉(zhuǎn)動 這樣就可把主動輪的運(yùn)動和動力傳到從動軸上 一 帶傳動的類型 33 2 帶傳動的特點(diǎn) 但摩擦式帶傳動有彈性滑動和打滑的現(xiàn)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(diǎn) 具有緩沖減振和過載保護(hù)作用 并且維修方便 與鏈傳動和齒輪傳動相比 帶傳動的強(qiáng)度較低 疲勞壽命較短 然而 對于傳動帶強(qiáng)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 34 3 帶傳動的類型 35 平帶傳動 結(jié)構(gòu)簡單 帶輪也容易制造 在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多 在一般機(jī)械傳動中 應(yīng)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(chǎn)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(diǎn) 柔韌性好 摩擦力大 主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)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(diǎn)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 36 工作面是與輪面相接觸的內(nèi)表面 結(jié)構(gòu)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(yùn)行時(shí) 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(qiáng)力層的片基復(fù)合膠帶 可用于高速的磨床 電影放映機(jī) 精密包裝機(jī)等高速裝置的傳動 平帶用于高速傳動時(shí) 平帶應(yīng)制成無接頭環(huán)形平帶 帶輪的輪緣表面應(yīng)有中凸度 可使高速傳動平帶在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(shí)對接成環(huán)形帶 平帶 特點(diǎn) 37 38 39 40 普通V帶是在一般機(jī)械傳動中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動帶 其傳動功率大 結(jié)構(gòu)簡單 價(jià)格便宜 由于帶與帶輪間是V形槽面摩擦 靠兩側(cè)面產(chǎn)生的摩擦力工作 工作面是與輪槽相接觸的兩側(cè)面 可產(chǎn)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(jī)械傳動中 應(yīng)用最廣的帶傳動是 帶傳動 普通V帶 特點(diǎn) 41 42 43 特點(diǎn) 齒形 帶 工作時(shí)是靠側(cè)面實(shí)現(xiàn)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(dāng)齒形 帶用于普通場合時(shí) 遵循普通 帶的標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)用于汽車傳動時(shí) 遵循汽車V帶的標(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 具體由用戶與生產(chǎn)廠家協(xié)商 齒形 帶 齒形V帶結(jié)構(gòu) 44 多楔帶兼有 帶和平帶二者的優(yōu)點(diǎn) 既有平帶的柔軟 韌性好的特長 又有 帶結(jié)構(gòu)緊湊 高效率的優(yōu)點(diǎn) 因此應(yīng)用廣泛 其主要特點(diǎn)有 帶體為整體 傳動時(shí)長短不一現(xiàn)象可消除 充分發(fā)揮了膠帶的作用 空間相同時(shí) 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(yīng)于小帶輪傳動 適用于高速傳動 帶速可高達(dá)40m s 發(fā)熱少 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 多楔帶 特點(diǎn) 45 多楔帶傳動 北京切諾基轎車發(fā)動機(jī) 46 同步帶傳動綜合了帶傳動 鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn) 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(fù)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(xiàn)已在各種儀器 計(jì)算機(jī) 汽車 工業(yè)縫紉機(jī) 紡織機(jī)和其它通用機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用 同步帶 特點(diǎn) 47 同步帶傳動 桑塔納轎車發(fā)動機(jī) 48 49 二 V帶和帶輪 1 V帶 V帶由強(qiáng)力層 抗拉體 1 填充物2和外包層3組成 強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)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(qiáng)度高 適用于轉(zhuǎn)速較高 載荷不大和帶輪直徑較小的場合 50 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(biāo)準(zhǔn)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 51 帶采用基準(zhǔn)寬度制 即用帶的基準(zhǔn)線的位置和基準(zhǔn)寬度來確定帶在輪槽中的位置和輪槽的尺寸 bp為基準(zhǔn)寬度 帶受到垂直于其底面的彎曲時(shí) 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(shí)相比保持不變的那個(gè)面 類似于梁的中性層 稱為帶的節(jié)面 基準(zhǔn)面 節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬 基準(zhǔn)寬度 bp 52 帶輪在基準(zhǔn)寬度處的直徑是帶輪的基準(zhǔn)直徑D 相應(yīng)帶的長度為帶的基準(zhǔn)長度Ld 表7 3 53 2 V帶輪 1 實(shí)心輪 帶輪基準(zhǔn)直徑 2 5d d為軸的直徑 單位為mm 時(shí) 可采用實(shí)心式結(jié)構(gòu) 54 2 輻板輪 當(dāng)2 5d D 300mm時(shí) 帶輪常采用腹板式帶輪結(jié)構(gòu) 55 3 孔板輪 當(dāng)D1 d1 100mm時(shí) 帶輪通常采用孔板式結(jié)構(gòu) 56 三 帶傳動的幾何關(guān)系 包角的概念 帶傳動裝置中 帶包在帶輪上的部分所對應(yīng)的圓心角稱為包角 如圖所示 57 四 帶傳動的受力分析 帶傳動尚未工作時(shí) 傳動帶中的預(yù)緊力為F0 尚未工作狀態(tài) 工作狀態(tài) 帶在工作時(shí) 設(shè)主動輪以帶速n1轉(zhuǎn)動 帶與帶輪的接觸面間便產(chǎn)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(qū)動帶運(yùn)動 帶作用在從動輪上的摩擦力的方向 顯然與帶的運(yùn)動方向相同 帶同樣靠摩擦力Ff而驅(qū)動從動輪以轉(zhuǎn)速n2轉(zhuǎn)動 傳動時(shí) 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(nèi) 其總長度不變 帶的緊邊拉力的增加量 應(yīng)等于松變拉力的減小量 F1 F0 F0 F2 或 F1 F2 2F0 58 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(shù)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 59 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(zhuǎn)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(yù)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(nèi) Ft的大小又和傳動的功率P及帶速v有關(guān) P Ftv 1000 60 當(dāng)其它條件不變且預(yù)緊力F0一定時(shí) 這個(gè)摩擦力Ft有一極限值 臨界值 這個(gè)極限值就限制著帶傳動的傳動能力 若機(jī)器出現(xiàn)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(zhuǎn)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 61 當(dāng)帶沿帶輪有打滑趨勢時(shí) 摩擦力達(dá)到最大值 帶所能傳遞的最大圓周力為 62 與帶傳動的最大有效拉力有關(guān)的因素 1 預(yù)緊力F0 2 包角 3 摩擦系數(shù) 63 預(yù)緊力F0 最大有效拉力Ft 因?yàn)镕0越大 帶與帶輪間的正壓力越大 則傳動時(shí)的摩擦力就越大 最大有效拉力Ft也就越大 但F0過大時(shí) 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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易發(fā)生跳動和打滑 64 包角 最大有效拉力Ft 因?yàn)?越大 帶和帶輪的接觸面上所產(chǎn)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 65 摩擦系數(shù)f 最大有效拉力Ft 因?yàn)槟Σ料禂?shù)越大 則摩擦力就越大 傳動能力就越高 而摩擦系數(shù)與帶及帶輪的材料和表面狀況 工作環(huán)境條件等有關(guān) V帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)大約是平帶與帶輪間摩擦系數(shù)的3倍 因此V帶傳動的承載能力就較高 66 拉應(yīng)力 緊邊拉應(yīng)力 松邊拉應(yīng)力 離心應(yīng)力 帶沿輪緣圓周運(yùn)動時(shí)的離心力在帶中產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 帶繞在帶輪上時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 五 帶傳動的應(yīng)力分析 67 68 帶在小帶輪上的彎曲應(yīng)力大于繞在大帶輪上的彎曲應(yīng)力 為了不使帶所受到的彎曲應(yīng)力過大 應(yīng)限制帶輪的最小直徑 69 1 帶是在變應(yīng)力狀態(tài)下工作的 所以失效為疲勞破壞 2 帶中最大應(yīng)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 70 帶傳動在工作時(shí) 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(dāng)緊邊在A1點(diǎn)繞上主動輪時(shí) 其所受的拉力為F1 此時(shí)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(diǎn)轉(zhuǎn)到C1點(diǎn)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(yùn)動是一面繞進(jìn) 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(jīng)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(xiàn)象也發(fā)生在從動輪上 但情況相反 帶繞過從動輪時(shí) 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(yùn)動是一面繞進(jìn) 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(shí)的固有的特性 不可避免 71 或 因此 傳動比為 彈性滑動導(dǎo)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 72 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(dāng)有效拉力較小時(shí) 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(kuò)大 當(dāng)彈性滑動的區(qū)段擴(kuò)大到整個(gè)接觸弧時(shí) 帶傳動的有效拉力即達(dá)到最大臨界值Ft 若帶的工作載荷進(jìn)一步加大 當(dāng)工作載荷所產(chǎn)生的圓周力大于帶與小帶輪接觸弧上的全部摩擦力時(shí) 帶與帶輪間會發(fā)生顯著的相對滑動 即產(chǎn)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(zhuǎn)速急速降低 帶傳動失效 這種情況應(yīng)當(dāng)避免 73 1 從現(xiàn)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(gè)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(zhì)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(xiàn)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 74 張緊的目的 根據(jù)帶的摩擦傳動原理 帶必須在預(yù)張緊后才能正常工作 運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)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 75 1 定期張緊裝置 采用定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力 使帶重新張緊 將裝有帶輪的電動機(jī)安裝在裝有滑道的基板上 通過旋動左側(cè)的調(diào)節(jié)螺釘 將電動機(jī)向右推移到所需位置后 擰緊電動機(jī)安裝螺釘即可實(shí)現(xiàn)張緊 將裝有帶輪的電動機(jī)安裝可調(diào)的擺架上 76 2 自動張緊裝置 將裝有帶輪的電動機(jī)安裝在浮動的擺架上 利用電動機(jī)的自重 使帶輪隨同電動機(jī)繞固定軸擺動 以自動保持張緊力 77 3 采用張緊輪張緊裝置 當(dāng)中心距不能調(diào)節(jié)時(shí) 可采用張緊輪將帶張緊 張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè) 使帶只受單向彎曲 避免反向彎曲降低帶的壽命 同時(shí)張緊輪應(yīng)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 78 張緊輪也可以放在松邊的外側(cè) 應(yīng)盡量靠近小輪 增大在小帶輪上的包角 79 八 普通 帶傳動的設(shè)計(jì)與計(jì)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(shè)計(jì)準(zhǔn)則 在不打滑的條件下 具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命 設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)為 傳遞的功率P 主 從動輪轉(zhuǎn)速n1 n2 或傳動比i 傳動位置要求及工作條件等 設(shè)計(jì)內(nèi)容 確定帶的類型 帶的長度L 根數(shù)Z 傳動中心距a 帶輪基準(zhǔn)直徑及其它結(jié)構(gòu)尺寸等 80 1 選擇V帶型號 設(shè)計(jì)步驟和方法 1 按工作情況確定工作情況系數(shù) 確定計(jì)算功率 81 2 根據(jù)Pd和n1從圖中確定帶的型號 82 2 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1 D2 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑 算出數(shù)值后要按帶輪基準(zhǔn)直徑系列圓整 表7 7 83 3 驗(yàn)算帶速 若不能滿足 應(yīng)改選D1 5m s v1 25m s 84 初選中心距 然后選取與標(biāo)準(zhǔn)相近的基準(zhǔn)長度 d 表7 3 4 確定基準(zhǔn)長度 如果中心距未給出 可根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)需要初定中心距a0 取 a0取定后 根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系 按下式估算所需帶的基準(zhǔn)長度L 85 5 確定實(shí)際中心距 6 驗(yàn)算小帶輪的包角 不應(yīng)小于120 86 7 確定V帶的根數(shù) 包角系數(shù)K 表7 9 帶長修正系數(shù)KL 表7 3 單根V帶的基本額定功率 P0是根據(jù)特定的實(shí)驗(yàn)和分析確定的 實(shí)驗(yàn)條件 傳動比i 1 包角 180 特定長度 平穩(wěn)的工作載荷 87 由于單根 帶基本額定功率P0是在特定條件下經(jīng)實(shí)驗(yàn)獲得的 因此 在針對某一具體條件進(jìn)行帶傳動設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)根據(jù)這一具體的條件對所選定的 帶的基本額定功率P0進(jìn)行修正 以滿足設(shè)計(jì)要求 確定單根 帶所傳遞功率的增量 表7 10 88 8 計(jì)算作用在軸上的力 為了設(shè)計(jì)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(yù)緊力F0的合力來計(jì)算 89 在帶傳動中 預(yù)緊力是通過在帶與兩帶輪的切點(diǎn)跨距的中點(diǎn)M 加上一個(gè)垂直于兩輪上部外公切線的適當(dāng)載荷G 使帶沿跨距每長100mm所產(chǎn)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(shí)的預(yù)緊力為計(jì)算預(yù)緊力的1 5倍 90 例 設(shè)計(jì)某傳動裝置中的的V帶傳動 傳遞的功率P 7 5kw 轉(zhuǎn)速為n1 1440r min 從動輪的轉(zhuǎn)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(zhǔn)直徑D1 D2 由圖7 17 D1 112 140mm 91 D1 140mm 由表7 7 D2 280mm 3 驗(yàn)算帶速 4 確定基準(zhǔn)長度 a0 850mm 由表7 3 Ld 2240mm 92 5 確定實(shí)際中心距 6 驗(yàn)算小帶輪的包角 7 確定V帶的根數(shù) K 0 98 KL 1 06 P0 2 29 0 17 取z 4 93 8 計(jì)算作用在軸上的力 表7 11 q 0 1 94 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(diǎn)的一種新型帶傳動 同步帶是以鋼絲繩為強(qiáng)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(diǎn)和應(yīng)用 95 由于鋼絲繩在承受負(fù)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 96 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(yīng)與帶輪輪齒正確嚙合 帶背用來粘結(jié)包覆強(qiáng)力層 在同步帶的內(nèi)表面有尖角凹槽 以增加帶的柔性 97 同步帶的優(yōu)點(diǎn) 無相對滑動 帶長不變 傳動比穩(wěn)定 帶薄而輕 強(qiáng)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(diǎn) 制造 安裝精度要求高 成本高 98 同步帶的參數(shù) 節(jié)距pb 同步帶的主要參數(shù)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(dāng)同步帶垂直其底邊彎曲時(shí) 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 99 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 100 同步帶的標(biāo)記內(nèi)容和順序?yàn)閹чL代號 型號 寬度代號 如XXL型的標(biāo)記 101 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(shí)嚙合齒數(shù)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(chǎn)的帶輪可采用粉末冶金材料 102 三 同步帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件 傳動的用途 傳遞的功率 大小帶輪的轉(zhuǎn)速或傳動比i以及傳動系統(tǒng)的空間尺寸范圍等 設(shè)計(jì)要確定的是 同步帶的型號 帶的長度及齒數(shù) 中心距 帶輪節(jié)圓直徑及齒數(shù) 帶寬及帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 103 根據(jù)計(jì)算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1 選取帶的型號 根據(jù)所選型號查表7 12得對應(yīng)的節(jié)距pb 1 選擇同步帶的型號 104 計(jì)算功率Pd可根據(jù)傳遞的名義功率的大小 并考慮到原動機(jī)和工作機(jī)的性質(zhì) 連續(xù)工作時(shí)間的長短等條件求得 Pd PKA 105 根據(jù)帶型和小帶輪轉(zhuǎn)速 由表7 14確定小帶輪的最少齒數(shù) 大帶輪的齒數(shù)Z2 iZ1 節(jié)圓直徑 2 確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑 106 3 確定同步帶的長度和齒數(shù) 根據(jù)計(jì)算出的L 查表7 13得最接近的節(jié)線長度Lp的值 依據(jù)所選定的型號 查得相應(yīng)的齒數(shù) 107 4 確定實(shí)際中心距 5 計(jì)算小帶輪嚙合齒數(shù) 圓整 108 帶寬求得后根據(jù)表7 12選取相近而略大的標(biāo)準(zhǔn)值 6 選擇帶寬 109 7 計(jì)算作用在軸上的力 8 確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 110 例設(shè)計(jì)一液體攪拌機(jī)的同步帶傳動 已知該設(shè)備由額定功率P 2 2kW 轉(zhuǎn)速的鼠籠式電動機(jī)驅(qū)動 攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速中心距a為500mm左右 每日三班制工作 中心距可調(diào) 解 1 確定計(jì)算功率 根據(jù)已知工作條件查表7 15 取 111 2 選定帶型和節(jié)距 根據(jù) 由圖7 22確定帶型為H型 對應(yīng)的節(jié)距 3 選小帶輪數(shù)z1和帶輪直徑Dp1Dp2 由表7 14查得小帶輪最小齒數(shù)zmin 18 取小帶輪最小齒數(shù)z1 18 小帶輪節(jié)圓直徑 112 大帶輪齒數(shù) 齒數(shù)Z2 60 大帶輪節(jié)圓直徑 4 校核帶速v 帶速符合要求 113 5 確定中心距a及帶長Lp 初定中心距a0 根據(jù)機(jī)器的結(jié)構(gòu)要求 取a0 500mm 114 帶長L為 由表7 13選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長 帶的齒數(shù)z 120 帶長度代號為600 115 因?yàn)檩S間距可調(diào)整 則實(shí)際中心距a為 6 計(jì)算小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm 116 7 計(jì)算基本額定功率P0 由表7 12查得H型帶的基準(zhǔn)寬度 帶的許用工作拉力 表7 16 帶的單位長度質(zhì)量 則 117 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 118 大帶輪齒數(shù) 10 設(shè)計(jì)結(jié)果 9 計(jì)算軸上的壓力Fz 119 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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn) 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 120 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(dāng)主動件轉(zhuǎn)動時(shí)能立即拖動撓性傳動件 進(jìn)而拖動從動件 即把主動件上的運(yùn)動和力矩 精確地傳遞給從動件 二 拖動式帶傳動 121 主要特點(diǎn) 沒有任何相對滑動 傳動比準(zhǔn)確 傳動精度高 適當(dāng)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(shí)現(xiàn)變傳動比傳動 能改變運(yùn)動的形式 將回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動 或者相反 結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)范圍受到限制 一般不超過360 122 計(jì)算機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)軸上獲得恒定反作用力矩的機(jī)構(gòu) 123 選擇題 1 V帶 三角帶 傳動的帶輪基準(zhǔn)直徑應(yīng)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(dāng)張緊輪裝在帶內(nèi)側(cè)時(shí)應(yīng)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(guān)系 B A C 124 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(yīng)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(shí) 會導(dǎo)致 A 帶的壽命短B 帶的彈性滑動加劇C 帶在工作時(shí)會產(chǎn)生顫動D 小帶輪包角減小而易產(chǎn)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(yùn)動方向D 調(diào)節(jié)帶的初拉力 D D C D 125 8 與齒輪傳動和鏈傳動相比 帶傳動的主要優(yōu)點(diǎn)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?qū)嵭氖?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(shù)中 尚未標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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 126 12 V帶 三角帶 傳動 最后算出的實(shí)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(shí)有誤差B 帶輪加工有尺寸誤差C 帶工作一段時(shí)間后會松弛 故需預(yù)先張緊D 選用標(biāo)準(zhǔn)帶的長度 帶的基準(zhǔn)長度已標(biāo)準(zhǔn)化 13 帶和帶輪材料組合的摩擦系數(shù)與初拉力一定時(shí) 則帶傳動不打滑時(shí)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(shí)際傳動比 D B C 127 15 和普通帶傳動相比較 同步帶傳動的主要優(yōu)點(diǎn)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(guān) A 帶的張緊方法B 小帶輪包角C 大帶輪包角D 彎曲應(yīng)力 B 128