CHL1第七章摩擦輪傳動和帶傳動§7.1概述

§7.2摩擦輪傳動§7.3摩擦無級變速器§7.4帶傳動§7.5同步帶傳動§7.6其它帶傳動簡介CHL2§7.1概述基本傳動原理摩擦輪傳動和大部分的帶傳動是借助摩擦力來實現(xiàn)運動和轉(zhuǎn)距的傳遞。特點及其應(yīng)用優(yōu)點：不僅可實現(xiàn)定傳動比傳動還可實現(xiàn)變傳動比傳動。常制作各種無極變速器，能簡單方便地實現(xiàn)傳動比地調(diào)節(jié)；結(jié)構(gòu)簡單，易于制造；傳動平穩(wěn)，工作時噪聲小；有過載保護(hù)功能。缺點：傳動比難以保持恒定，故傳動精度低；不適合大轉(zhuǎn)矩傳動；傳動件磨損較快，壽命低；傳動效率較低。返回本章首頁CHL3§7.2摩擦輪傳動機構(gòu)構(gòu)成傳動原理主動輪順時針轉(zhuǎn)動時，由法向力Fn在接觸處產(chǎn)生阻止主動輪轉(zhuǎn)動的摩擦輪Ft’；相應(yīng)地從動輪上受到Ft’地反作用力Ft；當(dāng)Ft足夠大時，從動輪開始旋轉(zhuǎn)。傳動比傳動比概念彈性滑動打滑實際傳動比法向力計算摩擦輪材料FnFn’FtFt’n1從動輪，帶滑塊。主動輪機架返回第一節(jié)CHL4主動輪從動輪【注】1、圖中n1和n2分別為主動輪和從動輪的轉(zhuǎn)速；T1為主動輪的轉(zhuǎn)矩，T2為從動輪的阻力矩。2、灰色部分為壓縮區(qū)。ABA2φA1B1φB2彈性滑動 摩擦輪接觸處的表面彈性變形從入口處開始，到出口處結(jié)束，這是個漸變的過程。 兩輪接觸由于材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動稱為彈性滑動。打滑 若接觸區(qū)能產(chǎn)生的最大摩擦力矩不能克服阻力矩T2，此時主動輪將無法帶動從動輪轉(zhuǎn)動，此時主動輪將在從動輪表面上產(chǎn)生全面滑動，此即打滑。

打滑會引起摩擦力表面嚴(yán)重磨損，降低傳動壽命，應(yīng)盡量避免。彈性滑動可以減輕，不能避免；而打滑可以避免。返回本節(jié)首頁CHL5實際傳動比其中，ε稱為速度損失率，或滑動率。是指由彈性滑動的存在造成的從動輪圓周速度小于主動輪圓周速度而出現(xiàn)的速度損失。不同材料的滑動率不盡相同，如：鋼－鋼ε為0.2%，鑄鐵－鑄鐵ε為0.2%，橡膠－鋼ε為3%，夾布膠木－鋼ε為1%。圓周摩擦輪的法向力計算為了正常傳動，兩輪之間的法向力Fn必須足夠大，以產(chǎn)生足夠大的摩擦力克服從動輪的阻力矩T2。克服從動輪阻力矩所需的最小圓周力Ft稱為傳遞的名義載荷。則法向力可計算如下：返回本節(jié)首頁CHL6其中P為傳遞的功率；D1為主動輪直徑；n1主動輪轉(zhuǎn)速；f為摩擦系數(shù)；K為載荷系數(shù)，一般取1.2~1.5。摩擦輪材料要求：彈性模量大：減小彈性滑動摩擦系數(shù)大：便于以較小的法向力實現(xiàn)正常工作表面接觸強度大，耐磨：獲得較長的使用壽命常見材料淬火鋼－淬火鋼淬火鋼－表面硬化鑄鐵鑄鐵－鑄鐵鋼或鑄鐵－工程塑料返回本節(jié)首頁CHL7§7.3摩擦無級變速器構(gòu)成及工作原理構(gòu)成傳動機構(gòu)加壓裝置調(diào)速機構(gòu)工作原理變速范圍最小速比i12min最大速比i12max變速范圍Rb分類及其應(yīng)用參加教材P113圖7－6。返回本章首頁CHL《測控裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計》課件8傳動機構(gòu)：滾輪1和圓盤2加壓裝置：彈簧3調(diào)速機構(gòu)：絲杠4和螺母5

需調(diào)速時，轉(zhuǎn)動絲杠4，通過螺母5和夾套6帶動滾輪1沿著軸7移動，改變滾輪與圓盤之間的接觸位置，從而實現(xiàn)可連續(xù)變化的不同的速比，即無級調(diào)速。返回本節(jié)首頁

圓錐摩擦輪傳動

摩擦輪傳動除了在機械無級變速器中廣泛采用外，在鍛壓、起重、運輸、機床、儀表等設(shè)備中也常用到，其基本型式見下圖：F圓柱平摩擦輪傳動圓柱槽摩擦輪傳動aD2D1FpFp中間為空檔正轉(zhuǎn)

反轉(zhuǎn)

摩擦輪傳動基本型式的演化：增速減速

摩擦輪傳動靠摩擦傳遞運動，接觸處不可避免地要產(chǎn)生彈性滑動，有的傳遞型式還要產(chǎn)生幾何滑動，過載時會出現(xiàn)打滑。

主要失效形式是：對摩擦輪材料的主要要求是：１.

接觸疲勞強度高，耐磨性好、以便延長工作壽命；摩擦輪傳動的計算公式見后續(xù)表。

摩擦輪傳動常用的材料副、工作條件、性能數(shù)據(jù)及使用場合見下頁表。

２.

彈性模量大，以便減小彈性滑動和功率損耗；３.

摩擦系數(shù)大，以便在滿足所需要摩擦力的前提下，降低壓緊力；接觸疲勞過度磨損打滑摩擦輪傳動常用的材料機械性能摩擦輪傳動材料副工作條件摩擦系數(shù)f許用接觸應(yīng)力[σp]/MPa許用線性載荷[q]/(N/mm)適用場合鋼--鋼0.1~0.21.2~1.5HBS--鑄鐵-鋼或鑄鐵0.1~0.151.5σBb--淬火鋼-淬火鋼油中0.03~0.0525~30HRC--夾布膠木-鋼或鑄鐵皮革-鑄鐵木材-鑄鐵橡膠-鑄鐵無潤滑0.2~0.25--40~800.25~0.35--20~300.4~0.5--5~150.45~0.6--10~30傳動空間較小，轉(zhuǎn)速較高，功率較大工作頻繁傳動空間較大，功率、轉(zhuǎn)速一般，開式傳動傳動功率較小，轉(zhuǎn)速較低，間歇工作注：σBb為鑄鐵的彎曲疲勞極限，單位為MPa圓柱平摩擦輪傳動的計算公式傳動類型計算項目計算公式說明法向壓緊力Fp按接觸疲勞強度計算中心距a按許用線性載荷計算中心距aF—傳遞的圓周力NF---摩擦系數(shù)；K---載荷系數(shù)i—減速傳動比；E---綜合彈性模量MPa；

2E1E2K=———E1+E2P1---主動軸傳動功率kW；φa---輪寬系數(shù)，φa=b/a,

常取0.2-0.4;n2---從動輪轉(zhuǎn)數(shù)r/min；正號用于外接觸，負(fù)號用于內(nèi)接觸；

KP11290a=(i±1)3E——(——)2

φafn2i[σH]

KP1(i±1)a=3090—————

φafn2i[q]

KFFp=——f圓柱平面摩擦輪傳動傳動類型計算項目計算公式說明徑向壓緊力Fp按接觸疲勞強度計算中心距a/mm按許用線性載荷計算中心距a/mmβ—槽輪夾角之半，常取15?

z—摩擦輪槽數(shù)；[輪槽接觸部位深h≤0.04D1,D1為小輪節(jié)圓直徑，即接觸線長l=hcos

β;接觸部位最小槽寬δ=3mm(鋼)，5mm(鑄鐵)；徑向間隙c≈2mm

KP11615a=(i±1)3E——(——)2(i±1)

fzn2i[σH]

KP1

a=7590(i±1)

—————

fzn2i[q]

KFFp=——sinβ

f圓柱槽摩擦輪傳動圓柱槽摩擦輪傳動的計算公式圓錐摩擦輪傳動的計算公式傳動類型計算項目計算公式說明軸向壓緊力Fp按接觸疲勞強度計算錐距R/mm按許用線性載荷計算錐距R/mmδ1—小輪錐頂半角δ2—大輪錐頂半角φR---輪寬系數(shù)，φR=B/R,

常取0.2-0.4;

KFFp1=——sinδ1

f圓錐摩擦輪傳動

KFFp2=——sinδ2

f注：1）侵入油中的金屬摩擦輪傳動如處于不穩(wěn)定載荷下工作時，式中[σH]

的應(yīng)改用KH[σH],為接觸疲勞壽命系數(shù)。

2）侵入油中工作的閉式摩擦輪傳動還應(yīng)進(jìn)行熱平衡計算。概述由主動輪、從動輪和傳動帶組成?！?-4帶傳動嚙合型帶傳動：靠帶上的齒和帶輪上的齒相互嚙合傳遞運動和動力。也稱為

同步帶傳動1．帶傳動的組成2．傳動原理本章主要介紹摩擦帶傳動。主動輪從動輪摩擦型帶傳動：靠帶和帶輪間的摩擦力傳遞運動和動力。一.帶傳動的類型和張緊裝置帶傳動的特點和類型3．帶傳動的類型平帶傳動：V帶傳動：多楔帶傳動：應(yīng)用不太廣，例如：高速磨床。常多根并用，承載能力大。應(yīng)用最為廣泛相當(dāng)于多個小V帶組成，兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優(yōu)點。適用于輕載的場合，例如：縫紉機。工作面工作面概述按截面形狀的不同，摩擦帶傳動分為：圓帶傳動：平帶傳動分為：開口傳動；交叉?zhèn)鲃雍桶虢徊鎮(zhèn)鲃?。（帶的類型→?/p>

◆帶必須在張緊后，傳動才能正常工作；4.帶傳動的張緊裝置張緊的目的◆運轉(zhuǎn)一定時間后，帶會松弛，必須重新張緊，才能正常工作。常見的張緊裝置有定期張緊裝置和自動張緊裝置。1)、定期張緊裝置（見圖7－19）§8-5帶傳動的張緊裝置帶傳動的張緊裝置張緊輪張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲。同時張緊輪應(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。2)、自動張緊裝置

帶傳動的張緊裝置帶傳動概述4概述2.帶有彈性，能緩沖減振，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音??；3.摩擦帶傳動過載時帶與帶輪打滑，以此保護(hù)其他零件。缺點：1.帶的壽命短，在有油的場合，壽命更短；2.對摩擦帶傳動，傳動比不恒定；優(yōu)點：1.適用于中心距較大的傳動，4．帶傳動的特點在各類機械中應(yīng)用廣泛，但摩擦帶傳動不適用于對傳動比有精確要求的場合。5．帶傳動的應(yīng)用通常，傳遞的功率≤700kW；帶速一般為5～25m/s；傳動比i

≤7。3.效率較低。4.結(jié)構(gòu)簡單，成本低；

小大

Ｖ帶的截面尺寸

V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、聯(lián)組V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣，本節(jié)主要介紹普通V帶傳動。普通V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，是無接頭的環(huán)形（詳見圖7-10）包布頂膠承載層底膠七種截型：Y，Z，A，B，C，D，E（見表7-2）基準(zhǔn)長度：沿節(jié)面量得的周線長度。1.V帶（標(biāo)準(zhǔn)系列見表7－3）二、V帶及V帶輪相對高度h/bp

≈0.7）注：V帶在帶輪上彎曲時，帶中保持原有長度不變的周線稱為節(jié)線；由全部節(jié)線組成的面稱為節(jié)面；節(jié)面寬度稱為節(jié)寬，用表示。節(jié)面（詳細(xì)介紹）楔角φ=40oV帶輪2.普通V帶輪輪緣輪轂注：輪槽的楔角應(yīng)比普通V帶的楔角（40°）小。為什么？（輪槽）輪槽尺寸（見表7－4）?；鶞?zhǔn)直徑

D：V帶輪的典型結(jié)構(gòu)：實心式腹板式孔板式

輪輻式（詳細(xì)介紹）（見圖7－11）輪槽寬度等于V帶節(jié)寬bp處的圓周直徑。腹板（或輪輻）帶輪的材料：灰鑄鐵鋼鋁合金工程塑料等。普通Ｖ帶傳動設(shè)計

D三.帶傳動的幾何關(guān)系1.幾何參數(shù)帶輪直徑D1,D2中心距a帶長L包角α1,

α22.參數(shù)關(guān)系α1=180o-(D2-D1)*57.3o/aL=2a+(D2+D1)*π/2+(D2-D1)2/(4a)D1D2a

四、受力分析尚未工作狀態(tài)

帶傳動尚未工作時，帶所受的拉力稱為張緊力，用F0表示。工作狀態(tài)

帶傳動工作時，一邊拉緊，稱為緊邊；拉力由F0F1

另一邊放松，稱為松邊。拉力由F0F2松邊拉力緊邊拉力設(shè)帶的總長度不變，則F1－F0＝F0－F2即：F1＋F2＝2F0主動從動（1）

F1=F0+Ft/2F2=F0-Ft/2(3)有效拉力Ft＝F1－F2（2）帶傳動的工作情況分析

有效拉力Ft（N）的大小取決于所傳遞的功率P（kW）。即帶速（m/s）

有效拉力Ft

是由帶與帶輪接觸面上的摩擦力提供的。當(dāng)傳遞的功率超過極限摩擦力（即過載）時，將發(fā)生“打滑”現(xiàn)象。打滑是由過載引起的一種失效形式。纏繞在帶輪上的帶作圓周運動，帶的全長都將受到離心拉力：式中：q－每米帶長的質(zhì)量，kg/m。

受力分析1受力分析2由上面公式可知：即將打滑時，有效拉力達(dá)到最大。此時，F(xiàn)1和F2之間的關(guān)系為：

－－－歐拉公式忽略離心拉力時（4）由（1）、（2）、（4）式整理得：最大有效拉力預(yù)緊力F0↑，則Ftmax↑包角α↑，則Ftmax↑當(dāng)量摩擦系數(shù)fv

↑，則Ftmax↑帶傳動的工作情況分析e=2.7183fv

----當(dāng)量摩擦系數(shù),平帶fv=f,V帶fv=f/sin(φ/2)α---包角(rad)應(yīng)力分析在工作中，帶所受的應(yīng)力有：五、帶傳動的應(yīng)力分析注：1）打滑總是發(fā)生在小輪上。2）對于V帶傳動，各式中的f應(yīng)換為當(dāng)量摩擦系數(shù)

fv

。松邊：（作用于帶的全長）離心拉應(yīng)力：1）拉應(yīng)力緊邊：

顯然，V帶傳動比平帶傳動產(chǎn)生的摩擦力大，承載能力大。帶傳動的工作情況分析纏繞在帶輪上的帶作圓周運動，帶的全長都將受到離心拉力：2）式中：q－每米帶長的質(zhì)量，kg/m。

v-帶速m2/s應(yīng)力分析3）彎曲應(yīng)力：帶繞在帶輪上時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力分析詳見→式中：E－－帶的彈性模量（Mpa）h－－帶的厚度（mm）－－帶輪的直徑（mm）帶中的應(yīng)力分布見圖7－15。緊邊剛繞上小帶輪處應(yīng)力最大。帶受變應(yīng)力作用，會產(chǎn)生“疲勞破壞”－－是帶傳動的另一失效形式。帶的疲勞強度條件：≤小輪上的彎曲應(yīng)力許用應(yīng)力帶傳動的工作情況分析六、帶傳動的彈性滑動

1).

彈性滑動

帶傳動中由于帶的彈性和拉力差所引起的帶與帶輪之間的微小相對滑動，稱為彈性滑動。后果：

>考慮彈性滑動時，傳動比為：（演示→）主動輪

2).

滑動率表示彈性滑動的程度。通常，，一般工程計算可以忽略不計，則帶傳動的工作情況分析α3).

打滑實踐證明滑動只發(fā)生在范圍內(nèi)，外載荷越大，越大，當(dāng)＝時，產(chǎn)生全面滑動－－打滑A1C1設(shè)計準(zhǔn)則帶傳動的主要失效形式是：打滑和帶的疲勞破壞。帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則：不打滑，帶又具有一定的疲勞強度。（P0→）七、普通V帶傳動的設(shè)計與計算

單根普通V帶在特定條件下的基本額定功率P0見表7-8。特定帶長，載荷平穩(wěn)普通Ｖ帶傳動設(shè)計1).單根V帶的基本額定功率P0V帶傳動的設(shè)計12)．設(shè)計計算及參數(shù)選擇原始數(shù)據(jù)：功率P，轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比i）及工作條件等。設(shè)計內(nèi)容：確定帶的截型、長度、根數(shù)、傳動中心距、帶輪直徑、

壓軸力、張緊力等。1.求計算功率Pd式中：－工況系數(shù)，見表7－5。2.確定帶的截型根據(jù)Pd和小輪轉(zhuǎn)速n1查圖7－17選取。（選型圖→）3.確定帶輪直徑D1,D2注：為減小彎曲應(yīng)力，規(guī)定了最小帶輪直徑Dmin。（見表7－6）D1≥Dmin

；（D

的系列值見表7－7）普通Ｖ帶傳動設(shè)計（工況系數(shù)→）4.驗算帶速，則離心力，接觸面上的正壓力，承載能力，則傳遞的功率，即承載能力合適的帶速為：5.中心距a和帶的基準(zhǔn)長度

LdV帶傳動的設(shè)計2a過大，帶容易顫動；a過小，則帶容易疲勞。初定中心距：按式（7－12）計算所需的帶長選標(biāo)準(zhǔn)的（表7－3）計算實際中心距a≈a0+(Ld-L)/2普通Ｖ帶傳動設(shè)計V帶傳動的設(shè)計3P0——考慮時，單根V帶的功率增量，見表7－10

。

P0——單根普通Ｖ帶的基本額定功率，見表7－8。6.驗算小輪包角按式（7－11)計算。越小，則承載能力就越低。故，要求：7.計算帶的根數(shù)Z≥KL——帶長修正系數(shù)，見表7－3。K——包角修正系數(shù)，見表7－9。普通Ｖ帶傳動設(shè)計（P0→）（KL→）（K→）(特殊情況下α1≥900)V帶傳動的設(shè)計48.張緊力F0

F0越大，則承載能力越大，但帶所受的拉力也越大，使帶的壽命降低。合適的張緊力F0

=9.壓軸力Fz按式（7－32）計算，見圖7－18。例題見教材。普通Ｖ帶傳動設(shè)計新帶為上述值的1.5倍一.同步帶結(jié)構(gòu)同步帶由兩部分組成：強力層：多采用鋼絲繩或玻璃纖維。布置在帶的節(jié)線位置?；w：包括帶齒和帶背帶齒—與帶輪輪齒嚙合帶背—用來粘結(jié)包覆強力層。常用材料為聚氨脂和氯丁橡膠。帶背內(nèi)表面開有尖角的凹槽,以增加帶的柔性。工作原理同步帶構(gòu)成§7.5同步帶傳動CHL《測控裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計》課件36主要參數(shù)節(jié)距Pb

：在規(guī)定張緊力下，同步帶縱向截面上相鄰兩齒中心軸線間節(jié)線上的距離。節(jié)線長度Lp

：節(jié)線是指當(dāng)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)線的傳遞亦稱為公稱長度。基準(zhǔn)帶寬

bs0材料：強力層：要求有高的抗拉強度和抗彎曲疲勞強度，彈性模量要大，故多采用鋼絲繩或玻璃纖維。CHL37DpDaabsht2βpbF繩芯基體a）梯形齒b）半圓弧齒c）雙圓弧齒帶背帶齒同步帶構(gòu)成及其參數(shù)返回本節(jié)首頁返回分類部分CHL《測控裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計》課件38基體：要求有良好的耐磨性、強度、抗老化性以及與強力層的粘結(jié)性。常用材料有聚氨酯和氯丁橡膠。分類按節(jié)距：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共七種。其參數(shù)可查看相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。按齒形：梯形齒、半圓弧齒、雙圓弧齒等。其中，梯形齒同步帶又可分為單面帶和雙面帶兩種。帶輪結(jié)構(gòu)除了有輪齒之外，與其它帶輪結(jié)構(gòu)相似。輪齒齒形一般有漸開線齒形和直邊齒形兩種。材料一般用鋼或鑄鐵，輕載場合用輕合金或塑料。大批量生產(chǎn)時也用粉末冶金材料。CHL39同步帶傳動同步帶內(nèi)的鋼絲繩在承受載荷之后仍能保持同步帶節(jié)距不變，故同步帶與帶輪間傳動時無相對滑動，做的是同步傳動，因此稱為同步帶傳動。返回本節(jié)首頁二.同步帶傳動特點

1）帶與帶輪間無相對滑動，由于強力層中的鋼絲繩在承受載荷后能保持同步帶的節(jié)距不變。2）允許較高的線速度。齒形帶較薄，單位長度質(zhì)量小。3）允許帶輪直徑較小，傳動比較大。帶的柔性好。4）初拉力小。軸及軸承上受的載荷小。同步帶不是靠摩擦傳動5）噪聲小。6）中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求較高。否則同步帶工作中會跑偏?？傊和綆鲃邮蔷C合了帶傳動和齒輪傳動優(yōu)點的一種新型帶傳動V帶傳動的設(shè)計11)．設(shè)計計算及參數(shù)選擇原始數(shù)據(jù)：功率P，轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比i）及工作條件等。設(shè)計內(nèi)容：確定同步帶的型號、長度、齒數(shù)、傳動中心距、帶輪節(jié)圓直徑及齒數(shù)、帶寬、帶輪結(jié)構(gòu)等。

1.求計算功率Pd式中：－工況系數(shù)，見表7－15。2.確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑根據(jù)Pd和小輪轉(zhuǎn)速n1查圖7－17選取。（選型圖→）3.確定帶輪直徑D1,D2注：為減小彎曲應(yīng)力，規(guī)定了最小帶輪直徑Dmin。（見表7－6）D1≥Dmin

；（D

的系列值見表7－7）普通Ｖ帶傳動設(shè)計（工況系數(shù)→）三、同步帶傳動的設(shè)計與計算4.驗算帶速，則離心力，接觸面上的正壓力，承載能力，則傳遞的功率，即承載能力合適的帶速為：5.中心距a和帶的基準(zhǔn)長度

LdV帶傳動的設(shè)計2a過大，帶容易顫動；a過小，則帶容易疲勞。初定中心距：按式