1、機(jī)械設(shè)計(jì)（）（零件）,第7章 帶傳動(dòng),帶傳動(dòng)概述,普通V帶結(jié)構(gòu)尺寸,普通V帶受力及應(yīng)力分析,普通V帶失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,帶傳動(dòng)的使用和維護(hù),組成：由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動(dòng)帶組成。,帶傳動(dòng)：通過(guò)環(huán)形曳引元件，在兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳動(dòng)輪之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)。,主動(dòng)輪,從動(dòng)輪,傳動(dòng)帶,1.帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu),一、概述,2.帶傳動(dòng)的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：1、適用于中心距較大的工作條件上，可通過(guò)增加帶長(zhǎng)得到。2、具有良好彈性，緩和沖擊吸收振動(dòng)（運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪音） 3、過(guò)載時(shí)，摩擦帶在帶輪上打滑，不至損壞其它零件，起安全保護(hù)作用。 4、制造維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低廉。缺點(diǎn)：1、 由于帶的彈性滑動(dòng)和打滑，故

2、不能保證定傳動(dòng)比。(嚙合型稍好)。2、 傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上壓力都比嚙合傳動(dòng)大。3、 傳動(dòng)效率低。 4、外廓尺寸大。5、 帶的壽命較短（1000-5000h）。,應(yīng)用,傳動(dòng)比要求不高，要求過(guò)載保護(hù)，中心距較大場(chǎng)合。,多級(jí)傳動(dòng)中，帶布置在高速級(jí)。,為什么？,P=FeV,3.帶傳動(dòng)分類,按橫剖面形狀分,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多。,工作面,普通V帶,寬V 帶,特點(diǎn)：1）在同樣的張緊力下，產(chǎn)生更大的摩擦力。,窄V帶,普通V帶為相對(duì)高度h/ bp0.7 的V帶。,2）環(huán)形、無(wú)接頭（傳動(dòng)平穩(wěn)）， 3）撓性差,工作面,不接觸,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī),楔的兩個(gè)側(cè)面工作面,場(chǎng)

3、合：傳遞動(dòng)力大，有需要結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合,嚙合傳動(dòng)，兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)吸振、i 準(zhǔn)確，在汽車(chē)、打印機(jī)中廣泛應(yīng)用。,機(jī)器人關(guān)節(jié),場(chǎng)合：傳動(dòng)效率高、傳遞功率大、速度高、傳動(dòng)比大,只有平帶傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)交叉?zhèn)鲃?dòng)和半交叉?zhèn)鲃?dòng),V帶截面組成,簾布結(jié)構(gòu)：一般傳動(dòng),繩芯結(jié)構(gòu)：柔韌性好，帶輪直徑可以小,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),頂 膠：伸張層 承載層：強(qiáng)力層 低 膠：壓縮層 包布層：,橡膠,橡膠,膠簾布，膠線繩,膠帆布,節(jié)面當(dāng)V帶受彎曲時(shí)， 長(zhǎng)度不變的中性層。,bp節(jié)寬/基準(zhǔn)寬度 bp=h/0.7,Ld帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 定義1：V帶在帶輪上張緊后位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度 定義2：沿著節(jié)線的長(zhǎng)度。,

4、q 楔角均為40,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),V帶截面幾何參數(shù),b頂寬。（帶的節(jié)面寬度）,h 高度,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),V帶標(biāo)準(zhǔn)化，表17-1,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),輪緣：與帶相連部分,輪轂：安裝在軸上部分,輪輻：聯(lián)接部分,實(shí)心式：小直徑,腹板式：中等直徑 輪輻式：大直徑,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),V帶輪類型,：,孔板式,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),材料,v20m/s HT200,高速用鋼制帶輪 v45m/s,基準(zhǔn)直徑Dd 節(jié)寬bp相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑Dd 系列化 見(jiàn)表17-3,小帶輪直徑不能太小見(jiàn)表17-2 Dd1 Dd1min, 帶輪楔角

5、小于40。32/34/36/38,Dd1min-小帶輪的最小基準(zhǔn)直徑,Dd,V5m/s 靜平衡 V25m/s 動(dòng)平衡,輪槽的楔角小于v帶楔角，保持V帶受彎與槽良好接觸,輪寬,相鄰槽間距,基準(zhǔn)寬度,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),中心距a,包角:,因較小,代入得:,帶長(zhǎng):,二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù),帶長(zhǎng):,已知帶長(zhǎng)時(shí)，由上式可得中心距 :,三、帶傳動(dòng)的工作原理,1、普通V帶傳動(dòng)受力分析,工作前 :兩邊初拉力F0=F0 工作時(shí):兩邊拉力變化： 變形協(xié)調(diào)條件：帶總長(zhǎng)不變， 緊邊拉力增量DF =松邊拉力減量DF 緊力F1F0DF；松邊F1F0DF,緊邊拉力 F1 =F0 + Ft/2 松

6、邊拉力 F2 =F0Ft/2,F1+ F2=2F0,F1F2=Ft,帶輪的有效拉力Ft,(Ft=2 DF),有效圓周力,取小輪一端帶為分離體：T=0帶輪所受力矩,三、帶傳動(dòng)的工作原理,2帶傳動(dòng)的最大有效圓周拉力及其影響,當(dāng)帶有打滑趨勢(shì)時(shí)：摩擦力達(dá)到極限值， 帶的有效拉力也達(dá)到最大值。松緊邊拉力 F1 和 F2 的關(guān)系: 撓性體的歐拉公式 a包角（rad）一般為小輪包角,帶傳動(dòng)的最大有效圓周力（臨界值（不打滑時(shí)）,F0 : 適當(dāng)F0 包角:包角越大承載能力越好； f : f越大，F(xiàn)tmax越大,，,柔韌體摩擦的歐拉公式,e-自然對(duì)數(shù)的底（e=2.718） f-帶與輪之間的摩擦系數(shù) （V帶為當(dāng)量摩

7、擦系數(shù)） -帶在帶輪上的包角 rad （平行傳動(dòng)時(shí)為小輪包角）,F1,F2,F,F+dF,dFN,fdFN,dd,最大有效拉力的影響因素,最大有效拉力,預(yù)緊力 F0 ：,包角 ：,摩擦系數(shù)f,f,討論,受限V型帶的材料,過(guò)分拉伸會(huì)降低壽命,包角不能太小,摩擦系數(shù)經(jīng)可能大的材料,最大有效拉力的影響因素,最大有效拉力,討論,V型帶與平帶傳動(dòng)初拉力相等,但是法向力不等,此時(shí)的磨檫力不同,從而引起傳動(dòng)功率的不同.,為什么V型帶傳遞功率大呢?,因?yàn)?,三、帶傳動(dòng)的工作原理,2、離心應(yīng)力c,3、彎曲應(yīng)力,當(dāng)帶型號(hào)，材料一定時(shí)，,小帶輪直徑不能太小, 帶內(nèi)最大應(yīng)力：,1、拉應(yīng)力,2=F2/A（松邊拉力）,1

8、2,帶工作時(shí)，受到三種應(yīng)力,r-基準(zhǔn)半徑，ha-基準(zhǔn)線上槽深或中性層到最外層的距離,q單位帶長(zhǎng)質(zhì)量,直徑越小,彎曲應(yīng)力越大,離心力雖然只作用在圓周運(yùn)動(dòng)部分,但是其引起的拉力作用與帶的全長(zhǎng)內(nèi),三、帶傳動(dòng)的工作原理,帶工作在循環(huán)變應(yīng)力作用下,其值在,當(dāng)循環(huán)到達(dá)一定次數(shù)就會(huì)疲勞斷裂了,三、帶傳動(dòng)的工作原理,3.工作應(yīng)力分析,緊邊應(yīng)力= 離心應(yīng)力sc拉應(yīng)力s1,小帶輪應(yīng)力 離心應(yīng)力sc 彎曲應(yīng)力sb1 拉應(yīng)力,松邊應(yīng)力= 離心應(yīng)力sc拉應(yīng)力s2,大帶輪應(yīng)力 離心應(yīng)力sc 彎曲應(yīng)力sb1 拉應(yīng)力,彎曲應(yīng)力,三、帶傳動(dòng)的工作原理,4彈性滑動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理,機(jī)理：帶為彈性體、松緊邊拉力不同,主動(dòng)輪：,b 點(diǎn):開(kāi)始

9、接觸，拉力F1，V帶b=V輪1。,輪1：bc,帶：bc,使得：V帶V輪1,從動(dòng)輪：同理，只是： V輪2 V帶,帶逐漸縮短。,由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象。,動(dòng)角 動(dòng)弧,靜角 靜弧,彈性滑動(dòng)與打滑,帶與主動(dòng)帶輪之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即為彈性滑動(dòng)或蠕動(dòng)。 產(chǎn)生彈性滑動(dòng)的弧段及稱為動(dòng)弧，未產(chǎn)生彈性滑動(dòng)的弧段及稱為靜弧。動(dòng)弧位于帶離開(kāi)帶輪前的某一弧段，靜弧位于帶進(jìn)入帶輪后的某一弧段。 動(dòng)弧并非恒定不變而是隨著工作外載荷的變化而自動(dòng)地呈正比變化，工作外載荷越大，V帶緊、松兩邊的拉力差值越大，應(yīng)力差值越大，動(dòng)弧也就相應(yīng)擴(kuò)大，以增大抗衡外載荷所需的摩擦力。當(dāng)工作外載荷增大到使帶傳動(dòng)即將過(guò)載

10、時(shí)，動(dòng)弧擴(kuò)大到帶與帶輪的整個(gè)接觸弧段，帶與帶輪的整個(gè)接觸面全部產(chǎn)生彈性滑動(dòng)。這時(shí)，摩擦力達(dá)極限值，即有效拉力達(dá)到Ftmax，如外載荷一經(jīng)超過(guò)Ftmax，帶就在帶輪上打滑，傳動(dòng)失效。 打滑使帶發(fā)生嚴(yán)重磨耗，溫升劇增，運(yùn)行失穩(wěn)。因此，為了保證V帶傳動(dòng)的正常工作，應(yīng)當(dāng)避免產(chǎn)生打滑。,三、帶傳動(dòng)的工作原理,彈性滑動(dòng)特點(diǎn),彈性滑動(dòng)會(huì)引起下列后果： （1）從動(dòng)輪的圓周速度總是落后于主動(dòng)輪的圓周速度 （2）損失一部分能量，降低了傳動(dòng)效率，會(huì)使帶的溫度升高；并引起傳動(dòng)帶磨損,彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng) 中不可避免的現(xiàn)象，是正常工作時(shí)固有特性,（ 只要帶工作，必存在有效圓周力，必然有拉力差）,三、帶傳動(dòng)的工作原理,滑動(dòng)率

11、：由于彈性滑動(dòng)引起從動(dòng)輪圓周速度低于主動(dòng)輪圓周速度，其相對(duì)降低率通常稱為帶傳動(dòng)滑動(dòng)系數(shù)或滑動(dòng)率,通常,i為實(shí)際的傳動(dòng)比,在正常工作的帶傳動(dòng)中，滑動(dòng)率一般在（12）%的范圍內(nèi)變動(dòng)。所以對(duì)于要求精確傳動(dòng)比的機(jī)械，不應(yīng)采用摩擦型帶傳動(dòng)，對(duì)于輸出轉(zhuǎn)速不要求精確的機(jī)械，可以忽略不計(jì)。,三、帶傳動(dòng)的工作原理,5打滑問(wèn)題,造成帶的嚴(yán)重磨損并使帶的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài) 帶在大輪上的包角大于小輪上的包角，所以打滑總是在小輪上先開(kāi)始的 打滑是由于過(guò)載引起的，避免過(guò)載就可以避免打滑,若傳遞的基本載荷超過(guò)最大有效圓周力,帶在帶輪上發(fā)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)即打滑,四、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,帶傳動(dòng)的失效形式是：打滑和疲勞斷

12、裂,V帶疲勞斷裂：帶在變應(yīng)力下工作，隨著時(shí)間的進(jìn)展，V帶先在局部出現(xiàn)疲勞裂紋脫層，隨之出現(xiàn)疏松狀態(tài)，最后發(fā)生斷裂導(dǎo)致傳動(dòng)失效 。 打滑：當(dāng)工作外載荷超過(guò)V帶最大有效拉力Ftmax（即極限摩擦力）時(shí)，帶與小V帶輪的整個(gè)工作接觸面間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致傳動(dòng)打滑失效。,四、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命，工作時(shí)不打滑,-在一定條件下（包角 =1800,傳動(dòng)比i=1,規(guī)定帶長(zhǎng)），由帶的疲勞強(qiáng)度決定的許用拉應(yīng)力,四、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,當(dāng),帶傳動(dòng)將發(fā)揮最大效能,在即將打滑的臨界狀態(tài)下，帶傳動(dòng)的最大有效圓周力,帶既不打滑又有一定疲勞強(qiáng)度時(shí)所能傳遞的功率，查表

13、17-5,(kW),四、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,特定條件：,載荷平穩(wěn) 包角a1=p（i=1） 帶長(zhǎng)Ld為特定長(zhǎng)度 強(qiáng)力層為化學(xué)纖維,條件變化時(shí)：i 1,Kb 彎曲影響系數(shù) Ki 傳動(dòng)比系數(shù),ka 包角修正系數(shù)，表176 kL 帶長(zhǎng)修正系數(shù)，表177,單根V帶的許用傳遞功率：,a2p，應(yīng)力減小，強(qiáng)度增加,(查表175，根據(jù)n1和dd1),五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)主要是： 選擇帶的型號(hào)，計(jì)算帶的根數(shù)以及合理的確定有關(guān)參數(shù)等,設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)的一般已知條件是： 傳動(dòng)用途和工作條件；傳動(dòng)的功率P；主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1和n2或傳動(dòng)比i，對(duì)傳動(dòng)位置和外部尺寸要求等,五、普通V帶傳

14、動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟,1 確定設(shè)計(jì)功率,P名義功率； KA工作情況系數(shù),五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,2 選擇帶型,普通V帶選型圖 圖17-4,若處于兩種型號(hào)交界處,計(jì)算功率 & 小輪轉(zhuǎn)速,五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd2,Dd2iDd1 或,由于取標(biāo)準(zhǔn)，使i變化，應(yīng)保證傳動(dòng)比相對(duì)誤差：,五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,4 驗(yàn)算帶的速度,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使,帶速高圓周力小，需要帶少；但離心力大。 一般在=525m/s內(nèi)選取,以 =2025m/s最為有利,5 確定中心距a和V帶長(zhǎng)度Ld,1）初選a0,五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,2）計(jì)算Ld0,3）查L(zhǎng)d 圖17-5

15、 4）計(jì)算實(shí)際中心距,a 結(jié)構(gòu)尺寸，高速時(shí)帶顫動(dòng)，1不穩(wěn)定,a 結(jié)構(gòu)緊湊,a ,1 降低傳動(dòng)能力,五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,7 確定v帶的根數(shù)z,8 確定初拉力F0，表17-9 圖17-12,N,6 驗(yàn)算小輪包角1 1與i有關(guān),為保證1不過(guò)小,傳動(dòng)比i不宜過(guò)大。通常 i 7 ,個(gè)別情況下可達(dá)到10,初拉力的橈度檢測(cè)法,V F0,額定功率,五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,9 計(jì)算作用在軸上的力Q,10、帶輪設(shè)計(jì),11、張緊裝置,六、帶傳動(dòng)裝配、張緊、維護(hù),帶的張緊與維護(hù),1、帶的張緊方法,定期張緊法，加張緊輪法,張緊輪位置：V帶：松邊內(nèi)側(cè)靠大輪 平帶：松邊外側(cè)靠小輪,六、帶傳動(dòng)裝配、張緊、維護(hù),平

16、帶傳動(dòng)：張緊輪宜裝于松邊外側(cè)(帶薄)靠近小輪,主要用以增大平帶傳動(dòng)包角。,V帶傳動(dòng)：張緊輪不宜裝在緊邊,應(yīng)裝于松邊內(nèi)側(cè)(帶厚),使帶只受單向彎曲,且靠近大輪,防止小帶輪包角減小。,圖示為帶傳動(dòng)的張緊方案，試指出不合理之處。,張緊輪,六、帶傳動(dòng)裝配、張緊、維護(hù),提高工作能力措施,1、增大摩擦系數(shù),Fmax （Ff ）,與帶和帶輪材料、表面狀況、工作環(huán)境、帶類型有關(guān)。,1）材料配對(duì),2）采用V帶：當(dāng)量摩擦系數(shù)v1.7 。,楔形增壓原理,m=0.3mv=0.500.53,(f=320、340、360),六、帶傳動(dòng)裝配、張緊、維護(hù),2、適當(dāng)增大F0,F0正壓力Ff Fmax Pmax ,但： F0,應(yīng)嚴(yán)格控制F0大小。,F0帶傳動(dòng)的工作