机械设计基础第9章带传动和链传动

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

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 链传动的润滑和布臵

§9-1

带传动的类型和应用

带传动的组成： 主动轮1、从动轮2、环形带3。 F0 F01n1 3

2

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，依靠摩擦力托动 从动轮一起同向回转。洛阳高专用

F0

带传动的类型 摩擦型 类型 啮合型

平皮带 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

应用：两轴平行、且同向转动的场合。称为开口传动。洛阳高专用

带传动的几何关系 中心距a 包角α: 2

B Aα1

θ θ θ α2

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

d2

d 2 d1

57.3

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 )

洛阳高专用

1 2 d 2 d1 以 cos 1 sin 1 及 代入得： 2 2a

B

Aα1

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 洛阳高专用

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

洛阳高专用

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

销轴

自动张紧装置张紧轮洛阳高专用

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。洛阳高专用

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

洛阳高专用

§9-2F1 = F2 = F0F0

带传动的受力分析n2 n1 松边 F2 F2 n1 F1 F1 紧边

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

n2

F0 F0

主动轮

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洛阳高专用

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， dα 导致传动失效。以平带为例，分析打滑时紧边拉力F 和松边拉力F 之间的关系。 F1

1000

2

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

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

F+dF

F1

洛阳高专用

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

→绕性体摩擦的基本公式洛阳高专用

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

1 F F1 F2 F1 (1 f ) e用α1 → αFQ

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

FN/2

洛阳高专用

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 e洛阳高专用

f '

§9-3F1 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

rdαF1

dFNc m a (rd )q r v (rd )q r 2 qv d N洛阳高专用

2

2

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

rdα

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。

Fc qv2 离心拉应力： c A A

MPa

dα 2

Fc

F1

洛阳高专用