机械设计教程-8带传动

2020-11-06 17:21

  第一讲

   一、教学目标 (一)能力目标 1.掌握带传动的受力、应力分析 2.能区别弹性滑动与打滑 (二)知识目标 1.了解带传动的类型与特点。 2.掌握带传动的应力分布规律 二、教学内容 1.带传动的工作原理、类型、特点及应用 2.V带和带轮 3.带传动的工作情况分析 三、教学的重点与难点 (一)重点 带传动工作原理、受力分析、带的应力分布图。 (二)难点 弹性滑动与打滑的区别。 四、教学方法与手段 利用动画演示弹性滑动、应力分布,实物图片展示带传动的应用场合。 第一节概述 带传动是利用张紧在带轮上的传动带与带轮的摩擦或啮合来传递运动和动力的。由于带传动具有传动平稳、结构简单、造价低廉、不需润滑和能缓冲吸振等优点,所以在机械中应用广泛。 8.1.1 带传动的类型 根据传动原理不同,带传动可分为摩擦传动型和啮合传动型两大类。按带的截面形状分,摩擦带可分平带(最简单,适合于a较大的情况)、V带(三角带)、圆带(适用于小功率传动)、多楔带(适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合)等(图4-23)。平带有帆布带、编织带、复合锦纶带、高速绳芯带。V带有普通V带、汽车V带、齿型V带、接头V带、大楔角v带、多楔带、窄V带等。啮合传动(同步带传动),适于高速、高精度仪器装置中带比较薄,比较轻。带有接头(胶接)在光滑轮面上工作,内面为工作面,接头影响平稳性。 机械设计教程-8带传动机械设计教程-8带传动 摩擦传动带 啮合传动带 8.1.2带传动的特点和应用 除齿轮传动外,带传动的应用是最为广泛的,其特点如下: 1)带是挠性体,有弹性,能缓冲和吸振,传动平稳,噪声小; 2)可适用于两轴中心距较大的传动; 3)过载时,带和带轮间发生打滑,可防止其它零件的损坏; 4)结构简单,制造和安装精度较低,维护方便; 5)不能保证准确的传动比。对轴的压力较大,带的寿命较短;传动的外轮廓尺寸较大; 6)摩擦损失较大,传动效率较低。一般平带传动的效率为0.94~0.98,V带传动的效率为0.92~0.96。 一般情况下,带传动用于要求传动平稳,传动比不要求准确的100KW以下的中小功率的远距离传动。 8.1.3带传动的形式 见表8-1。 8.2 V带和V带轮的结构 V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带、宽V带等。 8.2.1普通V带的结构和尺寸标准 标准V带都制成无接头的环形带,截面结构包括:拉伸层、压缩层、包布层、强力层(抗拉体)。 机械设计教程-8带传动 强力层的结构形式有帘布结构和线绳结构,帘布结构抗拉强度高,制造方便,但柔顺性及抗弯强度不如线绳结构好;线绳结构柔顺性较好,抗弯强度高、适于较高转速,载荷不大及带轮直径较小的场合。 我国普通V带和窄V带都已标准化,按截面尺寸由小到大,普通V带可分为机械设计教程-8带传动Y、Z、A、B、C、D、E七种型号;窄V带可分为SPZ、SPA、SPB、SPC四个型号。 带弯曲时既不伸长又不缩短的层称为中性层,又称节面,带节面宽度bp bp/h—相对高度:普通V带 bP/h=0.7;窄V带bP/h=0.9 基准长度Ld:位于带轮基准直径上的周线长度。 普通V带和窄V带的标记由带型、带长和标准号组成。例如A-1400 GB11544-89(A型普通V带,基准长度为1400㎜)。又如SPA-1250 GB12730-91(SPA型窄V带,基准长度为1250㎜),带的标记通常压印在带的外表面上,以便选用识别。 8.2.2普通V带轮的结构 带轮基准直径D——带轮上与节面相对应的直径。 楔角要求:成型带剖面角机械设计教程-8带传动,为保证带与轮槽接触良好,增大摩擦力,其轮槽角机械设计教程-8带传动,一般机械设计教程-8带传动机械设计教程-8带传动槽<机械设计教程-8带传动带。 带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等。灰铸铁应用最广,当v≤30 m/s时用HT200,25≤机械设计教程-8带传动≤40m/s时,宜采用球墨铸铁或铸钢,也可用锻钢、钢板冲压—焊接带轮。小功率传动可用铸铝或塑料。 V带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。轮缘是带轮的工作部分,制有梯形轮槽。轮槽尺寸见表。轮毂是带轮与轴的联接部分,轮缘与轮毂则用轮辐(腹板)联接成一整体。 典型的结构形式有:实心轮、腹板轮、孔板轮、椭圆辐轮。 机械设计教程-8带传动 8.3 V带传动的工作能力分析 8.3.1 带传动的受力分析 机械设计教程-8带传动 为保证带传动正常工作,传动带必须以一定的张紧力套在带轮上。当传动带静止时,带两边承受相等的拉力,称为初拉力F0,如图所示。当传动带传动时,由于带与带轮接触面之间摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等,如图所示。一边被拉紧,拉力由F0增大到F1,称为紧边;一边被放松,拉力由F0减少到F2,称为松边。设环形带的总长度不变,则紧边拉力的增加量F1-F0应等于松边拉力的减少量F0-F2。 紧边与松边拉力之差称为带传动的有效拉力Fe,也是带所传递的圆周力,其值为带和带轮接触面上各点摩擦力的总和Ff,即 ∴ 机械设计教程-8带传动 Fe——有效圆周力 Ff——摩擦力的总和 带传递的功率:机械设计教程-8带传动 (KW) 机械设计教程-8带传动 讨论:F1与F2与F0和Fe有关,Fe又与P有关,当P↑时,Fe↑,即Ff↑,但对一定的带传动其摩擦力Ff有一个极限值Ffmax→由Ffmax决定了带传动的传动能力。 打滑:在一定的初拉力F0下,带与带轮面间的摩擦力之总和有一极限值,当传递的圆周力超过该极限时,带将沿带轮表面全面滑动 机械设计教程-8带传动 提高带传动的工作能力的措施:增大初拉力,摩擦系数和包角。水平传动时,通常将松边置于上方以增加包角。 8.3.2 带传动的应力分析 带传动工作时,带中应力由三部分组成: (1)拉应力机械设计教程-8带传动机械设计教程-8带传动 紧边拉应力机械设计教程-8带传动=F1/A MPa 松边拉应力机械设计教程-8带传动=F2/A MPa 机械设计教程-8带传动 (2)弯曲应力机械设计教程-8带传动 带绕过带轮时发生弯曲,从而引起弯曲应力机械设计教程-8带传动,因此机械设计教程-8带传动只存在于带与带轮相接触的部分。 机械设计教程-8带传动 式中 E——带的弹性模量(N/㎜2); yo——带的节面至最外层的距离; D——带轮直径 (㎜)。 ∵机械设计教程-8带传动机械设计教程-8带传动 (3)离心拉应力机械设计教程-8带传动 当带在带轮上沿弧面运动时,由于本身质量将产生离心力,因而在带全长引起离心拉力Fc,以及相应的离心拉应力机械设计教程-8带传动机械设计教程-8带传动 式中 q―每米带长的质量(kg/m) v―带的线速度(m/s) A―带的横截面积(㎜2) 虽然离心力Fc只产生在带作弧面运动的部分,但由此产生的拉应力机械设计教程-8带传动却作用于带的全长,且各处大小相等。 机械设计教程-8带传动 带工作时的应力分布情况如图带中最大应力发生在紧边刚绕上主动轮处(A点),其值为 机械设计教程-8带传动 带在变应力状态下工作,容易产生疲劳破坏,影响带的工作寿命。 8.3.3带传动的弹性滑动和传动比 由于带的弹性和拉力差而引起的带和带轮面间的局部相对滑动称为弹性滑动。弹性滑动不可避免,而打滑为非正常工作状态,是可以避免的。 带的弹性滑动使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1,其相对降低率用滑动率机械设计教程-8带传动表示,即 机械设计教程-8带传动 由此得带的传动比为 机械设计教程-8带传动 式中:n1、n2-为主、从动轮的转速(r/min); d1、d2-为主、从动轮的直径,对V带传动为对应带轮的基准直径(㎜)。 弹性滑动与打滑的区别: 弹性滑动是由于带是挠性件,摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起,是带传动所固有的,是不可避免的,是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的,是失效形式之一,是正常工作所不允许的。是可以避免也是应该避免的。 弹性滑动的影响:影响传动比i,使i不稳定,常发热、磨损。 打滑的影响:使带剧烈磨损,转速急剧下降,不能传递T,不能正常工作。 小结: 1. 带传动的工作原理、类型、特点及应用 2. V带和带轮 3. 带传动的工作情况分析 作业与思考: 1、带传动的主要类型有哪些?各有何特点? 2、什么是有效拉力?什么是初拉力? 3、小带轮包角对带传动有何影响? 4、带传动的弹性滑动和打滑的区别?

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