精密机械行业设计基础摩擦轮传动和带传动

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1、第七章 摩擦轮传动和带传动第一节概述一、主要优点：传动零件的结构简单传动平稳传动比调节简便过载时，传动件间产生相对滑动二、主要缺点：不能保持恒定的传动比，精度低不宜传递较大的转矩传动件工作表面磨损较快，寿命低传动效率较低第二节摩擦轮传动一、传动的工作原理（图71）：主动轮与从动轮在直接接触处所产生的摩擦力来传递运动和转矩。fFnFt 式中：fFn摩擦力为 Ft圆周力 两摩擦轮受压后，在接触处因材料的弹性变形而压出一小平面（称为接触区）。摩擦力的方向在从动轮上应与从动轮的线速度方向相同；在主动轮上应与主动轮的线速度方向相反。二、摩擦轮在接触面滑动的形式：1、弹性滑动（图72）2、打滑 3、滑动率

2、（其速度损失率）实际传动中，从动轮的圆周速度v2小于主动轮的圆周速度v1，滑动率为v1-v2=-100%v1 4、传动比n1D2i=-=-n2(1-)D1传动比一般可到7（有时可到10）；手动仪器中，传动比可高达25，多用作微动装置（图74）三、圆锥摩擦轮（图73）1、用于两相交轴传动 2、主、从动轮轴间夹角 =1+2 常1+2=90，故该传动的传动比 n1D2sin2 i=-=-=-n2 (1-)D1sin1(1-)式中1、2主动、从动摩擦轮的半锥顶角四、法向力的计算1、圆柱摩擦轮传动 K1000PK1000X60X1000PFn=-=-fv fD1n1式中P传递的功率；D1主动轮直径；n1

3、主动轮转速；f摩擦系数，见表71；K载荷系数。对于功率传动，K121.5；对于示数传动，K3.0。2、圆锥摩擦轮传动（两轴相互垂直的圆锥摩擦轮传动图73）两轮接触面间所需的法向力Fn计算，其中D1应为主动轮的平均直径Dm1。五、作用在轴上的载荷 1、圆柱摩擦轮传动 作用在轴上的载荷如图75a所示，其中径向力Fr等于法向力Fn，其方向永远指向轮心；圆周力Ft在主动轮上与回转方向相反，在从动轮上与回转方向相同 2、圆锥摩擦轮传动（图75b）法向力Fn可以分解为径向力Fr和轴向力Fa。故圆锥摩擦轮传动中作用在轴上的载荷有圆周力Ft，径向力Fr和轴向力Fa。六、摩擦轮材料要求：1、弹性模量要大2、摩擦

4、系数要大3、表面接触强度和耐磨性要好4、在干摩擦条件下，吸湿性要小第三节第三节摩擦无级变速器摩擦无级变速器（图76）1、无级变速器应用的场合：（1）运转中需经常连续地改变速度（2）探求最佳工作速度（3）某些仪器设备中的计算装置和测试装置（4）缓速起动 2、无级调速组成：（图7-7）（1）传动机构（2）加压装置（3）调速机构3变速范围 第四节带传动第四节带传动 一、带传动的类型和张紧装置一、带传动的类型和张紧装置 1、分类：（图78）（1）平带传动（2）V带传动（3）圆带传动（4）多楔带传动2、带传动张紧方法：（1）调节螺钉2使装有带轮的电动机沿滑轨1移动（图7-9a）（2）螺杆及调节螺母使电动

5、机绕小轴1摆动（图7-9b）（3）采用具有张紧轮的传动（图79C）二、V带和带轮（一）V带 1、组成（图710）：（1）强力层（2）填充物（3）外包层 按截曲尺寸的不同有七种型号（表72）2、普通V带长度（表73）基准宽度制（另一种是有效宽度制V带的节面：V带上规定的一个面基准宽度制：以基准线的位置和宽度来定义的为度）带轮轮槽的基准宽度：位置与所配用V带节面处于同一位置带轮的基准直径：带轮在基准宽度处的直径基准长度：基准宽度所在剖面长度为基准长度（在规定的张紧力下）（二）带轮结构（图711、表7-4）1、实心式 2、辐板式 3、孔板式 三、带传动的几何关系（图7-12）：1、带轮直径D1和D2

6、 2、中心距a 3、带长度L 4、包角 近似几何关系为：四、带传动的受力分析 1、紧边拉力：绕进主动轮的一边，拉力由F0增到F1，称为紧边拉力 2、松边拉力：另一边带的拉力由F0减为F2，称为松边拉力 3、有效拉力：紧边拉力与松边拉力之差为：Ft即为带传动所能传递的有效圆周力，称为有效拉力 4、有效圆周力Ft、带速v、和传递功率P之间的关系为：松、紧两边拉力的变化关系为：所以 可得 5、欧拉公式：开始打滑时，F1 和F2的关系式中 自然对数的底27183；包角（rad),通常取小带轮的包角。当量摩擦系数;对于平带 ；对于 V带 6、带传动的张紧力为F0时所能传递的最大有效圆周力：避免打滑的条件

7、为：有足够的fv、值和F0值 五、带传动的应力分析（一）由紧边和松边拉力所产生的应力（二）由离心力产生的应力（三）带在带轮上弯曲产生的应力（一）由紧迫和松边拉力产生的应力：紧边和松边拉力产生的应力分别为：式中A带的横截面积。（二）由离心力产生的应力：离心力产生的应力为 式中q每米带长的质量 v带速当带在工作中沿带轮作圆周运动时，将产生离心力该离心力虽只发生在带作圆周运动的部分，（三）带在带轮上弯曲产生的弯曲应力（图714）1、假定带是弹性体，带的最外层应力b为 式中 带材料的弹性模量；由中性层到最外层的距离；中性层的曲率半径；带的厚度；轮的直径，2、带所受总应力（图715）带中的应力为变应力，

8、其最大应力为 此最大应力发生在带紧边进人小带轮处。六、弹性滑动、打滑和滑动率 1、弹性滑动：带与轮之间因弹性产生的滑动 在带绕上从动轮时，带和带轮具有同一速度，但当带继续前进时，却不是在缩短而是被拉长，使带的速度领先于带轮，这种现象称为带的弹性滑动。2、打滑：带与带轮之间产生全面滑动3、滑动率：（图7-16）传动中由于带的滑动引起的从动轮速度的降低率称为滑动率七、普通V带传动的设计与计算1、已知的数据和条件：传动的用途和工作情况；传递的功率；主从动轮的转速或传动比；原动机类型；传动空间尺寸的限制。2、需要确定的是：带的型号；带轮的直径；带的长度；传动中心距；带的根数；作用在 轴上的载荷；带轮的

9、结构等。（一）选择V带的型号 根据计算功率Pd和小带轮转速n，由图717选取 式中P传递的名义功率；Pd计算功率；Ka为工作情况系数，按表75选取。（二）确定带轮直径D1、D2：最小带轮基准直径D1表76带轮直径愈小，带在带轮上的弯曲程度愈大，带中的弯曲应力也就愈大，致使带的寿命降低。（三）验算带速：带速一般限制在5-25m/s范围内带速过高将产生较大的离心力；当传递功率一定，带速过低将引起力的增大，使得带的根数增多。（四）确定带的基准长度：传动中心距a最大值受安装空间的限制，而最小值则受最小包角的限制。若中心距没有限定时，可按下式初定中心距：（五）确定实际中心距：因选取的 Ld可能大于或小于

10、 L，所以应将初定的中心距 a0加以修正。为了简化计算，a值可近似按下式确定：（六）验算小带轮包角1普通V带传动中，通常应使1 120,特殊情况下允许1 90。*原因如1过小，带容易在带轮上打滑*采取措施1 较小，应增大 a 或采用张紧轮 （七）计算V带的根数：式中 P0il、特定基准长度、平稳工作情况下单根V带的基本额定功率（kW），见表78；K包角修正系数，考虑 180o时对传动能力的影响，见表 79；KL带长修正系数，考虑到带长不为特定基准长度时对寿命的影响，见表73；P0i1时，单根V带额定功率的增量，见表7-10 （八）计算作用在轴上的载荷（图718）：不考虑带两边的拉力差，则作用在

11、轴上的载荷Fz可近似地由下式确定：式中F0 单根V带的张紧力 F0可利用下式确定式中Pd计算功率（kw）；ZV带的根数；v为带速（m/s）；K包角修正系数；qV带单位长度质量（kg/m），见表 711（九）确定带轮的结构尺寸：在满足D1Dmin的前提下，若选取较小的D1 值，可以减小重量和传动的外廓尺寸，但弯曲应力的增大会影响带的疲劳寿命。为了得到合理的设计方案，必要时可取多组数据进行试算，根据设计要求从中选择最合理的尺寸参数。例题7-1设计某传动装置中的V带传动。传递功率P=7.5kw，电动机为Y系冽三相异步电动机，电动机转速（主动轮转速）n1 1440 r/min，从动轮转速 n2720r

12、min，载荷变动较小，两带轮中心距大约为850mm，希望大带轮直径不超过280mm,每日工作不超过16h。解：1）选择V带型号根据题意，考虑到载荷变动较小，由表75查得Ka12。则 Pd=P Ka=7.5w X 1.2=9 kW 根据 Pd=9kW和n1=1440r/min，由图 717确定选取 A型普通 V带。2）确定带轮直径D1、D2：由图717可知，A型V带推荐小带轮直径 D1112140mm 考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。因此确定小带轮直径D1140mm。大带轮直径：由表7-7，取D0=280mm。3）验算带速 4）确定带的基准长度根据题意，初定中心距a=850

13、mm，带的 长度L为：5）确定实际中心距a 6）验算小带轮包角a1 7）计算V带的根数 8）计算作用在轴上的载荷FZ第五节 同步带传动一、同步带传动的特点和应用1、特点：承受负荷后仍能保持同步带的节距不变，带与带轮之间无相对滑动，主动轮和从动轮能作同步传动。2、结构：1）强力层2）带齿3）带背（图7-20）3、参数：1）节距 ：在规定的张紧力下，同步带纵向截面上相邻两齿中心轴线间节线上的距离。2）节线 （图7-21）：同步带垂直其底边弯曲时在带中保持原长度不变的周线，通常位于承载层的中线上。4、型式：1）梯形齿同步带：单面同步带 （简称单面带）双面同步带 （简称双面带）2）同步带按节距不同分为

14、（表7-12，表7-13）：最轻型MML、超轻型XXL、特轻型XL、轻型L重型H、特重型XH、超重型XXH二、带轮：1、型式：渐开线齿形直边齿形 一般要求同步带与带轮的同时啮合齿数Zm6。最少齿数:各种型号带的许用最少齿数见表714。2、材料：钢、铸铁、轻载场合可用轻合金或塑料、对于成批生产的采用粉末冶金材料。三、同步带传动的设计计算：1、已知条件：传动的用途、传递的功率、大小带轮的转速或传动比、以及传动系统的空间尺寸范围。2、设计确定的是：同步带的型号、带的长度及齿数、中心距、带轮节圆直径及齿数、带宽及带轮的结构和尺寸。（一）选择同步带的型号 根据计算功率Pd和小带轮转速n1，利用图722选

15、取同步带的型号。根据所选型号由表7-12查得对应的节距Pb。Pd=PK 式中P传递的名义功率；Pd计算功率；K工作情况系数，按表715选取（二）确定带轮齿数和节圆直径 根据带型和小带轮转速，由表714确定小带轮的齿数Z1。Z1（1.01.3）Zmin 节圆直径Dp1、Dp2（三）确定同步带的长度和齿数（四）确定实际中心距（五）计算小带轮啮合齿数 小带轮与同步带的啮合齿数Zm：（六）选择带宽式中bS0基准宽度，见表712 Pd计算功率；ks啃合齿数系数，P同步带基准宽度bS0所能传递的功率。可由下式求得式中:Fa基准宽度bS0同步带的许用工作拉力，见表716；q基准宽度bS0同步带的质量，见表7

16、-16。（七）计算作用在轴上的载荷 利用下式计算 1000Pd Fz=-v式中:Fz作用在轴上的载荷；Pd计算功率；v 带速，v Dp1n1/（60X1000）第六节其它带传动简介一、齿孔带传动（图7-23）1、适用场合：重量轻、传动转矩小、传动精度较高2、类型：渐开线圆弧3、材料：硬铝、超硬铝、优质碳素结构钢和碳素工具钢、塑料。二、拖动式带传动（图7-24）：1、特点：传动比准确、传动精度高实现变传动比传动改变运动的形式结构简单，制造方便主、从动件的回转范围受到限制，一般不超过3602、材料：1）精密传动碳素工具钢、弹簧钢轧制的薄带或细丝2）特殊用途的传动铍青铜、磷青铜带3）精度要求低的传动可采用丝棉线、锦纶丝制的薄带或绳。4）主、从动轮的材料优质碳素结构钢、铝合金、黄铜、塑料。