带传动和链传动ppt课件

第四章 带传动与链传动,【能力目标】 【案例导入】 【知识要点】 4.1带传动的类型 、特点与应用 4.2 V带与V带轮 4.3带传动的运动特性分析 4.4带的弹性滑动与打滑 4.5普通V带传动的设计 4.6 带传动的张紧装置 4.7 带传动的使用与维护 4.8 链传动组成 、特点、应用及类型 4.9 链传动的运动特性 4.10 链传动的失效形式 4.11 链传动的布置、润滑与维护 4.12 应用举例,1,【能力目标】,1、了解带传动和链传动的特点与适用场合。 2、正确区分带传动的打滑、弹性滑动等概念。 3、能够分析影响带传动工作能力的因素及带传动的失效形式。 4、能够正确安装和布置带传动及链传动。 5、能初步设计V带传动。 6、能够分析链传动中的速度不均匀性及失效形式。 7、了解普通V带、带轮、滚子链和链轮的构造。,返回目录,2,【案例导入】,返回目录,带传动是工程中常用的传动机构之一，如图所示为一带式运输机，由电动机带动，通过带传动及齿轮传动，带动运输带工作。选择何种类型的带传动及如何布置带传动对传动最有利？如何保证带传动正常工作且有一定的工作寿命？ 链传动也是机械工程中一种常用的传动机构，自行车及摩托车中所用的就是滚子链传动。,3,4.1带传动的类型 、特点与应用,带传动通常由主动轮1、从动轮3和张紧在两 轮上的挠性传动带2组成。按工作原理来的不 同，带传动可以分为摩擦型带传动和啮合型 带传动。,返回目录,4.1.1带传动的类型,图4-2摩擦带传动,图4-3啮合带传动,4,摩擦型传动带，按横截面形状可分为平带、V 带、多楔带和圆带等 。,返回目录,5,平带由多层胶帆布构成，其截面为扁平矩形，工作面是与轮面相 接触的内表面（图4-4a）；平带传动的的形式有：开口传动，用 于两带轮轴线平行且转向相同的传动中（图4-5a）；交叉传动， 用于两带轮轴线平行且转向相反的传动中（图4-5b）；半交叉传 动，用于两带轮轴线在空间交错的传动中（图4-5c），交错角通 常为90°。,返回目录,1平带传动,a) 开口带传动 b)交叉带传动 c) 半交叉带传动,a) 开口带传动 b)交叉带传动 c) 半交叉带传动,6,V带的横截面为等腰梯形，其工作面是与轮槽相 接触的两侧面，而V带与轮槽底并不接触。由于 轮槽的楔形效应，初拉力相同时，V带传动较平 带传动能产生更大的摩擦力，故能传递较大的圆 周力。,返回目录,2.V带传动,7,返回目录,图4-6平带与V带传动能力比较,平带与V带的传动能力比较,当平带和V带在相同的初拉力作用下而受到同样的压紧力FN时，平带与带轮接触面上的摩擦力为 ，而V带与带轮接触面上的摩擦力为：,式中，为V带轮轮槽角， 为当量摩擦系数。显然 ，因此在相同条件下，V带能传递较大的功率。V带传动平稳，且通常是多根带并用，因此应用更广泛,但只能用于开口传动。,8,多楔带以其扁平部分为基体，上面有几条等距 纵向槽，其工作面是楔的侧面。这种带兼有平 带的弯曲应力小和V带的摩擦力大等优点，常用 于传递动力较大而又要求结构紧凑的场合。,返回目录,3多楔带传动,4圆带传动,圆带的截面为圆形，圆带的传动能力小，常用于轻载机械和仪表等装置中。,9,1) 适用于中心距较大的传动，但传动的外廓尺寸较大。 2) 带具有弹性，可缓冲和吸振；工作时带与带轮间存在弹性滑动，因此传动比不准确，不能用于要求传动比精确的场合。 3) 传动平稳，噪音小。 4) 过载时带与带轮间会出现打滑，使得带传动失效。过载打滑可防止其他零件损坏，起安全保护作用。,返回目录,4.1.2带传动的特点和应用,10,4.1.2带传动的特点和应用,5) 结构简单，制造容易，维护方便，成本低。 6) 传动效率较低； 7) 带的寿命较短； 8) 带传动常需要张紧装置； 9) 带传动中由于摩擦会产生火花，故不能用 于有易燃、易爆介质的危险场合。,11,普通V带为无接头的环形传动带，如图4-7所示，均由以下四部分 组成： 1）包布层：由胶帆布制成，起保护作用； 2）顶胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受拉伸； 3）底胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受压缩； 4）抗拉层：由抗拉强度较高的化学纤维构成。,返回目录,4.2 V带与V带轮,4.2.1普通V带的结构和尺寸,12,返回目录,图4-8 普通V带结构,按结构不同分为绳芯V带和帘布芯V带两种承受基本拉伸载荷的形式。,当V带在带轮上弯曲时，在带中保持原长度不变的周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面，带的节面宽度称为节宽，以bp表示。带在弯曲时，该宽度保持不变。,普通V带的带高与节宽之比（ ）约为0.7，楔角 。,13,普通V带已标准化，根据横截面尺寸不同，分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，各种普通V带的基本参数和尺寸见表4-1。 V带的节线称为基准长度，用Ld表示。每种截型的普通V带都有系列基准长度，以满足不同中心距的需要。各种截型普通V带的基准长度及修改系数见表4-2。,14,返回目录,4.2.2普通V带轮的材料和结构,V带轮是普通V带传动的重要零件，它必须 具有足够的强度，但又要重量轻，质量分 布均匀；轮槽的工作面对带必须有足够的 摩擦，又要减少对带的磨损。通常采用铸铁、钢或非金属制成。一般采用铸铁HT150、HT200，高速时宜采用钢制齿轮。,15,返回目录,图4-9带轮结构,V带轮一般由轮缘、轮幅（或腹板）和轮毂三部分组成，在轮缘处有相应的轮槽（图4-9），各种截型V带轮槽的参数及尺寸见表4-3。应当指出，各种截型普通V带的楔角均为40°，但V带在不同直径的带轮上弯曲时，其截面变形，楔角变小。为使带能有效贴紧在轮槽两侧面上，应使带轮的轮槽角等于或尽量接近于变形后的V带楔角，故限定V带轮楔角小于40°，且随带轮直径的减小而减小。带轮上轮槽宽度等于V带节宽的圆周直径，称为V带轮的基准直径 。,16,V带轮结构 实心式：d(2.5-3)d1(d1为轴的直径）; 腹板式：中等直径d300mm; 轮辐式：大直径d350mm,17,返回目录,4.3带传动的运动特性分析,1.带传动的受力分析,图4-13 带传动静止时 图4-14 带传动工作时,带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。静止时，带两边的拉力都等于初拉力（图4-13）；传动时，由于带与轮面间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。绕进主动轮的一边，拉力由F0增加到F1，称为紧边，F1为紧边拉力；而绕出从动轮边带的拉力由F0减为F2，称为松边，F2为松边拉力(图4-14)。 带与带轮接触弧所对应的的中心角称为包角。,18,返回目录,设环形带的总长不变，则在紧边拉力的增加量F1-F0应等于在松边拉力的减少量F0-F2 ，故可得,带传动正常工作时，紧边和松边的拉力差应等于带与带轮接触面上产生的摩擦力的总和 ，称为带传动的有效拉力，数值上等于带所传递的圆周力F，即,圆周力F（N），带速V（m/s）和传递功率P（kW）之间的关系为：,19,返回目录,带传动是靠摩擦力工作的，有效拉力的大小取决于带与 带轮接触面上产生的摩擦力总和的大小。在传动正常的 情况下，此摩擦力属于静摩擦力，并存在一极限值， 即最大摩擦力 ；它的大小决定着带传动的传动 能力。当带传动传递的功率P增大到使圆周力超过最大 摩擦力时，带与带轮间就会产生全面而显著的相对滑 动，这种现象称为打滑。 出现打滑时，虽然主动轮还在转动，但带和从动轮都不 能正常运动，甚至完全不动，这就使传动失效。经常出 现打滑将使带的磨损加剧，传动效率降低，故在带传动 中应防止出现打滑。,20,返回目录,在即将打滑的条件下，摩擦力总和达到极限值。带的紧边拉力F1与松边拉力F2之间的关系可用柔韧体摩擦的欧拉公式来表示：,式中，F1、F2为紧边和松边拉力，N；f为带与轮之间的摩擦系数；为带在带轮上的包角，rad。 结合前面的表达式，可得：,增大包角和增大摩擦系数，都可提高带传动所能传递的圆周力。对于带传动，在一定的条件下f为一定值，而且21，所以摩擦力的最大值取决于1。从上式看F0增大，也能增大传动能力，但初拉力过大将使带过早地失去弹性而缩短带的寿命。,21,返回目录,4.3.2带传动的应力分析,带传动时，带中产生的应力有三部分组成。,(1) 由紧边和松边拉力产生的拉应力,紧边拉应力,松边拉应力,(2) 弯曲应力,(3) 由离心力产生的拉应力,22,返回目录,带的应力分布情况如图所示，从图中可见，带上的应力是变化的。最大应力发生在紧边与小轮的接触处。带中的最大应力为：,由于交变应力的作用,将引起带的疲劳破坏，这是带传动过程中一种常见的失效形式。,23,4.4 带的弹性滑动与打滑,在主动轮上，带由A点运动到B点时，带中拉力由F1降到F2，带的弹性伸长相应逐渐减小，即带在主动轮上包角范围内逐渐缩短并沿轮滑动，使带的速度小于主动轮的圆周速度（即1)。,24,在从动轮上，带从C点到D点时，带中拉力由F2逐渐增加到F1，带在从动轮包角范围内的弹性伸长相应逐渐增大，也会沿轮面滑动，所以，从动轮的圆周速度2又小于带速（即2 )。 这种由于材料的弹性变形和带两边的拉力差而产生的滑动，称为弹性滑动。,25,弹性滑动定义： 由于带的两边弹性变形不等所引起 的带与带轮之间的微量相对滑动,返回目录,弹性滑动与打滑的比较,产生的原因： 带的弹性、松边与紧边拉力差变形量改变，相对轮滑动 弹性滑动的特点： 弹性滑动不可避免。 F 弹性滑动 弹性滑动范围 后果： 带速滞后于主动轮，超前于从动轮v1 v带 v2 ，v1 v2 带传动传动比不稳定,26,打滑,定义： 带沿带轮面发生全面滑动,返回目录,产生的原因： FeFfmax 弹性滑动扩展到整个接触弧显著滑动(打滑) 特点： 打滑可以避免，而且应当避免 短时打滑起到过载保护作用 打滑先发生在小带轮处 后果： 打滑带的剧烈磨损从动轮转速剧烈降低失效,如何防止打滑？,27,失效形式：打滑、带的疲劳损坏 设计准则：,返回目录,4.5 普通V带传动的设计 1.带传动的失效形式和设计准则,具体做法： 确定单根带所能传递的许用功率 根据带传动的设计功率确定带安全工作的根数,设计依据：保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命,28,单根V带能传递的功率,返回目录,保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命,基本额定功率可查表4-5 基本额定功率确定条件：i =1,特定带长，工作平稳 实际工作中单根带所能传递的许用功率：,包角系数,29,已知条件及设计内容：,返回目录,3.普通V带传动的参数选择和计算步骤,传递的名义功率P 主动轮转速n1 从动轮转速n2 或传动比i 传动位置要求 工况条件、原动机类型等,30,具体步骤,1、确定计算功率 Pc KAP,2、根据n1、 Pc 选择带的型号,7、计算带的根数 z,3、确定带轮基准直径dd1、dd2,带轮愈小，弯曲应力愈大，所以dd1 dmin,dd2 = i dd1(1)，圆整成标准值,工况系数，查表4-6,4、验算带速v (v525m/s),N,5、确定中心距 a 及带长 Ld,6、验算主动轮的包角1,N,z 7 ？,N,Y,8、确定初拉力 F0,9、计算压轴力 FQ,10、带轮结构设计,问题：带传动适合于高速级还是低速级？,根据图4-16,带基准长度，表4-2,31,确定中心距,初定中心距 a0 0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2),返回目录,a 过小，带短，易疲劳 a 过大，易引起带的颤动,（圆整）,32,为什么要张紧？,返回目录,4.6 带传动的张紧装置,带工作一段时间后产生塑性变形而使带松弛，导致带中的初拉力下降，影响正常传动，为了使带传动能正常工作，必须使带重新张紧。 Fv/100 调整F0 增大F 但安装制造误差、塑性变形 F0不保证 设张紧装置,常见的张紧装置: 调整中心距 定期张紧 自动张紧 调整张紧轮,33,调整中心距,定期张紧,返回目录,自动张紧,图4-20 中心距可调张紧装置,34,调整张紧轮,返回目录,图4-21 中心距不可调张紧装置,带传动：张紧轮设置在松边内侧靠大轮处(带只能单向弯曲，避免过多减小包角） 平带传动：张紧轮设置在松边外侧靠小轮处(平带可以双向弯曲，应尽量增大包角),35,返回目录,4.7 带传动的使用与维护,(1) 安装时两带轮轴线必须平行，两轮轮槽中心必须对正，以减轻带的磨损。 (2) 安装带时，最好缩小中心距后套上V带，再予以调整，不应硬撬，以免损坏胶带，降低其使用寿命。 (3) 严防V带与油、酸、碱等介质接触，以免变质，也不宜在阳光下曝晒。 (4) 多根带并用时，为避免各根带受载不均，带的配组代号应相同。若其中一根带松驰或损坏，应全部带同时更换，以免新旧带并用时，载荷分配不匀，加速新带的磨损。 (5) 为了保证安全生产，带传动须安装防护罩，并在使用过程中定期检查、调整带的张紧力。,36,一、构成 主动链轮、从动链轮、链 二、工作原理 靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力 有中间挠性件的啮合传动 三、特点 优点： 远距离传动 工作可靠, 效率较高 平均传动比恒定 i = z2/z1 压轴力Fp小于带传动的 结构紧凑(与带传动比较),返回目录,4.9.1链传动的组成、特点和应用,缺点： 运动不均匀 (z小、 p大 不均匀) 瞬时传动比不恒定 传动平稳性差(冲击、振动大，噪音高动载荷 不宜高速传动) 外廓尺寸大,37,传动链可分为：滚子链、齿形链 1 滚子链（套筒滚子链） 组成: 内、外链板，套筒，销轴，滚子,返回目录,4.9.2 传动链的结构类型,1.内链板 2.外链板 3.销轴 4.套筒 5.滚子,配合状况: 内链板、套筒之间过盈配合 外链板、销轴之间过盈配合 套筒、销轴之间间隙配合，使内外链板能相对转动 链板形状的特点等强度，制成横八字形。,38,参数,返回目录,链长 链节数，滚子链的长度。,链节距p相邻两销轴中心之距离。主要参数。,过渡链节的链板需单独制造，且承受附加弯曲载荷，故尽量避免使用。 滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用是A系列。 按照GB1243.1-1997的规定，套筒滚子链的标记为： 链号排数整链节数 标准号,例如：A级、双排、70节、节距为38.1mm的标准滚子链，标记应为：24A270 GB1243.11997 表4-9 A系列滚子链的主要参数,39,假定：主动边总处于水平位置，链轮抽象成正多边形，边长 为 p（链节距）。,返回目录,4.10 链传动的运动特性,链条绕上链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮子之间的传动（见图4-27）。 链条速度,则平均链速：,平均传动比为：,40,返回目录,瞬时链速：当链节与链轮轮齿在A点啮合时，链轮上该点的圆周速度的水平分量即为该点的瞬时速度（图4-27） eA点的圆周速度与水平线的夹角。,瞬时传动比,结论：链传动的平均速度和平均传动比是不变的。链传动的瞬时链速和瞬时传动比是变化的。,41,返回目录,多边形效应： 由于链节是刚性的，链条绕到 链轮上形成一正 多边形，从而使 瞬时链速发生变 化，引起动载荷 。这种现象称为 速度多边形效应。,链传动的速度多边形效应,42,返回目录,4.11 链传动的失效形式,链轮的失效形式通常是轮齿的磨损。在多数情况下，链的失效先于链轮失效，因此下面仅讨论链的失效形式。滚子链常见失效形式有以下几种：,（1）链板疲劳破坏 （2）滚子、套筒的冲击疲劳破坏 （3）销轴与套筒的胶合 （4）链条铰链磨损 （5）过载拉断,43,返回目录,4.12 链传动的布置、润滑与维护,1链传动的布置,在链传动中，两链轮的转动平面应在同一平面内，两轴线必须平行，最好成水平布置，如需倾斜布置时，两链轮中心连线与水平线的夹角应小于45。同时链传动应使紧边（即主动边）在上，松边在下，以便链节和链轮轮齿可以顺利地进入和退出啮合。如果松边在上，可能会因松边垂度过大而出现链条与轮齿的干扰，甚至会引起松边与紧边的碰撞。,44,为防止链条垂度过大造成啮合不良和松边的颤动，需用 张紧装置。如中心距可以调节时，可用调节中心距来控 制张紧程度；如中心距不可调节时，可用张紧轮。张紧 轮应安装在链条松边靠近小链轮处，放在链条内，外侧 均可。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的滚轮，其直 径可比小链轮略小些。,返回目录,2链传动的张紧,45,3链传动的润滑 常用的润滑方式有： 人工定期润滑（见图4-29a） 滴油润滑（见图4-29b） 油浴润滑（见图4-29c） 飞溅润滑（见图4-29d） 压力油循环润滑（见图4-29e）,46,返回目录,3链传动的润滑,47,返回目录,4.13 应用举例,例4-1 设计某振动筛的V带传动，已知电动机功率P=1.7kW，转速n1=1430r/min，工作机的转速n2=285 r/min，根据空间尺寸，要求中心距约为500mm左右。带传动每天工作16小时，试设计该V带传动。,解： （1）确定计算功率PC 根据V带传动工作条件。查表4.6，可得工作情况系数KA=1.3，所以 Pc=KAP=1.3×1.7=2.21 kW （2）选取V带型号 根据Pc、n1，由图4-16，选用Z型V带。 （3）确定带轮基准直径d1、d2 由图4-16及表4.4选d1=80mm 根据式（4-19），从动轮的基准直径为 mm 根据表4.4，选d2=400 mm,48,（4）验算带速v m/s v在 515 m/s范围内，故带的速度合适。 （5）确定V带的基准长度和传动中心距； 因题目要求中心距约为500mm左右，故初选中心距a0=500mm。 根据式（4-22）计算带所需的基准长度： =1804.8mm 由表4.4，选取带的基准长度Ld=1800 mm。 按式（4-23）计算实际中心距： =497.6 mm,返回目录,49,（6）验算主动轮上的包角1 由式（4-24）得 故主动轮上的包角合适。,返回目录,=143.16 120,（7）计算V 带的根数z，由式（4-25）得,取z=6根,50,（8）计算V带合适的初拉力F0 由式（4-26）得 查表4-1得q=0.06kg/m，所以,返回目录,=56.8,（9）计算作用在轴上的载荷FQ,FQ=2zF0sin,=646.7,51,【能力训练1】,通过分析影响带传动传动能力的有关因素及 带传动的特点，说明为何将带传动放在机器 的高速级上？,返回目录,52,影响带传动传动能力的主要因素有：初拉力；小轮 包角；摩擦系数；带速及工况。 带传动时，若所需传递的功率一定，当带速提高 时，所需传动的圆周力就下降，因此就可降低带中 的初拉力。通常将带传动放在机器的高速级上，其 主要的目的是为了减小带中的初拉力，防止胶带过 早失去弹性；延长胶带的使用寿命。另外带传动有 缓冲、吸振及过载保护的作用，放在高速级上可更 好的发挥其特点。,返回目录,53,链传动过程中的速度不均匀性是如何产生的？影响 速度不均匀性的因素有哪些？在实际应用中，该如 何考虑各个因素？,返回目录,【能力训练2】,54,链传动过程中，由于链条的链节是刚性的，链条绕到链轮上后，实际上形成的是一正多边形，因此使链轮的圆周速度和链条的瞬时速度不完全相等，这一现象称为速度多边形效应。 当主动链轮作等角速回转运动时，由于速度多边形效应的存在，使链条和从动链轮的速度作周期性变化，从而使链传动产生动载荷，并且链轮转速越高，链节距越大，链轮齿数越少，则工作时产生的动载荷就越大。在实际应用中，为了减少动载荷，提高传动的平稳性，应选用较小的链节距（链节距越大，其传动能力也越大，因此在传递功率较大时，可选用小节距的多排链），适当增加链轮齿数，并限制链轮的最高转速。,返回目录,55,返回目录,谢谢,56,