第八章帶傳動

1、第八章帶傳動第八章帶傳動 第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理 第二節(jié)帶傳動工作情況分析第二節(jié)帶傳動工作情況分析 第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算 第四節(jié)第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理一、摩擦型帶傳動一、摩擦型帶傳動 摩擦型帶傳動如摩擦型帶傳動如圖圖8一一1(a)所示，它是依靠撓性帶與帶輪接觸面所示，它是依靠撓性帶與帶輪接觸面上的摩擦力來傳遞運動和動力的。上的摩擦力來傳遞運動和動力的。 摩擦型帶傳動中，根據(jù)撓性帶截面形狀的不同，可劃分為平帶傳摩擦型帶傳動中，根據(jù)撓性帶截面形狀的不同，可劃分

2、為平帶傳動、動、V帶傳動、多楔帶傳動、圓帶傳動等形式，其截面形狀分別如帶傳動、多楔帶傳動、圓帶傳動等形式，其截面形狀分別如圖圖8一一2(a)(b)(c)(d)所示所示 平帶的截面形狀為矩形，與帶輪輪面相接觸的內(nèi)表面為工作面，平帶的截面形狀為矩形，與帶輪輪面相接觸的內(nèi)表面為工作面，帶的撓性較好，帶輪制造方便，適合于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同的較遠距帶的撓性較好，帶輪制造方便，適合于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同的較遠距離傳動離傳動;尤其是輕質(zhì)薄型的各式高速平帶，較為廣泛地應(yīng)用于高速傳尤其是輕質(zhì)薄型的各式高速平帶，較為廣泛地應(yīng)用于高速傳動，或中心距較大及兩軸交叉或半交叉?zhèn)鲃拥仁褂脠龊?。動，或中心距較大及兩軸交叉或半交

3、叉?zhèn)鲃拥仁褂脠龊?。下一頁返回第一?jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理 V帶的截面形狀為等腰梯形，與帶輪輪槽相接觸的兩側(cè)面為工帶的截面形狀為等腰梯形，與帶輪輪槽相接觸的兩側(cè)面為工作面，在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的情況下，作面，在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的情況下，V帶傳動產(chǎn)生的摩擦帶傳動產(chǎn)生的摩擦力比平帶傳動的摩擦要大，因而力比平帶傳動的摩擦要大，因而V帶傳動能力強，結(jié)構(gòu)更加緊湊，廣帶傳動能力強，結(jié)構(gòu)更加緊湊，廣泛應(yīng)用于機械傳動中。泛應(yīng)用于機械傳動中。 多楔帶相當于平帶與多根多楔帶相當于平帶與多根V帶的組合，兼有兩者的優(yōu)點，多用于帶的組合，兼有兩者的優(yōu)點，多用于結(jié)構(gòu)要求緊湊的大功率

4、傳動中。與結(jié)構(gòu)要求緊湊的大功率傳動中。與V帶傳動一樣，多楔帶傳動也具有帶傳動一樣，多楔帶傳動也具有帶的厚度較大，撓性較差，帶輪制造比較復(fù)雜等不足。帶的厚度較大，撓性較差，帶輪制造比較復(fù)雜等不足。 圓形帶的截面形狀為圓形，僅用于載荷很小、速度較低的小功率圓形帶的截面形狀為圓形，僅用于載荷很小、速度較低的小功率場合，例如縫紉機、儀器、牙科醫(yī)療器械中。場合，例如縫紉機、儀器、牙科醫(yī)療器械中。下一頁上一頁返回第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理第一節(jié)帶傳動類型及其工作原理二、嚙合型帶傳動二、嚙合型帶傳動 嚙合型帶傳動依靠同步帶上的齒與帶輪齒槽之間的嚙合來傳遞運嚙合型帶傳動依靠同步帶上的齒與帶輪齒槽之間的嚙合來

5、傳遞運動和動力，如動和動力，如圖圖8-1(b)所示，通常稱為同步帶傳動。所示，通常稱為同步帶傳動。上一頁返回第二節(jié)帶傳動工作情況分析第二節(jié)帶傳動工作情況分析 一、帶傳動的受力分析一、帶傳動的受力分析 帶傳動在安裝時按照規(guī)定的張緊程度張緊。在主動輪轉(zhuǎn)動帶傳動在安裝時按照規(guī)定的張緊程度張緊。在主動輪轉(zhuǎn)動(工作工作)之前，傳動帶的受力很簡單，任何一個截面上僅受一個相同的初拉力之前，傳動帶的受力很簡單，任何一個截面上僅受一個相同的初拉力F0，并在帶和帶輪接觸面之間產(chǎn)生正壓力作用，如，并在帶和帶輪接觸面之間產(chǎn)生正壓力作用，如圖圖8一一3(a)所示所示 在工作時，主動輪在工作時，主動輪1以轉(zhuǎn)速以轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)

6、動，在帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生摩轉(zhuǎn)動，在帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生摩擦力，帶在進入主動輪擦力，帶在進入主動輪1的一邊被進一步拉緊仲長，稱為緊邊的一邊被進一步拉緊仲長，稱為緊邊;其上拉其上拉力增大至力增大至F1，稱為緊邊拉力。帶在退出主動輪的一邊被相對地放松，稱為緊邊拉力。帶在退出主動輪的一邊被相對地放松，稱為松邊，其上的拉力降至稱為松邊，其上的拉力降至F1，稱為松邊拉力，如，稱為松邊拉力，如圖圖8一一3(b)所示。所示。下一頁返回第二節(jié)帶傳動工作情況分析第二節(jié)帶傳動工作情況分析二、帶的應(yīng)力分析二、帶的應(yīng)力分析帶傳動過程中，在帶的截面產(chǎn)生的應(yīng)力包括三個部分。帶傳動過程中，在帶的截面產(chǎn)生的應(yīng)力包括三個部分。

7、1.由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力假設(shè)帶的截面面積為假設(shè)帶的截面面積為A，則在緊邊和松邊上由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力分別為，則在緊邊和松邊上由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力分別為2.由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力 由于帶本身的質(zhì)量，在帶繞過帶輪作圓周運動時將產(chǎn)生離心力。由于帶本身的質(zhì)量，在帶繞過帶輪作圓周運動時將產(chǎn)生離心力。此離心力使環(huán)形封閉帶在全長上受到相同的拉應(yīng)力此離心力使環(huán)形封閉帶在全長上受到相同的拉應(yīng)力c作用。離心拉應(yīng)作用。離心拉應(yīng)力可由下式計算力可由下式計算下一頁上一頁返回第二節(jié)帶傳動工作情況分析第二節(jié)帶傳動工作情況分析3.由彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力由彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 帶繞過帶輪時，由于帶的彎

8、曲變形，將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，如帶繞過帶輪時，由于帶的彎曲變形，將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，如圖圖8 -4所示。帶的彎曲應(yīng)力大小為所示。帶的彎曲應(yīng)力大小為三、帶傳動的彈性滑動與打滑三、帶傳動的彈性滑動與打滑 1.彈性滑動現(xiàn)象彈性滑動現(xiàn)象 作為彈性體的傳動帶，它在拉力作用下的仲長變形量隨受力大小作為彈性體的傳動帶，它在拉力作用下的仲長變形量隨受力大小的不同而變化。帶的拉伸變形規(guī)律基本遵循虎克定律，即變形量與受的不同而變化。帶的拉伸變形規(guī)律基本遵循虎克定律，即變形量與受力成正比。力成正比。下一頁上一頁返回第二節(jié)帶傳動工作情況分析第二節(jié)帶傳動工作情況分析 如圖如圖8 -5，帶自，帶自b點由緊邊進入主動輪之前，帶所受拉

9、力為點由緊邊進入主動輪之前，帶所受拉力為Fb = A ( 1 + c );在該點帶的速度和帶輪表面的速度相等。當帶由在該點帶的速度和帶輪表面的速度相等。當帶由b點轉(zhuǎn)到點轉(zhuǎn)到點的過程中，帶內(nèi)截面拉力由點的過程中，帶內(nèi)截面拉力由Fb降低到降低到Fc =A(2 + c )力，因而帶的力，因而帶的拉伸變形量也隨之逐漸減小。也就是說，帶在逐漸縮短，這樣造成帶拉伸變形量也隨之逐漸減小。也就是說，帶在逐漸縮短，這樣造成帶運動的實際結(jié)果是一方面帶隨著帶輪運動，一方面又沿帶輪運動相反運動的實際結(jié)果是一方面帶隨著帶輪運動，一方面又沿帶輪運動相反方向向后回縮，致使帶的速度落后于帶輪速度，形成兩者之間不顯著方向向后回

10、縮，致使帶的速度落后于帶輪速度，形成兩者之間不顯著的相對滑動。的相對滑動。 同樣的現(xiàn)象發(fā)生在從動輪上，但情況正好相反。在己點處帶和同樣的現(xiàn)象發(fā)生在從動輪上，但情況正好相反。在己點處帶和帶輪具有相同的速度，當帶由帶輪具有相同的速度，當帶由e點轉(zhuǎn)到點轉(zhuǎn)到f點的過程中，帶的彈性變形仲點的過程中，帶的彈性變形仲長量隨著帶內(nèi)拉力的增大而增大，也就是說帶在逐漸仲長，造成帶在長量隨著帶內(nèi)拉力的增大而增大，也就是說帶在逐漸仲長，造成帶在從動輪表面上產(chǎn)生局部微小的向前相對滑動，使得帶速高于從動輪速從動輪表面上產(chǎn)生局部微小的向前相對滑動，使得帶速高于從動輪速度。度。下一頁上一頁返回第二節(jié)帶傳動工作情況分析第二節(jié)帶

11、傳動工作情況分析 2.彈性滑動與打滑彈性滑動與打滑 打滑是指由于傳遞載荷的需要，當帶傳動所需有效圓周力超過帶打滑是指由于傳遞載荷的需要，當帶傳動所需有效圓周力超過帶與帶輪面間摩擦力的極限時，帶與帶輪面在整個接觸弧段發(fā)生顯著的與帶輪面間摩擦力的極限時，帶與帶輪面在整個接觸弧段發(fā)生顯著的相對滑動。打滑將使帶傳動失效并加劇帶的磨損，因而在正常工作中相對滑動。打滑將使帶傳動失效并加劇帶的磨損，因而在正常工作中應(yīng)當避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。應(yīng)當避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算一、一、V帶規(guī)格和基本尺寸帶規(guī)格和基本尺寸 普通普通V帶是截面呈等腰梯形的橡膠帶，兩側(cè)面

12、為工作面。帶體由帶是截面呈等腰梯形的橡膠帶，兩側(cè)面為工作面。帶體由頂膠、抗拉體、底膠和包布組成，如頂膠、抗拉體、底膠和包布組成，如圖圖8一一6所示。抗拉體分為簾布結(jié)所示?？估w分為簾布結(jié)構(gòu)和線繩結(jié)構(gòu)兩種，是承受負載拉力的主體，其上下的頂膠和底膠分構(gòu)和線繩結(jié)構(gòu)兩種，是承受負載拉力的主體，其上下的頂膠和底膠分別承受彎曲變形的拉伸和壓縮作用。線繩結(jié)構(gòu)普通別承受彎曲變形的拉伸和壓縮作用。線繩結(jié)構(gòu)普通V帶具有柔韌性帶具有柔韌性(撓撓性性)好的特點，適用于帶輪直徑較小、轉(zhuǎn)速較高的場合，有利于提高好的特點，適用于帶輪直徑較小、轉(zhuǎn)速較高的場合，有利于提高使用壽命。使用壽命。 普通普通V帶按照截面尺寸大小被標準

13、化為一七種型號，由小到大分帶按照截面尺寸大小被標準化為一七種型號，由小到大分別命名為別命名為Y,Z,A,B,C,D和和E型。各型普通型。各型普通V帶的截面尺寸見帶的截面尺寸見表表8 -2所示。所示。下一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算二、二、V帶傳動設(shè)計準則帶傳動設(shè)計準則 根據(jù)帶傳動的工作情況分析可知，根據(jù)帶傳動的工作情況分析可知，V帶傳動的主要失效形式是帶傳動的主要失效形式是: (1) V帶疲勞斷裂帶在交變應(yīng)力下工作，運行一定時間后，帶疲勞斷裂帶在交變應(yīng)力下工作，運行一定時間后，V帶上局部帶上局部出現(xiàn)疲勞裂紋或脫層，隨之出現(xiàn)疏松狀態(tài)甚至斷裂。出現(xiàn)疲勞裂紋或脫層，隨

14、之出現(xiàn)疏松狀態(tài)甚至斷裂。 (2)打滑當工作外載荷超過打滑當工作外載荷超過V帶傳動的最大有效圓周力時，帶沿著帶輪帶傳動的最大有效圓周力時，帶沿著帶輪工作表面出現(xiàn)相對滑動，導(dǎo)致傳動失效。工作表面出現(xiàn)相對滑動，導(dǎo)致傳動失效。 因此，為了保證傳動的正常工作，因此，為了保證傳動的正常工作，V帶傳動設(shè)計的計算準則是帶傳動設(shè)計的計算準則是:在保證在保證帶傳動不打滑的條件下，保證帶傳動不打滑的條件下，保證V帶具有一定的疲勞壽命帶具有一定的疲勞壽命下一頁上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算三、單根三、單根V帶許用功率帶許用功率 按照按照V帶傳動的設(shè)計準則，根據(jù)前述帶傳動受力分析關(guān)系式

15、可帶傳動的設(shè)計準則，根據(jù)前述帶傳動受力分析關(guān)系式可推導(dǎo)獲得保證不打滑單根推導(dǎo)獲得保證不打滑單根V帶所能傳遞的功率帶所能傳遞的功率P0 為了使為了使V帶具有一定的疲勞壽命，應(yīng)使帶具有一定的疲勞壽命，應(yīng)使下一頁上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算 將式將式(8一一13)代入式代入式(8一一12)中，獲得帶傳動在既不打滑又保證帶中，獲得帶傳動在既不打滑又保證帶一定疲勞壽命條件下，單根一定疲勞壽命條件下，單根V帶能夠傳遞的功率帶能夠傳遞的功率 當實際工作條件與上述試驗條件不同時，應(yīng)對單根當實際工作條件與上述試驗條件不同時，應(yīng)對單根V帶的基本額帶的基本額定功率加以修正，獲得實

16、際工作條件下單根定功率加以修正，獲得實際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率，稱帶所能傳遞的功率，稱為許用功率為許用功率p0下一頁上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算四、四、V帶傳動主要參數(shù)設(shè)計要點及步驟帶傳動主要參數(shù)設(shè)計要點及步驟1.確定計算功率確定計算功率pc 2.選擇選擇V帶截面型號帶截面型號 根據(jù)計算功率根據(jù)計算功率pc和小帶輪轉(zhuǎn)速和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由，由圖圖8 -7選擇選擇V帶截面型號。圖帶截面型號。圖中當工況位于兩種型號分界線附近時，可分別選擇兩種型號進行計算，中當工況位于兩種型號分界線附近時，可分別選擇兩種型號進行計算，擇優(yōu)選擇設(shè)計方案。擇優(yōu)選擇設(shè)計方案。

17、下一頁上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算 3.確定帶輪基準直徑確定帶輪基準直徑dd1 dd2 帶輪直徑愈小，傳動尺寸結(jié)構(gòu)愈緊湊，但帶承受的彎曲應(yīng)力愈大，帶輪直徑愈小，傳動尺寸結(jié)構(gòu)愈緊湊，但帶承受的彎曲應(yīng)力愈大，降低帶的使用壽命降低帶的使用壽命;同時，帶速也低，導(dǎo)致帶的傳動同時，帶速也低，導(dǎo)致帶的傳動(功率功率)能力不足。能力不足。相反，如果帶輪直徑過大，則傳動尺寸增大，結(jié)構(gòu)不緊湊，不符合機相反，如果帶輪直徑過大，則傳動尺寸增大，結(jié)構(gòu)不緊湊，不符合機械設(shè)計的基本要求。因此，小帶輪的基準直徑應(yīng)根據(jù)實際情況合理選械設(shè)計的基本要求。因此，小帶輪的基準直徑應(yīng)根據(jù)實際情況合理

18、選用，保證小帶輪的基準直徑斌用，保證小帶輪的基準直徑斌.，不小于，不小于表表8一一8中所列最小基準直徑中所列最小基準直徑心心dd1 ，并按表中所列標準直徑系列值選用。，并按表中所列標準直徑系列值選用。4.驗算帶速驗算帶速v小帶輪基準直徑選用的合理性由帶速驗算來控制。帶速為小帶輪基準直徑選用的合理性由帶速驗算來控制。帶速為下一頁上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算5.確定中心距確定中心距a和帶的基準長度和帶的基準長度Ld 帶傳動中心距的選擇直接關(guān)系到帶的基準長度帶傳動中心距的選擇直接關(guān)系到帶的基準長度Ld和小帶輪包角和小帶輪包角a1的大小，并影響傳動的性能。中心距較小

19、，傳動較為緊湊，但帶長較的大小，并影響傳動的性能。中心距較小，傳動較為緊湊，但帶長較短，單位時間內(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)增多，從而降低帶的疲勞壽命。而短，單位時間內(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)增多，從而降低帶的疲勞壽命。而中心距過大，則傳動的外廓尺寸大，且容易引起帶的顫振，影響正常中心距過大，則傳動的外廓尺寸大，且容易引起帶的顫振，影響正常工作。工作。 當傳動設(shè)計對結(jié)構(gòu)無特別要求時，可按下式初步選擇中心距當傳動設(shè)計對結(jié)構(gòu)無特別要求時，可按下式初步選擇中心距a1下一頁上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算6.驗算小帶輪包角驗算小帶輪包角a17.確定帶的根數(shù)確定帶的根數(shù)Z8.確定初拉力確定

20、初拉力F0下一頁上一頁返回第三節(jié)普通第三節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算9.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 按照帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計要點確定帶輪結(jié)構(gòu)類型、材料、結(jié)構(gòu)尺寸，繪按照帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計要點確定帶輪結(jié)構(gòu)類型、材料、結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工作圖。制帶輪工作圖。上一頁返回第四節(jié)第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計一、一、V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 V帶輪是典型的盤類零件，由輪緣、輪毅和輪輻帶輪是典型的盤類零件，由輪緣、輪毅和輪輻(或腹板或腹板)三部分三部分組成組成 輪緣是帶輪的外圈部分，其上開有梯形槽，是傳動帶安裝及帶輪輪緣是帶輪的外圈部分，其上開有梯形槽，是傳動帶安裝及帶輪的工作部分。輪槽工作面需要精細

21、加工的工作部分。輪槽工作面需要精細加工(表面粗糙度一般為表面粗糙度一般為Rat. 5 )，以減少帶的磨損。以減少帶的磨損。 輪毅是帶輪與軸的安裝配合部分輪毅是帶輪與軸的安裝配合部分;輪輻則是連接輪緣和輪毅的中輪輻則是連接輪緣和輪毅的中間部分。間部分。下一頁返回第四節(jié)第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 當采用鑄鐵材料制造時，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，當采用鑄鐵材料制造時，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，V帶輪有實心、帶輪有實心、腹板、孔板和橢圓輪輻四種典型結(jié)構(gòu)型式。如腹板、孔板和橢圓輪輻四種典型結(jié)構(gòu)型式。如圖圖8-8所示所示二、帶傳動的張緊裝置二、帶傳動的張緊裝置 傳動帶安裝在帶輪上，通過中心距調(diào)整獲得一定的張

22、緊力，保證傳動帶安裝在帶輪上，通過中心距調(diào)整獲得一定的張緊力，保證帶傳動的有效承載。但是，在工作一段時間后，由于帶的塑性變形會帶傳動的有效承載。但是，在工作一段時間后，由于帶的塑性變形會產(chǎn)生帶的松弛現(xiàn)象，使得帶中初拉力逐漸減小，承載能力隨之降低。產(chǎn)生帶的松弛現(xiàn)象，使得帶中初拉力逐漸減小，承載能力隨之降低。為了保證帶傳動的正常工作，應(yīng)當始終保持帶在帶輪上具有一定的張為了保證帶傳動的正常工作，應(yīng)當始終保持帶在帶輪上具有一定的張緊力。因此，必須采用適當?shù)膹埦o裝置。常用的張緊裝置如緊力。因此，必須采用適當?shù)膹埦o裝置。常用的張緊裝置如圖圖8 -9所所示，分為定期張緊、自動張緊和利用張緊輪方式三種類型。示，分為定期張緊、自動張緊和利用張緊輪方式三種類型。下一頁上一頁返回第四節(jié)第四節(jié)V帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 1.定期張緊裝置定期張緊裝置 在水平布置或與水平面傾斜不大的帶傳動中，可用在水平布置或與水平面傾斜不大的帶傳動中，可用圖圖8-9(a)所示所示的張緊裝置，將裝有帶輪的電動機安裝在滑軌上，通過調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)的張緊裝置，將裝有帶輪的電動機安裝在滑軌上，通過調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整電動機的位置，加大中心距，以達到張緊目的。整電動機的位置，加大中心距，以達到張緊目的。 在垂直或接近垂直的帶傳動中，可用在垂直或接近垂直的帶傳動中，可用圖圖8 -9(b)所示的張緊裝置，所示的張緊裝置，通過調(diào)節(jié)螺桿來調(diào)整