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帶傳動和鏈傳動基礎(chǔ)知識 通過中間撓性件傳遞運(yùn)動和動力 ,適用于兩軸中心距較大場合 帶傳動： 組成：帶和帶輪 類型：摩擦式帶傳動 嚙合式帶傳動 鏈傳動： 組成：鏈條和鏈輪 類型：嚙合式 一、帶傳動的組成及特點(diǎn) 固聯(lián)于主動軸上的帶輪 1(主動輪 )； 固聯(lián)于從動軸上的帶輪 3(從動輪 )； 緊套在兩輪上的傳動帶 2。 1帶傳動的組成 5 1 帶傳動的類型和應(yīng)用 嚙合傳動：當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動 從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞動力（同步帶傳動）。 2傳 動 原 理 摩擦傳動：當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖 動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞動力（平帶和帶傳動） 。 3、傳動特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1）有過載保護(hù)作用（過載打滑 ) 2）有緩沖吸振作用， 運(yùn)行平穩(wěn)無噪音（帶有彈性） 3）適于遠(yuǎn)距離傳動（中心距大） 4）結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝精度要求不高，維護(hù)方便 缺點(diǎn)： 1）有彈性滑動使傳動比 i不恒定 2）張緊力較大（與嚙 合傳動相比）軸上壓力較大 3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊 4）打 滑，使帶壽命較短 5）帶與帶輪間會產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適 宜高溫、易燃、易爆的場合 6）效率低。 二、帶傳動的類型 1.應(yīng)用 : 帶傳動傳動的功率 P100KW ，帶速 v=5-30m/s，平均傳動比 i7 ， 傳動效率為 94%-96%。同步齒形帶的帶速為 40-50m/s，傳動比 i10 ， 傳遞功率可達(dá) 200KW,效率高達(dá) 98%-99%。 帶傳動主要用于要求傳動平穩(wěn) ,傳動比要求不嚴(yán)格的中小功率的 較遠(yuǎn)距離傳動 2.類型 : 1)摩擦式帶傳動 按傳動帶的截面形狀分 （ 1）平帶 平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶傳動， 結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。 （ 2） V帶： 截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。應(yīng)用最廣的帶 傳動是帶傳動，在同樣的張緊力下，帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生 更大的摩擦力。 在相同的張緊力作用下， V帶可比平帶 產(chǎn)生較大的正壓力，因而獲得較大的摩 擦力。 設(shè)平帶與 V帶傳動承受相同的張緊力 Q, 則平帶工作時產(chǎn)生的摩擦力為 Ff = fN = fQ V帶工作時產(chǎn)生的摩擦力為 這種情況表明，在同樣張緊條件下， V帶傳動的傳動能力遠(yuǎn)比平 帶傳動大。因此，在傳遞相同功率的情況下， V帶傳動的結(jié)構(gòu)較 為緊湊。 (3）多楔帶：它是在平帶基體上由多根 V帶組成的傳動帶?？蓚鬟f 很大的功率。 多楔帶傳動兼有平帶傳動和帶傳動的優(yōu)點(diǎn)，柔韌 性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。 （ 4）圓形帶： 橫截面為圓形。只用于小功率傳動。 2)嚙合式帶傳動 同步帶傳動是一種嚙合傳動，具有的優(yōu)點(diǎn)是：無滑動，能保證固定 的傳動比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小 ;傳遞功率大。用 于要求傳動平穩(wěn) ,傳動精度較高的場合 .(強(qiáng)力層為鋼絲繩 ,變形小 ; 帶輪為漸開線齒形 ) 3)帶傳動傳動形式 開 口 傳 動 交 叉 傳 動 半 交 叉 傳 動 V帶有普通 V帶、窄 V帶、寬 V帶、汽車 V帶、大楔角 V帶等。其中以普 通 V帶和窄 V帶應(yīng)用較廣，本章主要討論普通 V帶傳動。 一、 V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn) 1.結(jié)構(gòu) :標(biāo)準(zhǔn) V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖 所示。強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu) (制造方便 ,抗拉強(qiáng)度高 )和線 繩結(jié)構(gòu) (柔韌性好 ,抗彎強(qiáng)度高 ,適用帶輪直徑小 ,轉(zhuǎn)速較高場合 )。 5 2 V帶與 V帶輪 2.標(biāo)準(zhǔn) : 按截面尺寸的不同分為 Y、 Z、 A、 B、 C、 D、 E共 7種型 號，其截面尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。在同樣的條件下，截面尺寸大則傳遞 的功率就大 3.參數(shù)和尺寸 : 帶的截面尺寸 節(jié)寬 節(jié)面的寬度 bp。 相對高度 V帶高度 h與 節(jié)寬 bp之比。約為 0.7(窄 0.9) 帶輪基準(zhǔn)直徑 V帶輪上與所配 V帶節(jié)寬 bp 相對應(yīng)的帶輪直徑。 基準(zhǔn)長度 帶節(jié)面長度 (V帶在帶輪上張 緊后，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度 Ld 。 ) 節(jié)面 當(dāng) V帶受彎曲時， 長度不變的中性層。 4.帶的標(biāo)記 : Z1400 GB11544-89 帶型 基準(zhǔn)長度 標(biāo)準(zhǔn)編號 5.窄 V帶 窄 v帶頂面呈弧形，可使帶芯受力后保持直線平 齊排列，因而各線繩受力均勻；兩側(cè)呈凹形，帶彎 曲后側(cè)面變直，與輪槽能更好貼合，增大了摩擦力； 主要承受拉力的強(qiáng)力層位置較高，使帶的傳力位置 向輪緣靠近；壓縮層高度加大，使帶與帶輪的有效 接觸面積增大，可增大摩擦力和提高傳動能力；保 布層采用特制柔性保布，使帶繞性更好，彎曲應(yīng)力 較小。 2.結(jié)構(gòu) : (1).輪的結(jié)構(gòu) : (2).輪槽尺寸 : 注意帶的楔角為什么大于帶輪輪槽楔角 ? 二、帶輪的材料與結(jié)構(gòu) 1.材料 : 通常采用鑄鐵，常用材料的牌號為 HT150和 HT200。 轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。 小功率時可用鑄鋁或塑料。 因此，與普通 v帶傳動相比，窄 v帶傳動具有傳動能力更大、（比同尺寸普通 v帶 傳動功率大 50 150），能用于高速傳動（ v=35 45m/s）。效率高（達(dá) 92 96）、結(jié)構(gòu)緊湊、疲勞壽命長等優(yōu)點(diǎn)。目前，窄 v帶傳動已廣泛應(yīng)用于高速、 大功率的機(jī)械傳動裝置。 6.活絡(luò) V帶 中心距不能調(diào)整的低速輕載的 場合 S型：實(shí)心帶輪 P型：腹板帶輪 H型：孔板帶輪 E型：橢圓輪幅帶輪 3.帶輪的標(biāo)記 : 帶輪 A 3 100 P GB10412-89 名稱 槽型 槽數(shù) 基準(zhǔn)直徑 結(jié)構(gòu)形式代號 標(biāo)準(zhǔn)編號 5 3 帶傳動的受力分析和應(yīng)力分析 一 .受力分析和打滑 設(shè)帶的總長度不變，根據(jù)線彈性假設(shè)： F1 F0 F0 F2； 或： F1 F2 2F0； 記傳動帶與小帶輪或大帶輪間總摩擦力為 Ff，其值由帶傳動的功率 P和帶速 v決定。 帶傳動尚未工作時，傳動帶中的預(yù)緊 力為 F0。 帶傳動工作時，一邊拉緊，一邊放松，記 緊邊拉力為 F1和松邊拉力為 F2。 定義由負(fù)載所決定的傳動帶的有效圓 周力為 Fe P/v，則顯然有 Fe Ff。 帶傳動的最大有效拉力 Fmax有多大？ 由歐拉公式可知： 歐拉公式給出的是帶傳動在極限狀態(tài)下各力之間的關(guān)系，或者 說是給出了一個具體的帶傳動所能提供的最大有效拉力 Fec 。 預(yù)緊力 F0 最大有效拉力 Fec 包角 最大有效拉力 Fec 摩擦系數(shù) f 最大有效拉力 Fec 切記：歐拉公式不可用于非極限狀態(tài)下的受力分析！ 取繞在主動輪或從動輪上的傳動帶為研究對象，有 :Fe Ff F1 F2； 因此有： F1 F0 Fe 2； F2 F0 Fe 2； 包角的概念 當(dāng)已知帶傳遞的載荷時，可根據(jù)歐拉公式確定應(yīng)保證的最小初拉力 F0。 )3.57(601 8 0 121 a DD 打滑 : 若帶的工作載荷加大，有效圓周力達(dá)到臨界值 Fmax后，則帶 與帶輪間會發(fā)生明顯顯著全面的相對滑動，即產(chǎn)生打滑。打滑將 使帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急速降低，帶傳動失效，這種情況 應(yīng)當(dāng)避免。 帶傳動在工作過程中帶上的應(yīng)力有： 分析詳見 二、帶傳動的應(yīng)力分析 拉應(yīng)力：緊邊拉應(yīng)力、松邊拉應(yīng)力； 離心應(yīng)力：帶沿輪緣圓周運(yùn)動時的離心力在帶中產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力； 彎曲應(yīng)力：帶繞在帶輪上時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。 為了不使帶所受到的彎曲應(yīng)力過大，應(yīng)限制帶輪的最小直徑。 槽 型 Z A B C SPZ SPA SPA SPC ddmin/mm 50 75 125 200 63 90 140 224 工作時帶在變應(yīng)力工作狀態(tài)下工作，隨著位 置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化， 帶將產(chǎn) 生疲勞破壞。 由疲勞強(qiáng)度條件： 11m a x cb 帶的許用拉應(yīng)力 三、帶傳動的彈性滑動 帶傳動在工作時，從緊邊到松邊，傳動帶所受的拉力是變化 的，因此帶的彈性變形也是變化的。 帶傳動中因帶的彈性變形變化而引起的帶與帶輪間的局部相 對滑動，稱為彈性滑動。 （演示 ） 5 4 帶傳動的彈性滑動和傳動比 %100 1 21 v vv 12 )1( vv 或 )/(60 00 111 smndv )/(6 00 0222 smndv 其中： 因此，傳動比為： 1 2 2 1 )1( d d n ni 彈性滑動導(dǎo)致：從動輪的圓周速度 v2主動輪的圓周速度 v1， 速度降低的程度可用滑動率 來表示： 1 2 2 1 d d n ni 理 因帶傳動的滑動率 =0.01-0.02,其值不大，可不予考慮。 彈性滑動與打滑的區(qū)別 A.現(xiàn)象：彈性滑動發(fā)生在繞出帶輪前帶與輪的部分接觸長度上 打滑發(fā)生在帶與輪的全部接觸長度 B.原因：彈性滑動：帶兩邊的拉力差，帶的彈性 打滑：過載 C.結(jié)論：彈性滑動不可避免 打滑可避免 一、帶傳動的 失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1.失效形式 1） 打滑； 2） 帶的疲勞破壞 另外：磨損靜態(tài)拉斷等 5 5 普通 V帶傳動的設(shè)計(jì) 2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證帶在不打滑的前提下 ， 有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命 設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)為：功率 P，轉(zhuǎn)速 n1、 n2（或傳動比 i），外廓 尺寸要求及工作條件等。 設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶的型號、長度 L、根數(shù) Z、傳動中心距 a、帶輪 基準(zhǔn)直徑及其它結(jié)構(gòu)尺寸，材料及張緊方式等。 二、單根 V帶的基本額定功率 單根普通 v帶在試驗(yàn)條件所能傳遞的功率，稱為基本額定功率， 用 P1表示 單根普通 v帶在設(shè)計(jì)所給定的實(shí)際條件下，允許傳遞的功率，稱 為額定功率，用 P 表示： P =(P1+ P1)KK L 式中 : P1為單根 V帶的基本額定功率 ,kW； 查表 5 5 單根普通 v帶基本額定功率 P1是在特定試驗(yàn)條件（特定的帶基準(zhǔn)長 度 Ld，特定使用壽命，傳動比 i=1，包角 180，載荷平穩(wěn)）下測 得的帶所能傳遞的功率。一般設(shè)計(jì)給定的實(shí)際條件與上述試驗(yàn)條件 不同，須引入相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行修正。 P1為功率增量 ,Kw; 當(dāng)傳動比 i1 時 ,帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較 小 ,傳遞的功率可以增大些。查表 5 6。 K 包角修正系數(shù)，見教 材表 5 7； KL帶長修正系數(shù) ,見教材表 5 8。 三、 V帶型號和根數(shù)的確定 帶型號可由計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1查教材圖 10得到。 PC=KAP P為傳動的額定功率 kW； KA為工作情況系數(shù)，查教材表 5 9。 V型帶的根數(shù) Z可按下式確定： Z=PC/ P= PC/(P1+ P1)KK L 一般 Z=， max 10.以保證受力均勻。 四、主要參數(shù)的確定 1. 帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶速 帶輪直徑小，則傳動結(jié)構(gòu)緊湊，但彎曲應(yīng)力大，使帶的壽命降低。設(shè)計(jì)時，應(yīng)取小輪 基準(zhǔn)直徑 dd1 ddmin。 ddmin值見表 。 帶速 V d d1n1/60 1000 式中： V的單位 m/s; dd1的單位為 mm; n1的單位為 r/min. 若 V太小，由 P=FV可知，傳遞同樣功率 0.6m/s 。 三、鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知： P，載荷性質(zhì)，工作條件，轉(zhuǎn)速 n1、 n2；求：鏈輪齒數(shù) Z1、 Z2，節(jié)距 P， 列數(shù)，中心距 a，潤滑方式等。 中、高速鏈傳動（ V 0.6m/s） 對于中、高速鏈傳動，其主要失效形式是 鏈條的疲勞破壞 ，它可按功率曲線 圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)實(shí)際工作條件與上述條件不同時，應(yīng)對查得的 P0值加以修正。則 鏈傳動的功率 P為： P P0KzKiK Kpt/KA 式中： P名義功率， kW； KA為工作情況系數(shù)，查表 5 15； Kz為小鏈輪系數(shù)，查表 5 16； Ki為傳動比系數(shù)，查表 5 17； K 為中心距系數(shù)，查表 5 18； Kpt為多排鏈系數(shù)，查表 5 19. 低速鏈傳動（ V 0.60.6m/s） 對于低速傳動，其主要失效形式為 鏈條過載拉斷 ，必須對靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 通常是校核鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù) S，其計(jì)算公式為： S=FQ/KAF 4-8 式中： FQ為極限拉伸載荷，表 5-11。 F為鏈的工作拉力， N。 四、鏈傳動主要參數(shù)的選擇 1.鏈節(jié)距 鏈節(jié)距 P越大，承載能力越大，但引起的沖擊，振動和噪音也越大。為使傳動 平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量選用節(jié)距較小的單排鏈， 高速重載時，可選用小節(jié)距的 多排鏈。 2鏈輪齒數(shù) 選擇小鏈輪齒數(shù) Z1 計(jì)算大鏈輪齒數(shù) Z2=iZ1。 小鏈輪齒數(shù) Z1過少 運(yùn)動不平穩(wěn)嚴(yán)重。 小鏈輪齒數(shù) Z1過大 增大了傳動的尺寸和質(zhì)量 。 另為使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)宜取奇數(shù)。 中心距 a過小 鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，加劇磨損和疲勞； 鏈條在小輪上的包角變小，易跳齒和脫鏈； 中心距 a過大 從動邊垂度過大，造成松邊顫動。 一般初選中心距 a0=(30-50)p a0max=80p 計(jì)算鏈節(jié)數(shù) 0 212210 ) 2(2 2 a pzzzz p aL p 圓整取偶數(shù) 計(jì)算理論中心距 )2(8)2()2(4 21222121 zzzzLzzLpa pp 3中心距和鏈節(jié)數(shù) 一 .鏈傳動的布置 布置原則： 兩鏈輪軸線應(yīng)平行，回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一鉛垂平面內(nèi)； 兩鏈輪中心連線最好是水平的； 一般情況下，緊邊在上，松邊在下。 傾斜布置傾角由小于 45 若鉛垂布置應(yīng)可調(diào)中心距或加張緊裝置 水平布置，傾斜布置，垂直布置 5 11鏈傳動的布置，張緊和潤滑 張緊方法： 調(diào)整中心距張緊； 鏈條磨損變長后從中去除此 1-2個鏈節(jié)； 加張緊輪 .（一般緊壓在松邊靠近小鏈輪處） 彈簧力張緊 砝碼張緊 定期調(diào)整張緊 二 .鏈傳動的張緊 鏈傳動張緊的目的，主要是為了避免磨損后鏈條的垂度 過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動，跳齒和脫鏈現(xiàn)象；同時 也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。 三 .鏈傳動的潤滑 潤滑油推薦采用牌號為： L-AN32、 L-AN46、 L-AN68等全損耗系統(tǒng)用油。 對于不便采用潤滑油的場合，允許涂抹潤滑脂，但應(yīng)定期清洗與涂抹。 良好的潤滑可緩和沖擊、減輕磨損、延長鏈條的使用壽命。 鏈傳動中銷軸與套筒之間產(chǎn)生磨損，鏈節(jié)就會伸長，這是影響鏈 傳動壽命的最主要因素。因而，潤滑是延長鏈傳動壽命的最有效的方 法。潤滑的作用對高速重載的鏈傳動尤為重要。