汽車(chē)多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)

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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 開(kāi)題報(bào)告 一、設(shè)計(jì)題目 機(jī)械封閉式汽車(chē)多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 二、課題研究的目的、意義 目前國(guó)內(nèi)的汽車(chē)傳動(dòng)帶的質(zhì)量普遍低于美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的同類產(chǎn)品的一個(gè)主要原因在于疲勞壽命試驗(yàn)不過(guò)關(guān)，因此研發(fā)一種適合我國(guó)國(guó)情的，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平的新型傳動(dòng)帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)是必要的。其目的是進(jìn)一步推進(jìn)汽車(chē)傳動(dòng)帶的研發(fā)能力，為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的控制與監(jiān)測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)化的制定提供理論依據(jù)。 三、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 傳動(dòng)帶的發(fā)展現(xiàn)狀 傳動(dòng)帶最初是由皮革制造的，19世紀(jì)中葉為橡膠所取代。20世紀(jì)60年代開(kāi)始，陸續(xù)由NR、SBR轉(zhuǎn)向CR、PUR。進(jìn)入80年代，又進(jìn)一步擴(kuò)大到采用CSM和HNBR。膠帶的形狀也從乎板型擴(kuò)大到角型、圓型、齒型，使用從單根傳動(dòng)發(fā)展到成組并聯(lián)，從而形成今日的傳動(dòng)帶系列群體。動(dòng)力傳導(dǎo)有鏈條、齒輪、耦聯(lián)(聯(lián)軸)等多種多樣形式。然而，從經(jīng)濟(jì)性和成本角度來(lái)考慮，迄今為止，莫過(guò)于彈性體的膠帶。因此，世界上現(xiàn)在許多傳動(dòng)方式大多仍以膠帶傳動(dòng)為主，而且其發(fā)展仍在不斷擴(kuò)大。 1. 發(fā)展現(xiàn)狀 傳動(dòng)帶有傳遞和變速兩種功能，分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)兩大類別。到目前為止，全球各傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠在結(jié)構(gòu)形狀上已形成V帶、平帶、齒帶和圓帶四大體系，包括尺寸規(guī)格在內(nèi)已逾千種。特別是齒帶，最近十幾年來(lái)，隨著精密機(jī)械和電子信息技術(shù)的進(jìn)步，作為橡膠工業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)品，在世界各地發(fā)展十分迅猛，產(chǎn)量急劇擴(kuò)大。 1.1 平帶 圖1-1平帶 平帶是傳動(dòng)帶最老的一個(gè)品種，約有100余年的歷史，但直至20世紀(jì)中葉，仍占據(jù)傳動(dòng)帶中一半左右的市場(chǎng)份額。它以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)方便、不受距離限制、容易調(diào)節(jié)更換等特點(diǎn)，在各種工農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到普遍采用。平板帶寬度一般由16-600mm，長(zhǎng)度最大可達(dá)100～200m，層數(shù)最多為6一帶中最常見(jiàn)的為帆布帶，分為包層式、疊層式和疊包式三種。疊層帶為包層帶(又稱圓邊帶)的改進(jìn)產(chǎn)品，具有帶體柔軟，富有彈性，耐屈性好等優(yōu)點(diǎn)，適于在小帶輪和20m／s以上的快速傳動(dòng)裝置上使用。而疊包帶介于兩者之間，用于邊部易受磨損的傳動(dòng)。由于平板帶的傳動(dòng)效率低(一般為85％左右)，且占據(jù)面積較大，因此，從20世紀(jì)60年代以后世界各國(guó)產(chǎn)量逐年下降。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家，除部分農(nóng)業(yè)機(jī)械和輕紡機(jī)械尚少量使用之外，已處于被淘汰的狀態(tài)。 另一方面，在這一時(shí)期，以化纖帆布和簾布為芯體而制成的無(wú)接頭和熱接頭環(huán)形帶，則在全球獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。它以強(qiáng)度大、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)輸圓滑、耐屈撓、壽命長(zhǎng)和無(wú)需接頭等為特點(diǎn)，使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，并在微型傳動(dòng)帶中形成主流。 近年來(lái)，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起，這種微型帶尤其在電腦周邊設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及省力化設(shè)備等方面普遍使用。例如，自動(dòng)檢票機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、貨幣兌換機(jī)、發(fā)券機(jī)、取款機(jī)、銀行結(jié)算機(jī)、自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)、復(fù)印機(jī)、醫(yī)療器械、自動(dòng)包裝機(jī)、魚(yú)群探測(cè)器等等，美日歐等國(guó)家每年都以雙位數(shù)增長(zhǎng)。 這種高性能的無(wú)接頭平板帶，現(xiàn)已發(fā)展到有聚氨酯帶、聚氨酯芯體帶和橡膠帆布芯體帶三種類型。在橡膠微型帶中，除化纖帆布外，還有使用尼龍膜片、芳綸簾線、玻璃纖維簾線為芯體以及表面橡膠覆以鉻皮的特種產(chǎn)品。它們同傳統(tǒng)的帆布平板帶有著本質(zhì)的不同，規(guī)格要求非常精密，附加價(jià)值很高，世界各大膠帶生產(chǎn)廠家競(jìng)相發(fā)展，已成為橡膠工業(yè)中的高新技術(shù)產(chǎn)品。目前，德國(guó)的金珂林、瑞士的哈巴基、雷達(dá)，以及日本的新田等公司，都是這一領(lǐng)域的知名大企業(yè)，并把以聚氨酯為主的高檔和特種微型帶作為其全力開(kāi)發(fā)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 1．2 三角帶 圖1-2 各種V帶 三角帶又稱V型帶，是傳動(dòng)帶中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣的一種產(chǎn)品。自從1917年首次由美國(guó)制成汽車(chē)風(fēng)扇帶，20年代初開(kāi)始推廣用于工農(nóng)機(jī)械之后，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)久盛不衰，發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已成為傳動(dòng)帶的主流。在世界各國(guó)傳動(dòng)帶中，從橡膠用量來(lái)看，三角帶現(xiàn)已占到65％上，齒型帶為25％，平板帶則已退減到10％以下。目前，三角帶已成為世界各種機(jī)械裝置動(dòng)力傳動(dòng)和變速的主要器材，在當(dāng)今農(nóng)機(jī)、機(jī)床、汽車(chē)、船舶、辦公設(shè)備等廣泛領(lǐng)域，發(fā)揮著日益重要的作用。 按照斷面尺寸，三角帶可分為產(chǎn)業(yè)機(jī)械用的Y、O、A、B、C、D、E七種工業(yè)型號(hào)和汽車(chē)、拖拉機(jī)等用的各類風(fēng)扇帶，共計(jì)兩大類別。Y、O型為最小的V型帶，主要用于打字機(jī)、切書(shū)機(jī)等辦公設(shè)備、家電制品(洗衣機(jī)、榨汁器、吸塵器)。一般產(chǎn)業(yè)機(jī)械，隨著馬力的增大，順序使用A、B、C、D、E等V型帶，其中D、E型為重型帶，用于船舶、電力等大型機(jī)械。至于風(fēng)扇帶，除了汽車(chē)、拖拉機(jī)之外，還大量用在水泵、空調(diào)等方面。在發(fā)達(dá)國(guó)家，三角帶與風(fēng)扇帶的生產(chǎn)比率已達(dá)到2：1-3：2的程度，風(fēng)扇帶呈現(xiàn)明顯上升的勢(shì)頭。 三角帶一般都是指包布式V型帶，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，為提高傳動(dòng)帶的耐久性，又出現(xiàn)了切邊式V型帶。這種切邊V型帶，由于膠帶結(jié)構(gòu)側(cè)面沒(méi)有包布，帶體十分柔軟，耐屈撓疲勞性能非常好，因而得到迅速發(fā)展。進(jìn)入80年代，為解決三角帶多根成組傳動(dòng)時(shí)因產(chǎn)生不一樣長(zhǎng)而帶來(lái)的傳動(dòng)效率和使用壽命下降等問(wèn)題，又興起了多根三角帶用平板帶固定在一起的三角帶。習(xí)慣稱之為聯(lián)組三角帶的V型平板帶，具有極大的優(yōu)越性，因而又開(kāi)始出現(xiàn)V型平板帶取代包布式和切邊式三角帶的現(xiàn)象。這種三角帶與平板帶結(jié)合的膠帶，雖然對(duì)帶輪溝槽有特殊的要求，然而由于帶體很薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性好，帶輪縮小，可使傳動(dòng)裝置進(jìn)一步小型化、節(jié)能化，在世界發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)量急劇增長(zhǎng)。 近些年來(lái)，為適應(yīng)各種傳動(dòng)裝置的特殊需要，除普通標(biāo)準(zhǔn)型的三角帶之外，還出現(xiàn)了數(shù)量眾多、形狀各異的特種三角帶，它們主要有： (1)窄型和寬型三角帶 普通三角帶的寬高比為1：1．5～1．6，而窄型和寬型的三角帶分別為1：1．2和1：2。窄型V帶的結(jié)構(gòu)尺寸比普通V帶可以減少約50％，能節(jié)省大量原材料，同時(shí)強(qiáng)力均勻，有效接觸面積大，彎曲應(yīng)力小，可大大延長(zhǎng)使用壽命。窄型v帶的傳動(dòng)效率可達(dá)90％一97％，極限速度達(dá)40-50m／s，傳動(dòng)能力提高0．5～1．5倍，最適于短距離、小帶輪于變速傳動(dòng)，故又稱之為變速帶。其特點(diǎn)是在帶的上下表面，大多制成單面或雙面的弧形或齒形狀態(tài)，使之易于調(diào)速，主要用在低速的圓錐式和圓盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器方面。 (2)小角和大角三角帶 它同普通三角帶的主要區(qū)別是，夾角40改為30和60左右。小角V帶能使接觸面減小，降低所需張力，可延長(zhǎng)使用壽命，適于設(shè)備的小張力傳動(dòng)。大角V帶為上半部呈矩形，下半部呈倒梯形的六角帶，能使摩擦損失減小，承載能力增大，帶體柔軟，適于輕小型設(shè)備的高速傳動(dòng)。 (3)活絡(luò)和沖孔三角帶 活絡(luò)帶由多個(gè)小段以金屬螺釘連結(jié)而成。沖孔帶在帶體縱向沖有許多等距的透孔用以連接接頭。這種V帶都是可以接頭的三角帶，可根據(jù)需要長(zhǎng)度隨意自由接頭定長(zhǎng)。它彌補(bǔ)了普通三角帶無(wú)接頭，只能按規(guī)定長(zhǎng)度使用的限制。另外一個(gè)好處是，在使用中，當(dāng)三角帶體出現(xiàn)局部損壞后，可更換損壞部位繼續(xù)使用，同時(shí)，它還有可簡(jiǎn)單自由調(diào)節(jié)長(zhǎng)度大小的優(yōu)點(diǎn)。但因強(qiáng)度較低，只能用于低速傳動(dòng)，又由于存在精確度低、傳動(dòng)效率差等問(wèn)題，近些年來(lái)使用日趨減少。 此外，對(duì)指定用于汽車(chē)、拖拉機(jī)等各種內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇而用的三角帶，人們專門(mén)稱之為風(fēng)扇帶。它的特點(diǎn)是以單根使用為主，帶輪很小，傳距很短，速度與功率常變，是屬于接觸溫度較高、在苛刻環(huán)境條件下使用的一種V帶。風(fēng)扇帶也常用在發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、動(dòng)力泵等方面。風(fēng)扇帶由于其性能要求與普通三角帶完全不同，在工業(yè)上單獨(dú)分類統(tǒng)計(jì)。近些年來(lái)，世界風(fēng)扇帶的發(fā)展十分迅速，數(shù)量已占到三角帶總量的三分之一。 風(fēng)扇帶分為普通和窄型兩種，細(xì)分為包布式平底V帶、圓齒V帶、切邊式平底V帶和波浪V帶等多種類型。風(fēng)扇帶的結(jié)構(gòu)一般比普通三角帶要復(fù)雜，見(jiàn)附圖，除強(qiáng)力層、伸張層、壓縮層和包布層之外，又增加了緩沖層和支撐層。 現(xiàn)在使用最多的是切邊式波浪V帶，生熱低、散熱快、摩擦大、噪聲小、強(qiáng)度好、效率高，行駛里程可達(dá)18～20萬(wàn)公里，比一般風(fēng)扇帶高出約一倍。近年來(lái)，隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的提高和旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置和冷風(fēng)裝置的增多，對(duì)風(fēng)扇帶的要求日益嚴(yán)酷，不僅帶輪小型化，而且采用雙向兩面驅(qū)動(dòng)的方式越來(lái)越多，因此，橡膠和芯體材料也隨之產(chǎn)生了重大改變，普通三角帶、V型平板帶與風(fēng)扇帶比較1-上膠布層：2-下膠布層；3-橡膠伸張層：4-橡膠壓縮層：5-線繩強(qiáng)力層；6-橡膠緩沖層： 1．3 圓形帶 圓形帶為斷面呈圓形的傳動(dòng)帶，它可以自由彎曲驅(qū)動(dòng)。這種帶多為聚氨酯制造的，通常沒(méi)有芯體，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，使用方便。圓形帶為膠帶傳動(dòng)開(kāi)辟了新的途徑，世界各國(guó)在小型機(jī)床、縫紉機(jī)、精密機(jī)械等方面需用量急劇增長(zhǎng)，今后潛力很大。 1．4 齒型帶 圖1-3齒形帶 齒型帶亦稱同步帶，分為單面齒帶和雙面齒帶兩種類型。前者主要用于單軸傳動(dòng)，后者為多軸或反向傳動(dòng)，系從1980年以來(lái)世界新出現(xiàn)的又一種高效傳動(dòng)帶。齒型帶根據(jù)齒的形狀又分為梯形和圓弧形兩種，以圓弧形齒的同步帶所承受的扭矩為最大。從所用材料上，齒型帶可區(qū)分為橡膠型和聚氨酯型兩大類，而前者又有普通橡膠(通常為氯丁橡膠)和特種橡膠(多為飽和丁腈橡膠)之分。它們的結(jié)構(gòu)是由鋼簾線或玻璃纖維組成的強(qiáng)力層和以橡膠及尼龍布形成的外包橡膠層或聚氨酯膠層構(gòu)成。 齒型帶包括多楔帶，近20年來(lái)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展極為迅猛，正在不斷地侵蝕傳統(tǒng)的金屬齒輪、鏈條以及橡膠方面的平板帶和三角帶市場(chǎng)。目前，除已大量用于汽車(chē)及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之外，并進(jìn)一步擴(kuò)大到OA機(jī)器(辦公設(shè)備)、機(jī)器人等各種精密機(jī)械的傳動(dòng)。由于膠帶內(nèi)側(cè)帶有彈性體的齒牙，能實(shí)現(xiàn)無(wú)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)，而且具有比鏈條輕、噪音小的特點(diǎn)，現(xiàn)今歐洲80％以上的轎車(chē)、美國(guó)40％的轎車(chē)都已裝用了這種齒型帶。我國(guó)2000年生產(chǎn)汽車(chē)200萬(wàn)輛，齒型帶需要700萬(wàn)條以上。最近出現(xiàn)的圓齒帶較之方齒帶，更進(jìn)一步增大了傳動(dòng)力和肅靜性，作為新一代的環(huán)保帶，其使用范圍更趨廣泛?，F(xiàn)在，已開(kāi)始成為對(duì)同步傳動(dòng)、噪音要求極為嚴(yán)格的家用和工業(yè)用縫紉機(jī)、打字機(jī)、復(fù)印機(jī)的使用對(duì)象。 2. 技術(shù)展望 半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，世界傳動(dòng)帶的技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)了以下幾個(gè)階段： 其一，從傳動(dòng)帶用的材料來(lái)看，橡膠己由天然橡膠發(fā)展到合成橡膠，進(jìn)一步又?jǐn)U大到特種合成橡膠CSM、HNBR：骨架材料由棉纖維擴(kuò)大到人造絲、聚酯、尼龍、玻璃纖維、鋼絲以及芳綸等，詳見(jiàn)表2。品。為提高V型帶的耐久性，從60年代開(kāi)始，出現(xiàn)了切割式三角帶，它的側(cè)面沒(méi)有包布，耐彎曲疲勞性非常好，已取代了大部分包布式三角帶。 另一方面，進(jìn)入80年代之后，平板帶與V型帶結(jié)合的V型平板帶得到快速發(fā)展，由于其性能優(yōu)異，產(chǎn)量急劇增大，現(xiàn)已部分取代了切割式V帶。緊接著，在美日等國(guó)又出現(xiàn)了楔形V帶。因?yàn)檫@種帶的厚度薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性能好，可以在小的帶輪上使用，因而為傳動(dòng)裝置的小型化、節(jié)能化做出了很大貢獻(xiàn)。 再有，利用傳動(dòng)帶背面也可驅(qū)動(dòng)的原理，例如，在汽車(chē)風(fēng)扇、交流電機(jī)、動(dòng)力操縱系統(tǒng)、空調(diào)等，采用一根傳動(dòng)帶一次驅(qū)動(dòng)的所謂"蛇行傳動(dòng)"方式，引起了各界的關(guān)注，使用范圍日趨擴(kuò)大。這種多面、多向、多機(jī)傳動(dòng)的代表性產(chǎn)品有，六角帶和圓形帶。 傳動(dòng)帶中的最新一類產(chǎn)品是齒型帶，又稱同步帶。它集齒輪、鏈條、帶傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)為一體，具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、噪聲小、節(jié)能、維修方便等特點(diǎn)。它的傳動(dòng)原理雖早在1900年即有若干專利出現(xiàn)，然而直到半個(gè)世紀(jì)之后才開(kāi)始工業(yè)化，80年代起終于成為精密機(jī)械的主導(dǎo)傳動(dòng)產(chǎn)品。特別是用飽和丁腈橡膠和聚氨酯彈性體制造的高精度微型帶，已經(jīng)進(jìn)入了高新技術(shù)領(lǐng)域。齒型帶與傳統(tǒng)傳動(dòng)帶的最大不同點(diǎn)在于：同步、靜音。因此，它是當(dāng)今最受推崇的環(huán)保型產(chǎn)品。近年來(lái)，齒型帶的齒牙由方齒改為圓齒之后，更進(jìn)一步增大了傳動(dòng)力，發(fā)展前景極為廣闊。 由于各種不同機(jī)械要求的特性不同，以及各種傳動(dòng)帶的價(jià)格高低相差懸殊，今后傳動(dòng)帶將朝著結(jié)構(gòu)、材料多元化的方向發(fā)展，其用途和品種規(guī)格也日趨多樣化。傳動(dòng)帶中V型帶、齒型帶、平板帶的構(gòu)成比例，大體將在6：3：1的范圍內(nèi)上下變化。各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械裝置要求使用的傳動(dòng)帶類型。 (1)橡膠和彈性體 V型帶最早為NR或NR／SBR的并用物。現(xiàn)今，已廣泛使用耐熱性、耐磨性、耐彎曲性和耐油性均優(yōu)的CR。在未找到新的綜合物性更平衡的膠種之前，今后還將繼續(xù)保持這一趨勢(shì)。對(duì)于切割式V型帶和V型平板帶，將要擴(kuò)大采用以短纖維補(bǔ)強(qiáng)的CR，通過(guò)傳動(dòng)帶橫向短纖維定向補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到傳 動(dòng)帶橫方向側(cè)壓性與縱方向彎曲性雙立的效果。對(duì)耐熱性有苛刻要求的傳動(dòng)帶，將會(huì)有更多的HNBRV型平板帶出現(xiàn)。 齒型帶最初使用的CR，現(xiàn)在仍然是比較理想的材料，今后還將繼續(xù)廣泛用于一般產(chǎn)業(yè)的傳動(dòng)上面。對(duì)于要求耐熱性和耐久性的齒型帶，要大量使用CSM、HNBR等特種耐熱、耐油橡膠。由于這類橡膠的性能優(yōu)異，盡管價(jià)格十分昂貴，超出現(xiàn)有產(chǎn)品幾倍，但隨著汽車(chē)工業(yè)等的技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境的惡化，特別是HNBR將成為未來(lái)齒型帶的主導(dǎo)材對(duì)于小型、微型齒型帶來(lái)說(shuō)，聚氨酯彈性體是最為理想的材料。特別是精密機(jī)械方面的齒型帶，已無(wú)其他材料可以代替，今后不論在品種規(guī)格上，還是在用途上，都將迅速擴(kuò)大，發(fā)展前景極為寬廣。 平板帶原來(lái)為橡膠，隨著薄型平板帶的出現(xiàn)，聚氨酯和尼龍片材已成為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)方向。 (2)纖維骨架 能作了種種改進(jìn)，因而已成為齒型帶的首選材料，V型帶的骨架決定著膠帶的強(qiáng)度和壽命。早期的補(bǔ)強(qiáng)層使用棉簾線，而后改用了強(qiáng)力人造絲線繩。由于有伸長(zhǎng)大的缺點(diǎn)，從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，世界各國(guó)都普遍使用強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小、耐熱和耐彎曲性好的聚酯線繩，80年代又出現(xiàn)了高定伸、低收縮的改性聚酯線繩，現(xiàn)已成為V型帶骨架材料的主流。對(duì)于要求高負(fù)荷傳動(dòng)、耐沖擊性的變速帶和農(nóng)機(jī)用的V型帶，有的己開(kāi)始使用芳綸纖維。 齒型帶的補(bǔ)強(qiáng)層，人們?cè)L(zhǎng)期使用鋼絲和聚酯而使其強(qiáng)度下降的問(wèn)題，同時(shí)還有因其比重大而適于高速旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)等現(xiàn)象，如今已被基本淘汰。使用聚酪簾線對(duì)于要求尺寸精度高的產(chǎn)品，由于存在伸縮問(wèn)題，現(xiàn)也很少采用。目前認(rèn)為最好的骨架材料是玻璃纖維，它能使嚙合傳動(dòng)時(shí)的伸長(zhǎng)小，而且具有適度的線膨脹系數(shù)，加之對(duì)彎曲疲勞等缺欠性得到廣泛使用。今后，強(qiáng)度更高、耐彎曲性更好的芳綸纖維將有可能部分取代玻璃纖維而擠進(jìn)齒型帶最佳骨架材料行列。 (3)外包保護(hù)布 V型帶使用的外包保護(hù)布向來(lái)以棉帆布為主，至今依然保持這種狀態(tài)。對(duì)一部分要求更耐磨和耐彎曲性能更好的，也開(kāi)始使用棉的混紡帆布，甚至是全合成纖維帆布。外包保護(hù)布未來(lái)將繼續(xù)保持這一趨勢(shì)。齒型帶為了保護(hù)齒部和芯線，主要是使用高強(qiáng)力型的合成纖維，通常以尼龍帆布為主，今后方向是進(jìn)一步薄層化。 2．3 工藝設(shè)備趨向 多年來(lái)，傳動(dòng)帶的生產(chǎn)工藝在世界各地一直沒(méi)有大的變化，不外煉膠、成型、硫化三大老的工藝。所不同的是，切割式三角帶取消了V型帶成型時(shí)的包布，并改為在硫化后切割，同時(shí)增加研磨工序。而對(duì)于齒型帶則是在帶齒形溝槽的模型上，先置入外包帆布，然后呈螺旋狀纏上芯線，而后上覆橡膠片，連同模型一起送入硫化罐硫化。此時(shí)，利用橡膠在加熱中的塑性流動(dòng)，從芯線的縫隙將帆布充入模齒內(nèi)而形成帶齒，硫化后再?gòu)哪Ｐ椭腥〕龀蛇m當(dāng)?shù)膶挾取? 這種生產(chǎn)工藝，把傳動(dòng)帶的制造過(guò)程人為地分割成好幾塊，無(wú)法聯(lián)結(jié)起來(lái)；加之傳動(dòng)帶的品種規(guī)格太多，生產(chǎn)批量很小，產(chǎn)品變動(dòng)頻繁，給工藝設(shè)備的連續(xù)化、自動(dòng)化帶來(lái)了諸多困難，生產(chǎn)效率十分低下。當(dāng)前國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)，一是努力研究實(shí)現(xiàn)工藝的連續(xù)化生產(chǎn)，提高設(shè)備自控水平，促使生產(chǎn)效率大幅度提高：二是繼續(xù)擴(kuò)大使用聚氨酯等液體彈性體，從根本上簡(jiǎn)化工藝，縮短流程，改變傳統(tǒng)的橡膠工藝加工方式?，F(xiàn)在，聚氨酯液相加工工藝在小型和微型帶中，已占據(jù)主導(dǎo)地位，前景十分樂(lè)觀。 還有，短纖維橡膠的混合也是當(dāng)今世界傳動(dòng)帶業(yè)界一大課題。如何使短纖維在橡膠中均勻分散，并解決由此而產(chǎn)生的膠料高粘度化，造成生產(chǎn)效率下降的現(xiàn)象，需要在混煉方法和控制方式有新的突破。另外，短纖維橡膠的纖維排列取向也是不可忽視的又一個(gè)問(wèn)題，通常采用壓延機(jī)和壓出機(jī)定向供膠出片、按流動(dòng)方向取片的方法，也并非最佳良策。無(wú)紡布、復(fù)合片材是今后開(kāi)發(fā)的方向。 2．4 未來(lái)目標(biāo) 縱觀半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)世界傳動(dòng)帶的發(fā)展趨勢(shì)，隨著全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的迅猛發(fā)展，今后傳動(dòng)帶的主流是向著小型化、精密化和高速化的方向發(fā)展。老式的平板帶將被日漸淘汰，新型的環(huán)形平板帶重新崛起；切割三角帶將取代大部分包布V型帶、同時(shí)代之而起的V型平板帶、多楔帶、齒型帶可能成為新的主流產(chǎn)品。 我國(guó)生產(chǎn)傳動(dòng)帶的廠家十分雜亂，除200家國(guó)有、三資企業(yè)之外，還有1000余家集體、私營(yíng)和個(gè)體所有制企業(yè)，僅V型帶一種產(chǎn)品年產(chǎn)即達(dá)4億A米以上，在產(chǎn)量上雖已位居世界前列，而略具規(guī)模水平的不過(guò)十幾家。除少數(shù)引進(jìn)技術(shù)設(shè)備和合資企業(yè)外，大多處于后進(jìn)狀態(tài)，亟待改組、改造、改革。調(diào)整傳動(dòng)帶行業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰老舊產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，迎頭趕上世界傳動(dòng)帶先進(jìn)技術(shù)水平，可說(shuō)是當(dāng)前最為緊迫的任務(wù)。 疲勞試驗(yàn)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 汽車(chē)傳動(dòng)帶是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)重要的零部件，也是傳動(dòng)帶重要的組成部分。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車(chē)傳動(dòng)帶的疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)的研制尚處于發(fā)展階段，市場(chǎng)上使用的疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)大多是機(jī)械封閉式的，它的實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性較差，不能良好的模擬帶的實(shí)際工況，所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同實(shí)際情況偏差較大，國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀蹙捎秒姺忾]式疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)來(lái)代替機(jī)械封閉式的。 目前國(guó)內(nèi)的汽車(chē)傳動(dòng)帶的質(zhì)量普遍低于美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的同類產(chǎn)品的一個(gè)主要原因在于疲勞壽命試驗(yàn)不過(guò)關(guān)，因此研發(fā)一種適合我國(guó)國(guó)情的，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平的新型傳動(dòng)帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)是必要的。其目的是進(jìn)一步推進(jìn)汽車(chē)傳動(dòng)帶的研發(fā)能力，為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的控制與監(jiān)測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)化的制定提供理論依據(jù)。傳動(dòng)帶疲勞壽命試驗(yàn)臺(tái)的種類比較多，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的主要有：機(jī)械封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)和電封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是機(jī)械封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)。機(jī)械封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)主要是通過(guò)改變帶輪的直徑或利用磁粉離合器來(lái)產(chǎn)生滑差率。這樣的系統(tǒng)中所施加的傳動(dòng)負(fù)載穩(wěn)定性較差，實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際工況相差較大，因此測(cè)出的疲勞壽命與帶的實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量有時(shí)出現(xiàn)較大偏差。而且，因負(fù)載的動(dòng)態(tài)波動(dòng)不適應(yīng)于汽車(chē)同步帶傳動(dòng)性能試驗(yàn)。 目前市場(chǎng)上的傳動(dòng)帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)只能對(duì)一種形式的傳動(dòng)帶進(jìn)行疲勞壽命實(shí)驗(yàn)，如果一個(gè)廠家生產(chǎn)多種類型的傳動(dòng)帶就要購(gòu)買(mǎi)多臺(tái)試驗(yàn)機(jī)，在注重節(jié)約，降低成本和提高競(jìng)爭(zhēng)力的今天，若是能研發(fā)一種能對(duì)多種形式傳動(dòng)帶進(jìn)行疲勞壽命實(shí)驗(yàn)，無(wú)疑會(huì)給廠家和整個(gè)社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。這個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)采用眾多成熟的技術(shù)與原件，系統(tǒng)的功能完善，自動(dòng)化程度，可靠性和運(yùn)行的穩(wěn)定性高，能很好的模擬傳動(dòng)帶的種不同工況下的疲勞工作壽命。新型疲勞試驗(yàn)機(jī)的研發(fā)必然會(huì)帶來(lái)傳動(dòng)帶質(zhì)量的提高，這對(duì)提高我國(guó)傳動(dòng)帶行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)傳動(dòng)帶的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂，積極與世界接軌有著重要的意義。傳動(dòng)帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)在國(guó)外發(fā)展的要早于我國(guó)，而且各方面發(fā)展的都比較成熟。帶的疲勞壽命實(shí)驗(yàn)機(jī)幾乎是與傳動(dòng)帶同時(shí)出現(xiàn)的，要提高帶的質(zhì)量和使用壽命，必須對(duì)其進(jìn)行壽命試驗(yàn)。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，尤其是汽車(chē)工業(yè)，它對(duì)傳動(dòng)帶提出了更高的要求。國(guó)外的很多代生產(chǎn)廠家都在研發(fā)與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)同壽命的傳動(dòng)帶。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，不僅要改進(jìn)帶的生產(chǎn)工藝和配方，對(duì)帶的檢測(cè)手段也要進(jìn)行新的研發(fā)，有其是帶的疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。我國(guó)的橡膠工業(yè)起步晚，技術(shù)差，相應(yīng)的配套設(shè)施不完善，整個(gè)行業(yè)沒(méi)有一個(gè)完善的，能在全行業(yè)推廣的檢測(cè)手段。這其中的一個(gè)重要原因就是對(duì)帶的疲勞壽命試驗(yàn)設(shè)備不過(guò)關(guān)，不能對(duì)帶的整體質(zhì)量和存在的不足做出合理的評(píng)估，使對(duì)帶的生產(chǎn)工藝和配方的改進(jìn)無(wú)從下手。雖然我國(guó)制訂了相應(yīng)的傳動(dòng)帶國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但執(zhí)行起來(lái)卻困難重重。傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠家如果從國(guó)外進(jìn)口帶疲勞壽命檢測(cè)設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，大多數(shù)廠家難以承受；而且，進(jìn)口的設(shè)備都是按各自的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)和研制的，有很多地方并不適合我國(guó)的國(guó)情。因此，為配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施，根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制出符合我國(guó)國(guó)情的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)備成為相關(guān)科研院所和工業(yè)企業(yè)的重要任務(wù)。 四、研究?jī)?nèi)容及方案擬定 研究?jī)?nèi)容： 1.查閱相關(guān)資料，完成總體方案的分析論證； 2.試驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑系統(tǒng)及高溫箱設(shè)計(jì)； 3.典型零件設(shè)計(jì) 方案擬定： 試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)指標(biāo) 負(fù)載功率：10kw 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：4900r/min±2% 帶張緊力：680±30N 高溫箱：85℃±5℃ 要求測(cè)量主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速測(cè)量精度為±1% 總體方案的確定 目前國(guó)內(nèi)的汽車(chē)傳動(dòng)帶的質(zhì)量普遍低于美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的同類產(chǎn)品的一個(gè)主要原因在于疲勞壽命試驗(yàn)不過(guò)關(guān)，因此研發(fā)一種適合我國(guó)國(guó)情的，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平的新型傳動(dòng)帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)是必要的。 機(jī)械封閉功率試驗(yàn)機(jī)的工作原理 眾所周知，V帶是靠摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。在傳動(dòng)中特有一個(gè)彈性打滑現(xiàn)象，它是由于在傳動(dòng)中，帶輪的倆邊拉力不相等造成的。我們用滑差率ε%表示彈性滑動(dòng)的大小。從膠帶的變形關(guān)系可以推出滑差率 （1） 式中： =帶緊邊拉力， =帶松邊拉力， =帶有效拉力， = 主動(dòng)輪線速度， =從動(dòng)輪線速度， =主動(dòng)輪直徑， =從動(dòng)輪直徑， =主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速， =從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速， =膠帶的彈性模量， =膠帶的橫截面積。 由（1）式中可以看出，有效拉力F越大，則彈性滑動(dòng)越大，滑差率ε%就越大，有效拉力即為帶傳動(dòng)中的載荷，所以帶中傳遞的載荷也越大。 機(jī)械封閉功率試驗(yàn)機(jī)就是系統(tǒng)的載荷在整個(gè)系統(tǒng)中封閉傳遞，并且傳遞的是機(jī)械彈性變形能。 2．加載傳動(dòng)方式的選擇 可供選擇的方案：用行星輪系和力矩電機(jī)的加載傳動(dòng)方式 采用電磁加載器加載的傳動(dòng)方式 對(duì)比分析 采用行星輪系和力矩電機(jī)的加載傳動(dòng)方式 傳動(dòng)原理 該種方式的傳動(dòng)原理如圖1示： 圖1 行星輪系和力矩電機(jī)加載的傳動(dòng)原理 該種方式中，兩個(gè)試驗(yàn)帶輪直徑相等，主傳動(dòng)輪安裝在行星輪系的外殼上，主電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸與輪系的系桿聯(lián)接，力矩電機(jī)與輪系的中心輪聯(lián)接。該輪系為差動(dòng)輪系，有兩個(gè)自由度。 優(yōu)缺點(diǎn) 該種方式中需要用到力矩電機(jī)和主電機(jī)兩個(gè)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不夠緊湊。 采用電磁加載器加載的傳動(dòng)方式 傳動(dòng)原理 該種方式的傳動(dòng)原理如圖2所示： 圖2 電磁加載器加載方式的傳動(dòng)原理 該種方式的顯著特點(diǎn)是傳動(dòng)帶有兩條，兩主動(dòng)輪直徑不等，而從動(dòng)輪直徑相等。主動(dòng)輪裝在與電磁加載器外殼相連接的空心軸13上，主傳動(dòng)輪裝在與加載器的芯軸相連接的中心軸12上。當(dāng)電磁加載器使兩主動(dòng)輪剛性聯(lián)接時(shí)，由于傳動(dòng)帶傳動(dòng)比不等，為系統(tǒng)加上載荷。當(dāng)電磁器斷電時(shí)，系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)，無(wú)扭矩產(chǎn)生，即無(wú)載荷傳動(dòng)。 優(yōu)缺點(diǎn) 此種方式只需一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊。 比較兩種傳動(dòng)方式選擇第二種電磁加載方式。 五、進(jìn)度安排 1、2010.3.1～3.14 畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研，完成科技譯文及開(kāi)題報(bào)告； (科技譯文不少于3000漢字) 2、2010.3.15～6.6 完成總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)等； （完成4張零號(hào)圖，要求CAD出圖；具體落實(shí)到每個(gè)人內(nèi)容 有所不同，時(shí)間段相同） 3、2010.6.7～6.20 完成設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) （40～60頁(yè)，要求打?。?； 4、2010.6.21～6.25 評(píng)審、答辯。 （給出成績(jī)及評(píng)語(yǔ)，注意答辯時(shí)間2010年6月15——20日， 請(qǐng)?jiān)?5日前完成所有任務(wù)） 六、參考文獻(xiàn) [1] 卜炎主編 .《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》. 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2002.1 [2] 張展 主編.《非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》.兵器工業(yè)出版社 1993.9 [3] 鄭堤 唐可洪 主編 .《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》. 機(jī)械工業(yè)出版社 1997.7 [5] 于俊一 鄒青 主編 .《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 》. 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.1 [6] 周斌.《 機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》.兵器工業(yè)出版社. 1994.4 [7] 孫波 主編 .《畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典 》.西安電子科技大學(xué)出版社 2008 [8] 汽車(chē)多楔帶. 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