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带传动和链传动基础知识通过中间挠性件传递运动和动力,适用于两轴中心距较大场合 带传动：组成：带和带轮类型：摩擦式带传动 啮合式带传动链传动：组成：链条和链轮类型：啮合式 一、带传动的组成及特点 固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；固联于从动轴上的带轮3(从动轮)；紧套在两轮上的传动带2。1带传动的组成51 带传动的类型和应用 啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。2传 动 原 理 摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动）。3、传动特点优点：1）有过载保护作用（过载打滑)2）有缓冲吸振作用，运行平稳无噪音（带有弹性）3）适于远距离传动（中心距大）4）结构简单，制造、安装精度要求不高，维护方便缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定 2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 3）结构尺寸较大、不紧凑 4）打滑，使带寿命较短 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合 6）效率低。二、带传动的类型1.应用:带传动传动的功率P100KW，带速v=5-30m/s，平均传动比i7，传动效率为94%-96%。同步齿形带的带速为40-50m/s，传动比i10，传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。带传动主要用于要求传动平稳,传动比要求不严格的中小功率的较远距离传动2.类型:1)摩擦式带传动按传动带的截面形状分（1）平带 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。（2）V带：截面形状为梯形，两侧面为工作表面。应用最广的带传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。在相同的张紧力作用下，V带可比平带产生较大的正压力，因而获得较大的摩擦力。设平带与V带传动承受相同的张紧力Q,则平带工作时产生的摩擦力为 Ff=fN=fQ V带工作时产生的摩擦力为这种情况表明，在同样张紧条件下，V带传动的传动能力远比平带传动大。因此，在传递相同功率的情况下，V带传动的结构较为紧凑。(3）多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。可传递很大的功率。多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。（4）圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。2)啮合式带传动同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小;传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合.(强力层为钢丝绳,变形小;带轮为渐开线齿形)3)带传动传动形式 开开口口传传动动 交交叉叉传传动动 半半交交叉叉传传动动V带有普通V带、窄V带、宽V带、汽车V带、大楔角V带等。其中以普通V带和窄V带应用较广，本章主要讨论普通V带传动。一、一、V V带的结构和标准带的结构和标准 1.结构:标准V带都制成无接头的环形带，其横截面结构如图所示。强力层的结构形式有帘布结构(制造方便,抗拉强度高)和线绳结构(柔韧性好,抗弯强度高,适用带轮直径小,转速较高场合)。52 V带与V带轮2.标准:按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递的功率就大3.参数和尺寸:带的截面尺寸节宽节面的宽度bp。相对高度V带高度h与 节宽bp之比。约为0.7(窄0.9)带轮基准直径V带轮上与所配V带节宽bp 相对应的带轮直径。基准长度带节面长度(V带在带轮上张紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld。)节面当V带受弯曲时，长度不变的中性层。4.带的标记:Z1400GB11544-89带型基准长度标准编号5.窄V带窄v带顶面呈弧形，可使带芯受力后保持直线平齐排列，因而各线绳受力均匀；两侧呈凹形，带弯曲后侧面变直，与轮槽能更好贴合，增大了摩擦力；主要承受拉力的强力层位置较高，使带的传力位置向轮缘靠近；压缩层高度加大，使带与带轮的有效接触面积增大，可增大摩擦力和提高传动能力；保布层采用特制柔性保布，使带绕性更好，弯曲应力较小。2.结构:(1).轮的结构:(2).轮槽尺寸:注意带的楔角为什么大于带轮轮槽楔角?二、带轮的材料与结构二、带轮的材料与结构1.材料:通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。小功率时可用铸铝或塑料。因此，与普通v带传动相比，窄v带传动具有传动能力更大、（比同尺寸普通v带传动功率大50150），能用于高速传动（v=35 45m/s）。效率高（达9296）、结构紧凑、疲劳寿命长等优点。目前，窄v带传动已广泛应用于高速、大功率的机械传动装置。6.活络V带中心距不能调整的低速轻载的场合S型：实心带轮P型：腹板带轮H型：孔板带轮E型：椭圆轮幅带轮3.带轮的标记:带轮带轮 A 3A 3100 P GB10412-89100 P GB10412-89名称名称槽型槽型槽数槽数基准直径基准直径结构形式代号结构形式代号标准编号标准编号53 带传动的受力分析和应力分析一.受力分析和打滑设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1F0F0F2；或：F1 F22F0；记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。定义由负载所决定的传动带的有效圆周力为FeP/v，则显然有FeFf。带传动的最大有效拉力Fmax有多大？由欧拉公式可知：欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec。预紧力F0最大有效拉力Fec 包角最大有效拉力Fec 摩擦系数 f最大有效拉力Fec 切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有:FeFfF1F2；因此有：F1F0Fe2；F2F0Fe2；包角的概念当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。打滑:若带的工作载荷加大，有效圆周力达到临界值Fmax后，则带与带轮间会发生明显显著全面的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。带传动在工作过程中带上的应力有：分析详见二、带传动的应力分析 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力；弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。槽 型ZABCSPZSPASPASPCddmin/mm 50751252006390140224工作时带在变应力工作状态下工作，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，带将产生疲劳破坏。由疲劳强度条件：带的许用拉应力三、带传动的弹性滑动带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。带传动中因带的弹性变形变化而引起的带与带轮间的局部相对滑动，称为弹性滑动。（演示）54 带传动的弹性滑动和传动比或其中：因此，传动比为：弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用滑动率来表示：因带传动的滑动率=0.01-0.02,其值不大，可不予考虑。弹性滑动与打滑的区别 A.现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上 打滑发生在带与轮的全部接触长度B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性 打滑：过载C.结论：弹性滑动不可避免 打滑可避免 一、带传动的一、带传动的失效形式和设计准则失效形式和设计准则1.失效形式失效形式 1）打滑；）打滑；2）带的疲劳破坏）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等另外：磨损静态拉断等5 55 5 普通普通V V带传动的设计带传动的设计2.2.设计准则：保证带在不打滑的前提下，有足够的疲劳强度和寿命设计准则：保证带在不打滑的前提下，有足够的疲劳强度和寿命 设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），外廓尺寸要求及工作条件等。设计内容：确定带的型号、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸，材料及张紧方式等。二、单根二、单根V V带的基本额定功率带的基本额定功率单根普通单根普通v v带在试验条件所能传递的功率，称为基本额定功率，用带在试验条件所能传递的功率，称为基本额定功率，用P1P1表示表示单根普通单根普通v v带在设计所给定的实际条件下，允许传递的功率，称为带在设计所给定的实际条件下，允许传递的功率，称为额定功率，用额定功率，用P P表示：表示：P P=(P=(P1 1+P+P1 1)KK)KKL L式中式中:P1:P1为为单根单根V V带的基本额定功率带的基本额定功率,kW,kW；查表查表5 55 5单根普通单根普通v v带基本额定功率带基本额定功率P P1 1是在特定试验条件（特定的带基准长是在特定试验条件（特定的带基准长度度L Ld d，特定使用寿命，传动比，特定使用寿命，传动比i=1i=1，包角，包角180180，载荷平稳）下测，载荷平稳）下测得的带所能传递的功率。一般设计给定的实际条件与上述试验条件得的带所能传递的功率。一般设计给定的实际条件与上述试验条件不同，须引入相应的系数进行修正。不同，须引入相应的系数进行修正。P1P1为功率增量为功率增量,Kw;,Kw;当传动比当传动比i1i1时时,带在大轮上的弯曲应力较带在大轮上的弯曲应力较小小,传递的功率可以增大些。查表传递的功率可以增大些。查表5 56 6。KK包角修正系数，见教包角修正系数，见教材表材表5 57 7；K KL L带长修正系数带长修正系数,见教材表见教材表5 58 8。三、三、V V带型号和根数的确定带型号和根数的确定带型号可由计算功率和小带轮转速带型号可由计算功率和小带轮转速n1n1查教材图查教材图1010得到。得到。P PC C=K=KA AP PP P为传动的额定功率为传动的额定功率kWkW；KAKA为工作情况系数，查教材表为工作情况系数，查教材表5 59 9。V V型带的根数型带的根数Z Z可按下式确定：可按下式确定：Z=PZ=PC C/P/P=PC/(P1+P1)KK=PC/(P1+P1)KKL L一般一般Z=Z=，max10.max10.以保证受力均匀。以保证受力均匀。四、主要参数的确定四、主要参数的确定1.1.带轮的基准直径和带速带轮的基准直径和带速带轮直径小，则传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时，应取小轮基带轮直径小，则传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时，应取小轮基准直径准直径d dd1d1dddmindmin。d ddmindmin值见表值见表。带速带速V Vddd1d1n1/60n1/6010001000式中：式中：V V的单位的单位m/s;dm/s;dd1d1的单位为的单位为mm;nmm;n1 1的单位为的单位为r/min.r/min.若若V V太小，由太小，由P=FVP=FV可知，传递同样功率可知，传递同样功率P0.6m/s v0.6m/s。三、链传动的设计计算三、链传动的设计计算已知：已知：P P，载荷性质，工作条件，转速，载荷性质，工作条件，转速n n1 1、n n2 2；求：链轮齿数；求：链轮齿数Z Z1 1、Z Z2 2，节距，节距P P，列数，中心距，列数，中心距a a，润滑方式等。，润滑方式等。中、高速链传动（中、高速链传动（V0.6m/sV0.6m/s）对于中、高速链传动，其主要失效形式是对于中、高速链传动，其主要失效形式是链条的疲劳破坏链条的疲劳破坏，它可按功率曲线，它可按功率曲线图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的P P0 0值加以修正。则值加以修正。则链传动的功率链传动的功率P P为：为：PPPP0 0K Kz zK Ki iK KK Kptpt/K/KA A式中：式中：P P名义功率，名义功率，kWkW；K KA A为工作情况系数，查表为工作情况系数，查表5 51515；K Kz z为小链轮系数，查表为小链轮系数，查表5 51616；K Ki i为传动比系数，查表为传动比系数，查表5 51717；K K为中心距系数，查表为中心距系数，查表5 51818；K Kptpt为多排链系数，查表为多排链系数，查表5 519.19.低速链传动（低速链传动（V0.60.6m/sV0.60.6m/s）对于低速传动，其主要失效形式为对于低速传动，其主要失效形式为链条过载拉断链条过载拉断，必须对静强度进行计算。，必须对静强度进行计算。通常是校核链条的静强度安全系数通常是校核链条的静强度安全系数S S，其计算公式为：，其计算公式为：S=FS=FQ Q/K/KA AF4-8F4-8式中：式中：FQFQ为极限拉伸载荷，表为极限拉伸载荷，表5-115-11。F F为链的工作拉力，为链的工作拉力，N N。四、链传动主要参数的选择四、链传动主要参数的选择1.1.链节距链节距链节距链节距P P越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越大。为使传动越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越大。为使传动平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链，平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链，高速重载时，可选用小节距的高速重载时，可选用小节距的多排链。多排链。2 2链轮齿数链轮齿数选择小链轮齿数选择小链轮齿数Z Z1 1 计算大链轮齿数计算大链轮齿数Z Z2 2=iZiZ1 1。小链轮齿数小链轮齿数Z Z1 1过少过少运动不平稳严重。运动不平稳严重。小链轮齿数小链轮齿数Z Z1 1过大过大增大了传动的尺寸和质量增大了传动的尺寸和质量 。另为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。另为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。中心距中心距a a过小过小链条绕转次数增多，加剧磨损和疲劳；链条绕转次数增多，加剧磨损和疲劳；链条在小轮上的包角变小，易跳齿和脱链；链条在小轮上的包角变小，易跳齿和脱链；中心距中心距a a过大过大从动边垂度过大，造成松边颤动。从动边垂度过大，造成松边颤动。一般初选中心距一般初选中心距 a a0 0=(30-50)=(30-50)p ap a0max0max=8080p p计算链节数计算链节数圆整取偶数圆整取偶数计算理论中心距计算理论中心距3 3中心距和链节数中心距和链节数一.链传动的布置布置原则：两链轮轴线应平行，回转平面应在同一铅垂平面内；两链轮中心连线最好是水平的；一般情况下，紧边在上，松边在下。倾斜布置倾角由小于45若铅垂布置应可调中心距或加张紧装置水平布置，倾斜布置，垂直布置5 51111链传动的布置，张紧和润滑链传动的布置，张紧和润滑张紧方法：调整中心距张紧；链条磨损变长后从中去除此1-2个链节；加张紧轮.（一般紧压在松边靠近小链轮处）弹簧力张紧砝码张紧定期调整张紧二.链传动的张紧链传动张紧的目的，主要是为了避免磨损后链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动，跳齿和脱链现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。三.链传动的润滑 润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。