《機(jī)械基礎(chǔ)》課件 學(xué)習(xí)情境一 帶傳動(dòng)

03單元五機(jī)械傳動(dòng)帶傳動(dòng)

學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解帶傳動(dòng)的工作原理、類型和特點(diǎn)；熟悉V帶標(biāo)準(zhǔn)和帶輪的結(jié)構(gòu)；掌握V帶傳動(dòng)的受力分析及失效形式；能夠進(jìn)行V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。學(xué)習(xí)情境一帶傳動(dòng)DAYINTEMPLATE導(dǎo)入圖示為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的帶傳動(dòng)和平帶在運(yùn)輸物料。帶是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞呢？基本知識(shí)（一）帶傳動(dòng)的概念及組成

帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用廣泛的撓性傳動(dòng)形式。如圖所示，帶傳動(dòng)一般由固連于主動(dòng)軸上的帶輪（主動(dòng)輪）、固連于從動(dòng)軸上的帶輪（從動(dòng)輪）、張緊在兩個(gè)帶輪上的撓性帶及機(jī)架等部件組成。帶傳動(dòng)工作時(shí)，利用傳動(dòng)帶作為中間撓性件，依靠帶與帶輪之間的摩擦力或嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。（二）帶傳動(dòng)的類型1.摩擦型帶傳動(dòng)

平帶V帶圓帶多楔帶2.嚙合型帶傳動(dòng)（三）帶傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用①由于傳動(dòng)時(shí)帶與帶輪間存在彈性滑動(dòng)，摩擦型帶傳動(dòng)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；②帶傳動(dòng)的外廓尺寸及帶作用于軸上的壓力較大，需要張緊裝置；③傳動(dòng)效率不高，帶的工作壽命較短；④不適宜在高溫、易燃及有油、水的場(chǎng)合工作。缺點(diǎn)①傳動(dòng)帶具有彈性，能緩沖吸收振動(dòng)，傳動(dòng)過程平穩(wěn)，噪聲小；②過載時(shí)，摩擦型帶與帶輪間會(huì)出現(xiàn)打滑，從而防止傳動(dòng)零件的破壞，有過載保護(hù)的功能；③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用及維護(hù)方便，制造和安裝精度要求不高；適用于中心距較大的傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)

帶傳動(dòng)多用于傳遞中小功率，通常功率不超過50kW，傳動(dòng)平穩(wěn)及不要求準(zhǔn)確傳動(dòng)比的遠(yuǎn)距離傳動(dòng)場(chǎng)合。其中V帶傳動(dòng)應(yīng)用最為廣泛，其一般布置在與原動(dòng)機(jī)相連的高速級(jí)，允許帶速為v=5～25m/s，傳動(dòng)比一般不超過7，最大用到10。傳動(dòng)效率一般為η≈0.90～0.95。V帶和V帶輪（一）普通V帶的結(jié)構(gòu)

簾布結(jié)構(gòu)的普通V帶制造方便，抗拉強(qiáng)度高，用于一般用途的傳動(dòng)；線繩結(jié)構(gòu)的普通V帶韌性好、柔軟，抗彎強(qiáng)度較好，用于帶輪直徑較小、轉(zhuǎn)速較高的帶傳動(dòng)。（二）普通V帶的型號(hào)及標(biāo)記普通V帶按截面尺寸由小到大可分為Y，Z，A，B，C，D，E共七種型號(hào)。在其他條件相同的情況下，截面尺寸越大，傳遞的功率越大。其中Y型尺寸最小，只用于傳遞運(yùn)動(dòng)。普通V帶是無接頭的環(huán)形帶，當(dāng)帶繞在帶輪上時(shí)，帶產(chǎn)生彎曲變形，即外層被拉長(zhǎng)，內(nèi)層被壓縮，兩層之間存在一層既不伸長(zhǎng)，也不壓縮的中性層，稱為節(jié)面。節(jié)面寬度稱為節(jié)寬，用bp表示。普通V帶在規(guī)定的張緊力下位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度稱為帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，用Ld表示。普通V帶的標(biāo)記由帶的型號(hào)、基準(zhǔn)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)組成。例如，標(biāo)記：B1250GB/T11544-1997表示依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11544-1997制造、基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1250mm的B型普通V帶。（三）V帶輪的結(jié)構(gòu)和材料當(dāng)帶輪的直徑較小，即dd=（2.5～3）d0（軸徑）時(shí)，帶輪一般采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)；當(dāng)帶輪為中等直徑，及dd=150～450mm時(shí)，選用腹板式或孔板式結(jié)構(gòu)；當(dāng)帶輪直徑較大，即dd>400mm時(shí)，帶輪多采用輪輻式結(jié)構(gòu)，以減輕帶輪的重量，節(jié)約材料。普通V帶的楔角為40°，但為了使帶在彎曲后仍能緊貼輪槽的兩側(cè)面，帶輪輪槽的槽角比帶的楔角略小，一般取32°、34°、36°或38°。帶輪常用的材料有鑄鐵（常用材料的牌號(hào)為HT150和HT200）、鋼、鋁合金及工程塑料等。通常在高轉(zhuǎn)速和大載荷的場(chǎng)合宜選用鍛鋼、鑄鋼或鋼板沖壓后進(jìn)行焊接；在受力不大、功率較小的場(chǎng)合可使用鑄鐵或工程塑料等。V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（一）帶傳動(dòng)工作情況分析不工作時(shí)工作時(shí)帶傳動(dòng)不工作時(shí)，帶兩邊所受的拉力相等，均為F0，稱為初拉力。當(dāng)主動(dòng)輪上受驅(qū)動(dòng)力T1作用而工作時(shí)，由于帶和帶輪接觸面上摩擦力的作用，帶繞入帶輪的一邊被拉緊，稱為緊邊，拉力由F0增大為F1，F(xiàn)1為緊邊拉力；帶的另一邊脫離帶輪而被放松，稱為松邊。拉力由F0減小為F2，F(xiàn)2為松邊拉力。緊邊與松邊拉力差F1-F2是傳遞力矩作用的圓周力，稱為有效拉力Fe，即：Fe=F1-F2

取主動(dòng)輪一側(cè)帶的分離體作為研究對(duì)象，根據(jù)力矩平衡條件可得：Ff=F1-F2

式中Ff——小帶輪和帶在接觸面上的摩擦力，N。有效拉力Fe等于帶和帶輪在接觸面上的摩擦力Ff。有效拉力和帶傳遞的功率P及帶速v滿足：

式中P——傳遞的功率，kW；v——帶速，m/s。在特定條件下，帶和帶輪接觸面上的摩擦力Ff有一極限值，即帶剛開始打滑時(shí)帶能傳遞的最大有效拉力Fmax由式（5.7）可見，影響帶傳動(dòng)最大有效拉力Fmax的因素有：①初拉力F0。初拉力F0越大，帶與帶輪間的正壓力越大，最大有效拉力Fmax越大。但F0過大時(shí)，將加劇帶的磨損，縮短帶的壽命；若F0過小，帶的工作能力不足，工作時(shí)易打滑。②包角α。包角是帶繞在帶輪上所對(duì)應(yīng)的圓心角，最大有效拉力Fmax隨包角α的增大而增大。為保證帶的傳動(dòng)能力，一般要求αmin≥1200。③摩擦因素f。摩擦因數(shù)f越大，最大有效拉力Fmax越大。f與帶及帶輪材料、表面狀況及工作環(huán)境等有關(guān)。2.帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析圖示了帶上各個(gè)截面應(yīng)力分布情況，其中最大應(yīng)力σmax發(fā)生在帶的緊邊開始繞入小帶輪處，其值為：

如圖所示，帶在傳動(dòng)時(shí)，作用在帶上某點(diǎn)的應(yīng)力，隨它所處的位置不同而變化。帶回轉(zhuǎn)一周時(shí)，應(yīng)力變化一個(gè)周期。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)一定次數(shù)時(shí)，帶將發(fā)生疲勞斷裂。3.帶傳動(dòng)的變形分析由于帶的緊邊與松邊拉力差引起帶的彈性變形量的逐漸變化，導(dǎo)致帶與帶輪間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)，彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)不可避免的現(xiàn)象。帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)引起的從動(dòng)帶輪相對(duì)于主動(dòng)帶輪的圓周速度降低率稱為滑動(dòng)率ε帶的平均傳動(dòng)比為：通常ε為0.01～0.02，在一般帶傳動(dòng)計(jì)算中可以忽略不計(jì)。（二）V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算打滑失效形式疲勞斷裂摩擦型帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要準(zhǔn)則是：保證帶在工作中不打滑，并具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)計(jì)算步驟及參數(shù)選擇原則確定計(jì)算功率選擇V帶型號(hào)確定普通V帶輪基準(zhǔn)直徑驗(yàn)算帶速確定中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度驗(yàn)算小帶輪包角α1確定普通V帶的根數(shù)計(jì)算單根普通V帶的初拉力F0計(jì)算帶對(duì)軸的壓力FP普通V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的張緊與維護(hù)（一）帶傳動(dòng)的張緊與調(diào)整張緊輪張緊調(diào)整中心距張緊輪一般放置在松邊內(nèi)側(cè)靠近大帶輪處，使帶只受單向彎曲；若放置在帶的外側(cè)，應(yīng)使其靠近小輪，以提高帶的承載能力。（二）帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)1.帶輪的安裝應(yīng)使兩帶輪的軸線保證規(guī)定的平行度。各輪寬的中心線及對(duì)應(yīng)輪槽的中心線等均應(yīng)共面且與軸線垂直，否則傳動(dòng)帶在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)扭曲，加速帶的磨損降低使用壽命。2.普通V帶的安裝（1）通常應(yīng)通過調(diào)整各輪中心距的方法來安裝普通V帶和張緊。V帶的頂面應(yīng)與帶輪的外緣相平齊或略高一點(diǎn)，底面應(yīng)與輪槽間留有一定間隙，否則將影響帶傳動(dòng)的正常運(yùn)行。（2）同組使用的普通V帶應(yīng)型號(hào)相同、長(zhǎng)度相等，不同廠家生產(chǎn)的普