1、第五章第五章 带传动与链传动设计带传动与链传动设计一、带传动的特点、类型和应用一、带传动的特点、类型和应用带传动：通过环形曳引元件，在两个或两个以上的传动轮之间传递运动和动力带传动：通过环形曳引元件，在两个或两个以上的传动轮之间传递运动和动力 的传动。按工作原理带传动可分为摩擦型带传动和的传动。按工作原理带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动啮合型带传动 第一节第一节 概述概述1.摩擦型带传动的特点及应用。组成：由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形传动带组成。工作原理：带在静止时受预拉力的作用，在带与带轮接触面间产生正压力。当主动轮转动时，靠带与主、从动带轮接触面间的摩擦力，拖动从动轮转动，实
2、现传动。分类：V带传动：在与平带传动同样的条件下，产生的摩擦力比平带传动大的多；平带传动：结构简单，效率较高，常用于传动中心距较大的场合；多楔带传动：兼有平带与V带的优点，柔性好，摩擦力大，主要用于传递较大功率并且机构要求紧凑的场合；圆带传动：传递功率较小，一般用于轻、小型机械，如缝纫机等。2.V带传动的类型与标准V带的种类：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、齿形V带、汽车V带、联组V带传动和接头V带传动等。普通V带为相对高度的V带，它的规格尺寸、性能、测量方法及使用要求等均已标准化。普通V带按截面大小分为七种型号。3.带传动的特点优点：(1)具有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳、清洁(无需润
3、滑)，噪声小；(2)过载时，带在带轮上打滑，防止其它零部件损伤，起安全保护作用；(3)适用于中心距较大的场合；(4)结构简单，成本较低，装拆方便。缺点：(1)带在带轮上有相对滑动，传动比不恒定；(2)传动效率低，带的寿命较短；(3)传动的外廓尺寸大；(4)需要张紧，支承带轮的轴及轴承受力较大；(5)不宜用于可燃等场所。链传动简图链传动简图1 1、组成：、组成：由装在平行轴上的由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成。轮上的环形链条所组成。2 2、工作原理：、工作原理：以链条作中间挠性以链条作中间挠性元件，靠链与链轮的啮元件，靠链与链轮的啮合来传递动力和运动。
4、合来传递动力和运动。3 3、特点：、特点：平均传动比准确，无滑动平均传动比准确，无滑动 作用在轴上压力小，作用在轴上压力小，对轴承的摩擦小；对轴承的摩擦小；结构紧凑，结构紧凑，能在恶劣的环境下工作能在恶劣的环境下工作；优点：优点：二、链传动的特点、类型和应用二、链传动的特点、类型和应用瞬时链速和瞬时传动比不是常数瞬时链速和瞬时传动比不是常数传动不平稳传动不平稳 传动时有噪音、冲击传动时有噪音、冲击缺点：缺点：4、链传动的主要性能：、链传动的主要性能：闭式闭式0.950.950.980.98；开式；开式0.900.900.930.93；传动功率：传动功率：传动效率：传动效率：单级传动比：单级传动
5、比：通常通常i 8i 8通常通常P100kwP100kw；传动速度：传动速度：通常通常v15m/sv F21、弹性滑动、弹性滑动故松紧边单位长度故松紧边单位长度上的变形量不等。上的变形量不等。四、带传动的运动分析四、带传动的运动分析 当带绕过主动当带绕过主动轮时，由于拉力逐轮时，由于拉力逐渐减小，所以带逐渐减小，所以带逐渐缩短，这时带沿渐缩短，这时带沿主动轮的转向相反主动轮的转向相反方向滑动，使带的方向滑动，使带的速度速度V落后于主动落后于主动轮的圆周速度轮的圆周速度V1.同样的现象也发生在从同样的现象也发生在从动轮上。但情况有何不动轮上。但情况有何不同？同？弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的
6、。弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的。由此可见：由此可见：当带绕过从动轮时，由当带绕过从动轮时，由于拉力逐渐增大，所以带于拉力逐渐增大，所以带逐渐伸长，这时带沿从动逐渐伸长，这时带沿从动轮的转向相同方向滑动，轮的转向相同方向滑动，使带的速度使带的速度V超前于从动轮超前于从动轮的圆周速度的圆周速度V2.弹性滑动引起的不良后果：弹性滑动引起的不良后果：设设d1、d2为主、从动轮的直径，为主、从动轮的直径，mm；n1、n2为主、为主、从动轮的转速从动轮的转速,r/min，则两轮的圆周速度分别为：，则两轮的圆周速度分别为：产生摩擦功率损失，降低了传动效率产生摩擦功率损失，降低了传动效率；引起带的磨损，
7、并使带温度升高引起带的磨损，并使带温度升高；smndv/100060222，smndv/100060111 使从动轮的圆周速度低于主动轮使从动轮的圆周速度低于主动轮，即，即 v2 b 2带绕过小带轮带绕过小带轮时的弯曲应力时的弯曲应力带绕过大带轮时带绕过大带轮时的弯曲应力的弯曲应力 与离心拉应力不同，与离心拉应力不同，弯曲应力只作用在绕过弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上带轮的那一部分带上 。d dd db 3、带弯曲而产生的弯曲应力、带弯曲而产生的弯曲应力b带横截面的应力为三部分应力之和。带横截面的应力为三部分应力之和。最大应力发生在最大应力发生在:紧边开始进紧边开始进入小带轮处。入小带
8、轮处。11maxbc带受变应力作用，这将使带产生带受变应力作用，这将使带产生疲劳疲劳破坏。破坏。各剖面的应力分布为：各剖面的应力分布为：由此可知：由此可知：LvkTNcb360011max带传动一周，完成两个应力循环带传动一周，完成两个应力循环带的寿命为带的寿命为T时，带的应力循环总次数为时，带的应力循环总次数为N六、六、带传动的失效形式及设计准则带传动的失效形式及设计准则打滑打滑疲劳破坏疲劳破坏limfFF 不打滑不打滑不发生疲劳破坏不发生疲劳破坏11maxCb设计准则设计准则失效形式失效形式确定单根带所能传递的许用功率确定单根带所能传递的许用功率 0P根据带传动的设计功率根据带传动的设计功
9、率CP确定带安全工作的根数确定带安全工作的根数0PPzC具体做法：具体做法：确定单根带所能传递的许用功率确定单根带所能传递的许用功率实验条件实验条件011801iLKKPPP)(000dL特定长度特定长度单根带所能传递的功率单根带所能传递的功率实际工作中单根带所能传递的许用功率实际工作中单根带所能传递的许用功率1000)11(100010veFFvPf长度系数长度系数包角系数包角系数时的功率增量时的功率增量1i不打滑不打滑不疲劳破坏不疲劳破坏1000)11)(1AvefCb1000)11(1veAf第三节第三节 V V 带传动设计带传动设计1.原始数据原始数据2.设计内容设计内容原动机型号原动
10、机型号对传动尺寸的要求对传动尺寸的要求带轮结构带轮结构载荷性质载荷性质选胶带型号、规格选胶带型号、规格和根数和根数dLz传动参数传动参数.21adddd作用于轴上的力作用于轴上的力Q传递功率传递功率P)(121innn、转速、转速3.设计步骤设计步骤工况系数工况系数(2)选择带的型号选择带的型号(3)确定带轮基准直径确定带轮基准直径(1)确定设计功率确定设计功率PKPACCP1n选型选型 Y Z A B C D E1ddmin1dddd满足满足取标准值取标准值)1(1212dddnnd靠标准值靠标准值型号型号 Y Z A B C D E20 50 75 125 200 355 500mindd
11、20、22.4、25、28、31.5、2500带轮直径系列带轮直径系列10006011ndvd(4)验算带速验算带速v在在 525 m/sV V越大，带往外甩越越大，带往外甩越厉害，承载能力下降厉害，承载能力下降v0P带传动宜放高带传动宜放高速级，且吸振速级，且吸振缓冲缓冲(5)选择带长选择带长和计算中心距和计算中心距dLa0a初选中心距初选中心距0dL初算带长初算带长a计算实际中心距计算实际中心距00112090验算包角验算包角dL靠标准带长靠标准带长(6)确定带的根数确定带的根数z0PPzC(7)计算压轴力计算压轴力QF根数不宜过多、否则各带受力不均根数不宜过多、否则各带受力不均10z型号
12、型号 Y Z A B C、D、E推荐轮槽数推荐轮槽数 1-3 1-4 1-5 1-6 3-10 方案方案1 6.05 A 112 355 8.44 510 1800 1.61 3.76 (4)方案方案2 6.05 A 75 236 5.65 530 1600 0.73 8.3 过多过多方案方案3 6.05 B 125 4 00 9.4 2 530 2000 2.10 2.88 (3)CPv带型带型1dd2dd0adL0Pz带型带型zmindd1dd0Pz外廓尺寸外廓尺寸1ddv(与与验算验算有关有关)0adL初定初定4.带传动的张紧装置带传动的张紧装置调节螺钉调节螺钉绕小轴摆动绕小轴摆动张紧轮
13、张紧轮5.带轮结构带轮结构实心式实心式辐板式辐板式轮辐式轮辐式轴上受力较小传动装置复杂过载无保护缓冲性不好靠摩擦传动靠啮合传动缓冲、吸振过载保护传动装置简单轴上受力较大传动比恒定传动比不恒定外廓尺寸较小外廓尺寸较大寿命较长寿命较短齿轮传动带传动带传动的基本现象张紧才能工作张紧才能工作丢转速丢转速方案比较方案比较滚子链的规格：节距滚子链的规格：节距 p(链号链号)链传动的设计链传动的设计链条链条链号链号排数排数链节数链节数16A-180 GB1243.1-8380节节单排单排链号链号16，p25.4链轮链轮链轮分度圆直径链轮分度圆直径)/180sin(0zpd p链条各元件尺寸链条各元件尺寸传动
14、功率传动功率节距节距 p：滚子链上相邻两滚子中心的距离：滚子链上相邻两滚子中心的距离第四节第四节 滚子链链条与链轮滚子链链条与链轮1.滚子链的结构滚子链的结构2.链传动的平均传动比链传动的平均传动比 链节与链轮相啮合，可看成是链节与链轮相啮合，可看成是链条绕在正多边形的链轮上链条绕在正多边形的链轮上每分钟小轮上链条转过的长度每分钟小轮上链条转过的长度 每分钟大轮上链条转过的长度每分钟大轮上链条转过的长度 11pnz22pnz)/(1000601000602211smpnzpnzv1221zznni链的平均速度链的平均速度平均传动比平均传动比3.链传动运动的不均匀性链传动运动的不均匀性分析主动轮
15、链条销轴轴心分析主动轮链条销轴轴心A的速度的速度1112dv 水平分速度水平分速度垂直分速度垂直分速度cos211dv sin211dv 变化范围：变化范围：)360(2210111z每一链节从进入到脱离啮合，链条前进的瞬时速度每一链节从进入到脱离啮合，链条前进的瞬时速度周期性由小大小周期性由小大小1z变化范围变化范围瞬时速度变化瞬时速度变化垂直分速度亦周期性变化，链条抖动垂直分速度亦周期性变化，链条抖动 同理，从动轮链条销轴轴心同理，从动轮链条销轴轴心B的的cos222dv 水平速度水平速度则有：则有：cos2cos22211ddv瞬时传动比：瞬时传动比：coscos1221ddi4.链传动
16、的动载荷链传动的动载荷周期性变化产生的加速度：周期性变化产生的加速度：v链速链速sin2211ddtdva当当21时，时，221maxpa101360z)/180sin(101zpd 2sin21211maxdaa链轮转速越高链轮转速越高节距越大节距越大(齿数越少齿数越少)链传动的动载荷越大链传动的动载荷越大cos211dv 5.链传动的失效及其设计准则链传动的失效及其设计准则失效形式：失效形式：(3)多次冲击破断多次冲击破断(5)过载拉断过载拉断(4)胶合胶合(2)链的疲劳破坏链的疲劳破坏(1)铰链磨损铰链磨损与带传动设计类似与带传动设计类似，确定确定不发生失效的链条规格不发生失效的链条规格
17、(链号链号)设计准则：设计准则：链号链号转速转速1n链额定功率链额定功率0P（p节距节距）该曲线图表是在实验条件下测试绘制的该曲线图表是在实验条件下测试绘制的单排数单排数链长链长pL100齿数齿数191z齿数系数齿数系数ZK链长系数链长系数LK多排链系数多排链系数PK实验条件实验条件实际情况引入修正系数实际情况引入修正系数实验条件下链条所能传递的功率实验条件下链条所能传递的功率0P实际情况下链条所能传递的功率实际情况下链条所能传递的功率00PKKKPPLZ链传动的计算功率链传动的计算功率PKPAC由由0PPCPLZAKKKPKP 0将实际功率将实际功率 P 转化为图表纵坐标值转化为图表纵坐标值
18、6.链传动的设计链传动的设计a.设计步骤设计步骤(1)确定链轮齿数确定链轮齿数1z运动的不均匀性运动的不均匀性2z重量重量节圆外移量节圆外移量d易脱链易脱链根据传动比根据传动比选取选取i1z最好选奇数最好选奇数(链节数为偶数，磨损均匀链节数为偶数，磨损均匀)12012 ziz(防脱链防脱链)/180sin(10zpd节距增长量节距增长量p一定时一定时传动比传动比 i12 34 56 61z齿数齿数2731 2533 1721 17(2)选择链条型号、确定链节距和排数选择链条型号、确定链节距和排数由由1n0P链号链号(节距节距)，尽量选用小节距尽量选用小节距高速重载宜用小节距、多排数高速重载宜用
19、小节距、多排数低速重载宜用大节距、较少排数低速重载宜用大节距、较少排数(3)确定中心距和链节数确定中心距和链节数0a初定中心距初定中心距L计算链长计算链长pL节数节数PL圆整为偶数链节数圆整为偶数链节数计算实际中心距计算实际中心距a(4)计算轴压力计算轴压力vPFFQ1000)3.12.1()3.12.1(低速链链条失效为静力拉断，校核安全系数低速链链条失效为静力拉断，校核安全系数84FKnQSA为单排链极限拉伸载荷为单排链极限拉伸载荷QPLZAKKKPKP 0其中其中 方案方案1 3.08 25 28.6 40P 134 1 19.76 16A 25.4 202.7 1032.7 10.3 101 129.6 563方案方案2 3.08 25 28.6 40P 134 2 11.62 10A 15.875 126.7 645.4 6.4 101 81 125i1z1dCP0APL0PpAv排排数数链号链号压压轴力轴力1maxa1,zPC相同相同排数排数=1排数排数=24.25p875.15p7.2021d7.1261d101110116.129maxa81maxab.链传动的润滑链传动的润滑油壶加油油壶加油油浴润滑油浴润滑飞溅润滑飞溅润滑油泵油泵c.链轮结构链轮结构
