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第1章 摩擦轮传动带传动


第1章

摩擦轮传动、带传动

1.1 概述
?工作原理: 借助摩擦力传递运动和转矩 ?传动装置:前者直接接触;后者中间构件皮带 ?优点:结构简单 平稳、噪音低 过载-安全作用(滑动) 无级变速 ?缺点:传动精度低、无恒定速度比 传动转矩小 效率低

1.2 摩擦轮传动
一、原理:利用主动轮、从动

轮接触处摩擦力 传递运动、转矩 二、工作条件:两轮接触面间的摩擦力应大于 或等于带动从动轮回转所需的工作圆周力

fFn ? Ft

三、分类: 两轴平行的摩擦轮传动 两轴相交的摩擦轮传动

?四、摩擦轮传动特点: (1)传动中的弹性滑动:摩擦轮在接触点两侧的 弹性变形量不同,主动轮上表层金属在接触区 由压缩逐渐变为伸长,从动轮对应的表层金属, 由伸长逐渐变为压缩,两轮接触面间产生相对 滑动,由于材料弹性变形而产生的滑动,称为 弹性滑动。

? 弹性滑动的影响:速度损失,传动精度和效率低, 摩擦轮传动的实际传动比为

n1 r2 i12 ? ? n2 r1 ?1 ? ? ?
v1 ? v 2 ?? ? 100% v1
—摩擦轮传动的弹性滑动率(即速度损失率)
传动轮速度低于主动轮速度

?

?(2)传动中的打滑:摩擦力矩小于阻力矩, 主动轮不能带动传动轮,两轮面接触处在传 动中会出现相对滑移现象。 ?(3)影响及消除: 从动轮速度低于主动轮速度,选较大的弹 性模量,不能消除。 产生打滑,致使从动轮的轮面遭受局部磨 损而影响传动质量 ,应避免。

五、摩擦轮传动设计
1、圆柱摩擦轮传动: 主动轮与从动轮接触处的摩擦力F为

F ? fQ
常用

得出:

Ft Fn ? K f
6

Ft ? 1000P

?

KP Fn ? 19.1 ? 10 ? 7Ft fD1 n1

2、圆锥摩擦轮传动: (1)传动比为: i12 ? ?1 ? n1 ? sin ? 2 ? 2 n2 sin ?1
(2)作用载荷:作用在轴上的载荷为圆周力 Ft和接触面间的法向力Fn ,

?法向力Fn可以分解为径向力Fr和轴向力Fa

Fr1 ? Fn cos?1
Fr 2 ? Fn cos? 2

Fa1 ? Fn sin ?1 Fa 2 ? Fn sin ? 2

? 方向:径向力指向轮心;圆周力主动轮上与回转 方向相反,从动轮上与回转方向相同 ? 主动轮径向力等于从传动轮轴向力;从动轮径向 力等于主传动轮轴向力 由于 ? ? ? 得出 Fa1 ? Fa 2 ,可移动小轮
1 2

(3)材料: 要求:弹性模量大、摩擦系数大、耐磨 淬火钢:40Cr(58HRC) 铸铁: QT200 橡胶:做主动轮,防止打滑时候损伤从动轮 (4)无级调速:在一定传动比范围内能线性的调 节传动比 ,摩擦式机械无级变速器是由变速机构、 调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成的 一种传动装置 。

1.3 带传动
一、工作原理及应用: 1、工作原理: 利用中间挠性构件、借助传动带与带轮的 摩擦力或啮合来传递运动和动力。

2、特点: (1)优点: ?传动平稳、噪声小 ?中心距大的传动 ?缓和载荷冲击 ?过载保护-打滑、防零件损坏 ?制造安装简单(啮合除外) (2)缺点: ?传动比不恒定、传动精度低 ?效率低-弹性滑动、打滑 ?带寿命低

3、分类: (1)按带截面 ?平带--结构简单、中心距离大
?V带--摩擦力大 ?圆带—低速、小功率(家电) ?多楔带—大功率、结构紧凑

?同步带--啮合运动、传动比恒定

(2)按传动原理 ?摩擦传动型(普通带)
?啮合传动型(同步带、孔齿带)

?拖动带传动

二、带传动设计基础 1.V带 结构:强力层、填充物、外包层 型号:普通V带、 窄V带、 宽V带 普通 V带的型号按横截面从小到大分为7类

2、带轮 ? 结构:轮缘、轮毂、轮辐 ? 带轮轮槽角:32°、34°、36°、38°

问题1:带轮槽角小于带楔角? 带受力弯曲,外层受拉、横向收缩变窄;内侧受压、 截面变宽,保证良好接触。 问题2:大小带轮轮槽角如何选择?

?带轮型式: 实心式、腹板式、轮辐式

3、带传动张紧装置 静止时传动带应张紧在带轮上,使得带与带 轮接触间产生一定的压力。 带两边拉力相等,为初拉力F0 常用张紧:定期装紧、自动张紧、张紧轮张紧

三、带传动的设计基础 1、相关几何参数: ?中心距
?带长 ?包角 ?带轮直径

2、带传动的几何关系
中心距
a? 2 L ? ? ? D2 ? D1 ? ? 2 L ? ? ? D2 ? D1 ? ? 8 ? D2 ? D1 ?
2 2

8

小带轮上的包角 D ? D1 ?1 ? 180? ? 2 ? 57.3? a

带的基本长度

? D2 ? D1 ? ? L ? 2a ? ? D1 ? D2 ? ? 2 4a

2

3、带传动的受力分析 ?紧边拉力F1:带在进入主动轮一边被拉紧为 紧边,拉力由F0增加为F1。 ?松边拉力F2:带在进入从动轮一边被放松称 为松边。拉力由F0减少为F2。

?有效拉力Ft:带传动所能传递的有效圆周 力。 Ft= F1-F2 正常工作时拉力
Ft F1 ? F0 ? 2

Ft F2 ? F0 ? 2

?传递功率: ?最大有效拉力: (欧拉公式)
2 F0 (e fV ? ? 1) Ft ? fV ? e ?1

4、带传动弹性滑动、打滑 ?弹性滑动:带为弹性体,受拉力作用产生变形, 受力不同,变形不同,使带与带轮的速度不同, 称为弹性滑动。 (从动轮速度低于主动轮速度)
n1 D2 i? ? n2 D1 (1 ? ? )

V1 ? V2 ?? ? 100% V1

传递功率 ?打滑:当传递功率增大到所需有效拉力超过摩 擦力时,带在轮面发生相对滑动。

弹性滑动是由拉力差引起的,只要传递圆周力, 弹性滑动就不可避免。 ?避免打滑的条件: (圆周力决定因素): fV ? 最大有效拉力: 2 F0 (e ? 1) Ft ? fV ? (欧拉公式) e ?1 材料--fv 包角--?值 初拉力--F0值 材料不变,?值、 F0值增大---圆周力增大 ?值、 F0值不变,fv增大---圆周力增大

5、带传动的应力分析 (1) 带传动工作时的应力:由紧边和松边拉 力所产生的应力;由离心力产生的应力以 及由于带在带轮上弯曲产生的应力。 ?由紧边和松边拉力产生的应力
F1 ?1 ? A F2 ?2 ? A

?由离心力产生的应力-作用于带的全长 2 (选用薄而轻的带) F qv

?c ?

c

A

?

A

?带在带轮上弯曲产生的弯曲应力
E? / 2 ? ?b ? ? ?E ? (D ? ? ) / 2 D Ey

?最大应力发生在带紧边进入 小带轮处。

? max ? ? 1 ? ? b1 ? ? c
问题2 ?

四、带传动设计内容 带传动结构设计,主要是带的型号、轮径、 带速、长度、包角、根数、中心距、基准直 径及结构形式及尺寸。(功率出发)

五、同步带传动 一、特点 (1)优点 ?传动准确、无滑动、速比恒定 ?传动平稳、噪声小 ?传动效率高 ?结构紧凑 (2)缺点
?成本、制造安装要求高

二、分类 齿形分梯形同步带、弧形同步带 (1)梯形同步带 ?分单面齿、双面齿(节距制、模数制) ?按节距分最轻型、超轻型、特轻型、轻型 (L)、重型(H)、特重型、超重型7种。 (2)弧形同步带 应力集中小、承载能力高、传动功率大、防止 啮合干涉 三、梯形同步带传动尺寸、标注 (1)同步带参数:节距(基本尺寸)、带齿、 带宽、带长

(2)同步带轮:设计--齿形、挡圈 材料:钢—45;铸件—HT200;铝合金—LY12 Y112 塑料—ABC、尼龙 四、同步带设计内容 设计功率;选带型、节距;小带轮最小齿数; 小带轮直径;大带轮参数; 节线长;带速;带轮结构


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