07-4
V带传动设计计算
的基本方法
带传动设计过程一般是首先选择带传动的类型，依次为确定型号、带的根数和传动参数。这种设计方法通常称为选择型设计。带传动类型的选择主要依据带传动的实际工况、环境要求和空间尺寸等需求，合理选定带的类型。通常设计给出的已知条件为：传递功率、带轮转速和载荷性质。
设计计算过程如下：
1、确定设计功率P d（kW）
K
P
P
d
A
式中：
—设计功率；
P
d
—工况系数，见附表１３；
K
A
P
—传递功率
2、初选带型
根据设计功率P d和主动带轮转速n1，按照带选型图初选带的型号。选型见附录图。
3、确定带轮直径
主动带轮直径d d1不宜过小，为了减小带的弯曲应力，保证带的 寿命，一般取d d1≥d dmin 。对于普通V 带和窄V 带的最小基准直
径d dmin 见附表6。
从动带轮 ，式中滑动率 可取0.01～0.03。 )1(12
1
2ε-=
d d d n n d ε计算出的带轮直径d d 需按照V 带带轮基准直径系列进行圆整。
4、计算带速
Nach Gl.(16.16) ist somit ann?hemd konstanten Gr??en P=f(v). Bei
kleinen Riemengeschwindigkeiten ist der Einflu? der
Fliehkraftspannung σf relativ klein, so da? P mit steigender
Riemengeschwindigkeit bis auf den Maximalwert P max (bei der
optimalen Geschwindigket v opt) zunimmt und dann bis auf Null
wieder abf?llt.
摘自：《Roloff/Matek Maschinenelenmente》,p705
设计时，一般概略地选取带速v为5～25m/s。不同带的v max和v opt数值可参阅相关资料。
5、确定带长L d 1）初选中心距a 0
中心距过小
中心距过大 降低传动能力
产生跳动现象
根据 ，计算对应a 0所需带长L d0， 并对L d0圆整为相近的基准长度L d 。
)(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+2）确定中心距a
2
0d d L L a a -+
=d
d L a a L a a 03.0015.0max min +=-=考虑安装调整及补偿工作中初拉
力变化
6、小带轮包角α1
1203.57a
d -d -180d1
d21≥?=α特殊情况下允许α1=90°
7、确定V 带根数Z
普通V 带 SP 型窄V 带
1110
()d
L
P Z P P K K α≥≤+?10
d N L
P Z P K K α≥≤
8、计算压轴力F r
传动带的紧边拉力F 1和松边拉力F 2对带轮的轴承和支撑轴产生压轴力F r （图a ）。忽略带两边的拉力差，计算时可以按两边的初拉力F 0计算压轴力（图b ），则
1
02sin
2
r F ZF α=9、计算带的初拉力F 0
初拉力F 0的确定和带的张紧合在一起，计算见后。
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：带式输送机 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 日期：2011年01月06日
目录 一、题目及总体分析 (1) 二、选择电动机 (2) 三、传动零件的计算 (7) 1）带传动的设计计算 (7) 2）减速箱的设计计算 (10) Ⅰ.高速齿轮的设计计算 (10) Ⅱ.低速齿轮的设计计算 (14) 四、轴、键、轴承的设计计算 (20) Ⅰ．输入轴及其轴承装置、键的设计 (20) Ⅱ．中间轴及其轴承装置、键的设计 (25) Ⅲ．输出轴及其轴承装置、键的设计 (29) 键连接的校核计算 (33) 轴承的校核计算 (35) 五、润滑与密封 (37) 六、箱体结构尺寸 (38) 七、设计总结 (39) 八、参考文献 (39)
一、题目及总体分析 题目：带式输送机传动装置 设计参数： 设计要求： 1).输送机运转方向不变，工作载荷稳定。 2).输送带鼓轮的传动效率取为0.97。 3).工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。设计内容： 1.装配图1张； 2.零件图3张； 3.设计说明书1份。 说明： 1.带式输送机提升物料：谷物、型砂、碎矿石、煤炭等； 2.输送机运转方向不变，工作载荷稳定； 3.输送带鼓轮的传动效率取为0.97； 4.工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。
装置分布如图： 1. 选择电动机类型和结构形式 按工作条件和要求选用一般用途的Y 系列三相异步电动机，卧式封闭。 2. 选择电动机的容量 电动机所需的工作效率为： d w d P P η= d P -电动机功率;w P -工作机所需功率; 工作机所需要功率为： w Fv P 1000 ＝ 传动装置的总效率为： 42d 1234ηηηηηη＝ 按表2-3确定各部分效率： V 带传动效率97.01=η， 滚动轴承传动效率20.97η＝， 三 相电压 380V
《带传动》课堂练习题 一、填空题 1、普通V带传动中，已知预紧力F =2500 N，传递圆周力为800 N，若不计带的离心力，则 工作时的紧边拉力F 1为 2900 ，松边拉力F 2 为 2100 。 2、当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到最大，而带传动的最大有效拉力决定于 F 、、 f 三个因素。 3、带传动的设计准则是保证带疲劳强度，并具有一定的寿命。 4、在同样条件下，V带传动产生的摩擦力比平带传动大得多，原因是V带在接触面上所受的正压力大于平带。 5、V带传动的主要失效形式是疲劳断裂和打滑。 6、皮带传动中，带横截面的最大拉应力发生在紧边开始绕上小带轮处；皮带传动的打滑总是发生在皮带与小带轮之间。 7、皮带传动中，预紧力F 过小，则带与带轮间的摩擦力减小，皮带传动易出现打滑现象而导致传动失效。 8、在V带传动中，选取小带轮直径D1≥D 1lim 。的主要目的是防止带的弯曲应力过大。 9、在设计V带传动时，V带的型号可根据计算功率Pca 和小带轮转速n1 查选型图确定。 10、带传动中，打滑是指带与带轮之间发生显著的相对滑动，多发生在小带轮上。 刚开始打滑时紧边拉力F 1与松边拉力F 2 的关系为 F 1 =F 2 e f。 11、带传动中的弹性滑动是由松紧边的变形不同产生的，可引起速度损失，传动效率下降、带磨损等后果，可以通过减小松紧边的拉力差即有效拉力来降低。 12、带传动设计中，应使小带轮直径d≥d rnin ，这是因为直径越小，带的弯曲应力越大；应使传动比i ≤7，这是因为中心距一定时传动比越大，小带轮的包角越小，将降低带的传动性能。 13、带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心应力。最大应力等于1+b1+ c ，它发生在紧边开始绕上小带轮处处，若带的许用应力小于它，将导致带的疲劳失效。 14、皮带传动应设置在机械传动系统的高速级，否则容易产生打滑。 二、选择题
第三章(1) 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。 A 齿面点蚀 B 轮齿折断 C 齿面磨损 D 齿面胶合 (2) 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是。 A 轮齿疲劳折断 B 齿面疲劳点蚀 C 齿面胶合 D 齿面磨粒磨损 E 齿面塑性变形 (3) 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是。 A 齿面要硬，齿心要韧 B 齿面要硬，齿心要脆 C 齿面要软，齿心要脆 D 齿面要软，齿心要韧 (4) 斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数和应力修正系数按查图。 A 实际齿数 B 当量齿数 C 不发生根切的最少齿数 (5) 一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们齿面接触应力的关系是。 A σH1 < σH2 B σH1 = σH2 C σH1 > σH2 D 可能相同，也可能不同 （6) 一对标准圆柱齿轮传动，已知z1＝20，z2＝50，则它们的齿根弯曲应力是。 A σF1 < σF2 B σF1 = σF2 C σF1 > σF2 D 可能相同，也可能不同 (7) 提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用的方法。 A 采用闭式传动 B 加大传动的中心距 C 提高齿面的硬度 D 减小齿轮的齿数，增大齿轮的模数 (8) 在齿轮传动中，为了减小动载荷系数KV，可采取的措施是。 A 提高齿轮的制造精度 B 减小齿轮的平均单位载荷 C 减小外加载荷的变化幅度 D 降低齿轮的圆周速度 （9) 直齿锥齿轮传动的强度计算方法是以的当量圆柱齿轮为计算基础。 A 小端 B 大端 C 齿宽中点处 (10) 直齿圆柱齿轮设计中，若中心距不变，增大模数m，则可以。 A 提高齿面的接触强度 B 提高轮齿的弯曲强度 C 弯曲与接触强度均不变 D 弯曲与接触强度均可提高 (11) 一对相互啮合的圆柱齿轮，在确定轮齿宽度时，通常使小齿轮比大齿轮宽5～10mm，其主要原因是。 A 为使小齿轮强度比大齿轮大些 B 为使两齿轮强度大致相等 C 为传动平稳，提高效率 D 为了便于安装，保证接触线承载宽度 （12) 闭式软齿面齿轮传动的设计方法为。 A 按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度 B 按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度 C 按齿面磨损进行设计 D 按齿面胶合进行设计 (13) 下列措施中，不利于提高齿轮轮齿抗疲劳折断能力。 A 减轻加工损伤 B 减小齿面粗糙度值 C 表面强化处理 D 减小齿根过渡圆角半径 (1) 钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般须进过加工。 （2) 对于开式齿轮传动，虽然主要实效形式是，但目前尚无成熟可靠的计算方法，目前仅以作为设计准则。这时影响齿轮强度的主要几何参数是。 (3) 闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在处，提高材料可以增强轮齿抗点蚀的能力。 (4) 在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮材料的硬度比大齿轮的硬度高HBS。 (5) 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取模数为标准值，而直齿锥齿轮设计中，应取模数
同步带传动类型及及设计计算标准 (GB-T10414?2-2002同步带轮设计标准) 圆弧齿同步带轮轮齿ArctoothTimingtooth 直边齿廓尺寸Dimensionoflineartypepulley
1、同步带轮的型式 2、齿型尺寸、公差及技术参数 3、各种型号同步带轮齿面宽度尺寸表 4、订购须知 圆弧齿轮传动类型： 1)圆弧圆柱齿轮分单圆弧齿轮和双圆弧齿轮。 2)单圆弧齿轮的接触线强度比同等条件下渐开线齿轮高，但弯曲强度比渐开线低。 3)圆弧齿轮主要采用软齿面或中硬齿面，采用硬齿面时一般用矮形齿。圆弧齿轮传动设计步骤： 1)简化设计：根据齿轮传动的传动功率、输入转速、传动比等条件，确定中心距、模数等主要参数。如果中心距、模数已知，可跳过这一
步。 2)几何设计计算：设计和计算齿轮的基本参数，并进行几何尺寸计算。 3)强度校核：在基本参数确定后，进行精确的齿面接触强度和齿根弯曲强度校核。 4)如果校核不满足强度要求，可以返回 圆弧齿轮传动的特点： 1)圆弧齿轮传动试点啮合传动，值适用于斜齿轮，不能用于直齿轮。 2)相对曲率半径比渐开线大，接触强度比渐开线高。 3)对中心距变动的敏感性比渐开线大。加工时，对切齿深度要求较高，不允许径向变位切削，并严格控制装配误差。 单圆弧齿轮传动 小齿轮的凸齿工作齿廓在节圆以外，齿廓圆心在节圆上；大齿轮的凹齿工作齿廓在节圆内，齿廓圆心略偏於节圆以外(图2单圆弧齿轮传动的嚙合情况)。由於大齿轮的齿廓圆弧半径p2略大於小齿轮的齿廓半径p1，故当两齿廓转到K点，其公法线通过节点c时，齿便接触，旋即分离，但与它相邻的另一端面的齿廓随即接触，即两轮齿K1﹑K'1、K2﹑K'2﹑K3﹑K'3……各点依次沿嚙合线接触。因此，圆弧齿轮任一端面上凹﹑凸齿廓仅作瞬时嚙合。一对新圆弧齿轮在理论上是瞬时点嚙合，故圆弧齿轮传动又常称为圆弧点嚙合齿轮传动。轮齿经过磨合后，实际上齿廓能沿齿高有相当长的一段线接触。圆弧齿轮传动的特点是：(1)综合曲率半径比渐开线齿轮传动大很多，其接触强度比渐开线齿轮传动约高0.5～1.5倍；
普通V 带传动设计 已知条件：P=15KW ，小带轮转速n=960r/min,传动比i=2,传动比允许误差≤±5%，轻度冲击；两班工作制。 一．V 带传动的设计计算： 1. 确定计算功率： 查P156表8-7得工作情况系数：A K =1.1 ca P =A K P=1.1×15=16.5Kw 2. 选择V 带的带型： 根据计算功率ca P 和小带轮转速1 n ，由P157图8-11选择V 带的带 型为：B 型 3. 初选小带轮的基准直径1 d d ： 查P155表8-6得：min )(d d =125 根据1 d d ≥min )(d d 查P157表8-8取：1 d d =200㎜ 验算带速v ：根据P150公式8-13得： v= = ???= ???m/s 1000 60960 20014.31000 6011n d d π10.05m/s 计算大带轮直径，由公式2 d d =i 1 d d 并根据P157表8-8加以适当圆整 取2 d d =400㎜ 4．确定中心距a ，并选择V 带的基准长度d L 根据P152公式8-20初定中心距0 a ：0.7（1 d d +2 d d ）≤0a ≤2(1d d +2 d d ) 得420≤0 a ≤1200 于是初定0 a =1000 计算相应的带长0Ld ：
据式0 d L ≈0 2a + + +)(2 21d d d d π0 2 124) (a d d d d - =1000 4)200400()400200(2 14.31000 22 ?-+ +?+ ?=2952 再根据P146表8-2选取：d L =3150 5.按P158式8-23计算实际中心距a : a ≈0 a + 2 d d L L -=1000+ 2 2952 3150-=1049 并根据公式 d d L a a L a a 03.0015.0max min +=-=】;的中心距的变化范围为1001.8~1143.5 6.验算小带轮上的包角1 a : 1α≈180°-(12d d d d -) a 3.57=180°-(400-200)1049 3.57 ? ≈169° 7.计算带的根数z: 由1 d d =200㎜和1n =960r/min,查P152表8-4a 取：0 P =3.77Kw ； 根据1 n =960r/min,i=2和B 型带，查P154表8-4b 取2：0 P ?=0.3； 查P155表8-5取：αK =0.98;查P146表8-2取：L K =1.07于是： = r P (0 P P ?+)α K L K 所以：Z== ??+?= ?+= 98 .007.1)3.077.3(15 1.1)(00L A r ca K K P P P K P P α 3.87 取Z=4根。 8.确定单根V 带得初拉力0 F : 查P149表8-3得B 型带的单位长度质量q=0.18kg/m,所以 根据P158式8-27得: min 0)(F =2 2 05 .1018.005 .10407.15.16)07.15.2(500)5.2(500 ?+???-? =+-qv zv K P K ca a α
链传动设计规范 目录 链传动概述................................................................ 2 滚子链和链轮................................................................... 4 链传动的运动分析和受力分析..................................................... 9 链传动的设计计算............................................................... 1 2 链传动的布置与润滑.. (17)
链传动概述 链传动是一种只有中间挠性性的咽合传动’由轴线平和的主麹链轮1*从朗桥轮2和链条3组成，如图2-3-51所示。 （一）链传动的特点 St传动糜有带传动峙齿轮传动的一些特点，与带传劝郴比’链传动的主耍优点是:
O)(S传动没肓弹性滑动和打滑,能保持准确的平均传动比和较?J的机械效率;②链传动的初拴力比带传动小得多,因此对轴的作用力较小;③链传动中心距适应范围大,相同条件下比带传动紧凑:④能在高温,甚至在可燃气氛下、有油污及腐i?性环境下工作。 从主功謎轮2 图2^3-51链怙动 与齿轮传动相比：凶为链罡与琏条是非共驰啮件，链轻歯昭可以有较大的灵活性,讎轮加工与安装精度要求低;②链条与链轮多齿啮合,轮齿受力小、强度高;③有较好的缓冲、吸振能力;④中心距大,可实现远距离传动。 主輕缺点是:①瞬时传动比不恒定?传动不平稳;②一匚作时有冲击、噪声;③只限于平行轴传动;④不宜于急速反向的工况条件。 (二)链条的种类 通常将链和划分为传动链、输送琏*曳引链和专用链四大类作为传动链主耍有短节距精密滚子链,简称为滚子链(图2-3-52Ca))I短节距精密套筒链,简称套筒链〔图2-3-52)b));齿形链’也称无声链(图2-3 -52(c))及成型链〔图2-3-52
同步带的设计计算 一、同步带概述 1.1.1同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 1.1.2同步带的特点
(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 1.1.3同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图4-2)。 图4-2 同步带承载绳断裂损坏 (2)、同步带的爬齿和跳齿
目录 一、设计任务书---------------------------------------------------2 二、传动方案的分析与拟定-----------------------------------3 三、电动机的选择计算------------------------------------------4 四、传动装置的运动及动力参数的选择和计算---------6 五、传动零件的设计计算--------------------------------------8 六、轴的设计计算------------------------------------------------16 七、滚动轴承的选择和计算-----------------------------------25 八、键连接的选择和计算--------------------------------------28 九、联轴器的选择------------------------------------------------29 十、减速器的润滑方式和密封类型的选择 润滑油的牌号选择和装油量计算----------------------30 十一、铸造减速器箱体的主要结构尺寸-------------------31 十二、设计小结----------------------------------------------------32 十三、参考文献----------------------------------------------------33
一、设计任务书 1.1机械课程设计的目的 课程设计是机械设计课程中的最后一个教学环节，也是第一次对学生进行较全面的机械设计训练。其目的是： 1.通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识， 来解决工程实际中的具体设计问题。通过设计实践，掌握机械设计的一般规律，培养分析和解决实际问题的能力。 2.培养机械设计的能力，通过传动方案的拟定，设计计算，结构设计，查阅有 关标准和规及编写设计计算说明书等各个环节，要求学生掌握一般机械传动装置的设计容、步骤和方法，并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。 1.2设计题目 设计运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮一级减速器。 1.3工作与生产条件 两班制工作，常温下连续单向运转，空载起动，载荷平稳，室工作，环境有轻度粉尘，每年工作300 天，减速器设计寿命10 年，电压为三相交流电 （220V/380V）. 运输带允许速度误差：± 5％ 1.4设计要求 根据给定的工况参数，选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计一级齿轮减速器（所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件）和与输送带连接的联轴器。滚筒及运输带效率 =0.96，工作时，载荷有轻微冲击。室工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量为成批生产。 1.5原始数据 见下表 表1 原始数据
同步带受力情况的分析 1 张紧力 同步带安装时必须进行适当的张紧，以使带具有一定的初拉力（张紧力）。初拉力过小会使同步带在运转中因齿合不良而发生跳齿现象，在跳齿的瞬间，可能因拉力过大而使带断裂或带齿断裂；初拉力过小还会使同步带传递运动的精度降低，带的振动噪音变大。而初拉力过大则会使带的寿命降低，传动噪音增大，轴和轴承上的载荷增大，加剧轴承的发热和使轴承寿命降低。故控制同步带传动合宜的张紧力是保证同步带传动正常工作的重要条件。 设0F 为同步带传动时带的张紧力，1F 、2F 、F 分别为带传动工作时带的紧边拉力、松边拉力、和有效拉力。为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿，同步带运转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此，紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即 1F -0F =0F -2F 或 1F +2F =20F 、0F =0.5（1F +2F ） 式1-1 2 压轴力 压轴力即为同步带作用在轴上的力，是紧边拉力与松边拉力的矢量和，如图2-1所示： 图2-1同步带的压轴力、紧边拉力、松边拉力 据机械标准JB/T 7512.3-1994压轴力Q 计算如下所示： Q=12()F K F F + N 式2-1 当工况系数A K ≥1.3时： Q=0.7712()F K F F + N 式2-2
式中： F K ――矢量相加修正系数，如图2-2： 图2-2 矢量相加修正系数 上图中1α为小带轮包角，21118057.3d d a α-≈?-??。 A K 为工况系数，对于医疗机械，其值如图2-3所示： 图2-3 医疗机械的工况系数 对于医疗机械，取A K =1.2，所以有压轴力Q=12()F K F F + N ，其中F K 值大于0.5。 另外由式1-1有张紧力0F =0.5（1F +2F ）。 由此可看出压轴力大于张紧力，故设计时只需计算传动中所受的压轴力，Q=12()F K F F + N 。 而带的紧边张力与松边张力分别由下面公式所得： 11250/d F P V = N 式2-3 2250/d F P V = N 式2-4
一、同步带概述 同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 同步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏
1. 传动带的分类，带传动的设计准则、运动分析、应力分析、弹性滑动现象。 分类：按工作原理不同，带传动分为摩擦型带传动和啮合型带传动。摩擦型带传动，按传动带的 横截面积形状不同，分为平带传动，圆带传动，V 带传动，多楔带传动；啮合型带传动也称为同步带传动。 设计准则：在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。 运动分析： 在安装带传动时，传动带即以一定的预紧力F0紧套在两个带轮上。由于预紧力F0的作用。带和带轮的接触面上就产生了正压力。带传动不工作时传动带两边的拉力相等，都等于F0（如下列左图所示）。 F 1＋ F 2＝ 2F 0 紧边拉力F 1 松边拉力F 2 有效拉力F e ， 总摩擦力F f 即等于带所传递的有效拉力，即有： F e ＝F f ＝ F 1－F 2 F 1＝F 0+ F e /2 F 2＝F 0- F e /2 P= F e v /1000 最小初拉力（F 0 ）min 临界摩擦力Ffc 或临界有效拉力Fec, Fec=Ffc=2（F 0 ）min fa fa e e 111 1+- 应力分析：,/1000000A P =ρ 弹性滑动现象：带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。在小带轮上，带拉力从F 1 降 低到F 2 ，带的弹性变量减少，因此带相对小带轮向后退缩，使带速度比小带轮速度v1小; 在大带轮上， 带拉力F2上升为F 1，带的弹性变量增加，因此带相对大带轮向前伸长，使带速度比大带轮速度v2大。这种由于带的弹性变形面引起的带与带轮间的微量滑动，称为带传动的弹性滑动。总有紧松边，所以总有滑动而无法避免。 2. 螺纹连接的防松方法、螺栓联接计算 防松答：一、摩擦防松：1对顶螺母2弹簧垫圈3自锁螺母 二、机械防松：1开口销与六角开槽螺母2止动垫圈3串联钢丝 三、破坏螺旋副运动关系防松：1铆合2冲点3涂胶粘剂
§7-4-1 带传动的失效和设计准则 1.失效形式 根据带传动的工作情况分析可知， V 带传动的主要失效形式有： ⑴ 带疲劳断裂: 带的任一横截面上的应力将随着带的运转而循环变化。当应力循环达到一定次数，即运行一定时间后，带在局部出现疲劳裂纹脱层，随之出现疏松状态甚至断裂，从而发生疲劳损坏，丧失传动能力。 ⑵ 打滑 当工作外载荷超过带传动的最大有效拉力时，带与小带轮沿整个工作面出现相对滑动，不能传递运动和拉力，导致传动打滑失效。 （3）带的工作面磨损 由于带的弹性滑动和打滑，带与带轮之间存在相对滑动，而使带的工作面磨损。 因此，带传动的设计准则是：既要在工作中充分发挥其工作能力而又不打滑，同时还要求传动带有足够的疲劳强度，以保证一定的使用寿命。即在不打滑的前提下，带具有一定的疲劳强度和寿命。 2 单根 V 带基本额定功率 单根 V 带所能传递的功率是指在一定初拉力作用下，带传动不发生打滑且有足够疲劳寿命时所能传递的最大功率。在一定带速下，带所传递的功率为 。 根据式（ 7-8 ）可得在带传动即将打滑时传动带所能传递的最大有效拉力 F max 为 根据带传动的设计准则有 （ 7-19 ） 或 则单根带所能传递的最大功率为 （ 7-20 ） 这里， 为在一定条件下，由疲劳强度决定的 V 带许用拉应力，由实验知，在 10 8 ～ 10 9 次循环应力下为 。
式中，z p 是 V 带绕过带轮的数目；v 是 V 带的速度， m/s ；L d 是 V 带的基准长度， m ；t是 V 带的使用寿命，h ；C 是由 V 带的材质和结构决定的实验常 数；m 是指数，对于普通 V 带，m=11.1 。在载荷平稳、传动比i =1 （包角）、 特定带长的工作条件下，单根 V 带的所能传递的功率称为单根 V 带的基本额定功率P 1 。带所能传递的功率与带的长度、带轮的直径、带的型号、带的速度等参数有关。普通 V 带所能传递的基本额定功率P 0 值列于表 7 - 6。 表 7-6 单根普通V带的基本额定功率 P0 /KW
同步带的设计及典型计算 同步带设计 一、同步带概述 1.1.1同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动(见图4-1)时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20?―80?，v<50m/s， P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表
仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 1.1.2同步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比; (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低; (3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显; (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低; (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦; (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 1.1.3同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种: (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图4-2)。 图4-2 同步带承载绳断裂损坏 (2)、同步带的爬齿和跳齿 根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学 两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施: 1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。
同步带设计 一、同步带概述 1.1.1同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 1.1.2同步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；
(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 1.1.3同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图4-2)。 图4-2 同步带承载绳断裂损坏 (2)、同步带的爬齿和跳齿 根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施： 1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。 2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。 3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。 4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。 (3)、带齿的剪切破坏 带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图4-3）。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个：
已知条件： 同步带传动所需传递的名义功率P=5.9KW； 主动带轮转速 n=3500-5000r/min； 传动比以i=6.5； 对传动中心距大概450mm； 传动的工作条件：每天工作时间不长，工作条件较好。 1．确定同步带传动的设计功率 Pd=KP=1.2*5.9KW=7.08KW 2．确定带的型号和节距 由设计功率 7.08KW 和n=3500-5000r/min，由圈2查得带的型号为H 型，对应节距P =12．700mm (见表1)。但我们的工作条件其实没那么大要求所以选L型的节距Pb=9.525mm。
3．选择小带轮齿数 由小带轮转速n=3500-5000r/min和L型带，查表2 得小带轮最小许用齿数 z1=18，则大带轮齿数z2 =i*z1=6.5*18=117 20 130 4．确定带轮节圆直径 D1=Pb*z1/π=9.525*18/π=54.57mm 80.85 D2= Pb*z2/π=9.525*117/π=354.73mm 525.52 5．确定同步带的节线长度L 中心距a=450mm L=2acosψ+π(d1+d2)/2+πψ(d2-d1)/180
?==-=465.193397.02sin 121 -a d d ? 29.61 L=1593.46mm 选择最接近计算值的标准节线长(见表4) mm L p 20.1600= 6．计算同步带齿数 168/==b p b p L z 7．传动中心距a 的计算
θ θθπθθ π-==--=-=tg inV z z z z inV z z p a b b 618396.1cos 2/)(1 2212 用逼近法求的：2716.1=θ代入上式 mm z z p a b 17.509cos 2/)(12=-=θπ 若按近似公式计算 2 122)(81??????--+=πz z p M M a b 315625.2398/)2(21=--=z z z p M b b 8．确定同步带设计功率为Pd 时所需带宽 (1)计算所选型号同步带的基准额定功率0p 1000/)(20v mv T p a -= (KW) 式中： a T ——许用工作拉力，查表1得 a T =244.46 N m ——单位长度质量，查表1可得 m=0.095 kg/m v ——线速度 (m ／s)
第二章零件的工作能力及计算准则 2-1 设计机器时应满足哪些基本要求？试选定一台机器，分析设计时应满足的基本要求。 2-2 设计机械零件时应满足哪些基本要求？试举两例说明为什么设计零件时不能离开机器的要求。2-3机械零件有哪些主要的失效形式？试结合日常接触的机器举出其中几种零件的失效形式，并分析其原因。 2-4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的有哪些计算准则？它们是针对什么失效形式而建立的？ 2-5机械零件常用的设计方法有哪些？各在什么条件下采用？ 2-6设计计算与校核计算有什么区别？各在什么条件下采用？ 2-7机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件的最后尺寸起决定性的作用？为什么？2-8 列式说明“寿命系数”的一般表达式，并说明相应符号的意义。 2-9 如何绘制优质碳钢(塑性材料)的“简化极限应力图”? 2-10影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些? 2-11简述“线性疲劳损伤积累假说”。 2-12试解释我们常见到的摩托车前轮轴、汽车板簧、起重机减速器中齿轮齿根应力各属于应变疲劳还是高周疲劳范畴的变应力。再进一步解释这些变应力的应力比r值在那个范围内。 2-13举例说明那些零件工作应力的变化规律符合：a）r=常数;b);σm=常数;c）σmin=常数。 第三章摩擦磨损与润滑 3-1 液体动压油膜形成的必要条件是什么？ 3-2 粘附理论的主要内容是什么？如何用粘附理论来解释经典摩擦定律？ 3-3 减少摩擦应采取哪些措施？ 3-4 添加剂的作用是什么？ 3-5 润滑油的主要性能指标有哪些？ 3-6 影响干摩擦时摩擦系数的主要因素有哪些？并给予物理解释。 3-7 边界摩擦的特性是什么？试述其形成机理。 3-8 混合摩擦的特性是什么？并简单说明膜厚比的物理意义。 3-9 机件磨损的过程大致可分为几个阶段？每个阶段的特性如何？ 3-10 试述各类磨损的机理，为什么说微动磨损是一种符合形式的磨损？ 3-11 什么叫粘度？粘度的常用单位有哪些？他们之间如何换算？ 3-12 流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理在本质上有何不同？ 第四章螺纹联接 4-1 分析比较普通螺纹管螺纹梯形螺纹和锯齿螺纹的特点，各举一例说明他们的应用。 4-2 螺纹联接为什么要预紧？预紧力的大小如何保证？ 4-3 螺纹联接常用的方法有哪几种？它们是如何防松的?其可靠性如何？试自行设计一种防松方案。 4-4 在受横向载荷的螺栓组联接中，什么情况下宜采用绞制孔用螺栓？
同步带传动的设计计算和使用 同步带传动是一种新型的机械传动(见图 i)．由于它是一种啮合传动因而带和带轮之间i殳有相对滑 动，从而使主从轮间的传动达到同步。同步带传动和 y 带、平带相比具有： (i)传动准确，无滑动，能达到同步传动的目的； (2)传动效率高·一般可达驰蓐； (3)速比范围大允许线速度也高；(1)传递功率范围大。从几十瓦到几百千瓦；(5)结构紧凑，还适用于乡轴传动等优点。因此，同步带传动已日益弓『起各方面的注意和重视，并把这种传动应用到各种机械设 备上。相应地设计者要求有一种设计方法来台理地选 择同步带传动的各项参数。笔者根据参加制订同步带 传动国家标准讨论和学术活动的体会，提出了同步带传动的设计方法及应注意的问题，以供同步带传动设计者参考直用。 一、同步带传动的设计准则 同步带传动是以带齿与轮齿依敬啮合来传递动力。达到同步传动的目的。因此。在同步带传递扭矩时，带将受拉力作用。带齿承受剪切，而带齿的工作 表面在进八和退出与轮齿啮合的过程中将被磨损。因 此同步带的主要失效形式有如下三种： (1)同步带承载绳 (又称骨架蝇，的疲劳断裂； (2)带齿的剪切破裂： (3)带齿工作表面磨损。失去原来的形乇I}。 根据试验分析，当同步带绕于带轮时，在所包圆弧 内带齿与带轮齿的啮合齿数 z．大于 6时带齿的 剪切强度将大干带的抗拉强度。同时，随着粘附于带 齿工作表面上的尼龙包雍层的设置．使带齿的耐磨性 有了报大的提高。因此在同步带正常工作条件下，同 步带的主要失效形式是带在变拉力作用下的疲劳断裂所以同步带传动是根据带的抗拉强度作为设计准 则来进行设计的。 在 ISb5295 t同步带额定功率与传动中心距的计算，标准中，就是以此为依据提出了带宽为基准宽度的 基准额定功率计算公式： Pd (T 一mv')v／100o(kw ) 式中：Po——某一型号同步带在基准宽度下所能抟递的基 准额定功率 ( W ) ——某一型号同步带在基准宽度 下的许 用工作拉力 (见表1) (Ⅳ) m——某一型号同步带在基准宽度下舳单位 长度质量 g／m} v——同步 带线速度 (m／s， 由公式可知：L为带的许用工作拉力，m 为带在运转过程中由离心力产生的拉力。嗣此。带所能传递的功率是以带所能承受的( — )拉力为依据来 确定的。 为保证抗拉强度计算的有效性。当所设计前同步 带传动中啮合齿数 z一小于 6时，以及带宽不等于某 一型号同步带的基准宽度时，引入了两个计算系数，这时的同步带额定功率的精确计算公式如下； P一 ( m 一／looo (kw ) 式中：P——带宽为 b。，小轮啮合齿数为 z 时的带所 能传递的额定功率( Ⅳ ) —— 啮合系数，当 z》 6时．K =1．当< 6时，。=1—0．2(6一z ) x 带霉系数，片 =(b ／b) “，式中b．为 带的实际宽度，。为该种型号同步带的 {} 基准宽度，见表 1。 ISO还规定了带的额定功率近似公式计算： P KrP口。 6 1 ．J (b) 带乾 (局部) ’ ’二、同步带传动的设计计算步骤 图 1 同步带传动设计目的是确定带的型号节距带确怫髑造，19∞ 年箕 n 粥 一9 一
V 带传动的设计计算 已知：小带轮功率P d =2.257 kw 和小带轮转速n m =2880 r/min 。设计该带传动。 1）确定计算功率P ca 由课本表8-8查得工况系数K A =1.1 P ca =K A ×P d =1.1×2.257=2.483kw 2) 选择V 带的带型 根据P ca 、n m 由课本图8-11选用Z 型带 3）确定带轮的基准直径d d 并验算带速v Ⅰ 由课本表8-7和表8-9，取小带轮的基准直径d d1=90mm Ⅱ 验算带速v ，按课本式（8-13）验算带的速度 s m n d v m d /57.131000602880 901000601=???=?=ππ 因为5m/s ＜v ＜30m/s ，故带速合适。 Ⅲ 计算大带轮的基准直径，根据课本式（8-15a ），计算大带轮的基准直径 mm d n n id d d d d 198901309 288012112=?=== 根据课本表8-9，取标准值为d d2=200mm 4) 确定V 带的中心距a 和基准长度L d Ⅰ 根据课本式（8-20）初定中心距 a 0=400mm )(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+ 5802430≤≤a Ⅱ 计算带所需的基准长度 m m m m a d d d d a L d d d d d 12634004)90200()20090(240024)()(2222 0122100≈???????-+++?=-+++=ππ 由课本表8-2选带的基准长度L d =1330mm Ⅲ 计算实际中心距a mm L L a a d d 534212631330500200=-+=-+ ≈ 由d d l a a l a a 03.0015.0max min +=-= 得中心距的范围为 mm a 574514≤≤ 5）验算小带轮上的包角1α