机械设计第8章带传动
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第8章带传动带传动是一种常用的机械传动形式,它的主要作用是传递转矩和转速。
大部分带传动是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。
本章将对带传动的工作情况进行分析,并给出带传动的设计准则和计算方法。
着重讨论V带传动的设计计算,同时对同步带传动作了简介。
8.1 概述如图8.1所示,带传动一般是由主动轮1、从动轮2、紧套在两轮上的传动带3及机架4组成。
当原动机驱动带轮1(即主动轮)转动时,由于带与带轮间摩擦力的作用,使从动轮2一起转动,从而实现运动和动力的传递。
图8.1 带传动8.1.1 带传动的类型1.按传动原理分(1)摩擦带传动靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动,如V带传动、平带传动等;(2)啮合带传动靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动,如同步带传动。
2.按用途分(1)传动带传递动力用;(2)输送带输送物品用。
本章仅讨论传动带。
3.按传动带的截面形状分(1)平带如图8.2 a)所示,平带的截面形状为矩形,内表面为工作面。
常用的平带有胶带、编织带和强力锦纶带等。
(2)V带V带的截面形状为梯形,两侧面为工作表面,如图8.2 b)所示。
传动时,V带与轮槽两侧面接触,在同样压紧力F Q的作用下,V带的摩擦力比平带大,传递功率也较大,且结构紧凑。
(3)多楔带如图8.3所示,它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。
多楔带结构紧凑,可传递很大的功率。
(4)圆形带如图8.4所示,横截面为圆形,只适用于小功率传动。
(5)同步带带的截面为齿形,如图8.5所示。
同步带传动是靠传动带与带轮上的齿互相啮合来传递运动和动力,除保持了摩擦带传动的优点外,还具有传递功率大,传动比准确等优点,多用于要求传动平稳、传动精度较高的场合。
图8.2 平带和V带图8.3 多楔带图8.4 圆形带图8.5 同步带8.1.2 带传动的特点和应用带传动属于挠性传动,传动平稳,噪声小,可缓冲吸振。
过载时,带会在带轮上打滑,从而起到保护其他传动件免受损坏的作用。
第八章带传动重点:带传动的原理受力分析应力分析带传动的设计过程难点:带传动的受力分析组成:主动轮,从动轮和环行带主要应用场合:中小功率传动系统(目前,国外的带式输送机已有飞速发展,如:Austrilia某带式输送机的单机长度已达34公里;荷兰鹿特丹多机(17段),达206公里)本章主要内容▪带传动的特点和工作原理;▪带传动的类型及其特点;▪带传动的受力情况及应力分析;▪带传动的运动分析(弹性滑动、打滑与传动比);普通V带传动的设计。
重点难点▪带传动的受力情况及应力分析;▪带传动的运动分析(弹性滑动、打滑与传动比);【主要内容】▪带传动的特点和工作原理;▪带传动的类型及其特点;▪带传动的受力情况及应力分析;▪带传动的运动分析(弹性滑动、打滑与传动比);▪普通V带传动的设计。
【重点难点】▪带传动的受力情况及应力分析;▪带传动的运动分析(弹性滑动、打滑与传动比);第一节概述带传动是通过中间挠性件(带)传递动力和运动的。
按工作原理可分为摩擦传动和啮合传动两种。
本章主要介绍第一种——摩擦带传动1.带传动的组成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。
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V带传动)。
•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)。
3.带传动的特点优点:适用于较大中心距的传动;能缓和载荷冲击——带有良好的弹性过载时,带在轮面上打滑,起保护作用;运行平稳,无噪音;结构简单,成本低。
缺点:传动的外廓尺寸较大;传动比不稳定;带的寿命比较短(与齿轮传动相比)传动效率低,一般在0.94~0.98之间带传动的类型:摩擦带传动:(按带的剖面形状)平带;V带;圆带;多楔带啮合传动:同步齿形带带传动的型式:开口传动交叉传动半交叉传动所以,往往应用在功率小于等于700千瓦,带速在5~25米每秒的机械中。
《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 o=25OO 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 i为2900 ,松边拉力F2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__ 0 _________ 、__________ 、 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,带横截面内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F0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。
&在V带传动中,选取小带轮直径D1 > D llim。
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Pea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F1与松边拉力F2的关系为—F1=F2e 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______;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。
、第8章 带传动带传动的主要类型有哪些各有何特点试分析摩擦带传动的工作原理。
答:按传动原理的不同,带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。
前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动;后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。
摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的,当原动机驱动主功轮转动时,由于带与带轮间摩擦力的作用,使从动轮一起转动,从而实现运动和动力的传递。
什么是有效拉力什么是初拉力它们之间有何关系答:当传动带静止时,带两边承受相等的拉力,此力称为初拉力0F 。
当传动带传动时,带两边的拉力不再相等。
紧边拉力为1F ,松边拉力为2F 。
带两边的拉力之差称为带传动的有效拉力F 。
设环形带的总长度不变,可推出()01212F F F =+ 小带轮包角对带传动有何影响为什么只给出小带轮包角1α的公式【答:1α角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加,从而提高传动能力。
由于大带轮的包角2α大于小带轮的包角1α,打滑首先发在小带轮,因此,只要考虑小带轮的包角1α值。
带传动工作时,带截面上产生哪些应力应力沿带全长是如何分布的最大应力在何处答:带传动时,带中的应力有三个:(1)由拉力产生的拉应力,带全长上分布的,紧边上为1δ、松边上为2δ、1δ> 2δ。
(2)由离心力产生和离心拉应力c δ,作用于带的全长的。
(3)带绕过带轮时发生弯曲,产生的弯曲后应力b δ,发生在带上包角所对的圆孤部分,12b b δδ>。
最大应力发生在带左紧边进入小带轮处。
带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的它们对传动有何影响是否可以避免答:弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。
打滑是指过载引起的全面滑动,是可以避免的。
而弹性滑动是由拉力差引起的,只要传递圆周力,就必然会发生弹性滑动,是一种不可避免的物理现象。
一般来说,带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上,为什么 答:因为12αα<,故打滑总是先发生在小轮上。
第八章 带传动一 选择题(1) 带传动不能保证精确的传动比,其原因是 C 。
A. 带容易变形和磨损B. 带在带轮上打滑C. 带的弹性滑动D. 带的材料不遵守胡克定律(2) 带传动的设计准则为 C 。
A. 保证带传动时,带不被拉断B. 保证带传动在不打滑的条件下,带不磨损C. 保证带在不打滑的条件下,具有足够的疲劳强度(4) V 带轮槽楔角ϕ与V 带楔角θ间的关系是 C 。
A. θϕ=B. θϕ>C. θϕ<(5) 设计V 带传动时发现V 带根数过多,最有效的解决方法是 C 。
A. 增大传动比B. 加大传动中心距C. 选用更大截面型号的V 带(6) 带传动中紧边拉力为1F ,松边拉力为2F ,则其传递的有效圆周力为 D 。
A. 21F F +B. ()221F F −C. ()221F F +D. 21F F −(7) 要求单根V 带所传递的功率不超过该单根V 带允许传递的功率P ,这样,带传动就不会产生 C 失效。
A. 弹性滑动B. 疲劳断裂C. 打滑和疲劳断裂D. 打滑E. 弹性滑动和疲劳断裂(9) 设计V 带传动时,如小带轮包角1α过小 (1α<120°)最有效的解决方法是 A 。
A. 增大中心距B. 减小中心距C. 减小带轮直径(10) V 带轮轮槽与带的三种安装情况如图8-1所示,其中 A 种情况是正确的。
图8-1(11) V 带的楔角等于 A 。
A. 40oB. 35oC. 30oD. 20o(12) V 带带轮的轮槽角 D 40o 。
A. 大于B. 等于C. 小于D. 小于或等于(13) 带传动采用张紧轮的目的是 D 。
A. 减轻带的弹性滑动B. 提高带的寿命C. 改变带的运动方向D. 调节带的初拉力(14) V 带的参数中, D 尚未标准化。
A. 截面尺寸B. 长度C. 楔角D. 带厚度与小带轮直径的比值(15) 在各种带传动中, B 应用最广泛。
A. 平带传动B. V 带(三角带)传动C. 多楔带传动D. 圆带传动(17) 为使V 带(三角带)传动中各根带受载均匀些,带的根数z 一般不宜超过 C 根。
《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F1为 2900 ,松边拉力F2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、α、 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,带横截面内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≥D1lim。
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F1与松边拉力F2的关系为 F1=F2e fα。
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≥drnin,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σ1+σb1+σc ,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1、带传动正常工作时,紧边拉力F1和松边拉力F满足关系 B22、带传动中,选择V带的型号是根据 C 。
第八章 带传动的补充习题1. 试述空载时,带的紧边拉力与松边拉力的比值21F /F 是多少? 2. 一平带传动在带速V=10m/s 下工作,问当带速增加一倍,可否将平带截面积减小一倍?3.一带传动原中心距mm a 2000=,现将a 改为1600mm ,现问带的牵引能力是提高还是降低?他对带传动的寿命影响如何?4.如图所示宝塔带轮传动,2T 等于常数,升速时511./i =,减速时51.i =,问该图的设计是按升速设计还是按减速设计的?为什么?5. 图示宝塔带轮传动,设已知,主动轴上功率为1P ,转速为1n ,各轮直径为1d d ,2d d ,中心距为a ,材料、尺寸均确定。
现问:a) 增速时,21/i =传动能产生的最大摩擦力比减速时2=i 大还是小?为什么?b) 在2=i ,1=i ,21/i =三种传动中,哪一种情况下的传动寿命较长?为什么?6.图示为V 带的三种安装情况,请指出 那种安装情况是正确的,并说明理由。
7.有一双速电机与V 带组成的传动装置,改变电动机转速可使从动轴得到300r/min 和600r/min 两种转速。
若从动轴的输出功率不变,试述在设计带传动时应按那种转速设计?为什么?8. 如题5图所示V 带宝塔轮传动,635241d d d d d d d d ,d d ,d d ===,轴Ⅰ为主动轴,若从动轴Ⅱ上的阻力距2T 不变,试述那一对轮组和输出功率最小?为什么? 9. 在平带传动中,小带轮直径mm d d 1001=,大带轮直径mm d d 1502=,在一定功率下打滑,后来改用mm d d 1501=,mm d d 2252=,其它条件不变,传动便可正常工作,试分析为什么?10. V 带传动,已知小带轮直径mm d d 1401=,转速min /r n 9601=,大带轮直径mm d d 4252=,V 带传动的弹性滑动率020.=ε。
试问计入和不计入弹性滑动率,大带轮转速相差多少?11. 已知一V 带传动,传动功率KW P 10=,带速s /m .V 512=,现测得张紧力N F 7000=,试计算紧边拉力1F 和松边拉力2F 。
贵州大学机械设计课程教案第8章带传动贵州大学机械设计课程教案第8章-带传动一第十一章带传动一、多项选择题11-1平带、v带传动主要依靠___________传递运动和动力。
(1)皮带张紧张力(2)皮带与皮带轮接触面之间的摩擦(3)皮带预紧力11-2在一般的动力传动机械中,主要用于__________________。
(1)平带(2)同步带(3)V带(4)多楔带11-3平带传动要实现两平行轴同方向回转,可采用___________传动。
(1)交叉(2)半交叉(3)开口(4)角度在11-4v皮带传动中,皮带轮的参考直径为。
(1)d1(2)d2(3)d3(4)d411-5在以下普通V型皮带中,皮带的截面尺寸最小。
(1)a(2)c(3) E(4)Z问题11-4图11-6图11-6皮带速度V>30m/s,传动轴速度n1=1×104~5×104R/min的皮带传动属于高速皮带传动。
除了要求皮带轮重量轻、重量均匀对称外,皮带传动还在轮辋表面上开一个环形槽,以便。
(1)为了动态平衡(2)防止皮带脱落(3)防止皮带和轮辋表面之间形成空气层,并降低摩擦系数(4)减少皮带轮的重量11-7带传动中,在预紧力相同的条件下,v带比平带能传递较大的功率,是因为v带着。
(1)强度高(2)尺寸小(3)有楔形增压作用(4)没有接头11-8v带传动中,带截面楔角为40o,带轮的轮槽角应__________40o。
(1)大于(2)等于(3)小于在11-9皮带传动中,V1是主动轮的圆周速度,V2是从动轮的圆周速度,V是皮带速度。
这些速度之间的关系是。
(1)v1=v2=v(2)v1>v>v2(3)v1<v<v2(4)v1=v>v211-10带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为___________。
(1)带的材料不符合虎克定律(2)带容易变形和磨损(3)带在带轮上打滑(4)带的弹性滑动11-11带传动工作时产生弹性滑动是因为___________。