机械设计基础课件!带传动和链传动
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0 d 2 d1 0 0 1
N
2004-2005第一学期
6、验算主动轮的包角α1编制：吕亚清 、验算主动轮的包角
7、计算带的根数 z 、
25
确定中心距
初定中心距 a0 0.7(dd1+dd2) < a0 < 2(dd1+dd2) a 过小，带短，易疲劳 a 过大，易引起带的扇动
初算带长Ld0 初算带长 取基准带长 Ld(表13-2) 表 计算实际中心距 a
6
三. 带传动的工作原理
Ｆ0
Ｆ0
T1
T2
靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运 靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运 动和动力 摩擦力
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
7
四、带传动的优缺点 缺点： 缺点：
外廓尺寸大 弹性滑动， 弹性滑动，传动比不固 定，效率低 轴与轴承受力大 寿命短 需要张紧装置 不宜用于高温, 不宜用于高温 易燃场 合
编制：吕亚清
v1 − v 2 滑动率 ε = v1
18
§ 13－4 普通V带传动的设计计算 普通V
一. V带的结构和标准 二. V带传动设计计算
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
19
一、V带的结构和标准
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
20
二、V带传动设计计算
1. 带传动失效形式及设计准则 单根V 2. 单根V带能传递的功率 3. 设计步骤
长度系数 包角系数 i ≠ 1 时的功率增量
23
3 . 设计步骤
已知条件及设计内容： 已知条件及设计内容：
已知条件 传递的名义功率P 主动轮转速n 主动轮转速 1 从 动 轮 转 速 n2 或 传 动比i 动比 传动位置要求 工况条件、 工况条件、原动机类 型等
2004-2005第一学期
设计内容 V带的型号、长度和根 数 带轮直径和结构 传动中心距 a 验算带速 v 和包角α 计算初拉力和压轴力
变应力→疲劳破坏 变应力 疲劳破坏 最大应力: 最大应力 σmax=σ1+σb1+σc σ σ σ 发生位置: 小带轮与紧 发生位置 小带轮与紧边接触处
2004-2005第一学期
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三. 带传动的弹性滑动和传动比
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
16
？什么是弹性滑动, 什么是打滑? 对传动有什么影响？ 什么是弹性滑动, 什么是打滑? 对传动有什么影响？ 为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免? 为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免? 打 滑
d2 - d1 α＝π ± a
中心距ａ与带长 之 中心距ａ与带长L之 间存在一定的几何关系
2004-2005第一学期
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13－ § 13－3 带传动的工作情况分析
一. 带传动的受力分析 二. 带传动的应力分析 三. 带传动的弹性滑动和传动比
2004-2005第一学期
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12
一. 带传动的受力分析
基本额定功率可查表13基本额定功率可查表13-3 13 基本额定功率确定条件： 特定带长， 基本额定功率确定条件：i =1,特定带长，工作平稳 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：
[P0 ] = (P0 + ∆P0 )Kα K L
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编制：吕亚清
2004-2005第一学期
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10
Байду номын сангаас
三. 开口传动的几何关系
包角： 包角：传动带与带轮轮 缘接触弧所对的中心角， 缘接触弧所对的中心角， 是带传动的一个重要参数。 是带传动的一个重要参数。
主要几何参数： 主要几何参数：带轮直径 ｄ1、ｄ ，中心距ａ，带 、ｄ2，中心距ａ，带 、ｄ ａ， 长L，包角 ，包角α
2004-2005第一学期
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28
定期张紧装置
摆动式张紧装置 移动式张紧装置
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编制：吕亚清
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自动张紧装置
2004-2005第一学期
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张紧轮
2004-2005第一学期
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31
13－ § 13－6 同步带传动简介
特点： 特点： 传动比恒定； 传动比恒定； 结构紧凑； 结构紧凑； 适于高速传动， 适于高速传动，带速可达 40ｍ/ｓ； ｍ ｓ； 常用于要求传动比 传动效率高达98%~99% 传动效率高达 准确的中小功率传动， 准确的中小功率传动， 带及带轮价格较高， 带及带轮价格较高，对制 如轻纺机械、计算机、 如轻纺机械、计算机、 安装要求高。 造、安装要求高。 影碟机、 影碟机、录像设备等
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
22
单根V 2. 单根V带能传递的功率
保证不打滑的条件下， 保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿 命
不打滑 不疲劳破坏
Fv P0 = = 1000
F1 (1 −
1 1 1 )v σ 1 A(1 − fα )v ([σ ] − σ b1 − σ C )(1 − fα ) Av e fα = e e = 1000 1000 1000
机械设计基础
主讲：吕亚清 机械工程学院 机械基础研究室
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
1
第十三章
带传动和链传动
2004-2005第一学期
通过中间挠性件（带或链）传递运动和动力， 通过中间挠性件（带或链）传递运动和动力，适用于两轴 中心距较大的场合。在这种场合下， 中心距较大的场合。在这种场合下，与应用广泛的齿轮传 动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。 动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。也是常用 编制：吕亚清 的传动。 的传动。
2、根据n1、 Pc 选择带的型号 、根据
α
Kα zv
3、确定带轮基准直径dd1、dd2 、确定带轮基准直径 N
9、 9、计算压轴力 FQ
dd2 = i dd1(1–ε)，圆 ， 4、验算带速 (v＝5～25m/s) 8、确定初拉力 F0 、验算带速v ＝ ～ 、 整成标准值 套基准长度， 套基准长度，表13-2 N Pc d − d Pc z= − <7 α = 180 Y = × a z P 7 L Kα ) 3 [P ] (P0 + ∆≥057K.？≥ 120 5、确定中心距 a 及带长 Ld 、确定中心距
dd2 n1 i= ≈ n2 d d1
2004-2005第一学期
1.弹性滑动 不可避免 弹性滑动 2.弹性滑动发生在 弹性滑动发生在 离开带轮的那段接触弧上 带离开带轮的那段接触弧上 3.Fe↑→ 弹性滑动 弹性滑动↑→ 弹性滑动范 围↑, 当弹 弹性滑动范 性滑动扩展到整个接触弧 扩展到整个接触弧时 性滑动扩展到整个接触弧时, Fe≥Ffmax → 打滑
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
13
二. 带传动的应力分析
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
14
带传动工作时,作用于带上有哪些应力? ? 带传动工作时,作用于带上有哪些应力?它们的分布 及大小有什么特点?最大应力发生在什么部位? 及大小有什么特点?最大应力发生在什么部位?为什 么要限制带速？ 么要限制带速？ 带的应力：拉应力、弯曲应力、 带的应力：拉应力、弯曲应力、离心拉应力
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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1. 带传动失效形式及设计准则
失效形式：打滑、 失效形式：打滑、带的疲劳损坏 设计准则： ≤F 设计准则：F≤Ffmax、 σmax=σ1+σb1+σc≤[σ] σ σ σ σ 设计依据：保证不打滑的条件下， 设计依据：保证不打滑的条件下，使带具有一定 的疲劳强度或寿命 具体做法： 具体做法： 确定单根带所能传递的许用功率 根据带传动的设计功率 确定带安全工作的根数
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
32
链传动
§13－8 链传动的特点 13－ §13－9 传动链的结构 13－ §13－10 链传动的布置和张紧 13－
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
33
§13－8
一. 组成
链传动的特点
由安装在两根 平行轴上的主动 链轮、 链轮、从动链轮 以及环绕在链轮 上的封闭链条组 成 二. 工作原理 靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力 有中间挠性件的啮合传动
2
第十三章
带传动和链传动
带传动 链传动
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
3
带传动
§ 13-1 13§ 13-2 13§ 13-3 13§ 13-4 13§ 13-5 13§ 13-6 13§ 13-7 13-
带传动的特点 带传动的分类 带传动的工作情况分析 普通V 普通V带传动的设计计算 V带轮的结构 带传动的张紧装置 同步带传动简介
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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§ 13－6 带传动的张紧装置 13－
为什么需要张紧？ 为什么需要张紧？
带传动在工作一段时间后， 带传动在工作一段时间后，其初拉力会因带 的伸长而减小，产生松弛现象， 的伸长而减小，产生松弛现象，使传动能力骤 降，所以带传动一般应有张紧装置以保持一定 的初拉力
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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§13－8
链传动的特点
三、特点 优点： 优点： 远距离传动 工作可靠, 效率η较高 工作可靠, 效率η 平均传动比恒定 i = z 2/ z 1 压轴力F 压轴力Fp小于带传动的 结构紧凑(与带传动比较) 结构紧凑(与带传动比较) 能在温度较高、 能在温度较高、有油污 等恶劣环境条件下工作
2004-2005第一学期
缺点： 缺点：
运动不均匀 (z小、 p大 小 大 →不均匀 不均匀↑) 不均匀 瞬时传动比不恒定 传动平稳性差(冲击 冲击、 传动平稳性差 冲击、振 动大，噪音高→动载荷 动大，噪音高 动载荷 → 不宜高速传动 外廓尺 不宜高速传动)外廓尺 寸大
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编制：吕亚清
§13－9 传动链的结构
Ld 0 = 2 a0 +
π
2
(d d 1 + d d 2
(d d 2 − d d 1 )2 )+
4 a0
Ld − Ld 0 a ≈ a0 + 2
（圆整） 圆整）
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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§ 13－5
V带轮的结构
基本结构型式——按带轮直径确定 按带轮直径确定 基本结构型式 实心式、腹板式、 实心式、腹板式、椭圆轮辐式 具体轮槽尺寸见表13-8 具体轮槽尺寸见表
＞ 原因: 原因 当Fe＞Ffmax → 打滑 分析: 分析 1. 打滑可以避免 2. 打滑先发生在 小带轮处 3. 打滑 带的剧烈磨损 →失效 打滑→带的剧烈磨损 失效 4. 过载保护作用 防止措施: 防止措施
2004-2005第一学期
1. 控制 ＜ Ffmax 控制Fe＜ 2. ↑F0、f、α（紧边置下）→↑Ffmax 、 、 （紧边置下）
8
优点： 优点：
远距离传动 可缓冲、减振， 可缓冲、减振，运转平稳 过载保护 结构简单, 精度低, 结构简单 精度低 成本低
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
§ 13－2 带传动的分类 13－
一. 按传动形式分
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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13－ § 13－2 带传动的分类
二. 按带的截面分
一. 种类 按用途的不同分为 起重链 牵引链 传动链 传动链按结构不同可分为
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滚子链
编制：吕亚清
齿形链
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二. 滚子链的结构
滚子链的组成与节距
2004-2005第一学期
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
4
13－ § 13－1 带传动的特点
一. 按工作原理的不同，带传动可分为 按工作原理的不同，
带传动
带 传 动
带传动
2004-2005 一
同 带传动
5
二. 带传动的组成
由主动轮、 由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组 成
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
编制：吕亚清
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具体步骤
1、确定计算功率 Pc ＝KAP 、
工况系数， 工况系数， 查表13-6 查表
问题： 问题：带传动适合于 根据图13-15 高速级还是低速级？ 根据图 高速级还是低速级？
1 FQ 带轮愈小，弯曲应力愈 带轮愈小，≈ 2 zF0 sin 2 10、带轮结构设计 (、≥ d α )Pc + qv 2 2 .5 − K F0 = 500 × 大，所以dd1 min
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弹性滑动 带两边拉力不相等, 则弹性变形不同， 带两边拉力不相等 则弹性变形不同，带 原因: 原因 经过轮时变形量改变 变形量改变相对轮有滑动 经过轮时变形量改变相对轮有滑动 后果： 带速滞后→ 后果：1. 带速滞后 V1＞V带＞V2 V1＞V2 dd 2 n1 2.带传动传动比不稳定 i = = n2 d d 1 (1 − ε ) 分析:
N
2004-2005第一学期
6、验算主动轮的包角α1编制：吕亚清 、验算主动轮的包角
7、计算带的根数 z 、
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确定中心距
初定中心距 a0 0.7(dd1+dd2) < a0 < 2(dd1+dd2) a 过小，带短，易疲劳 a 过大，易引起带的扇动
初算带长Ld0 初算带长 取基准带长 Ld(表13-2) 表 计算实际中心距 a
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三. 带传动的工作原理
Ｆ0
Ｆ0
T1
T2
靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运 靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运 动和动力 摩擦力
2004-2005第一学期
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四、带传动的优缺点 缺点： 缺点：
外廓尺寸大 弹性滑动， 弹性滑动，传动比不固 定，效率低 轴与轴承受力大 寿命短 需要张紧装置 不宜用于高温, 不宜用于高温 易燃场 合
编制：吕亚清
v1 − v 2 滑动率 ε = v1
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§ 13－4 普通V带传动的设计计算 普通V
一. V带的结构和标准 二. V带传动设计计算
2004-2005第一学期
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一、V带的结构和标准
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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二、V带传动设计计算
1. 带传动失效形式及设计准则 单根V 2. 单根V带能传递的功率 3. 设计步骤
长度系数 包角系数 i ≠ 1 时的功率增量
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3 . 设计步骤
已知条件及设计内容： 已知条件及设计内容：
已知条件 传递的名义功率P 主动轮转速n 主动轮转速 1 从 动 轮 转 速 n2 或 传 动比i 动比 传动位置要求 工况条件、 工况条件、原动机类 型等
2004-2005第一学期
设计内容 V带的型号、长度和根 数 带轮直径和结构 传动中心距 a 验算带速 v 和包角α 计算初拉力和压轴力
变应力→疲劳破坏 变应力 疲劳破坏 最大应力: 最大应力 σmax=σ1+σb1+σc σ σ σ 发生位置: 小带轮与紧 发生位置 小带轮与紧边接触处
2004-2005第一学期
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三. 带传动的弹性滑动和传动比
2004-2005第一学期
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？什么是弹性滑动, 什么是打滑? 对传动有什么影响？ 什么是弹性滑动, 什么是打滑? 对传动有什么影响？ 为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免? 为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免? 打 滑
d2 - d1 α＝π ± a
中心距ａ与带长 之 中心距ａ与带长L之 间存在一定的几何关系
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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13－ § 13－3 带传动的工作情况分析
一. 带传动的受力分析 二. 带传动的应力分析 三. 带传动的弹性滑动和传动比
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
12
一. 带传动的受力分析
基本额定功率可查表13基本额定功率可查表13-3 13 基本额定功率确定条件： 特定带长， 基本额定功率确定条件：i =1,特定带长，工作平稳 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：
[P0 ] = (P0 + ∆P0 )Kα K L
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编制：吕亚清
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Байду номын сангаас
三. 开口传动的几何关系
包角： 包角：传动带与带轮轮 缘接触弧所对的中心角， 缘接触弧所对的中心角， 是带传动的一个重要参数。 是带传动的一个重要参数。
主要几何参数： 主要几何参数：带轮直径 ｄ1、ｄ ，中心距ａ，带 、ｄ2，中心距ａ，带 、ｄ ａ， 长L，包角 ，包角α
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定期张紧装置
摆动式张紧装置 移动式张紧装置
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自动张紧装置
2004-2005第一学期
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张紧轮
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13－ § 13－6 同步带传动简介
特点： 特点： 传动比恒定； 传动比恒定； 结构紧凑； 结构紧凑； 适于高速传动， 适于高速传动，带速可达 40ｍ/ｓ； ｍ ｓ； 常用于要求传动比 传动效率高达98%~99% 传动效率高达 准确的中小功率传动， 准确的中小功率传动， 带及带轮价格较高， 带及带轮价格较高，对制 如轻纺机械、计算机、 如轻纺机械、计算机、 安装要求高。 造、安装要求高。 影碟机、 影碟机、录像设备等
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
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单根V 2. 单根V带能传递的功率
保证不打滑的条件下， 保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿 命
不打滑 不疲劳破坏
Fv P0 = = 1000
F1 (1 −
1 1 1 )v σ 1 A(1 − fα )v ([σ ] − σ b1 − σ C )(1 − fα ) Av e fα = e e = 1000 1000 1000
机械设计基础
主讲：吕亚清 机械工程学院 机械基础研究室
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第十三章
带传动和链传动
2004-2005第一学期
通过中间挠性件（带或链）传递运动和动力， 通过中间挠性件（带或链）传递运动和动力，适用于两轴 中心距较大的场合。在这种场合下， 中心距较大的场合。在这种场合下，与应用广泛的齿轮传 动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。 动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。也是常用 编制：吕亚清 的传动。 的传动。
2、根据n1、 Pc 选择带的型号 、根据
α
Kα zv
3、确定带轮基准直径dd1、dd2 、确定带轮基准直径 N
9、 9、计算压轴力 FQ
dd2 = i dd1(1–ε)，圆 ， 4、验算带速 (v＝5～25m/s) 8、确定初拉力 F0 、验算带速v ＝ ～ 、 整成标准值 套基准长度， 套基准长度，表13-2 N Pc d − d Pc z= − <7 α = 180 Y = × a z P 7 L Kα ) 3 [P ] (P0 + ∆≥057K.？≥ 120 5、确定中心距 a 及带长 Ld 、确定中心距
dd2 n1 i= ≈ n2 d d1
2004-2005第一学期
1.弹性滑动 不可避免 弹性滑动 2.弹性滑动发生在 弹性滑动发生在 离开带轮的那段接触弧上 带离开带轮的那段接触弧上 3.Fe↑→ 弹性滑动 弹性滑动↑→ 弹性滑动范 围↑, 当弹 弹性滑动范 性滑动扩展到整个接触弧 扩展到整个接触弧时 性滑动扩展到整个接触弧时, Fe≥Ffmax → 打滑
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二. 带传动的应力分析
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带传动工作时,作用于带上有哪些应力? ? 带传动工作时,作用于带上有哪些应力?它们的分布 及大小有什么特点?最大应力发生在什么部位? 及大小有什么特点?最大应力发生在什么部位?为什 么要限制带速？ 么要限制带速？ 带的应力：拉应力、弯曲应力、 带的应力：拉应力、弯曲应力、离心拉应力
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1. 带传动失效形式及设计准则
失效形式：打滑、 失效形式：打滑、带的疲劳损坏 设计准则： ≤F 设计准则：F≤Ffmax、 σmax=σ1+σb1+σc≤[σ] σ σ σ σ 设计依据：保证不打滑的条件下， 设计依据：保证不打滑的条件下，使带具有一定 的疲劳强度或寿命 具体做法： 具体做法： 确定单根带所能传递的许用功率 根据带传动的设计功率 确定带安全工作的根数
2004-2005第一学期
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链传动
§13－8 链传动的特点 13－ §13－9 传动链的结构 13－ §13－10 链传动的布置和张紧 13－
2004-2005第一学期
编制：吕亚清
33
§13－8
一. 组成
链传动的特点
由安装在两根 平行轴上的主动 链轮、 链轮、从动链轮 以及环绕在链轮 上的封闭链条组 成 二. 工作原理 靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力 有中间挠性件的啮合传动
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第十三章
带传动和链传动
带传动 链传动
2004-2005第一学期
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带传动
§ 13-1 13§ 13-2 13§ 13-3 13§ 13-4 13§ 13-5 13§ 13-6 13§ 13-7 13-
带传动的特点 带传动的分类 带传动的工作情况分析 普通V 普通V带传动的设计计算 V带轮的结构 带传动的张紧装置 同步带传动简介
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§ 13－6 带传动的张紧装置 13－
为什么需要张紧？ 为什么需要张紧？
带传动在工作一段时间后， 带传动在工作一段时间后，其初拉力会因带 的伸长而减小，产生松弛现象， 的伸长而减小，产生松弛现象，使传动能力骤 降，所以带传动一般应有张紧装置以保持一定 的初拉力
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§13－8
链传动的特点
三、特点 优点： 优点： 远距离传动 工作可靠, 效率η较高 工作可靠, 效率η 平均传动比恒定 i = z 2/ z 1 压轴力F 压轴力Fp小于带传动的 结构紧凑(与带传动比较) 结构紧凑(与带传动比较) 能在温度较高、 能在温度较高、有油污 等恶劣环境条件下工作
2004-2005第一学期
缺点： 缺点：
运动不均匀 (z小、 p大 小 大 →不均匀 不均匀↑) 不均匀 瞬时传动比不恒定 传动平稳性差(冲击 冲击、 传动平稳性差 冲击、振 动大，噪音高→动载荷 动大，噪音高 动载荷 → 不宜高速传动 外廓尺 不宜高速传动)外廓尺 寸大
35
编制：吕亚清
§13－9 传动链的结构
Ld 0 = 2 a0 +
π
2
(d d 1 + d d 2
(d d 2 − d d 1 )2 )+
4 a0
Ld − Ld 0 a ≈ a0 + 2
（圆整） 圆整）
2004-2005第一学期
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§ 13－5
V带轮的结构
基本结构型式——按带轮直径确定 按带轮直径确定 基本结构型式 实心式、腹板式、 实心式、腹板式、椭圆轮辐式 具体轮槽尺寸见表13-8 具体轮槽尺寸见表
＞ 原因: 原因 当Fe＞Ffmax → 打滑 分析: 分析 1. 打滑可以避免 2. 打滑先发生在 小带轮处 3. 打滑 带的剧烈磨损 →失效 打滑→带的剧烈磨损 失效 4. 过载保护作用 防止措施: 防止措施
2004-2005第一学期
1. 控制 ＜ Ffmax 控制Fe＜ 2. ↑F0、f、α（紧边置下）→↑Ffmax 、 、 （紧边置下）
8
优点： 优点：
远距离传动 可缓冲、减振， 可缓冲、减振，运转平稳 过载保护 结构简单, 精度低, 结构简单 精度低 成本低
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§ 13－2 带传动的分类 13－
一. 按传动形式分
2004-2005第一学期
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13－ § 13－2 带传动的分类
二. 按带的截面分
一. 种类 按用途的不同分为 起重链 牵引链 传动链 传动链按结构不同可分为
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滚子链
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齿形链
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二. 滚子链的结构
滚子链的组成与节距
2004-2005第一学期
2004-2005第一学期
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13－ § 13－1 带传动的特点
一. 按工作原理的不同，带传动可分为 按工作原理的不同，
带传动
带 传 动
带传动
2004-2005 一
同 带传动
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二. 带传动的组成
由主动轮、 由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组 成
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具体步骤
1、确定计算功率 Pc ＝KAP 、
工况系数， 工况系数， 查表13-6 查表
问题： 问题：带传动适合于 根据图13-15 高速级还是低速级？ 根据图 高速级还是低速级？
1 FQ 带轮愈小，弯曲应力愈 带轮愈小，≈ 2 zF0 sin 2 10、带轮结构设计 (、≥ d α )Pc + qv 2 2 .5 − K F0 = 500 × 大，所以dd1 min
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弹性滑动 带两边拉力不相等, 则弹性变形不同， 带两边拉力不相等 则弹性变形不同，带 原因: 原因 经过轮时变形量改变 变形量改变相对轮有滑动 经过轮时变形量改变相对轮有滑动 后果： 带速滞后→ 后果：1. 带速滞后 V1＞V带＞V2 V1＞V2 dd 2 n1 2.带传动传动比不稳定 i = = n2 d d 1 (1 − ε ) 分析: