带传动实验台设计

选题背景

带传动实验台设计

1 选题背景

1.1 选题背景，意义极其应用前景

1.1.1 选题背景

现代科学技术飞速发展，为高校的教学提出了更高，更新的要求。适应于现代

科学技术发展的高校教学改革势在必行，而作为实践环节的实验教学的教学内容，仪

器设备，手段方法的改革理应首当其冲。本研究课题正是顺应这一形式要求而提出的。传统的带传动性能实验设备大而笨，数据测试方法落后，测试数据耗时，实验过程烦琐，不能完全达到实验的教学目标。更为严重的是这种落伍于现代科技发展的实验手段对于学生和了解现代工程技术意识是一个严重的障碍。

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国内许多院校和科研机构比如重庆大学，山东大学，湖北汽车工业学院等已经进行了带传动的改革研究，基本上实现了数据的自动检测，处理和曲线显示，并能进行计算机辅助教学。但是，带传动实验中的控制部分不尽人意，目前绝大多数实验台只能进行恒定加载或简单的程序控制阶梯加载，实验结果与现场测试依然有较大的差距；恒速控制也主要通过手动调节，自动化程度低。

（1）随着社会对知识面的掌握要求越来越广，学生学习的课程也在增多，除了传统的必修课程，又增加了一些适应时代科技发展和社会要求的选修课。作为工科类学生还需要掌握一定的人文，艺术类的知识，。此外，学生还必须利用课余时间加强计算机，外语方面的知识，或从事一些科技创新活动等。传动的实验教学模式要求全班集体占用一定实验课时来完成实验，缺乏机动性。

（2）随着高校生员的扩张。实验设备和实验教学师资出现紧缺趋势，传统的实验教学模式面临着可能出现质量打折的问题

（3）如果有更多的实验仪器，那么学生可以根据自己的业余时间自主，机动地，通过适当的预约登记的方式，分批地完成实验。既加强了机动性又缓和了实验设备和实验师资紧张的问题。小批量的，自主为主的实验还可大大提高实验教学效果。

带传动实验台设计

1.1.2 题目的主要内容和应用前景

本论文题旨在能够设计出一种更好的带传动实验装置，能准确地测量出实验数据，让学生更好的掌握带传动的一些知识。

通过本论文的研究，可以克服传统实验的一些缺陷，使整个实验水平和教学效果上一个新的台阶。本课题完成后，可以考虑在其它高校进行推广，在经济价值方面有一定的前景。此外，本课题研究也将为其它的带传动实验系统的改造奠定一个坚实的基础，并提供一个十分有参考价值的先进的模式

1.2 带传动在机械工程中的应用

带传动在机械工程中的应用是十分广泛的传动形式之一。作为一种带有中间挠性件的摩擦传动，它有一种突出的优点：（1）能缓和载荷冲击；（2）运行平稳，无噪声；（3）制造和安装精度要求不像啮合传动那样严格；（4）出现过载时将引起带在带轮上打滑，从而可防止其他零件发生过载损坏；（5）通过增加带长可适应传动中心距要求较大的工作条件（可达15米）。

根据带截面形状的不同，带传动可分为平带传动，V带传动，同步带传动和多楔带传动等；根据到的结构和材料的不同，平带有包括最常用的胶帆布平带，编织带，高速胶带，强力锦纶带等，V带包括帘布芯结构带和绳芯结构带。交叉传动，半交叉传动，张紧轮传动等传动形式。

作为工程应用最为广泛的开口传动形式，平带传动的传动比可达5，V带传动比可达7。带的工作转速可达50m/s，使用锦纶布复合平带时，带速可达80m/s，胶帆布带的最大传动功率为50KW，普通V带的最大传动功率为700KW

1.3 带传动工作原理及运动特征性

工程中应用最广泛的开口传动示意图如图1.1 所示。

选题背景

1.1带传动示意图

当主动轮以1ω转速转动时，由于带以一定的张紧力张紧在带轮上而使主动轮与带之间产生摩擦力F ，从而驱动带一起转动，同理因带与从动轮之间的摩擦而随即驱动从动轮以一定的角度1ω同向回转。

由于带传动工作多依赖的有效拉力——即摩擦力F 的存在使带传动两边的带内部拉力产生差值。紧边拉力1F 大于松边拉力2F 。而包在带轮上的，紧松边过度部分的带的内部拉力则是随带传动而逐渐变的。由于带是弹性体，这种带内部拉力逐渐变又引起带伸长量的渐变，从而引起带传动正常工作中一种特有的固有的副效应——弹性滑动。

弹性滑动发生在包在带轮上的，紧松边的过度部分带上，但并不在整个包角范围都发生。因而这部分又分为静弧和滑动弧两部分，各部分所占的比例又随传递的不同而不同。

弹性滑动大小的定量指标为滑动率ε，它的大小直接影响带传动工作的传动比的设计个从动轮直径的设计。

带传动工作中可能发生的另一种现象是打滑，它的弹性滑动扩展到整个包角范围内是一种质的变化，此时的工作状态已为失效。

1.3.1 带传动实验的意义

前一节简单叙述了带传动工作的基本原理及工作过程中特有的运动特性：弹性滑动莫打滑现象，弹性滑动的定量指标——滑动率及弹性滑动的后果。课堂的讲述只能是理论的，抽象的，定性的，如何让学生透彻地，感性地认识这些现象，了解负载的变化对弹性滑动程度的影响，定量地了解弹性滑动引起的效率的下降，以及弹性滑动

率大小对设计时传动比的计算以及从动轮直径的计算的影响，则必须通过带传动性能实验教学过程得以实现。

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几乎所有的工科类的高校在讲授《机械设计》，《机械设计基础》课程中都含有带传动性能实验的教学内容。通过实验，可测出不同负载下主，从动轮的转速，从而计算出转速差，滑动率；可测出不同负载下主，从动轮的转矩，结合转速可计算出主，从动轮的功率，从而进一步计算出传动效率。这样，增加了学生对弹性滑动的定量的认识。此外，通过从动轮上的反映弹性滑动引起的转速差的发光二极管的闪光的逆向转动，可以让学生感性直观地观察弹性滑动现象。

由此可见，为全面，深入地认识，理解和掌握工程中广泛应用的带传动形式的知识极其设计技能，带传动性能实验具有重要的意义，是不可缺少的一个环节。

2 带传动基本理论知识

2.1 带传动的分类

带传动是通过中间挠性拽引元件传递运动和动力的一种机械传动。她使用的挠性拽引元件是各种较大弹性传动带。

按工作原理，带传动分为摩擦型普通带传动和啮合型同步带传动。普通带传动的主要优点是：有缓冲和吸振作用；运行平稳.噪声小；结构简单，制造成本低；可通过增减带长适应不同的中心距要求。普通带传动过载时会在带轮上打滑，对其他机件有保护作用。它的缺点是：传动带的寿命较短：传递相同圆周力时，外廓尺寸和作用在轴上的载荷比啮合传动大；带与带轮之间接触面间有相对滑动，不能保证准确的传动比。因而普通带传动一般仅用来传递动力。

同步带传动中带和带轮是靠啮合传动的，因而无相对滑动，能克服上述缺点，用来传递动力。但是同步带传动对制造安装要求较高。

根据横截面形状，摩擦型普通带传动可分为平带传动，V带传动和特殊截面带（如多楔带，圆带等）传动三大类，见图2-1