【正文】 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 機(jī)械傳動(dòng)概述 帶傳動(dòng)概述 帶傳動(dòng)的工作情況分析 V帶傳動(dòng)選用計(jì)算 V帶輪材料和結(jié)構(gòu) 帶傳動(dòng)的張緊 同步帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介 鏈傳動(dòng)概述 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 習(xí) 題 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 機(jī)械傳動(dòng)概述 機(jī)器一般都有傳動(dòng)裝置 ， 它是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工作機(jī)的中間裝置 ， 它常起以下作用： （ 1） 減速 (或增速 )。 工作機(jī)速度往往和原動(dòng)機(jī)速度不一致 ， 利用傳動(dòng)裝置可以達(dá)到改變速度的目的 。 （ 2） 調(diào)速 。 許多工作機(jī)的轉(zhuǎn)速需要能根據(jù)工作要求進(jìn)行調(diào)整 ， 而依靠原動(dòng)機(jī)調(diào)速往往不經(jīng)濟(jì) ， 甚至不可能 ， 而用傳動(dòng)裝置很容易達(dá)到調(diào)整速度的目的 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) （ 3） 改變運(yùn)動(dòng)形式 。 原動(dòng)機(jī)的輸出軸常用等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ，而工作機(jī)要求的運(yùn)動(dòng)形式則是多種多樣的 ， 如直線運(yùn)動(dòng) 、 螺旋運(yùn)動(dòng) 、 間歇運(yùn)動(dòng)等 ， 靠傳動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的改變 。 （ 4） 增大轉(zhuǎn)矩 。 工作機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩往往是原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的幾倍或幾十倍 ， 通過(guò)減速傳動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)增大轉(zhuǎn)矩的要求 。 （ 5） 動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞和分配 。 一臺(tái)原動(dòng)機(jī)常要帶動(dòng)若干個(gè)不同速度 、 不同負(fù)載的工作機(jī) ， 這時(shí)傳動(dòng)裝置還起到分配動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的作用 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 傳動(dòng)裝置按其工作原理可分為機(jī)械傳動(dòng) 、 流體 (液體 、 氣體 )傳動(dòng) 、 電力傳動(dòng)三類 。 本書只介紹機(jī)械傳動(dòng) 。 機(jī)械傳動(dòng)按傳動(dòng)原理可分為摩擦傳動(dòng) 、 嚙合傳動(dòng)和推壓傳動(dòng) (如凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng) )； 按傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)可分為直接接觸傳動(dòng)和有中間撓性件的傳動(dòng)； 按傳動(dòng)比能否改變可分為定傳動(dòng)比傳動(dòng)和變傳動(dòng)比傳動(dòng)等 。 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)包括傳動(dòng)比、 機(jī)械效率、 功率、 扭矩等。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 表 71 機(jī)械傳動(dòng)的形式和應(yīng)用特點(diǎn) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 表 71 機(jī)械傳動(dòng)的形式和應(yīng)用特點(diǎn) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 帶 傳 動(dòng) 概 述 1. 圖 71 磨擦型帶傳動(dòng)工作原理 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 圖 72 嚙合型帶傳動(dòng) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 摩擦型帶傳動(dòng)通常由主動(dòng)輪 、 從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶組成 。 傳動(dòng)帶以一定的初拉力 F0緊套在帶輪上 ， 在 F0的作用下 ， 帶與帶輪的接觸面間產(chǎn)生正壓力 ， 當(dāng)主動(dòng)輪 1回轉(zhuǎn)時(shí) ， 接觸面間產(chǎn)生摩擦力 ， 主動(dòng)輪靠摩擦力使傳動(dòng)帶 3與其一起運(yùn)動(dòng) 。 同時(shí) ， 傳動(dòng)帶靠摩擦力驅(qū)使從動(dòng)輪 2與其一起轉(zhuǎn)動(dòng) ， 從而主動(dòng)軸上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)帶傳遞給了從動(dòng)軸 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 2. 帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 摩擦型帶傳動(dòng)主要特點(diǎn)如下： (1) 傳動(dòng)帶具有彈性和撓性 ， 可吸收振動(dòng)并緩和沖擊 ， 從而使傳動(dòng)平穩(wěn) 、 噪聲小 。 (2) 當(dāng)過(guò)載時(shí) ， 傳動(dòng)帶與帶輪間可發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而不損傷其他零件 ， 起過(guò)載保護(hù)作用 。 (3) 適合于主 、 從動(dòng)軸間中心距較大的傳動(dòng) 。 (4) 由于有彈性滑動(dòng)存在 ， 故不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比 ， 傳動(dòng)效率較低 。 (5) 張緊力會(huì)產(chǎn)生較大的壓軸力 ， 使軸和軸承受力較大 ， 傳動(dòng)帶壽命降低 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 另外 ， 帶在工作時(shí) ， 會(huì)產(chǎn)生彈性滑動(dòng) ， 因此 ， 傳動(dòng)比不能嚴(yán)格保持不變 。 帶傳動(dòng)的輪廓尺寸大 ， 傳動(dòng)效率較低 。 因此 ， 帶傳動(dòng)一般傳遞功率為 50～ 100 kW， 帶速為 5～ 25 m/s， 傳動(dòng)比不超過(guò) 5， 效率約為 ～ 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 3. 帶傳動(dòng)的類型 圖 73 帶的傳動(dòng)類型和橫截面形狀 (a) 平帶； (b) V帶； (c) 多楔帶； (d) 圓形帶 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 平帶的截面形狀為矩形 ， 與帶輪輪面相接觸的內(nèi)表面為工作面 （ 圖 73(a)） ， FQ為由張緊力 F0引起的帶對(duì)帶輪的壓力 ， FN為帶輪對(duì)帶的正壓力 ， 則工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力 Ff Ff=fFN=FfQ V帶的截面形狀為梯形，與輪槽相接觸的兩側(cè)面為工作面。 帶輪的輪槽也是梯形，如圖 73(b)所示，根據(jù)楔面的受力分析可知 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) QVQNfQNNQFfQfFfFFFFFF?????2s i n22s i n22s i n2??式中： f——帶與帶輪間的摩擦系數(shù)； fV稱為 V傳動(dòng)當(dāng)量摩擦系數(shù) , ； φ—— V帶輪的輪槽角（參考表 72中的數(shù)據(jù)）。 2sin?ffV ?（ 71） 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的條件下 ， V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶的摩擦力要大 ， 所以 V帶傳動(dòng)能力強(qiáng) ， 結(jié)構(gòu)更緊湊 ， 在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛 。 V帶按其寬度和高度相對(duì)尺寸的不同 ， 又分為普通 V帶 、 窄 V帶 、 寬 V帶 、 汽車 V帶 、 齒形 V帶 、大楔角 V帶等多種類型 。 目前 ， 普通 V帶應(yīng)用最廣 ， 本章主要討論普通 V帶的設(shè)計(jì)問(wèn)題 。 多楔帶相當(dāng)于平帶與多根 V帶的組合 ， 兼有兩者的優(yōu)點(diǎn) ， 多用于結(jié)構(gòu)要求緊湊的大功率傳動(dòng)中 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 4. V帶結(jié)構(gòu) 普通 V帶的截面結(jié)構(gòu)包括頂膠 (拉伸層 )、 抗拉體 (強(qiáng)力層 )、 底膠 (壓縮層 )和包布層 （ 如圖 74所示 ） 。 當(dāng)帶繞過(guò)帶輪時(shí) ， 頂層膠受拉而伸長(zhǎng) ， 故稱拉伸層；底層膠受壓縮短 ， 故稱壓縮層 。 包布層用橡膠帆布制成 ， 用于保護(hù) V帶； 拉伸層和壓縮層均由橡膠制成；強(qiáng)力層又分為簾布芯結(jié)構(gòu) (圖 74(a))和繩芯結(jié)構(gòu) (圖 74(b))兩種 。 其中簾布芯結(jié)構(gòu)的 V帶 ， 制造方便 、 抗拉強(qiáng)度好； 而繩芯結(jié)構(gòu)的 V帶 ， 柔韌性好 、 抗彎強(qiáng)度高 ， 適用于帶輪直徑小 、 轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合 。 窄 V帶 (圖 74(c))是采用滌綸等合成纖維做強(qiáng)力層的新型 V帶 。 與普通 V帶相比 ， 當(dāng)高度 h相同時(shí) ， 窄 V帶的頂寬b約可縮小 1／ 3， 它的頂部呈弓形 ， 側(cè)面 (工作面 )呈內(nèi)凹曲線形 ， 承載能力顯著地高于普通 V帶 ， 適用于傳遞大功率且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 圖 74 V帶的結(jié)構(gòu) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 普通 V帶型號(hào)和基本尺寸 表 72 普通 V帶截面基本尺寸 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 表 73 普通 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及長(zhǎng)度系數(shù) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 表 73 普通 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及長(zhǎng)度系數(shù) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 表 73 普通 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及長(zhǎng)度系數(shù) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 表 73 普通 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及長(zhǎng)度系數(shù) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 帶傳動(dòng)的工作情況分析 帶傳動(dòng)受力分析 靠摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的帶傳動(dòng) ， 不工作時(shí) ， 主動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T1=0， 帶輪兩邊傳動(dòng)帶所受的拉力均為初拉力 F0， 如圖 75(a)所示；而工作時(shí) ， 主動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T1＞ 0， 當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ， 在摩擦力的作用下 ， 帶繞入主動(dòng)輪的一邊被進(jìn)一步拉緊 ， 稱為緊邊 ， 其所受拉力由 F0增大到 F1， 而帶的另一邊則被放松 ， 稱為松邊 ， 其所受拉力由 F0降到 F2, 如圖 75(b)所示 。F1 、 F2分別稱為帶的緊邊拉力和松邊拉力 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 圖 75 帶傳動(dòng)的受力分析 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 當(dāng)取主動(dòng)輪一端的帶為分離體時(shí) ， 根據(jù)作用于帶上的總摩擦力 ∑Ff及緊邊拉力 F1與松邊拉力 F2對(duì)輪心 O1的力矩平衡條件 ， 可得 21 FFF f ???(72) 而帶的緊、松邊拉力之差就是帶傳遞的有效圓周力 F， 即 21 FFF ??(73) 顯然 F=∑Ff， 由圖 75(b)可以看出有效圓周力不是作用在某一固定點(diǎn)的集中力 ， 而是帶與帶輪接觸弧上各點(diǎn)摩擦力的總和 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 有效圓周力 F(N)、帶速 v(m/s)和帶傳遞功率 P(kW)之間的關(guān)系為 1000FvP ? (74) 由上式可知 ， 當(dāng)帶速一定時(shí) ， 傳遞的功率越大 ， 所需要的摩擦力也越大 。 若假設(shè)帶在工作前后總長(zhǎng)度不變 ， 則帶工作時(shí) ， 其緊邊的伸長(zhǎng)增量等于松邊的伸長(zhǎng)減量 。 由于帶工作在彈性變形范圍 ， 且忽略離心力的影響 ， 則可近似認(rèn)為緊邊拉力的增量等于松邊拉力的減量 ， 即 ??????????02120222 FFFFFFF (75) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 當(dāng)帶與帶輪的摩擦處于即將打滑而尚未打滑的臨界狀態(tài)時(shí) ， F1與 F2的關(guān)系可用著名的歐拉公式表示 ， 即 ?feFF 21 ?式中： α ——帶輪上的包角 （ 圖 75(b)） ， rad f——為帶與帶輪之間的摩擦系數(shù) （ 對(duì) V帶傳動(dòng)用當(dāng)量摩擦系數(shù) fV） 。 將式 (75)和 (76)聯(lián)立求解 ， 可得傳動(dòng)帶所能傳遞的最大有效圓周力 Fmax， 即 1120m a x ?????ffeeFF(76) (77) 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 傳動(dòng)帶的應(yīng)力分析 1. ?????????AFAF2211??(78) 式中： σ1——緊邊拉應(yīng)力 , MPa； σ2——松邊拉應(yīng)力； A為傳動(dòng)帶的橫截面積 ， mm2。 σ1和 σ2值不相等 ， 帶繞過(guò)主動(dòng)輪時(shí) ， 拉力產(chǎn)生的應(yīng)力由 σ1逐漸降為 σ2 ， 繞過(guò)從動(dòng)輪時(shí)又由 σ2逐漸增大到 σ1 。 第 7章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 2. 由離心力產(chǎn)生的應(yīng)力 帶繞過(guò)帶輪做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 由于本身質(zhì)量將產(chǎn)生離心力 ， 為平衡離心力在帶內(nèi)