第9章 挠性传动[92页]
机械设计-挠性传动
已知条件
传递的名义功率P ； 主动轮转速n1 ； 从动轮转速n2 或传动比 i； 传动位置要求 ； 工况条件、原动机类型 等；
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；
1、确定计算功率 Pd ＝KAP
工况系数， 查表2-5
F
2F0
e f e f
1 1
F
2F0
e f e f
1 1
2F0
ห้องสมุดไป่ตู้
e
f
e
f
1 1
2
2F0
1
2 e f 1
影响最大有效拉力的几个因素：
初拉力F0 ：F 与F0 成正比，增大F0有利于提高带的传动 能力，避免打滑。
但F0 过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩
短带的寿命。
180 d i 1 57.3 包角α ： α↑ 1 →F ↑
作业
2-7 2-8
普通V带选型
普通V带轮基准直径
计算中心距及带长
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
链传动的运动不均匀性 挠性传动在多级传动中的布置
带传动的类型
带传动——由带和带轮组成。 按工作原理分—— 摩擦型传动：
平带、V带、多楔带、圆带等 啮合型传动：
同步带等
带传动的工作原理
V带传动利用带和带轮之间的摩擦 力传动运动和动力。V带的两个侧 面为工作面
V带的摩擦力为：
Ff
2Nf
FN
第九章 链传动
滚子链传动的设计计算 四、滚子链传动的设计计算 1、已知条件：链传动工作条件，传动位置与总体尺寸限制； 所传递功率P，主动链轮转速n1，从动链轮转速n2或传动比i。
2、设计内容：确定链条型号、链节数Lp和排数，链轮齿数z1和z2，
链轮的结构、材料、几何尺寸，链轮的中心距a，压轴力Fp，润滑 方式及张紧装置等 3、设计步骤和方法： （1）计算当量的单排链的计算功率Pca KA：工况系数，表9-6 KZ：主动链轮系数，图9-13 KP：多排链系数，双排链：KP=1.75；三排链：Kp=2.5;
§11-3 滚子链传动的设计计算1 §9-5 滚子链传动的设计计算 失效图片 一、滚子链传动的失效形式
1）链板疲劳断裂 场合：正常润滑和中速条件下的主要失效形式 疲劳破坏是限定链传动能力的主要因素。 2）铰链的磨损
p + Δp p
结果：链节距增大，链条总长度增加，链的松边垂度增大，从而
增大了传动的不平稳性，易引起跳齿。
第九章 链传动
本章学习要求： 1、了解链传动的工作原理、特点和应用 2、了解滚子链的标准、规格及链轮结构的特点 3、理解滚子链运动特性的多边形效应和受力分析 4、掌握滚子链传动的设计计算方法
5、了解链传动的布置、张紧和润滑
§9-1 概 述 链传动属于具有挠性件的啮合传动，依靠链轮轮齿与链节的啮 合传递运动和动力。 一、链传动的特点和应用 优点： 1）平均传动比准确； 2）安装精度要求较低，成本低； 3）适用于中心距较大的传动。 4）效率较高， 压轴力小； 缺点： 1）瞬时传动比不恒定，瞬时链速不恒定； 2）传动的平稳性差，有噪音。 3）只能用于两平行轴的运动传递。 链传动主要用在转速不高，两轴中心距较大，要求平均传动比准 确的场合。
K A KZ Pca P Kp
挠性传动
两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动
3.链传动的特点及应用
优点： 平均速比im准确，无滑动； 结构紧凑，轴上压力小； 传动效率高η=98%； 承载能力高P=100KW； 可传递远距离传动amax=8m； 成本低。
缺点： 瞬时传动比不恒定； 传动不平稳； 传动时有噪音、冲击； 对安装精度要求较高。
Y、Z、A、B、C、D、E
小
大
YZ
A
B
C
D
E
普通V带的截面尺寸 GB/T11544-1997 （2）长度标准
基准长度为标准值（公称长度）。
4．标记
由带型号、基准长、标准号（GB/T11544-1997）组成。如 B-4000GB/T11544-1997。 通常打印在带的外表面。
动和动力的。有同步齿形带传动和齿孔带传动两种形式。 1．同步齿形带传动 2.齿孔带
特点：兼有带传动和齿轮传动 的优点，吸振、i 准确。常用于 传动比要求较准确的中、小功率 的传动，如电影放映机、打印机、 录音机、磨床及医用机械中
轿车发动机
机器人关节
二、链传动 1．链传动的组成 链传动由主动链轮、从动链轮 和绕在链轮上的链条所组成。
一、普通V带
1.V带的结构 是无接头的环形带
V 包布层：橡胶帆布，保护作用
带 伸张层：拉伸 截
帘布结构：一般传动
面 强力层：承受载荷的主体
组
绳芯结构：柔韧性好、直径小、速度高的场合
成 压缩层：压缩
2．几个重要概念
节面：带绕过带轮弯曲时，内、外层之间长度不变的中性层。
节宽：节面的宽度b p。
基准直径：V带装在带轮上后，与节宽对应的带轮直径d d 。 基准长度：与带轮基准直径处相对应的带的周线长度，用Ld表示。
第9章 挠性传动
第9章挠性传动北京理工大学出版社第9章挠性传动§9.1 挠性传动的类型、特点及应用§9.2 V带与V带轮§9.3 带传动工作情况分析§9.4 普通V带传动的设计计算§9.5 带传动的张紧和维护§9.6 滚子链和链轮§9.7 链传动的工作情况分析§9.8 滚子链传动的设计计算§9.9 链传动的布臵、张紧借助于主动轮、从动轮和中间挠性元件（带、工作原理：链条、绳索等）来传递运动和动力。
挠性传动原理图主要特点：①具有缓冲和吸振作用，传动较平稳。
②结构简单，易于制造，安装要求较低。
③可根据需要选择挠性元件的长度，适用于中心距较大的传动。
④传动简单，制造成本较低。
根据挠性元件与两轮的接触情况，挠性传动可分为三类。
摩擦型挠性传动啮合型挠性传动牵引式挠性传动依靠挠性元件与传动轮接触表面之间产生的摩擦力传递运动和动力。
通过轮齿与挠性元件齿或齿孔的啮合作用传递运动和动力。
将挠性元件的两端与传动件连接在一起，当主动件运动时，直接牵引从动件随之运动。
应用：摩擦带传动、绳传动应用：链传动、同步带传动根据工作原理的不同，分为摩擦型带传动和啮合型带传动。
摩擦型带传动工作原理以一定的初拉力将带张紧在两带轮上，在带与带轮的接触面间产生正压力。
当主动轮转动时，靠带与带轮之间的摩擦力，驱使从动轮转动。
啮合型带传动工作原理靠带内面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合来传递运动和动力。
§9.1.1 带传动的类型、特点及应用按横截面形状，摩擦型传动带可分为平带、V带、多楔带、圆带。
平带V带多楔带圆带平带横截面为矩形，其工作面是与轮面相接触的内表面。
常用的平带有皮革平带、帆布芯平带等，其中以帆布芯平带应用最广。
V带的横截面为等腰梯形，其工作面是与轮槽相接触的两侧面，=f/sin（φ/2）。
但V带与轮槽底不接触。
V带的当量摩擦系数fv常用的是普通V带和窄V带在同样的初拉力作用下，V带传动比平带传动能产生更大的摩擦力，因此V带传递的功率根据两带轮轴线之间的位臵关系，平带有四种传动型式：①两轴平行，两带轮转向相同的传动，称为开口传动后三种传动形式只适用于平带和圆带②两轴平行，两带轮转向相反的传动，称为交叉传动③两轴空间垂直交错的传动，称为半交叉传动④两轴垂直相交的传动，称为角度传动带传动具有中间挠性元件，并靠摩擦力传动。
挠性传动的定义87页PPT
挠性传动的定义
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
《挠性传动设计》课件
挠性轴的设计和选择
挠性轴的设计和选择需要考虑多个因素，包括传动 的类型、工作条件、传递的功率等。
弹性联轴器的分类和适用范围
弹性联轴器包括齿轮弹性联轴器和橡胶弹性联轴器， 分别适用于不同的传动条件和领域。
齿轮弹性联轴器的优缺点
齿轮弹性联轴器是传动机构中较为常用的种类之一。齿轮弹性联轴器的优点在于具有可靠性高、 寿命长和承载能力大等优点，但是也存在一些缺点，如振动大、噪音大等。
挠性传动的特点
传动效率高、承载能力强、减震 降噪。
弹性联轴器的分类
齿轮弹性联轴器和橡胶弹性联轴 器。
使用挠性传动的常见问题
振动过大、磨载能力大
缺点
振动大、噪音大、传动效率低
橡胶弹性联轴器的优缺点
橡胶弹性联轴器是一种以橡胶制品为主体的弹性联轴器，具有防震、减噪和柔软的特点，广泛应 用于机械传动领域。
1
优点
防震、减噪、柔软
2
缺点
寿命相对较短、对安装精度的要求较高
使用挠性传动的常见问题及解决方案
使用挠性传动经常会遇到一些问题，如振动、磨损等，下面是一些常见问题的解决方案。 • 问题1：振动过大 • 解决方案：增加传动轴的刚度，或增加系统的阻尼； • 问题2：磨损过快 • 解决方案：材料的选择、表面处理的改进、应力平衡的优化等。
《挠性传动设计》PPT课 件
本课件将介绍挠性传动的特点、设计和选择、弹性联轴器的分类、齿轮弹性 联轴器和橡胶弹性联轴器的优缺点、使用挠性传动的常见问题及解决方案， 最后进行总结。
挠性传动的概念和原理
挠性传动是通过在传动机构中添加一定柔性来实现传递动力的一种机械传动方式，达到减震、降噪的效果。挠 性传动主要用于中小功率的传动领域，应用非常广泛。
9章 链传动
假定主动链轮匀速转动，则链条前进的加速度引起的动载荷为： F d 1 m a c
d v x d ( R 1 1 co s ) ac R 1 1 2 sin dt dt
180 由此可知当 时，ac最大。 2 z1
1
a c m ax
2 p 180 18 0 R 1 1 2 sin( ) R 1 1 2 sin 1 z1 z1 2
C
假定链的紧边处于水平位臵。在主动链轮上，铰链A正在牵引链条沿直 线运动，绕在主动链轮上的其他铰链并不直接牵引链条。因此，链条的运动 速度完全由铰链A的运动决定。由图可见，在主动链轮匀速转动时，只有链 条铰链中心沿分度圆周作等速的圆周运动，则铰链A的线速度为
v 1 R 1 1 方向垂直于O1A，与链条直线运动方向的夹角为β
链传动的特点及应用
特点及应用1
链传动的特点及应用
特点及应用1
棘 轮
死飞轮
链传动的特点及应用
三、链传动的分类
特点及应用1
链传动按用途不同可以分为传动链、输送链和起重链。输送链和起重 链主要用在运输和起重机械中。在一般机械传动中，常用传动链。
传动链
输送链
起重链
传动链又可以分为短节距精密滚子链(滚子链)和齿形链等类型。 滚子链常用于传动系统低速级，一般传递功率100kW以下，链 速不超过15m/s，推荐使用的最大传动比imax=8。 齿形链应用较少。
圆销式
轴瓦式
60。 滚柱式
表9-2
与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠， 多用于高速或运动精度要求较高的传动装臵中。
滚子链链轮的结构和材料
链轮的结构和材 料1
挠性传动设计
挠性传动设计挠性传动，带有中间挠性件的传动方式，包括：带传动、链传动和绳传动。
根据工作原理分为摩擦传动（平带、V 带、多楔带、圆带等）和啮合传动（同步带、链传动等）。
1.V 带传动设计计算1.1已知条件及设计内容1.2设计步骤1.确定计算功率P d ＝K A P 2.根据n 1、P d 选择带的型号 3.确定带轮基准直径d d1、d d2•带轮愈小，弯曲应力愈大，所以d d1≥ d min•d d2= i d d1(1 -ε），圆整成标准值 4.验算带速v （v ＝5～25m/s ）5.确定中心距a 及带长L d 6.验算主动轮的包角α17.计算带的根数z8.确定初拉力F 09.计算压轴力F Q10.带轮结构设计已知条件传递的名义功率P ；主动轮转速n1 ；从动轮转速n2 或传动比 i ；传动位置要求 ；工况条件、原动机类型等；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；注意：•步骤4.如带速v不满足（v＝5～25m/s），则重新步骤3；•步骤5.初定中心距a，0.7(d d1+d d2) < a0 < 2(d d1+d d2)，过小，带短，易疲劳；a过大，易引起带的扇动；初定带长，查表取基准带长L d；计算实际中心距并圆整；•步骤7.如带根数z ≥ 7，则重新步骤2、3；2.链传动简介2.1与带传动相比，链传动的特点：•可在恶劣的环境下工作；•传递功率比带传动大，效率较高；•适用的速度比带小，v ≤ 15 m/s ；•瞬时速比变化，振动、噪声大。
2.2链传动主要参数的选择•链轮齿数小链轮齿数z1 愈多，传动愈平稳，动载荷减小。
通常取z1 ≥ 17，且传动比i 越小，z1可越多。
大链轮齿数z2 ＝i z1，常取z2 ≤ 120，以防止脱链。
•节距p节距p 越大，承载能力越大。
但p 过大，运动越不均匀，冲击越大，且结构庞大。
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F F1 F2
F1 F2 2F0
Ff F1 F2 F
P F v 1000
当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值，此时的拉力差(有效拉力)为带所能传递的
最大圆周力。
带的紧边拉力与松边拉力二者的临界值之间的关系，可由柔韧体摩擦的欧拉公式确
定：
F1 e f F2
e为自然对数的底
F1 F2 F
1
d1
a
2
d2
L
2a
2
(d1
d2
)
(d2
d1)2 4a
.带传动的张紧
带工作一段时间后，因永久伸长松弛，应将带重新张紧。 方法：调节中心距或采用张紧轮。
水平张紧
张紧轮张紧
.带传动优点
1 、带具有挠性和弹性，可吸收振动、缓和冲击，使传动平稳、 噪音小；
2、 当过载时,带与带轮之间可发生相对滑动而不损伤其它零件，有 过载保护作用；
3 、适合于主、从动轴间中心距较大的传动 4、 结构简单，成本低廉 。
用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。 带速 5~25m/s, 传动比≤7。
缺点
1、外廓尺寸较大 2、摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，不能保证固
定的传动比， 3、由于需要施加张紧力，所以会产生较大的压轴力，使
轴和轴承受力较大， 4、带的寿命较短，传动效率较低。
机械设计基础
主编：王 毅 程 强 薛云娜 陈照强
目录
第9章 挠性传动
• 9.1 挠性传动概述
• 9.2 带传动概述
• 9.3 普通带传动的工作性能分析
• 9.4 V带传动设计
• 9.5 同步齿形带和高速带传动简介
• 9.6 链传动
• 9.7 挠性传动的历史、现状及发展趋势简介
• 9.8 柔性传动应用示例
包角α↑→最大有效拉力Fec ↑
2
摩擦系数 f↑→最大有效拉力Fec ↑
1
思考： 若带所需传递的圆周力超过了带与轮面间的极限摩擦力时，工作情带况分与析(力分轮析) 将发生显
打滑 著的的相对滑动——
。
打滑首先发生在小轮上，因小轮包角小。 打滑使传动失效，并使带加剧磨损，应避免。
设计要求：
所需传递的圆周力不能超过带与轮面间的 极限摩擦力
多楔带：用于传递功率较大,要求结构紧凑场合。 兼有平带弯曲应力小V带摩擦力大的优 点。
圆带：牵引力小，家用器械。
同步齿形带：啮合传动，传动比准确。
平带传动
普通V带传动
V带传动和平带传动摩擦力的比较
F fFQ
2FN sin 2 FQ
f
sin
f
0
2
3f
F
f 2FN f
2f
2
FQ
sin
2
f
sin 2
在不打滑条件下，带具有一定疲劳强度和寿命.
三、 带传动的弹性滑动现象及其影响
单位伸长量
1 2
带绕过主动轮时： 带回缩
v v1
v2 v v1
带绕过从动轮时： 带伸长
v v2
相对滑动率：
v dn
60 1000
1 2 d1n1 d2n2 1 d2n2
1
d1n1
d1n1
i n1 d2
9.3普通带传动的工作性能分析
一、带传动中的力分析
张紧前：
张紧后： 带以初拉力F0 张紧在带轮 上。 静止时：带轮两边的拉力是 相等的，均为 F0 。
工作情况分析
F0 1
F0
F0 2
F0
1
F2 n1
Ff
F1
F2 n2 2
F1
尚未工作状态
工作状态
初拉力F0 紧边拉力F1 松边拉力F2 有效圆周力F 总摩擦力Ff
FQ
f
' FQ
多楔带
圆带传动
同步齿形带
啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，拖动从动轮 一起转动，并传递动力
三、带传动的几何参数
当带的张紧力为规定值时，两带轮轴线间的距离
称为中心距。
a
d1
1
a
2
d2
小轮包角
1
2
180
d2
a
d1
57.3
sin d2 d1
2a
带长L
普通带传动有最高速度限制
3、弯曲应力
b
E
2y dd
MPa
式中：dd---带轮基准直径，mm y--带受拉侧最外层至中性 层的距离，mm， E--带材料的弹性模量
分析：
仅发生在带轮接触弧处
b
b1> b2,故要控制D1min
注：为防止过大的弯曲应力，对每种型号的V带，都规定了 轮基准直径。
相应的最小带
01:54
2
9.1挠性传动概述
通过中间挠性件（带)传递运动和动力，适 用于两轴中心距较大的场合。结构简单、成 本低廉、缓冲减振。
鄂式破碎机
缝纫机
轿车发动机
二 、传动带的类型
平带 ：横截面为扁平矩形，工作面是内表面； V带：横截面为等腰梯形，工作面是两侧面。
由于轮槽的楔形效应，初拉力相同时， V带能产更大的摩擦力，故有较大的 牵引力。
Ff=F1-F2 F=F1-F2 Ff = F
紧边
F0
F1
松边
F0
F2
设环形带的总长不变
F0
1 2
(F1
F2 )
F1 F0 F0 F2 F1 F2 2F0
以主动轮一侧的带为研究对象：
T
Ff
d1 2
F2
d1 2
F1
d1 2
F Ff F1 F2
——有效拉力
由P F v /1000,可得：F 1000P v
F1 e f F2
F
F1
F1 ef
F1
(1
1 ef
)
F2 (e f 1)
f 可见，增大包角和 ， 可提高带传动所能传递的圆周力。
因 1
，计算时取 。
2
1
1
180
d2
a
d1
57.3
预紧力为F0时，带传动的最大有效圆周力为：
Fec
ef 2F0 ( e f
1) 1
预紧力F0↑→最大有效拉力Fec ↑
n2 d1(1 )
通常 (1 ~ 2)%
弹性滑动 由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动现象。 由拉力差引起，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就会发生弹性滑动。 弹性滑动是带传动 中不可避免的现象，是正常工作时固有特性。
传
动
带
应
力
max
合
成
分析： 带受变应力导致疲劳破坏
强度条件： max 1 c b1 [ ]
带的应力分布：各截面应力的大小用径向线的长短来表示
max 1 b1 c
max 2
1
d
c 1
从动
主动
b1
b
c a
e
b2
2 f
失效形式： (1)交变应力下的疲劳破坏 (2)打滑
设计准则：
二、 传动带的应力分析
1.紧边应力 1，松边应力 2
1 F1 / A 2 F2 / A
2、离心拉应力 c
c qv2 / A
注：离心力只发生在作圆周运动的部分，但由此引起的拉力却作用于 带的全长，且处处相等。
离心力的影响
1.使得带受离心拉应力的影响； 2.降低带压紧带轮的力，使得摩擦力减小， 增加打滑的可能性。