摩擦性汽車用V帶、多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)

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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 開題報(bào)告 一 設(shè)計(jì)題目 摩擦型汽車用V帶、多楔帶柔性疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 二 課題研究的目的和意義 帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式，廣泛應(yīng)用于傳遞和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)，在傳動(dòng)領(lǐng)域占有重要地位，并已經(jīng)取得了越來越廣泛的應(yīng)用，近年來，特別是在汽車工業(yè)的，家用電器和辦公自動(dòng)化機(jī)械以及各種新型的機(jī)械裝備中相當(dāng)普遍。由于帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，價(jià)格低廉，不需要潤滑，緩沖吸振等優(yōu)點(diǎn)，使得帶傳動(dòng)在機(jī)械中占有重要的位置，隨著傳動(dòng)的演變，在許多場合取代了其他的運(yùn)動(dòng)形式，同時(shí)隨著材料學(xué)制造工藝及生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)步，帶傳動(dòng)的總類不斷更新，傳動(dòng)能力。雖然近年來傳動(dòng)帶質(zhì)量有了顯著提高，但是與國際水平還有一點(diǎn)的差距，其中原因之一是由于疲勞試驗(yàn)機(jī)的普及程度還不夠，通過疲勞試驗(yàn)機(jī)來改進(jìn)帶的結(jié)構(gòu)，配方和工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)得到生產(chǎn)廠家的認(rèn)可，個(gè)生產(chǎn)廠家只有通過疲勞試驗(yàn)機(jī)，取得符合國際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才能夠使產(chǎn)品與國際市場接軌。該疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制成功對于打破國內(nèi)疲勞試驗(yàn)機(jī)基本上依賴進(jìn)口的局面，完善國內(nèi)帶生產(chǎn)線的完整性，生產(chǎn)測試設(shè)備的更新?lián)Q代的需要具有重要的意義。 三．國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 帶的發(fā)展現(xiàn)狀 傳動(dòng)帶是將原動(dòng)機(jī)的電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)力，通過帶輪由膠帶傳導(dǎo)到機(jī)械設(shè)備上，故又稱之為動(dòng)力帶。它是機(jī)電設(shè)備的核心聯(lián)結(jié)部件，種類異常繁多，用途極為廣泛。從大到幾千千瓦的巨型電機(jī)，小到不足一個(gè)千瓦的微型電機(jī)，甚至包括家電、電腦、機(jī)器人等精密機(jī)械在內(nèi)都離不開傳動(dòng)帶。它的最大特點(diǎn)是可以自由變速，遠(yuǎn)近傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，更換方便。所以，從原始機(jī)械到現(xiàn)代自動(dòng)設(shè)備都有傳動(dòng)帶的身影，產(chǎn)品歷經(jīng)多次演變，技術(shù)日臻成熟。動(dòng)力傳導(dǎo)有鏈條、齒輪、耦聯(lián)(聯(lián)軸)等多種多樣形式。然而，從經(jīng)濟(jì)性和成本角度來考慮，迄今為止，莫過于彈性體的膠帶。因此，世界上現(xiàn)在許多傳動(dòng)方式大多仍以膠帶傳動(dòng)為主，而且其發(fā)展仍在不斷擴(kuò)大。傳動(dòng)帶最初是由皮革制造的，19世紀(jì)中葉為橡膠所取代。20世紀(jì)60年代開始，陸續(xù)由NR、SBR轉(zhuǎn)向CR、PUR。進(jìn)入80年代，又進(jìn)一步擴(kuò)大到采用CSM和HNBR。膠帶的形狀也從乎板型擴(kuò)大到角型、圓型、齒型，使用從單根傳動(dòng)發(fā)展到成組并聯(lián)，從而形成今日的傳動(dòng)帶系列群體。 1 發(fā)展現(xiàn)狀 傳動(dòng)帶有傳遞和變速兩種功能，分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)兩大類別。到目前為止，全球各傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠在結(jié)構(gòu)形狀上已形成V帶、平帶、齒帶和圓帶四大體系，包括尺寸規(guī)格在內(nèi)已逾千種。特別是齒帶，最近十幾年來，隨著精密機(jī)械和電子信息技術(shù)的進(jìn)步，作為橡膠工業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)品，在世界各地發(fā)展十分迅猛，產(chǎn)量急劇擴(kuò)大。 1．1 平板帶 平板帶是傳動(dòng)帶最老的一個(gè)品種，約有100余年的歷史，但直至20世紀(jì)中葉，仍占據(jù)傳動(dòng)帶中一半左右的市場份額。它以結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)方便、不受距離限制、容易調(diào)節(jié)更換等特點(diǎn)，在各種工農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到普遍采用。平板帶寬度一般由16-600mm，長度最大可達(dá)100～200m，層數(shù)最多為6一帶中最常見的為帆布帶，分為包層式、疊層式和疊包式三種。疊層帶為包層帶(又稱圓邊帶)的改進(jìn)產(chǎn)品，具有帶體柔軟，富有彈性，耐屈性好等優(yōu)點(diǎn)，適于在小帶輪和20m／s以上的快速傳動(dòng)裝置上使用。而疊包帶介于兩者之間，用于邊部易受磨損的傳動(dòng)。由于平板帶的傳動(dòng)效率低(一般為85％左右)，且占據(jù)面積較大，因此，從20世紀(jì)60年代以后世界各國產(chǎn)量逐年下降。目前在發(fā)達(dá)國家，除部分農(nóng)業(yè)機(jī)械和輕紡機(jī)械尚少量使用之外，已處于被淘汰的狀態(tài)。 另一方面，在這一時(shí)期，以化纖帆布和簾布為芯體而制成的無接頭和熱接頭環(huán)形帶，則在全球獲得了長足發(fā)展。它以強(qiáng)度大、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)輸圓滑、耐屈撓、壽命長和無需接頭等為特點(diǎn)，使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，并在微型傳動(dòng)帶中形成主流。近年來，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起，這種微型帶尤其在電腦周邊設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及省力化設(shè)備等方面普遍使用。例如，自動(dòng)檢票機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、貨幣兌換機(jī)、發(fā)券機(jī)、取款機(jī)、銀行結(jié)算機(jī)、自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)、復(fù)印機(jī)、醫(yī)療器械、自動(dòng)包裝機(jī)、魚群探測器等等，美日歐等國家每年都以雙位數(shù)增長。這種高性能的無接頭平板帶，現(xiàn)已發(fā)展到有聚氨酯帶、聚氨酯芯體帶和橡膠帆布芯體帶三種類型。在橡膠微型帶中，除化纖帆布外，還有使用尼龍膜片、芳綸簾線、玻璃纖維簾線為芯體以及表面橡膠覆以鉻皮的特種產(chǎn)品。它們同傳統(tǒng)的帆布平板帶有著本質(zhì)的不同，規(guī)格要求非常精密，附加價(jià)值很高，世界各大膠帶生產(chǎn)廠家競相發(fā)展，已成為橡膠工業(yè)中的高新技術(shù)產(chǎn)品。目前，德國的金珂林、瑞士的哈巴基、雷達(dá)，以及日本的新田等公司，都是這一領(lǐng)域的知名大企業(yè)，并把以聚氨酯為主的高檔和特種微型帶作為其全力開發(fā)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 1．2 三角帶 三角帶又稱V型帶，是傳動(dòng)帶中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣的一種產(chǎn)品。自從1917年首次由美國制成汽車風(fēng)扇帶，20年代初開始推廣用于工農(nóng)機(jī)械之后，半個(gè)多世紀(jì)以來久盛不衰，發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已成為傳動(dòng)帶的主流。在世界各國傳動(dòng)帶中，從橡膠用量來看，三角帶現(xiàn)已占到65％上，齒型帶為25％，平板帶則已退減到10％以下。目前，三角帶已成為世界各種機(jī)械裝置動(dòng)力傳動(dòng)和變速的主要器材，在當(dāng)今農(nóng)機(jī)、機(jī)床、汽車、船舶、辦公設(shè)備等廣泛領(lǐng)域，發(fā)揮著日益重要的作用。按照斷面尺寸，三角帶可分為產(chǎn)業(yè)機(jī)械用的Y、O、A、B、C、D、E七種工業(yè)型號和汽車、拖拉機(jī)等用的各類風(fēng)扇帶，共計(jì)兩大類別。Y、O型為最小的V型帶，主要用于打字機(jī)、切書機(jī)等辦公設(shè)備、家電制品(洗衣機(jī)、榨汁器、吸塵器)。一般產(chǎn)業(yè)機(jī)械，隨著馬力的增大，順序使用A、B、C、D、E等V型帶，其中D、E型為重型帶，用于船舶、電力等大型機(jī)械。至于風(fēng)扇帶，除了汽車、拖拉機(jī)之外，還大量用在水泵、空調(diào)等方面。在發(fā)達(dá)國家，三角帶與風(fēng)扇帶的生產(chǎn)比率已達(dá)到2：1-3：2的程度，風(fēng)扇帶呈現(xiàn)明顯上升的勢頭。 三角帶一般都是指包布式V型帶，從20世紀(jì)60年代開始，為提高傳動(dòng)帶的耐久性，又出現(xiàn)了切邊式V型帶。這種切邊V型帶，由于膠帶結(jié)構(gòu)側(cè)面沒有包布，帶體十分柔軟，耐屈撓疲勞性能非常好，因而得到迅速發(fā)展。進(jìn)入80年代，為解決三角帶多根成組傳動(dòng)時(shí)因產(chǎn)生不一樣長而帶來的傳動(dòng)效率和使用壽命下降等問題，又興起了多根三角帶用平板帶固定在一起的三角帶。習(xí)慣稱之為聯(lián)組三角帶的V型平板帶，具有極大的優(yōu)越性，因而又開始出現(xiàn)V型平板帶取代包布式和切邊式三角帶的現(xiàn)象。這種三角帶與平板帶結(jié)合的膠帶，雖然對帶輪溝槽有特殊的要求，然而由于帶體很薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性好，帶輪縮小，可使傳動(dòng)裝置進(jìn)一步小型化、節(jié)能化，在世界發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)量急劇增長。近些年來，為適應(yīng)各種傳動(dòng)裝置的特殊需要，除普通標(biāo)準(zhǔn)型的三角帶之外，還出現(xiàn)了數(shù)量眾多、形狀各異的特種三角帶，它們主要有： (1)窄型和寬型三角帶 普通三角帶的寬高比為1：1．5～1．6，而窄型和寬型的三角帶分別為1：1．2和1：2。窄型V帶的結(jié)構(gòu)尺寸比普通V帶可以減少約50％，能節(jié)省大量原材料，同時(shí)強(qiáng)力均勻，有效接觸面積大，彎曲應(yīng)力小，可大大延長使用壽命。窄型v帶的傳動(dòng)效率可達(dá)90％一97％，極限速度達(dá)40-50m／s，傳動(dòng)能力提高0．5～1．5倍，最適于短距離、小帶輪于變速傳動(dòng)，故又稱之為變速帶。其特點(diǎn)是在帶的上下表面，大多制成單面或雙面的弧形或齒形狀態(tài)，使之易于調(diào)速，主要用在低速的圓錐式和圓盤式無級變速器方面。 (2)小角和大角三角帶 它同普通三角帶的主要區(qū)別是，夾角40改為30和60左右。小角V帶能使接觸面減小，降低所需張力，可延長使用壽命，適于設(shè)備的小張力傳動(dòng)。大角V帶為上半部呈矩形，下半部呈倒梯形的六角帶，能使摩擦損失減小，承載能力增大，帶體柔軟，適于輕小型設(shè)備的高速傳動(dòng)。 (3)活絡(luò)和沖孑L三角帶 活絡(luò)帶由多個(gè)小段以金屬螺釘連結(jié)而成。沖孔帶在帶體縱向沖有許多等距的透孔用以連接接頭。這種V帶都是可以接頭的三角帶，可根據(jù)需要長度隨意自由接頭定長。它彌補(bǔ)了普通三角帶無接頭，只能按規(guī)定長度使用的限制。另外一個(gè)好處是，在使用中，當(dāng)三角帶體出現(xiàn)局部損壞后，可更換損壞部位繼續(xù)使用，同時(shí)，它還有可簡單自由調(diào)節(jié)長度大小的優(yōu)點(diǎn)。但因強(qiáng)度較低，只能用于低速傳動(dòng)，又由于存在精確度低、傳動(dòng)效率差等問題，近些年來使用日趨減少。 此外，對指定用于汽車、拖拉機(jī)等各種內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇而用的三角帶，人們專門稱之為風(fēng)扇帶。它的特點(diǎn)是以單根使用為主，帶輪很小，傳距很短，速度與功率常變，是屬于接觸溫度較高、在苛刻環(huán)境條件下使用的一種V帶。風(fēng)扇帶也常用在發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、動(dòng)力泵等方面。風(fēng)扇帶由于其性能要求與普通三角帶完全不同，在工業(yè)上單獨(dú)分類統(tǒng)計(jì)。近些年來，世界風(fēng)扇帶的發(fā)展十分迅速，數(shù)量已占到三角帶總量的三分之一。 風(fēng)扇帶分為普通和窄型兩種，細(xì)分為包布式平底V帶、圓齒V帶、切邊式平底V帶和波浪V帶等多種類型。風(fēng)扇帶的結(jié)構(gòu)一般比普通三角帶要復(fù)雜，見附圖，除強(qiáng)力層、伸張層、壓縮層和包布層之外，又增加了緩沖層和支撐層。 現(xiàn)在使用最多的是切邊式波浪V帶，生熱低、散熱快、摩擦大、噪聲小、強(qiáng)度好、效率高，行駛里程可達(dá)18～20萬公里，比一般風(fēng)扇帶高出約一倍。近年來，隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率的提高和旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置和冷風(fēng)裝置的增多，對風(fēng)扇帶的要求日益嚴(yán)酷，不僅帶輪小型化，而且采用雙向兩面驅(qū)動(dòng)的方式越來越多，因此，橡膠和芯體材料也隨之產(chǎn)生了重大舀 I~,IIit 普通三角帶、V型平板帶與風(fēng)扇帶比較1-上膠布層：2-下膠布層；3-橡膠伸張層：4-橡膠壓縮層：5-線繩強(qiáng)力層；6-橡膠緩沖層：7-~tgrg 1．3 圓形帶 圓形帶為斷面呈圓形的傳動(dòng)帶，它可以自由彎曲驅(qū)動(dòng)。這種帶多為聚氨酯制造的，通常沒有芯體，結(jié)構(gòu)最為簡單，使用方便。圓形帶為膠帶傳動(dòng)開辟了新的途徑，世界各國在小型機(jī)床、縫紉機(jī)、精密機(jī)械等方面需用量急劇增長，今后潛力很大。 1．4 齒型帶 齒型帶亦稱同步帶，分為單面齒帶和雙面齒帶兩種類型。前者主要用于單軸傳動(dòng)，后者為多軸或反向傳動(dòng)，系從1980年以來世界新出現(xiàn)的又一種高效傳動(dòng)帶。齒型帶根據(jù)齒的形狀又分為梯形和圓弧形兩種，以圓弧形齒的同步帶所承受的扭矩為最大。從所用材料上，齒型帶可區(qū)分為橡膠型和聚氨酯型兩大類，而前者又有普通橡膠(通常為氯丁橡膠)和特種橡膠(多為飽和丁腈橡膠)之分。它們的結(jié)構(gòu)是由鋼簾線或玻璃纖維組成的強(qiáng)力層和以橡膠及尼龍布形成的外包橡膠層或聚氨酯膠層構(gòu)成。 齒型帶包括多楔帶，近20年來在工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展極為迅猛，正在不斷地侵蝕傳統(tǒng)的金屬齒輪、鏈條以及橡膠方面的平板帶和三角帶市場。目前，除已大量用于汽車及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之外，并進(jìn)一步擴(kuò)大到OA機(jī)器(辦公設(shè)備)、機(jī)器人等各種精密機(jī)械的傳動(dòng)。由于膠帶內(nèi)側(cè)帶有彈性體的齒牙，能實(shí)現(xiàn)無滑動(dòng)的同步傳動(dòng)，而且具有比鏈條輕、噪音小的特點(diǎn)，現(xiàn)今歐洲80％以上的轎車、美國40％的轎車都已裝用了這種齒型帶。我國2000年生產(chǎn)汽車200萬輛，齒型帶需要700萬條以上。最近出現(xiàn)的圓齒帶較之方齒帶，更進(jìn)一步增大了傳動(dòng)力和肅靜性，作為新一代的環(huán)保帶，其使用范圍更趨廣泛?，F(xiàn)在，已開始成為對同步傳動(dòng)、噪音要求極為嚴(yán)格的家用和工業(yè)用縫紉機(jī)、打字機(jī)、復(fù)印機(jī)的使用對象。 2 技術(shù)展望 半個(gè)多世紀(jì)以來，世界傳動(dòng)帶的技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)了以下幾個(gè)階段： 其一，從傳動(dòng)帶用的材料來看，橡膠己由天然橡膠發(fā)展到合成橡膠，進(jìn)一步又?jǐn)U大到特種合成橡膠CSM、HNBR：骨架材料由棉纖維擴(kuò)大到人造絲、聚酯、尼龍、玻璃纖維、鋼絲以及芳綸等，詳見表2。品。為提高V型帶的耐久性，從60年代開始，出現(xiàn)了切割式三角帶，它的側(cè)面沒有包布，耐彎曲疲勞性非常好，已取代了大部分包布式三角帶。 另一方面，進(jìn)入80年代之后，平板帶與V型帶結(jié)合的V型平板帶得到快速發(fā)展，由于其性能優(yōu)異，產(chǎn)量急劇增大，現(xiàn)已部分取代了切割式V帶。緊接著，在美日等國又出現(xiàn)了楔形V帶。因?yàn)檫@種帶的厚度薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性能好，可以在小的帶輪上使用，因而為傳動(dòng)裝置的小型化、節(jié)能化做出了很大貢獻(xiàn)。 再有，利用傳動(dòng)帶背面也可驅(qū)動(dòng)的原理，例如，在汽車風(fēng)扇、交流電機(jī)、動(dòng)力操縱系統(tǒng)、空調(diào)等，采用一根傳動(dòng)帶一次驅(qū)動(dòng)的所謂"蛇行傳動(dòng)"方式，引起了各界的關(guān)注，使用范圍日趨擴(kuò)大。這種多面、多向、多機(jī)傳動(dòng)的代表性產(chǎn)品有，六角帶和圓形帶。傳動(dòng)帶中的最新一類產(chǎn)品是齒型帶，又稱同步帶。它集齒輪、鏈條、帶傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)為一體，具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、噪聲小、節(jié)能、維修方便等特點(diǎn)。它的傳動(dòng)原理雖早在1900年即有若干專利出現(xiàn)，然而直到半個(gè)世紀(jì)之后才開始工業(yè)化，80年代起終于成為精密機(jī)械的主導(dǎo)傳動(dòng)產(chǎn)品。特別是用飽和丁腈橡膠和聚氨酯彈性體制造的高精度微型帶，已經(jīng)進(jìn)入了高新技術(shù)領(lǐng)域。齒型帶與傳統(tǒng)傳動(dòng)帶的最大不同點(diǎn)在于：同步、靜音。因此，它是當(dāng)今最受推崇的環(huán)保型產(chǎn)品。近年來，齒型帶的齒牙由方齒改為圓齒之后，更進(jìn)一步增大了傳動(dòng)力，發(fā)展前景極為廣闊。由于各種不同機(jī)械要求的特性不同，以及各種傳動(dòng)帶的價(jià)格高低相差懸殊，今后傳動(dòng)帶將朝著結(jié)構(gòu)、材料多元化的方向發(fā)展，其用途和品種規(guī)格也日趨多樣化。傳動(dòng)帶中V型帶、齒型帶、平板帶的構(gòu)成比例，大體將在6：3：1的范圍內(nèi)上下變化。各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械裝置要求使用的傳動(dòng)帶類型。 (1)橡膠和彈性體 V型帶最早為NR或NR／SBR的并用物?，F(xiàn)今，已廣泛使用耐熱性、耐磨性、耐彎曲性和耐油性均優(yōu)的CR。在未找到新的綜合物性更平衡的膠種之前，今后還將繼續(xù)保持這一趨勢。對于切割式V型帶和V型平板帶，將要擴(kuò)大采用以短纖維補(bǔ)強(qiáng)的CR，通過傳動(dòng)帶橫向短纖維定向補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到傳 動(dòng)帶橫方向側(cè)壓性與縱方向彎曲性雙立的效果。對耐熱性有苛刻要求的傳動(dòng)帶，將會(huì)有更多的HNBRV型平板帶出現(xiàn)。 齒型帶最初使用的CR，現(xiàn)在仍然是比較理想的材料，今后還將繼續(xù)廣泛用于一般產(chǎn)業(yè)的傳動(dòng)上面。對于要求耐熱性和耐久性的齒型帶，要大量使用CSM、HNBR等特種耐熱、耐油橡膠。由于這類橡膠的性能優(yōu)異，盡管價(jià)格十分昂貴，超出現(xiàn)有產(chǎn)品幾倍，但隨著汽車工業(yè)等的技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境的惡化，特別是HNBR將成為未來齒型帶的主導(dǎo)材對于小型、微型齒型帶來說，聚氨酯彈性體是最為理想的材料。特別是精密機(jī)械方面的齒型帶，已無其他材料可以代替，今后不論在品種規(guī)格上，還是在用途上，都將迅速擴(kuò)大，發(fā)展前景極為寬廣。平板帶原來為橡膠，隨著薄型平板帶的出現(xiàn)，聚氨酯和尼龍片材已成為重點(diǎn)開發(fā)方向。 (2)纖維骨架 能作了種種改進(jìn)，因而已成為齒型帶的首選材料，V型帶的骨架決定著膠帶的強(qiáng)度和壽命。早期的補(bǔ)強(qiáng)層使用棉簾線，而后改用了強(qiáng)力人造絲線繩。由于有伸長大的缺點(diǎn)，從20世紀(jì)70年代開始，世界各國都普遍使用強(qiáng)度高、伸長小、耐熱和耐彎曲性好的聚酯線繩，80年代又出現(xiàn)了高定伸、低收縮的改性聚酯線繩，現(xiàn)已成為V型帶骨架材料的主流。對于要求高負(fù)荷傳動(dòng)、耐沖擊性的變速帶和農(nóng)機(jī)用的V型帶，有的己開始使用芳綸纖維。齒型帶的補(bǔ)強(qiáng)層，人們曾長期使用鋼絲和聚酯而使其強(qiáng)度下降的問題，同時(shí)還有因其比重大而適于高速旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)等現(xiàn)象，如今已被基本淘汰。使用聚酪簾線對于要求尺寸精度高的產(chǎn)品，由于存在伸縮問題，現(xiàn)也很少采用。目前認(rèn)為最好的骨架材料是玻璃纖維，它能使嚙合傳動(dòng)時(shí)的伸長小，而且具有適度的線膨脹系數(shù)，加之對彎曲疲勞等缺欠性得到廣泛使用。今后，強(qiáng)度更高、耐彎曲性更好的芳綸纖維將有可能部分取代玻璃纖維而擠進(jìn)齒型帶最佳骨架材料行列。 (3)外包保護(hù)布 V型帶使用的外包保護(hù)布向來以棉帆布為主，至今依然保持這種狀態(tài)。對一部分要求更耐磨和耐彎曲性能更好的，也開始使用棉的混紡帆布，甚至是全合成纖維帆布。外包保護(hù)布未來將繼續(xù)保持這一趨勢。齒型帶為了保護(hù)齒部和芯線，主要是使用高強(qiáng)力型的合成纖維，通常以尼龍帆布為主，今后方向是進(jìn)一步薄層化。 2．3 工藝設(shè)備趨向 多年來，傳動(dòng)帶的生產(chǎn)工藝在世界各地一直沒有大的變化，不外煉膠、成型、硫化三大老的工藝。所不同的是，切割式三角帶取消了V型帶成型時(shí)的包布，并改為在硫化后切割，同時(shí)增加研磨工序。而對于齒型帶則是在帶齒形溝槽的模型上，先置入外包帆布，然后呈螺旋狀纏上芯線，而后上覆橡膠片，連同模型一起送入硫化罐硫化。此時(shí)，利用橡膠在加熱中的塑性流動(dòng)，從芯線的縫隙將帆布充入模齒內(nèi)而形成帶齒，硫化后再從模型中取出成適當(dāng)?shù)膶挾?。這種生產(chǎn)工藝，把傳動(dòng)帶的制造過程人為地分割成好幾塊，無法聯(lián)結(jié)起來；加之傳動(dòng)帶的品種規(guī)格太多，生產(chǎn)批量很小，產(chǎn)品變動(dòng)頻繁，給工藝設(shè)備的連續(xù)化、自動(dòng)化帶來了諸多困難，生產(chǎn)效率十分低下。當(dāng)前國外的發(fā)展趨勢，一是努力研究實(shí)現(xiàn)工藝的連續(xù)化生產(chǎn)，提高設(shè)備自控水平，促使生產(chǎn)效率大幅度提高：二是繼續(xù)擴(kuò)大使用聚氨酯等液體彈性體，從根本上簡化工藝，縮短流程，改變傳統(tǒng)的橡膠工藝加工方式?，F(xiàn)在，聚氨酯液相加工工藝在小型和微型帶中，已占據(jù)主導(dǎo)地位，前景十分樂觀。還有，短纖維橡膠的混合也是當(dāng)今世界傳動(dòng)帶業(yè)界一大課題。如何使短纖維在橡膠中均勻分散，并解決由此而產(chǎn)生的膠料高粘度化，造成生產(chǎn)效率下降的現(xiàn)象，需要在混煉方法和控制方式有新的突破。另外，短纖維橡膠的纖維排列取向也是不可忽視的又一個(gè)問題，通常采用壓延機(jī)和壓出機(jī)定向供膠出片、按流動(dòng)方向取片的方法，也并非最佳良策。無紡布、復(fù)合片材是今后開發(fā)的方向。 2．4 未來目標(biāo) 縱觀半個(gè)多世紀(jì)以來世界傳動(dòng)帶的發(fā)展趨勢，隨著全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的迅猛發(fā)展，今后傳動(dòng)帶的主流是向著小型化、精密化和高速化的方向發(fā)展。老式的平板帶將被日漸淘汰，新型的環(huán)形平板帶重新崛起；切割三角帶將取代大部分包布V型帶、同時(shí)代之而起的V型平板帶、多楔帶、齒型帶可能成為新的主流產(chǎn)品。我國生產(chǎn)傳動(dòng)帶的廠家十分雜亂，除200家國有、三資企業(yè)之外，還有1000余家集體、私營和個(gè)體所有制企業(yè)，僅V型帶一種產(chǎn)品年產(chǎn)即達(dá)4億A米以上，在產(chǎn)量上雖已位居世界前列，而略具規(guī)模水平的不過十幾家。除少數(shù)引進(jìn)技術(shù)設(shè)備和合資企業(yè)外，大多處于后進(jìn)狀態(tài)，亟待改組、改造、改革。調(diào)整傳動(dòng)帶行業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰老舊產(chǎn)品，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，迎頭趕上世界傳動(dòng)帶先進(jìn)技術(shù)水平，可說是當(dāng)前最為緊迫的任務(wù)。汽車傳動(dòng)帶是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)重要的零部件，也是傳動(dòng)帶重要的組成部分?？梢哉f，傳動(dòng)帶的許多技術(shù)進(jìn)步和發(fā)明與汽車工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，如V帶發(fā)明，切邊V帶，多楔帶和同步帶的快速發(fā)展，氫化丁腈橡膠在同步帶應(yīng)用，三元乙丙橡膠在多楔帶的應(yīng)用等，都是為了適應(yīng)汽車工業(yè)最新技術(shù)要求而獲得迅速發(fā)展的。近年來由于全球氣候變暖，環(huán)境保護(hù)和汽車舒適性要求，節(jié)能，排放和NVH是汽車的主要話題。如何提高燃料利用率和減少廢氣排放,提高維修周期一直是汽車工業(yè)研究目標(biāo)，這些技術(shù)包括閥門和變閥門技術(shù)，催化轉(zhuǎn)化器，42V發(fā)電/啟動(dòng)集成電機(jī)，直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和24000km維修周期等。這些技術(shù)進(jìn)步對汽車零部件的性能要求也相應(yīng)提高和苛刻，汽車傳動(dòng)帶也不例外。為了適應(yīng)這些變化，國外一些著名傳動(dòng)帶廠家進(jìn)行了許多改進(jìn)和性能提高。 多楔帶傳動(dòng) 多楔帶傳動(dòng)在平帶的基體下做出許多縱向楔，帶輪也有相應(yīng)的環(huán)形輪槽，其工作面為楔的側(cè)面，具有極高的靈活性，柔性，傳動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力大，傳動(dòng)功率大，張緊力小，傳動(dòng)比范圍大，傳動(dòng)速度高，結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長，兼有平帶和三角帶的優(yōu)點(diǎn)而彌補(bǔ)其不足。適用于結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)功率較大場合，特別適合要求三角帶根數(shù)多，垂直地面的平行軸傳動(dòng)，但對于多楔帶與輪槽間均勻性要求較高，否則會(huì)產(chǎn)生寫楔面不接觸或接觸不良其楔面摩擦效應(yīng)大大削弱。20世紀(jì)80年代以來，未解決三角帶多根同組傳動(dòng)是因產(chǎn)生不一樣長的傳動(dòng)效率和使用壽命下降等問題，在多根三角帶的上底用一層薄的橡膠連接起來，習(xí)慣稱之為聯(lián)組三角帶的v型平帶，具有極大的優(yōu)越性，因而有出現(xiàn)v型平帶取代包布式和切邊式三角帶的現(xiàn)象。這種三角帶與平帶結(jié)合的膠帶，雖然對帶輪溝槽有特殊的要求，然而由于帶體很薄，與帶輪的接觸面積達(dá)，彎曲性好，帶輪縮小，使傳動(dòng)裝置進(jìn)一步小型化，節(jié)能化，可補(bǔ)償槽距誤差，彌補(bǔ)了多楔帶的缺點(diǎn)，在世界發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)量急劇增加。目前，多楔帶生產(chǎn)狀況在我國規(guī)模形成規(guī)模，生產(chǎn)設(shè)備基本為引進(jìn)或吸收消化制造，產(chǎn)品質(zhì)量好持續(xù)大批量為汽車等多種機(jī)械傳動(dòng)裝置配套。 多楔帶的類型 1齒形多楔帶 齒形多楔帶類似于齒形切邊v帶，即在楔部切成齒形，以提高帶的曲撓性能及帶的散熱性能，可明顯提高帶使用壽命。固特異公司研究表明，相同的氯丁橡膠材料多楔帶，高溫疲勞試驗(yàn)普通多楔帶66h，有齒多楔帶可達(dá)167h。有齒多楔帶還可以降低對帶的裝配精度要求，但有齒多楔帶在使用時(shí)通過帶輪會(huì)帶進(jìn)帶出氣流，產(chǎn)生有節(jié)奏的氣流聲。固特異 公司通過斜齒，DAYCO公司做成不規(guī)則齒來抵消這種聲音，可較少15db左右的噪音。 2植絨多楔帶 多楔帶傳動(dòng)缺點(diǎn)之一是傳動(dòng)噪音較大，在低速或角速度變化快使用時(shí)，以及一段時(shí)間后，楔面磨損，硬化和張力松弛，或在雨天沾到水后，傳動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的尖叫聲，影響汽車的NVH性能。解決辦法之一是楔面留有0.1～1.0mm高強(qiáng)度短纖維。由于纖維摩擦系數(shù)穩(wěn)定，具有吸音功能，因此大大降低多楔帶傳動(dòng)噪音。傳動(dòng)多楔帶一般用特殊的研磨工藝來實(shí)現(xiàn)。研磨時(shí)，先將楔塊速磨成大致的楔形，然后低速濕磨，將橡膠磨掉，楔面露出一定長度的纖維。 3彈性多楔帶 彈性多楔帶最早應(yīng)用于白色家電上。原理是，帶的長度比輪系計(jì)算周長小，帶在裝配時(shí)，使用專用工具強(qiáng)制拉伸在固定的帶輪上，通過帶的彈性變形力使帶產(chǎn)生足夠的張緊力，在整個(gè)的過程中無需調(diào)整 張力，這樣可以省略張力調(diào)整機(jī)構(gòu)。近幾年，小型家用轎車為了簡化發(fā)動(dòng)機(jī)前端附件輪系結(jié)構(gòu)也開始使用彈性多楔帶作為驅(qū)動(dòng)用帶。彈性多楔帶一般使用扯斷伸長率大于20%的高捻度纖維作為強(qiáng)力層線繩。 4EPDM多楔帶 近年來，多楔帶在汽車得到普遍應(yīng)用，而發(fā)動(dòng)機(jī)室的溫度越來越高，有的要求橡膠能耐150攝氏度，瞬間能耐170攝氏度，傳統(tǒng)氯丁橡膠顯然達(dá)不到要求。由于HNBR過于昂貴，人們在研究發(fā)現(xiàn)小量的油污不對發(fā)動(dòng)機(jī)前端的皮帶造成損害，可使用廉價(jià)耐熱性好多的三元乙丙橡膠作為多楔帶主題橡膠材料。但EPDM耐磨性，高溫抗撕裂和動(dòng)態(tài)性能不理想，與其他材料粘合差，這些都需要通過改性如添加ZDA或ZDMA和其他材料加以解決。EPDM多楔帶耐高溫性能和高溫疲勞壽命明顯提高。 傳動(dòng)帶都是在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下使用的，有的使用條件極為苛刻，如汽車、農(nóng)用機(jī)械。如何模擬實(shí)況使用一直是傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠家和帶傳動(dòng)研究重要課題。我國早在上世紀(jì)70年代末，中國農(nóng)機(jī)院、江漢機(jī)械研究所和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等，為配合當(dāng)時(shí)的農(nóng)機(jī)帶和石油機(jī)械用帶的研制，開始這方面的研究和疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制工作。 疲勞壽命實(shí)驗(yàn)分為無扭矩法和有扭矩法，前者亦稱曲撓機(jī)。我國目前采用無扭矩試驗(yàn)機(jī)為適應(yīng)普通V帶新標(biāo)準(zhǔn)（GB1174-96）而研制的，即墨新城機(jī)械有限公司和江都明珠材料試驗(yàn)機(jī)廠均有生產(chǎn)。試驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)帶不傳遞扭矩，與帶輪之間無相對滑動(dòng)，也不能使帶體內(nèi)的張力產(chǎn)生變化，僅能模擬帶通過帶輪時(shí)產(chǎn)生的曲撓，記其曲撓次數(shù)和伸長率，一般需要5～7天。它是通過減小帶輪直徑或加大初拉力來強(qiáng)化疲勞的，與傳動(dòng)帶實(shí)際使用情況的相關(guān)性差。但該試驗(yàn)方法由于相關(guān)因子單一，試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、能耗小，是控制生產(chǎn)過程質(zhì)量好辦法。龍山橡膠廠自行設(shè)計(jì)一臺(tái)農(nóng)機(jī)V帶用曲撓試驗(yàn)機(jī)。 有扭矩疲勞壽命試驗(yàn)?zāi)軌蛟谳^短的時(shí)間內(nèi)對傳動(dòng)帶質(zhì)量有一個(gè)全面和較準(zhǔn)確的評價(jià)，有扭矩法又可以分為開式和閉式兩類，開始的能量流動(dòng)沒有形成閉合回路，電動(dòng)機(jī)的能量全部有消耗裝置消耗掉，不符合節(jié)能要求。閉式則能夠?qū)⒉糠帜芰渴栈兀纬煞忾]的回路，節(jié)約了能源。封閉式又可以分為兩種，一種是電封閉式：加載裝置中裝有電機(jī)，發(fā)出的電回饋給電機(jī)一部分；另一種是機(jī)械封閉式：電動(dòng)機(jī)所提供的僅僅是克服系統(tǒng)摩擦力所需要的功率，因此試驗(yàn)中消耗的動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加到被試帶上的載荷，具有明顯的節(jié)能效果。國內(nèi)洛陽、上海、貴陽、無錫、開封隨引進(jìn)設(shè)備進(jìn)口德國的汽車V帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)曾為原上海橡膠制品二廠、長春汽車研究所研制等汽車V帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。長春光機(jī)學(xué)院參照克萊斯勒汽車公司標(biāo)準(zhǔn)為遼陽機(jī)帶廠設(shè)計(jì)過一臺(tái)多楔帶壽命強(qiáng)化試驗(yàn)臺(tái)。無錫貝爾特還引進(jìn)汽車多楔帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)，可做高溫疲實(shí)驗(yàn)。該機(jī)采用機(jī)械封閉原理，用電磁加載器加載。通過調(diào)節(jié)加載器工作電流的大小，可調(diào)節(jié)所加負(fù)載的大小。該機(jī)具有較好的節(jié)能效果，節(jié)能可達(dá)63％以上。它采用PLC控制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可根據(jù)要求進(jìn)行分段或即時(shí)打印。王潔民發(fā)明的“Ｖ帶全功能動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)裝置”，利用現(xiàn)有Ｖ帶機(jī)械封閉試驗(yàn)機(jī)的原理，并以其基本組成封閉試驗(yàn)系統(tǒng)的主動(dòng)軸總成進(jìn)行簡化，并以此軸為對稱軸，在其反方向再增加一套同樣的封閉試驗(yàn)系統(tǒng)，聯(lián)軸器使兩個(gè)封閉試驗(yàn)系統(tǒng)共用一個(gè)主動(dòng)軸總成。這兩個(gè)封閉試驗(yàn)系統(tǒng)組合后形成了兩個(gè)各自獨(dú)立的封閉力流，而兩試驗(yàn)系統(tǒng)又組成了相互影響的整體，該裝置可進(jìn)行各種Ｖ帶的有扭矩和無扭矩的全部動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)。 這學(xué)期我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是汽車v帶多楔帶的疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，主要目的是用于多楔帶的斷面性能測試，對多楔帶的性能在較短的時(shí)間內(nèi)給出一個(gè)較為正確的評估，其中主要包括帶的測試方法，測試裝置，帶輪直徑，電力負(fù)荷以及對實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的說明與解釋。該試驗(yàn)機(jī)為多楔帶的曲撓疲勞試驗(yàn)機(jī)，即帶在試驗(yàn)的過程中不收到扭矩的影響。實(shí)驗(yàn)帶的尺寸是1200mm± 10mm，用這種長度的實(shí)驗(yàn)帶所得到的數(shù)據(jù)即被認(rèn)為同等質(zhì)量長度和技術(shù)規(guī)格的所有帶的有效數(shù)據(jù)。帶輪的材料為加工剛帶輪。將進(jìn)行一下幾個(gè)試驗(yàn)。 1. 高溫恒張力測試。 為了測試帶在高溫，高負(fù)荷的條件下帶的壽命。這項(xiàng)測試的開發(fā)用來反映在汽車配件驅(qū)動(dòng)器中自動(dòng)張緊輪的增加使用。這些系統(tǒng)恒張力，因此不會(huì)因帶的磨損失去張力而引起帶的滑移。增加帶長度將增加在試驗(yàn)臺(tái)上帶的壽命。因此，皮帶的長度是有限的，以減少試驗(yàn)條件的變化和各制造商給用戶提供可比較的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)裝置如下圖所示 失效準(zhǔn)則，下列其中一個(gè)或多個(gè)條件發(fā)生時(shí)應(yīng)被視為測試帶失?。? 答：帶斷裂，（折線的任何地方） 帶組塊，（肋的任何地方） 帶分層 皮帶磨損或拉伸線分離 最大數(shù)量的B級或C 級裂縫 帶牽引能力的喪失（伸長10％） 整個(gè)帶截面存在裂縫 質(zhì)量減少在原來質(zhì)量的10％以上。 超過七級以上的起毛起球。 2冷熱循環(huán)試驗(yàn)。 為了測試帶在高溫，高載荷、低溫度，無載荷條件下的耐用性。 2.1熱試驗(yàn) 類型Ahot帶：121℃ 類型Bhot帶：107 ° C間 類型Chot帶：93℃ 2.2冷試驗(yàn)。 類型Acold 帶= -43 ° C± 1℃ 類型Bcold帶= -35℃± 1℃ 冷熱試驗(yàn)均使用上圖的集合構(gòu)型，試驗(yàn)失效準(zhǔn)則同上。 3污染試驗(yàn) 主要是為了確定傳動(dòng)帶引擎蓋下流體對其的影響，其測試裝置同上，失效準(zhǔn)則亦同上。 4五輪彎曲試驗(yàn) 主要是為了測試帶在高溫高速條件的彎曲耐久性。測試裝置如下圖所示，失效準(zhǔn)則同上。 5固定爐試驗(yàn) 這一試驗(yàn)的目的是確定在高溫條件影響下的物質(zhì)硫化橡膠性能的影響。橡膠及橡膠制品必須抵制由氧化性能和熱老化引起的破壞。這個(gè)測試是為了確認(rèn)生產(chǎn)帶的物理性能 9起毛起球試驗(yàn) 這一測試的目的是確定帶抗起毛起球。在帶不起毛起球的情況下， 不正確安裝滑輪這可能導(dǎo)致帶噪音。由于起毛起球是一個(gè)與安全帶相關(guān)的新現(xiàn)象，這個(gè)測試將不需要對衰老帶運(yùn)行分析。試驗(yàn)裝置如下圖所示，失效準(zhǔn)則同上。 目前，我國的V帶，多楔帶質(zhì)量與世界的先進(jìn)國家相比還有很大的差距，疲勞試驗(yàn)壽命不足的廠家較多，疲勞試驗(yàn)的普及遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，許多廠家對自己的產(chǎn)品并未按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，產(chǎn)品的規(guī)格很難保證，擁有自己的疲勞試驗(yàn)機(jī)，借以改進(jìn)帶的結(jié)構(gòu)，配方和工藝，提高自己的產(chǎn)品質(zhì)量，對于許多廠家來說，在日益激烈的競爭中占領(lǐng)市場具有重要的意義。 四．研究內(nèi)容及方案擬定 1.目標(biāo)和要求： ① 帶長：1200±10mm； ② 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：3300轉(zhuǎn)/分； ③ 帶張力：400.5N； ④ 帶速：10.4m/s； ⑤ 試驗(yàn)溫度：100℃——130℃； ⑥ 帶寬：6楔； ⑦ 試驗(yàn)拉力：800N 2.方案擬定 取交流異步電機(jī)作為疲勞試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力源，電機(jī)輸出的動(dòng)力通過同步帶傳動(dòng)，傳送到主動(dòng)軸上，從而帶動(dòng)主動(dòng)帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)，將多楔帶繞在實(shí)驗(yàn)帶輪上，通過重物張緊給帶一定的張緊力，使多楔帶在恒定的張緊力作用下運(yùn)轉(zhuǎn)，待其發(fā)生疲勞時(shí)停止試驗(yàn)，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以分析。 五、進(jìn)度安排 1、2010.3.1～3.14 畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研，完成科技譯文及開題報(bào)告； (科技譯文不少于3000漢字) 2、2010.3.15～6.6 完成總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)等； （完成4張零號圖，要求CAD出圖；具體落實(shí)到每個(gè)人內(nèi)容 有所不同，時(shí)間段相同） 3、2010.6.7～6.20 完成設(shè)計(jì)（論文）說明書 （40～60頁，要求打?。?； 4、2010.6.21～6.25 評審、答辯。 （給出成績及評語，注意答辯時(shí)間2010年6月15——20日， 請?jiān)?5日前完成所有任務(wù)） 六、參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信編著.汽車車橋設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2004年 [2] Thomas G. 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