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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 長 春 大 學 畢業(yè)設計論文紙 開題報告 一 設計題目 摩擦型汽車用V帶、多楔帶柔性疲勞試驗機設計 二 課題研究的目的和意義 帶傳動是機械傳動中重要的傳動形式，廣泛應用于傳遞和運動傳動，在傳動領域占有重要地位，并已經(jīng)取得了越來越廣泛的應用，近年來，特別是在汽車工業(yè)的，家用電器和辦公自動化機械以及各種新型的機械裝備中相當普遍。由于帶傳動具有結構簡單，傳動平穩(wěn)，價格低廉，不需要潤滑，緩沖吸振等優(yōu)點，使得帶傳動在機械中占有重要的位置，隨著傳動的演變，在許多場合取代了其他的運動形式，同時隨著材料學制造工藝及生產(chǎn)設備的進步，帶傳動的總類不斷更新，傳動能力。雖然近年來傳動帶質(zhì)量有了顯著提高，但是與國際水平還有一點的差距，其中原因之一是由于疲勞試驗機的普及程度還不夠，通過疲勞試驗機來改進帶的結構，配方和工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)得到生產(chǎn)廠家的認可，個生產(chǎn)廠家只有通過疲勞試驗機，取得符合國際標準的實驗數(shù)據(jù)，才能夠使產(chǎn)品與國際市場接軌。該疲勞試驗機的研制成功對于打破國內(nèi)疲勞試驗機基本上依賴進口的局面，完善國內(nèi)帶生產(chǎn)線的完整性，生產(chǎn)測試設備的更新?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 傳動帶是將原動機的電機或發(fā)動機旋轉產(chǎn)生的動力，通過帶輪由膠帶傳導到機械設備上，故又稱之為動力帶。它是機電設備的核心聯(lián)結部件，種類異常繁多，用途極為廣泛。從大到幾千千瓦的巨型電機，小到不足一個千瓦的微型電機，甚至包括家電、電腦、機器人等精密機械在內(nèi)都離不開傳動帶。它的最大特點是可以自由變速，遠近傳動，結構簡單，更換方便。所以，從原始機械到現(xiàn)代自動設備都有傳動帶的身影，產(chǎn)品歷經(jīng)多次演變，技術日臻成熟。動力傳導有鏈條、齒輪、耦聯(lián)(聯(lián)軸)等多種多樣形式。然而，從經(jīng)濟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)在許多傳動方式大多仍以膠帶傳動為主，而且其發(fā)展仍在不斷擴大。傳動帶最初是由皮革制造的，19世紀中葉為橡膠所取代。20世紀60年代開始，陸續(xù)由NR、SBR轉向CR、PUR。進入80年代，又進一步擴大到采用CSM和HNBR。膠帶的形狀也從乎板型擴大到角型、圓型、齒型，使用從單根傳動發(fā)展到成組并聯(lián)，從而形成今日的傳動帶系列群體。 1 發(fā)展現(xiàn)狀 傳動帶有傳遞和變速兩種功能，分為摩擦傳動和嚙合傳動兩大類別。到目前為止，全球各傳動帶生產(chǎn)廠在結構形狀上已形成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，隨著精密機械和電子信息技術的進步，作為橡膠工業(yè)的高新技術產(chǎn)品，在世界各地發(fā)展十分迅猛，產(chǎn)量急劇擴大。 1．1 平板帶 平板帶是傳動帶最老的一個品種，約有100余年的歷史，但直至20世紀中葉，仍占據(jù)傳動帶中一半左右的市場份額。它以結構簡單、傳動方便、不受距離限制、容易調(diào)節(jié)更換等特點，在各種工農(nóng)業(yè)機械中得到普遍采用。平板帶寬度一般由16-600mm，長度最大可達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)的改進產(chǎn)品，具有帶體柔軟，富有彈性，耐屈性好等優(yōu)點，適于在小帶輪和20m／s以上的快速傳動裝置上使用。而疊包帶介于兩者之間，用于邊部易受磨損的傳動。由于平板帶的傳動效率低(一般為85％左右)，且占據(jù)面積較大，因此，從20世紀60年代以后世界各國產(chǎn)量逐年下降。目前在發(fā)達國家，除部分農(nóng)業(yè)機械和輕紡機械尚少量使用之外，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。它以強度大、噪聲低、傳動平穩(wěn)、運輸圓滑、耐屈撓、壽命長和無需接頭等為特點，使用領域不斷擴大，并在微型傳動帶中形成主流。近年來，隨著高新技術產(chǎn)業(yè)的崛起，這種微型帶尤其在電腦周邊設備、辦公自動化設備以及省力化設備等方面普遍使用。例如，自動檢票機、自動售票機、貨幣兌換機、發(fā)券機、取款機、銀行結算機、自動檢驗機、復印機、醫(yī)療器械、自動包裝機、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)中的高新技術產(chǎn)品。目前，德國的金珂林、瑞士的哈巴基、雷達，以及日本的新田等公司，都是這一領域的知名大企業(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)的主導產(chǎn)品。 1．2 三角帶 三角帶又稱V型帶，是傳動帶中產(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扇帶，20年代初開始推廣用于工農(nóng)機械之后，半個多世紀以來久盛不衰，發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已成為傳動帶的主流。在世界各國傳動帶中，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械裝置動力傳動和變速的主要器材，在當今農(nóng)機、機床、汽車、船舶、辦公設備等廣泛領域，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)機械用的Y、O、A、B、C、D、E七種工業(yè)型號和汽車、拖拉機等用的各類風扇帶，共計兩大類別。Y、O型為最小的V型帶，主要用于打字機、切書機等辦公設備、家電制品(洗衣機、榨汁器、吸塵器)。一般產(chǎn)業(yè)機械，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、電力等大型機械。至于風扇帶，除了汽車、拖拉機之外，還大量用在水泵、空調(diào)等方面。在發(fā)達國家，三角帶與風扇帶的生產(chǎn)比率已達到2：1-3：2的程度，風扇帶呈現(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60年代開始，為提高傳動帶的耐久性，又出現(xiàn)了切邊式V型帶。這種切邊V型帶，由于膠帶結構側面沒有包布，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。進入80年代，為解決三角帶多根成組傳動時因產(chǎn)生不一樣長而帶來的傳動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，可使傳動裝置進一步小型化、節(jié)能化，在世界發(fā)達國家的生產(chǎn)量急劇增長。近些年來，為適應各種傳動裝置的特殊需要，除普通標準型的三角帶之外，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帶的結構尺寸比普通V帶可以減少約50％，能節(jié)省大量原材料，同時強力均勻，有效接觸面積大，彎曲應力小，可大大延長使用壽命。窄型v帶的傳動效率可達90％一97％，極限速度達40-50m／s，傳動能力提高0．5～1．5倍，最適于短距離、小帶輪于變速傳動，故又稱之為變速帶。其特點是在帶的上下表面，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，適于設備的小張力傳動。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，適于輕小型設備的高速傳動。 (3)活絡和沖孑L三角帶 活絡帶由多個小段以金屬螺釘連結而成。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。另外一個好處是，在使用中，當三角帶體出現(xiàn)局部損壞后，可更換損壞部位繼續(xù)使用，同時，它還有可簡單自由調(diào)節(jié)長度大小的優(yōu)點。但因強度較低，只能用于低速傳動，又由于存在精確度低、傳動效率差等問題，近些年來使用日趨減少。 此外，對指定用于汽車、拖拉機等各種內(nèi)燃機驅動風扇而用的三角帶，人們專門稱之為風扇帶。它的特點是以單根使用為主，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。風扇帶也常用在發(fā)電機、壓縮機、動力泵等方面。風扇帶由于其性能要求與普通三角帶完全不同，在工業(yè)上單獨分類統(tǒng)計。近些年來，世界風扇帶的發(fā)展十分迅速，數(shù)量已占到三角帶總量的三分之一。 風扇帶分為普通和窄型兩種，細分為包布式平底V帶、圓齒V帶、切邊式平底V帶和波浪V帶等多種類型。風扇帶的結構一般比普通三角帶要復雜，見附圖，除強力層、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、強度好、效率高，行駛里程可達18～20萬公里，比一般風扇帶高出約一倍。近年來，隨著汽車發(fā)動機效率的提高和旋轉式發(fā)動機的出現(xiàn)，以及液壓轉向裝置和冷風裝置的增多，對風扇帶的要求日益嚴酷，不僅帶輪小型化，而且采用雙向兩面驅動的方式越來越多，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帶，它可以自由彎曲驅動。這種帶多為聚氨酯制造的，通常沒有芯體，結構最為簡單，使用方便。圓形帶為膠帶傳動開辟了新的途徑，世界各國在小型機床、縫紉機、精密機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，后者為多軸或反向傳動，系從1980年以來世界新出現(xiàn)的又一種高效傳動帶。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。它們的結構是由鋼簾線或玻璃纖維組成的強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成。 齒型帶包括多楔帶，近20年來在工業(yè)發(fā)達國家發(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，并進一步擴大到OA機器(辦公設備)、機器人等各種精密機械的傳動。由于膠帶內(nèi)側帶有彈性體的齒牙，能實現(xiàn)無滑動的同步傳動，而且具有比鏈條輕、噪音小的特點，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，更進一步增大了傳動力和肅靜性，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、噪音要求極為嚴格的家用和工業(yè)用縫紉機、打字機、復印機的使用對象。 2 技術展望 半個多世紀以來，世界傳動帶的技術發(fā)展歷經(jīng)了以下幾個階段： 其一，從傳動帶用的材料來看，橡膠己由天然橡膠發(fā)展到合成橡膠，進一步又擴大到特種合成橡膠CSM、HNBR：骨架材料由棉纖維擴大到人造絲、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，進入80年代之后，平板帶與V型帶結合的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。因為這種帶的厚度薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性能好，可以在小的帶輪上使用，因而為傳動裝置的小型化、節(jié)能化做出了很大貢獻。 再有，利用傳動帶背面也可驅動的原理，例如，在汽車風扇、交流電機、動力操縱系統(tǒng)、空調(diào)等，采用一根傳動帶一次驅動的所謂"蛇行傳動"方式，引起了各界的關注，使用范圍日趨擴大。這種多面、多向、多機傳動的代表性產(chǎn)品有，六角帶和圓形帶。傳動帶中的最新一類產(chǎn)品是齒型帶，又稱同步帶。它集齒輪、鏈條、帶傳動裝置的優(yōu)點為一體，具有傳動效率高、傳動比準確、噪聲小、節(jié)能、維修方便等特點。它的傳動原理雖早在1900年即有若干專利出現(xiàn)，然而直到半個世紀之后才開始工業(yè)化，80年代起終于成為精密機械的主導傳動產(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)進入了高新技術領域。齒型帶與傳統(tǒng)傳動帶的最大不同點在于：同步、靜音。因此，它是當今最受推崇的環(huán)保型產(chǎn)品。近年來，齒型帶的齒牙由方齒改為圓齒之后，更進一步增大了傳動力，發(fā)展前景極為廣闊。由于各種不同機械要求的特性不同，以及各種傳動帶的價格高低相差懸殊，今后傳動帶將朝著結構、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。傳動帶中V型帶、齒型帶、平板帶的構成比例，大體將在6：3：1的范圍內(nèi)上下變化。各種產(chǎn)業(yè)機械裝置要求使用的傳動帶類型。 (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，將要擴大采用以短纖維補強的CR，通過傳動帶橫向短纖維定向補強，達到傳 動帶橫方向側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帶，將會有更多的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)等的技術進步和環(huán)境的惡化，特別是HNBR將成為未來齒型帶的主導材對于小型、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開發(fā)方向。 (2)纖維骨架 能作了種種改進，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度和壽命。早期的補強層使用棉簾線，而后改用了強力人造絲線繩。由于有伸長大的缺點，從20世紀70年代開始，世界各國都普遍使用強度高、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。對于要求高負荷傳動、耐沖擊性的變速帶和農(nóng)機用的V型帶，有的己開始使用芳綸纖維。齒型帶的補強層，人們曾長期使用鋼絲和聚酯而使其強度下降的問題，同時還有因其比重大而適于高速旋轉傳動等現(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。目前認為最好的骨架材料是玻璃纖維，它能使嚙合傳動時的伸長小，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齒型帶最佳骨架材料行列。 (3)外包保護布 V型帶使用的外包保護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。外包保護布未來將繼續(xù)保持這一趨勢。齒型帶為了保護齒部和芯線，主要是使用高強力型的合成纖維，通常以尼龍帆布為主，今后方向是進一步薄層化。 2．3 工藝設備趨向 多年來，傳動帶的生產(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型帶成型時的包布，并改為在硫化后切割，同時增加研磨工序。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，利用橡膠在加熱中的塑性流動，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?shù)膶挾?。這種生產(chǎn)工藝，把傳動帶的制造過程人為地分割成好幾塊，無法聯(lián)結起來；加之傳動帶的品種規(guī)格太多，生產(chǎn)批量很小，產(chǎn)品變動頻繁，給工藝設備的連續(xù)化、自動化帶來了諸多困難，生產(chǎn)效率十分低下。當前國外的發(fā)展趨勢，一是努力研究實現(xiàn)工藝的連續(xù)化生產(chǎn)，提高設備自控水平，促使生產(chǎn)效率大幅度提高：二是繼續(xù)擴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)主導地位，前景十分樂觀。還有，短纖維橡膠的混合也是當今世界傳動帶業(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問題，通常采用壓延機和壓出機定向供膠出片、按流動方向取片的方法，也并非最佳良策。無紡布、復合片材是今后開發(fā)的方向。 2．4 未來目標 縱觀半個多世紀以來世界傳動帶的發(fā)展趨勢，隨著全球高新技術產(chǎn)業(yè)化的迅猛發(fā)展，今后傳動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、私營和個體所有制企業(yè)，僅V型帶一種產(chǎn)品年產(chǎn)即達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)引進技術設備和合資企業(yè)外，大多處于后進狀態(tài)，亟待改組、改造、改革。調(diào)整傳動帶行業(yè)結構，淘汰老舊產(chǎn)品，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，迎頭趕上世界傳動帶先進技術水平，可說是當前最為緊迫的任務。汽車傳動帶是汽車發(fā)動機重要的零部件，也是傳動帶重要的組成部分?？梢哉f，傳動帶的許多技術進步和發(fā)明與汽車工業(yè)的發(fā)展息息相關，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用，三元乙丙橡膠在多楔帶的應用等，都是為了適應汽車工業(yè)最新技術要求而獲得迅速發(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，這些技術包括閥門和變閥門技術，催化轉化器，42V發(fā)電/啟動集成電機，直噴式柴油發(fā)動機和24000km維修周期等。這些技術進步對汽車零部件的性能要求也相應提高和苛刻，汽車傳動帶也不例外。為了適應這些變化，國外一些著名傳動帶廠家進行了許多改進和性能提高。 多楔帶傳動 多楔帶傳動在平帶的基體下做出許多縱向楔，帶輪也有相應的環(huán)形輪槽，其工作面為楔的側面，具有極高的靈活性，柔性，傳動平穩(wěn)，摩擦力大，傳動功率大，張緊力小，傳動比范圍大，傳動速度高，結構合理，使用壽命長，兼有平帶和三角帶的優(yōu)點而彌補其不足。適用于結構緊湊，傳動功率較大場合，特別適合要求三角帶根數(shù)多，垂直地面的平行軸傳動，但對于多楔帶與輪槽間均勻性要求較高，否則會產(chǎn)生寫楔面不接觸或接觸不良其楔面摩擦效應大大削弱。20世紀80年代以來，未解決三角帶多根同組傳動是因產(chǎn)生不一樣長的傳動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，彎曲性好，帶輪縮小，使傳動裝置進一步小型化，節(jié)能化，可補償槽距誤差，彌補了多楔帶的缺點，在世界發(fā)達國家的生產(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)設備基本為引進或吸收消化制造，產(chǎn)品質(zhì)量好持續(xù)大批量為汽車等多種機械傳動裝置配套。 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，高溫疲勞試驗普通多楔帶66h，有齒多楔帶可達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通過帶輪會帶進帶出氣流，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 多楔帶傳動缺點之一是傳動噪音較大，在低速或角速度變化快使用時，以及一段時間后，楔面磨損，硬化和張力松弛，或在雨天沾到水后，傳動時會發(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噪音。傳動多楔帶一般用特殊的研磨工藝來實現(xiàn)。研磨時，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 彈性多楔帶最早應用于白色家電上。原理是，帶的長度比輪系計算周長小，帶在裝配時，使用專用工具強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，在整個的過程中無需調(diào)整 張力，這樣可以省略張力調(diào)整機構。近幾年，小型家用轎車為了簡化發(fā)動機前端附件輪系結構也開始使用彈性多楔帶作為驅動用帶。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力層線繩。 4EPDM多楔帶 近年來，多楔帶在汽車得到普遍應用，而發(fā)動機室的溫度越來越高，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)動機前端的皮帶造成損害，可使用廉價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。 傳動帶都是在動態(tài)狀態(tài)下使用的，有的使用條件極為苛刻，如汽車、農(nóng)用機械。如何模擬實況使用一直是傳動帶生產(chǎn)廠家和帶傳動研究重要課題。我國早在上世紀70年代末，中國農(nóng)機院、江漢機械研究所和哈爾濱工業(yè)大學等，為配合當時的農(nóng)機帶和石油機械用帶的研制，開始這方面的研究和疲勞實驗機的研制工作。 疲勞壽命實驗分為無扭矩法和有扭矩法，前者亦稱曲撓機。我國目前采用無扭矩試驗機為適應普通V帶新標準（GB1174-96）而研制的，即墨新城機械有限公司和江都明珠材料試驗機廠均有生產(chǎn)。試驗過程中實驗帶不傳遞扭矩，與帶輪之間無相對滑動，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化疲勞的，與傳動帶實際使用情況的相關性差。但該試驗方法由于相關因子單一，試驗設備結構簡單、能耗小，是控制生產(chǎn)過程質(zhì)量好辦法。龍山橡膠廠自行設計一臺農(nóng)機V帶用曲撓試驗機。 有扭矩疲勞壽命試驗能夠在較短的時間內(nèi)對傳動帶質(zhì)量有一個全面和較準確的評價，有扭矩法又可以分為開式和閉式兩類，開始的能量流動沒有形成閉合回路，電動機的能量全部有消耗裝置消耗掉，不符合節(jié)能要求。閉式則能夠將部分能量收回，形成封閉的回路，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，發(fā)出的電回饋給電機一部分；另一種是機械封閉式：電動機所提供的僅僅是克服系統(tǒng)摩擦力所需要的功率，因此試驗中消耗的動力遠遠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、開封隨引進設備進口德國的汽車V帶疲勞壽命試驗機。哈爾濱工業(yè)大學曾為原上海橡膠制品二廠、長春汽車研究所研制等汽車V帶疲勞壽命試驗機。長春光機學院參照克萊斯勒汽車公司標準為遼陽機帶廠設計過一臺多楔帶壽命強化試驗臺。無錫貝爾特還引進汽車多楔帶疲勞壽命試驗機，可做高溫疲實驗。該機采用機械封閉原理，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)所加負載的大小。該機具有較好的節(jié)能效果，節(jié)能可達63％以上。它采用PLC控制，試驗數(shù)據(jù)可根據(jù)要求進行分段或即時打印。王潔民發(fā)明的“Ｖ帶全功能動態(tài)性能試驗裝置”，利用現(xiàn)有Ｖ帶機械封閉試驗機的原理，并以其基本組成封閉試驗系統(tǒng)的主動軸總成進行簡化，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系統(tǒng)，聯(lián)軸器使兩個封閉試驗系統(tǒng)共用一個主動軸總成。這兩個封閉試驗系統(tǒng)組合后形成了兩個各自獨立的封閉力流，而兩試驗系統(tǒng)又組成了相互影響的整體，該裝置可進行各種Ｖ帶的有扭矩和無扭矩的全部動態(tài)性能試驗。 這學期我的畢業(yè)設計題目是汽車v帶多楔帶的疲勞試驗機的設計，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間內(nèi)給出一個較為正確的評估，其中主要包括帶的測試方法，測試裝置，帶輪直徑，電力負荷以及對實驗所得的數(shù)據(jù)進行必要的說明與解釋。該試驗機為多楔帶的曲撓疲勞試驗機，即帶在試驗的過程中不收到扭矩的影響。實驗帶的尺寸是1200mm± 10mm，用這種長度的實驗帶所得到的數(shù)據(jù)即被認為同等質(zhì)量長度和技術規(guī)格的所有帶的有效數(shù)據(jù)。帶輪的材料為加工剛帶輪。將進行一下幾個試驗。 1. 高溫恒張力測試。 為了測試帶在高溫，高負荷的條件下帶的壽命。這項測試的開發(fā)用來反映在汽車配件驅動器中自動張緊輪的增加使用。這些系統(tǒng)恒張力，因此不會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臺上帶的壽命。因此，皮帶的長度是有限的，以減少試驗條件的變化和各制造商給用戶提供可比較的數(shù)據(jù)。試驗裝置如下圖所示 失效準則，下列其中一個或多個條件發(fā)生時應被視為測試帶失?。? 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。 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 類型Ahot帶：121℃ 類型Bhot帶：107 ° C間 類型Chot帶：93℃ 2.2冷試驗。 類型Acold 帶= -43 ° C± 1℃ 類型Bcold帶= -35℃± 1℃ 冷熱試驗均使用上圖的集合構型，試驗失效準則同上。 3污染試驗 主要是為了確定傳動帶引擎蓋下流體對其的影響，其測試裝置同上，失效準則亦同上。 4五輪彎曲試驗 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，失效準則同上。 5固定爐試驗 這一試驗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。這個測試是為了確認生產(chǎn)帶的物理性能 9起毛起球試驗 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致帶噪音。由于起毛起球是一個與安全帶相關的新現(xiàn)象，這個測試將不需要對衰老帶運行分析。試驗裝置如下圖所示，失效準則同上。 目前，我國的V帶，多楔帶質(zhì)量與世界的先進國家相比還有很大的差距，疲勞試驗壽命不足的廠家較多，疲勞試驗的普及遠遠不夠，許多廠家對自己的產(chǎn)品并未按國家標準進行疲勞試驗，產(chǎn)品的規(guī)格很難保證，擁有自己的疲勞試驗機，借以改進帶的結構，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市場具有重要的意義。 四．研究內(nèi)容及方案擬定 1.目標和要求： ① 帶長：1200±10mm； ② 主動輪轉速：3300轉/分； ③ 帶張力：400.5N； ④ 帶速：10.4m/s； ⑤ 試驗溫度：100℃——130℃； ⑥ 帶寬：6楔； ⑦ 試驗拉力：800N 2.方案擬定 取交流異步電機作為疲勞試驗機的動力源，電機輸出的動力通過同步帶傳動，傳送到主動軸上，從而帶動主動帶輪運轉，將多楔帶繞在實驗帶輪上，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轉，待其發(fā)生疲勞時停止試驗，得到試驗數(shù)據(jù)加以分析。 五、進度安排 1、2010.3.1～3.14 畢業(yè)設計調(diào)研，完成科技譯文及開題報告； (科技譯文不少于3000漢字) 2、2010.3.15～6.6 完成總體設計、零部件設計、控制電路設計等； （完成4張零號圖，要求CAD出圖；具體落實到每個人內(nèi)容 有所不同，時間段相同） 3、2010.6.7～6.20 完成設計（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，注意答辯時間2010年6月15——20日， 請在15日前完成所有任務） 六、參考文獻 [1] 劉惟信編著.汽車車橋設計.北京：清華大學出版社，2004年 [2] Thomas G. Sugar. A novel selective compliant actuator. Mechatronics.12 (2002) 1157–1171 [3]朱孝錄，中國機械設計大典[M]，江西科學技術出版社2002 [4]中國機械工程學會著 機械設計大典[M]. 南昌：江西科學技術出版社，2002. [5]蔡耀輝. 實用機械設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1994.7. 共 12 頁 第 12 頁