磁力金属传动带的受力分析

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1、第’,卷第*期机械工程学报<7;(’,=7(*#$$$年*月>&?=@A@BCDE=FGCHI@>&F=?>FG@=J?=@@E?=JBK;(#$$$&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&磁力金属传动带的受力分析罗善明诸世敏（湘潭工学院机械工程系湘潭!""#$"）摘要提出了一种新型的传动方式：磁力金属带传动。对金属带的受力进行了较为详细的分析和数值模拟。指出了由于磁力的引入，金属带的受力情况得到改善，无须过大的初张力。与普通带传动相比，磁力金属带传动具有较长的使用寿命，并能

2、传递较大的功率。叙词：带传动金属带磁力中图分类号：%&"’#(’#!1，/。’有效张力!2，/。$前言!"!紧边张力和松边张力图#为金属带在带轮上弯曲后的受力情况。带目前关于磁力的研究与应用已日益广泛，如磁力轮静止时，!"3!#；当主动轮转动时，!"!!#，联轴器［"!’］、磁力弹簧［!］、磁粉行星减速器［+］、磁力齿带动从动轮转动，这时!称为紧边张力，!称"#轮［,，*］、磁悬浮轴承［-］等。本文将磁力引入带传动领域，为松边张力。!与!的差值称为有效张力，可"#提出了磁力金属带传动这一新型的传动方案。表示为磁力金属带传动的组成和工作原理如图"所!2，/3!"

3、4!#（"）示，它主要由小带轮（主动轮）、环形金属带、大带轮（从动轮）及线圈等组成，它是靠绕在大、小带轮上的线圈产生磁场力吸引金属带以产生较大的正压力，从而大幅度地提高牵引力来进行传动的。图#金属带的受力分析图"磁力金属带传动的工作原理示意图为方便分析与计算，假设："带的变形是完全"(小带轮#(金属带’(大带轮!(线圈弹性变形。#带的拉伸和压缩弹性模量相等。$变在大、小带轮的轮辐上均绕有一定匝数的线圈，形后带截面仍为平面。通以电流时便可产生磁场，从而吸引金属带。当原动如图#所示，取微段5"，由水平方向和垂直机驱动主动轮转动时，依靠金属带与带轮之间摩擦力方向力的

4、平衡得的作用，拖动从动轮一起转动，并传递一定的动力。［（!65!）4!］0785!4"5!93$#作为一种新型传动，需要研究的问题很多，本文#"（#）仅对磁力金属带的受力情况进行力学分析。5!［（!65!）6!］8:96!14!045!93$$#"金属带的受力分析式中5!———包角!———离心力，!#5!003#"##［)］!1———磁场吸引力，!13$%&’5!磁力金属带传动在运行过程中，金属带上存———动摩擦因数5!———带轮支反力在下列作用力："紧边张力!。#松边张力!。"9"#$———引力系数#———带速$弯曲张力!.，/。%离心张力!0，/。&吸引张

5、力%———磁感应强度’———带宽———金属带的线质量&———带轮半径#;")))$*"#收万方数据到初稿，#$$$$’$’收到修改稿由于5!很小，则8:9（5!／#）%5!／#，078（5!／#）%"，!(((年6月罗善明等：磁力金属传动带的受力分析)(6并略去二阶无穷小，式（!）可简化为"!!分析与讨论（’）!""#!!$#%"!&#$%&#"!初张力上式两边分别在(到"和!到!范围内积分，可!)要使金属带传递运动和动力，必须给其加上一定得的初张力!，初张力与紧边张力和松边张力的关系为!!(!)$#’"&#$%&!!#*+,（!"）（-）!)&!!!!$#’

6、"&#$%&!(#（:）!联立求解式（)）和式（-），有将式（/）代入，可得!*，.*+,（!"）!!"!)#&#’"$#$%&!*，.*+,（!"）&)!!*+,（!"）$)!(#&#)"$#$%&（)(）!（/）!*+,（!"）$)!*，.!!而普通带传动初张力的计算式为［)(］!!#&#’"$#$%&*+,（!"）$)#!*，.*+,（!"）&)!（))）!(#&#)"!"#离心张力!*+,（!"）$)由离心力在金属带上引起的张力，称为离心张比较式（)(）和式（))）可以发现，两者相差一项力，如图’所示。列出微段"’弧上离心力!与带“$#$!%&”。也就

7、是说，在相同条件下，磁力金属带0离心张力!的平衡式，有传动所需要的初张力要比普通带传动小，因而，对提0，.高金属带的寿命、改善轴和轴承的受力情况是十分（%""）"!／%#!!123""#’0，.（!）有利的。即!##"!（4）0，.’#"#传动功率当金属带的最大许用拉力为!时，带所能传;，.递的动力为!#!;，.$!5，.$!0，.&!8，.（)!）因此，金属带传动的传动功率为,#"（!$!$!&!）*+,（!"）$)（)’）8;+’;，.5，.0，.8，.*+,（!"）)(普通带传动的传动功率为［)(］,#"（!$!$!）*+,（!"）$)（)-）8;+’;

8、，.5，.0，.*+,（!"）)(图’