题目
在V带传动设计中,为什么要限制小带轮的最小基准直径[1]?
在V带传动设计中,为什么要限制小带轮的最小基准直径[1]?
题目解答
答案
因为小带轮的直径过小,就会使带的弯曲应力过大。
解析
考查要点:本题主要考查对V带传动中弯曲应力概念的理解,以及带轮直径对带传动性能的影响。
解题核心思路:
V带在传动过程中,会因绕过带轮而发生弯曲变形。弯曲应力的大小与带轮直径直接相关,当小带轮直径过小,弯曲变形加剧,导致带的内部应力超过材料承受能力,最终影响传动寿命。
破题关键点:
需明确弯曲应力的产生机制,并理解其与带轮直径的反比例关系(直径越小,弯曲应力越大)。
V带传动中,带在绕过带轮时会发生弯曲,此时带的弯曲变形主要集中在与带轮接触的弧段区域。弯曲应力的计算公式为:
$\sigma_b = \frac{E \cdot d}{32 \cdot D}$
其中,$\sigma_b$ 为弯曲应力,$E$ 为带的弹性模量,$d$ 为带厚度,$D$ 为带轮基准直径。
关键分析:
- 弯曲应力与带轮直径成反比:当小带轮直径 $D$ 减小时,弯曲应力 $\sigma_b$ 增大。
- 材料疲劳极限:若弯曲应力长期超过材料的疲劳极限,会导致带体出现裂纹,加速疲劳损坏。
- 传动可靠性:过小的直径不仅缩短带的使用寿命,还会降低传动系统的可靠性。
因此,设计规范中规定了小带轮的最小基准直径,以确保带的弯曲应力在安全范围内。