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1、第8章 带传动(belt drive)和链传动(belt drive),带传动(belt drive)和链传动(chain drive)是最常用带传动和链传动的挠性传动，挠性传动借助挠性元件(带或链)传递运动力。这类传动用在中心距较远的两轴之间传递运动和动力，结构简单，易于制造造，得到了广泛的应用。,8.1 带传动概述1,固联于主动轴上的带轮1(主动轮drive pulley)； 固联于从动轴上的带轮3(从动轮driven pulley)； 紧套在两轮上的传动带2。,8.1 带传动概述,啮合传动(mesh drive)：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一 起转动，并传递动力（
2、同步带传动）。,1带传动的组成,2传 动 原 理,摩擦传动(frictional drive)：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动） 。,3带传动的特点,结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲减振；摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。,8.1.2 带传动的类型,1带传动的类型,平带传动(flat drive)，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。,在一般机械传动中，应用最广的带传动是带传动(v-belt dive)，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。,多楔带传动(poly v-belt d
3、rive)兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。,同步带传动(timing belt drive)是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。,8.1.2 带传动的类型,V带的当量摩擦系数(Equivalent coefficient of friction),V带的摩擦力,带的类型,8传动带的类型,带采用基准宽度制，即用带的基准线的位置和基准宽度来确定带在轮槽中的位置和轮槽的尺寸。,带传动概述,带的截面尺寸,带传动的应用,在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。,6
4、带传动的应用,带传动概述,8.1.3 带传动工作原理(力分析）,8.1.3 带传动(belt drive)的工作原理,带传动的工作情况分析是指带传动的受力分析、应力分析、运动分析。,带传动是一种挠性传动，其工作情况具有一定的特点。,1. 带传动(belt drive)受力分析,设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1F0F0F2； 或：F1 F22F0；,记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为Ff，其值由带传动的功率P和带 速v决定。,带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。,带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。,定义由负载所决定的传动带的有效拉力为FeP/v，则
5、显然有FeFf。,尚未工作状态,工作状态,受力分析2,带传动的最大有效拉力Fec有多大？,由欧拉公式可知：,欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出 了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec 。,预紧力F0最大有效拉力Fec ,包角最大有效拉力Fec ,摩擦系数 f最大有效拉力Fec ,切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！,由欧拉公式确定，即：,取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象 ，有：FeFfF1F2；,因此有：F1F0Fe2；F2F0Fe2；,包角的概念,受力分析,当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。,欧拉公式,由力的
6、平衡条件： 水平方向 ： 垂直方向：,带的拉力分析,略去二阶无穷小得,由离心力(Centrifugal force)产生的离心拉力(Centrifugal tension),设作用于微弧ddda/2上的离心力为dF,微弧两边的离心拉力为Fc ,带每米质量为q(kg)。有力平衡得,带的离心拉力计算,带中的应力,带传动在工作过程中带上的应力有：,分析详见,为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。,带传动的应力分析,带中的应力, 拉应力(Tensile stress)：紧边拉应力、松边拉应力；, 离心应力(Centrifugal stress )：带沿轮缘圆周运动时的离心力 在带中产生
7、的离心拉应力；, 弯曲应力(Bending stress)：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。,影响带寿命(life of belt)的因素（试验结果）,带在工作时受交变应力的作用，在多次循环后，可能发生疲劳破坏。 1） 当带轮直径减小10%，带的寿命缩短将近一半； 2） 当传递功率提高10%，带的寿命缩短将近一半； 3） 当带长减小80%， 10%，带的寿命缩短将近一半带的寿命与带长成正比。,带的弹性滑动和打滑,带传动在工作时，从紧边(tight side)到松边(slack side)，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。,带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对
8、运动，称为弹性滑动(。,或,其中：,因此，传动比为：,若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值Fec后，则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。,弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2主动轮的圆周速度v1，速度降低 的程度可用滑动率来表示：,带的弹性滑动(elasticity slide )和打滑(skid),（演示）,带传动的失效(Failure)分析,8.1.4 V带传动的设计1,8.1.4 带传动的设计计算,1带传动的设计准则,带传动的主要失效形式是打滑(skid)和传动带的疲劳破坏(Fatigue rupt
9、ion)。,2单根V带的基本额定功率,带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。,带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。,单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。,实验条件：传动比i=1、包角180、特定长度、平稳的工作载荷。,（P0）,V带传动的设计2,3带传动的设计,设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及 工作条件等。,设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基 准直径及其它结构尺寸等。,由于单根带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对
10、某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。,带传动的设计计算,V带传动的设计过程,带传动的设计过程,带轮结构设计,带轮结构设计,1V带轮设计的要求,结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。,轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。,各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。,2带轮的材料,通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT180和HT200。,转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。,小功率时可用铸铝或塑料。,V带轮的典型结构有：实心式、 腹板式、 孔板式和 轮辐式。,3结构与尺寸,带轮的结构设计，主
11、要是根据带轮的基准直径选择结构形式。,根据带的截型确定轮槽尺寸。,带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。,（详细介绍）,8.1.8 带传动的张紧1,8.1.8 带传动的张紧装置(Tensioner device), 根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；,张紧的目的, 运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才 能正常工作。,常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。,一、定期张紧装置,带传动的张紧2,带传动的张紧装置,三、采用张紧轮张紧装置,张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。,二、自动张紧装置,
