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1、131 带传动的类型和应用,第十三章 带传动与链传动,132 带传动的受力分析,134 带传动的弹性滑动和传动比,133 带的应力分析,136 V带轮的结构,138 链传动的特点和应用,1310 链传动的运动分析和受力分析,135 普通V带传动的计算,139 链条和链轮,1312 滚子链传动的计算,挠性传动 ,通过中间挠性件传递运动和动力的传动机构；由主动轮、从动轮和传动带所组成。包括：带传动、链传动和绳传动。,挠性传动的工作原理 ,摩擦传动：,平带、V带、多楔带、圆带等。,啮合传动：,同步带、链传动等。,带传动和链传动适用于两轴中心距较大的传动场合。,简述,13-1 带传动的类型和应用,一、
2、带传动工作原理,二、主要类型和应用,三、带传动参数,四、带传动的张紧方式,五、带传动的特点和主要性能,驱动力矩使主动轮转动时，依靠带和带轮接触面 间的摩擦力的作用，拖动从动轮一起转动，由此传递 一定的运动和动力。,一、工作原理：,二、主要类型与应用,最简单，截面形状 为矩形，其工作面是与轮面接触的内 表面。适合于高速转动或中心距a较 大的情况。,1.平型带传动 ,2.V带传动 ,三角带，截面形状为 等腰梯形，与带轮轮槽相接触的两 侧面为工作面，在相同张紧力和 摩擦系数情况下，V带传动产生 的摩擦力比平带传动的摩擦要大， 故具有较大的牵引能力，结构更加 紧凑，广泛应用于机械传动中。,截面形状为圆
3、形，牵引能力小，常用于仪器和家用电器中。,3.多楔带传动,4.圆形带,相当于平带与多 根V带的组合兼有两者的优点，适 于传递功率较大要求结构紧凑场合。,三、带传动参数,两轴平行且回转方向相同的传动称为开口传动。,设小、大带轮的直径为d1、 d2 ，带长为L。,当带处于张紧状态时，两带轮轴线间的距离称为中心距a。,带与带轮接触弧所对的中心角称为包角 。,则包角,中心距a：,包角:,代入,式中“”适用大轮包角2， “”适用小轮包角1,带长L：,A,D,C,B,已知带长L，由上式可得中心距：,四、带传动的张紧方式,带传动常用的张紧方法是调节中心距。,中心距不能调节，可采用具有张紧轮的装置。,五、带传
4、动的特点,优点：,1）适用于中心距较大的传动；,2）带具有良好的挠性，可缓和冲击吸收振动；,3）具有过载保护作用；,4）结构简单，成本低。,缺点：,1）外廓尺寸大；2）需要张紧装置； 3）由于带的打滑，不能保持精确的传动比； 4）带的寿命短；5）传动效率低。,带传动的主要性能：,带的速度V：,一般为V=525ms ；,单级传动比：平型带45，V（三角）带710， 同步齿型带10 ；,4）结构简单，成本低。,通常，带传动用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。目前V带传动应用最广。近年来平带传动的应用已大为减少。但在多轴传动或高速情况下，平带传动仍然是很有效的。,传动比i：,效率 ：,传动效
5、率0.900.95,13-2 带传动的受力分析,一、带传动的受力分析,二、带传动的最大有效圆周拉力,三、影响最大有效圆周拉力的 几个因素,一、带传动的受力分析,安装时，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上.,F1,带工作前：,带工作时：,此时，带只受初拉力F0作用,F2,F2,松边 退出主动轮的一边,紧边 进入主动轮的一边,由于摩擦力的作用：,紧边拉力 - 由 F0 增加到 F1；,松边拉力 - 由 F0 减小到 F2 。,Ff 带轮作用于带的摩擦力,F1,F = Ff = F1 F2,F 有效拉力，即圆周力,带是弹性体，工作后可认为其总长度不变，则：,紧边拉伸增量 松边拉伸减量,紧边拉力增量 松
6、边拉力减量 F,因此：,F1 F0 F,F2 F0 F,F0 (F1 F 2) / 2,F1 F0 F/2,F2 F0 F/2,由F = F1 F2，得：,带所传递的功率为：,P F v /1000 kW,v 为带速,P 增大时， 所需的F (即Ff )加大。但Ff 不可能无限增大。,打滑：,二、带传动的最大有效圆周拉力,当带所传递的圆周力F超过带与轮面之间的极限摩擦力总和Ff时，带与带轮将发生显著的相对滑动。,当Ff 达到极限值Fflim 时，带传动处于即将打滑的临界状态。此时， F1 达到最大，而F2 达到最小。,欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前，紧、松边拉力的最大比值,当带有打滑趋势
7、时,摩擦力达到极限值， 带的有效拉力也达到最大值。推导得到松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:,f 为摩擦系数；为带轮包角,柔韧体摩擦欧拉公式,联解：,F = F1 F2,得带即将打滑时，三力计算公式：,F 此时为不打滑时的最大有效拉力，,将F1 F0 F/2代入上式：,正常工作时，有效拉力不能超过此值,整理后得：,三、影响最大有效圆周拉力的几个因素：,F 与F0 成正比，增大F0有利于提高带的传动能力，避免打滑。,但F0 过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩短带的寿命。,带所能传递的圆周力增加，传, ,F,动能力增强，故应限制小带轮的最小包角 1。,f,F,传动能力增加,对于V带，应采用当量摩
8、擦系数 fv,由此可见： V带与平带传动相 比，在相同预拉力时，法向反 力不等，因此可以传递更大的 功率。,平带：,V带:,13-3 带的应力分析,1、紧边和松边拉力 产生的拉 应力,2、离心力产生的拉应力,3、带弯曲而产生的弯曲应力,1、拉力F1、F2 产生的拉应力1 、2,由离心力产生的拉应力；,由弯曲产生的弯曲应力。,紧边拉应力：,1 F 1/A MPa,松边拉应力：,2 F2 /A MPa,由紧边和松边拉力产生的拉应力；,工作时，带横截面上的应力由三部分组成：,A 带的横截面积，,带的应力分析,2、离心力产生的拉应力c,带绕过带轮作圆周运动时会产生离心力。,设：,作用在微单元弧段dl
9、的离,心力为dFNC，则,截取微单元弧段dl 研究，其两端拉力Fc 为离心力引起的拉力。,由水平方向力的平衡条件可知：,微单元弧的质量,带速（m/s),带单位长度质量（kg/m）,带轮半径,微单元弧对应的圆心角,取：,虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段，,即：,则离心拉力 Fc 产生的拉应力为：,注意：,但其产生的离心拉力（或拉应力）却作用于带的全长，且各剖面处处相等。,带绕过带轮时发生弯曲，由材力公式 得带的弯曲应力：,节线至带最外层的距离,带的弹性模量,显然：,dd,故：,b 1 b 2,带绕过小带轮时的弯曲应力,带绕过大带轮时的弯曲应力,与离心拉应力不同，弯曲应力只作用在绕过带轮的那
10、一部分带上 。,dd,b ,3、带弯曲而产生的弯曲应力b,带横截面的应力为三部分应力之和。,最大应力发生在:,紧边开始进入小带轮处。,带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。,各剖面的应力分布为：,由此可知：,带传动一周，完成两个应力循环 带的寿命为T时，带的应力循环总次数为N,13-4 带传动的弹性滑动和传动比,1、弹性滑动,2、传动比,两种滑动现象：,打 滑, 是指由于过载引起的全面滑动，是带传动的一种失效形式，应当避免。,弹性滑动,是指正常工作时的微量滑动现象，是由拉力差（即带的紧边与松边拉力不等）引起的，不可避免。,弹性滑动是如何产生的？,因 F1 F2,1、弹性滑动,故松紧边单位长度上
11、的变形量不等。,当带绕过主动轮时，由于拉力逐渐减小，所以带逐渐缩短，这时带沿主动轮的转向相反方向滑动，使带的速度V落后于主动轮的圆周速度V1.,同样的现象也发生在从动轮上。但情况有何不同？,弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的。,由此可见：,当带绕过从动轮时，由于拉力逐渐增大，所以带逐渐伸长，这时带沿从动轮的转向相同方向滑动，使带的速度V超前于从动轮的圆周速度V2.,弹性滑动引起的不良后果：,设d1、d2为主、从动轮的直径，mm；n1、n2为主、从动轮的转速,r/min，则两轮的圆周速度分别为：, 产生摩擦功率损失，降低了传动效率 ；, 引起带的磨损，并使带温度升高 ；, 使从动轮的圆周速度低于
12、主动轮 ，即 v2 v1；,传动比i：,反映了弹性滑动的大小， 随载荷的改变而改变。载荷越大，越大，传动比的变化越大。,滑动率,带的弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率。,2、传动比,实际传动比,理论传动比,对于V带： 0.010.02,一般计算时可忽略不计,从动轮的转速n2：,例题P199,一平皮带传动，传递的功率P=15kW，带速v=15m/s，带在小轮上的包角1=170o （2.97rad），带的厚度=4.8mm，宽度 b=100mm，带的密度=110-3kg/cm3，带与轮面间的摩擦系数f=0.3。 求（1）传递的圆周力； （2）紧边、松边拉力； （3）由于离心力在带中引起的拉力； （
13、4）所需的预拉力； （5）作用在轴上的压力。,例题P199,（1）传递的圆周力,（2）紧边、松边拉力,（3）求由于离心力产生的拉力：,该平带每米长的质量为：,（4）所需的预拉力,（5）作用在轴上的压力,13-5 普通V带传动的计算,一、带的规格,二、单根普通带的许用功率,三、普通带的型号和根数,四、带的主要参数,外包层,一、带的规格,抗拉体是承受负载拉力的主体。,顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。,外壳用橡胶帆布包围成型。,1、带的结构,2、带的节线与节面,当带受纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任 一条周线称为节线。,由全部节线构成的面称为节面。带的节面宽度成为 节宽（bd），当带受纵向
14、弯曲时，节宽保持不变。,3、带的型号,普通v带：楔角为40o，相对高度（h/bd）为0.7的三角带。,普通v带已标准化，根据截面尺寸，可以分成七种型号，分别是Y E。,带轮的基准直径d：,4、名词解释：,带轮上与所配用的v带的节面宽度bd相对应的直径。,皮带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度。,皮带的基准长度Ld：,皮带的公称长度Li：,皮带的内周长度。,2、单根V带的许用功率 承载能力计算,二、单根普通带的许用功率,1、带传动的主要失效形式, 打 滑, 带与带轮之间的显著滑动，过载引起。, 疲劳断裂, 变应力引起。,在保证不打滑的前提下，具有足够的 疲劳寿命。,要保证带的疲劳寿命
15、，应使最大应力不超过许用应力：,不疲劳的要求,或：,带设计准则：,根据欧拉公式，即将打滑时的最大有效拉力为：,由此得单根带所能传递的功率：,不打滑的要求,则：,此式包含了不打滑、不疲劳两个条件。,P203表133列出了在特定条件下单根普通V带所能传递的功率，称为基本额定功率 P0 。,特定条件：,传动平稳；,i 1，12；,特定带长Ld,当实际工作条件与特定条件不同时，要对P0 值加以修正，即可得到实际工作条件下，单根普通带所能传递的功率，称为许用功率 P0 ：, K ,包角修正系数。包角不等于，传动能力有所下降，引入包角修正系数K 。 K1, KL ,带长修正系数 KL。带越长，单位时间内的
16、应力循环次数越少，则带的疲劳寿命越长。相反，短带的寿命短。引入带长修正系数 KL 。, P0 ,传动比 i 1，从动轮直径增大，b2减小，,功率增量，,P1可查P204表13-4,传动能力提高，则额定功率增加。,三、普通带的型号和根数的确定,计算功率和根数的计算式：,工况系数，查表136。,计算功率:,根数:,四、主要参数的选择,1. 带轮直径和带速,大带轮的基准直径:,带速:,要求:最佳带速V=2025m/s,小轮直径d1应该大于等于最小直径dmin，见表137。,离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，传递载荷能力,V太小:,由P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，寿命,V太大:,2.中心距、带长和包角,3.预拉力,13-6 带轮的结构,一、带轮材料,二、结构尺寸,三、带轮楔角与
