第八章 挠性传动设计,挠性传动——通过挠性曳引元件传递运动和动力,,1. 带传动的类型、结构及特点；,. 本章主要内容,2. 带传动受力分析、运动分析及应力分析（重点）,3. 带传动设计,一. 带传动的组成及工作原理,主动带轮1,从动带轮2,环形胶带3,摩擦型带传动的工作原理 ——依靠带与带轮之间的摩擦 力传动运动和动力的间接摩擦传动,§8-1 带传动的类型和应用,α1——小轮包角,α2——大轮包角,n1——小轮转速 （r/min）,n2——大轮转速 （r/min）,v——带速 （m/s）,二. 带传动的类型,摩擦型带传动,啮合型带传动,摩擦型带传动——利用带与带之间的摩擦力进行传动,啮合型带传动——利用带上凸齿与带轮齿槽啮合进行传动,,平带,V带,多楔带,平带：Fn = FQ ，Ff = Fn·f = FQ·f 承载能力小,V带,多楔带,圆带,平带,V带是无接头的环形带，其种类有普通V带、窄V带、宽V带等三. V带的结构及尺寸,压缩层（橡胶填充而成）,包布层（橡胶帆布构成）,伸张层（橡胶制成）,帘布结构——容易制造,粗绳结构——挠曲性好,一）V带的结构分析,二）V带截面型号及尺寸,１.普通V带、窄V带的截面型号：,2. V带截面尺寸:,bP — 节宽 (节面宽度),b — 顶宽,ｈ— 高度,Φ－带楔角， Φ=40⁰,各种型号V带的剖面尺寸见表8-1。
3. V带的长度,外周长,基准长度Ld,内周长,带轮基准直径,四.带传动的特点和应用,①带有弹性，能缓冲减振，故传动平稳，噪声小；,②过载时，带在带轮上打滑，可防止其它零件损坏；,③适用于两轴中心距较大的传动；,④结构简单，易于制造和安装，故成本低①由于弹性滑动和打滑，传动比不恒定；,②传动效率较低，寿命较短，外廓尺寸较大；,③由于需要施加张紧力，轴和轴承受力较大应用：用于中心距较大，传动比无严格要求的场合，在多级传动系统中通常用于高速级传动，如机床中由电动机到主轴箱的第一级传动带 长： L= 2a+,中心距:,小轮包角：,六. 带传动的几何尺寸计算,,,,,,一．带传动的受力分析,§8-2 带传动的工作情况分析,一）带传动的有效拉力F,工作前：带中各处均受到一定的初拉力FO,紧边,松边,工作时：主动边被称为紧边；另一边称为松边紧边拉力与松边拉力的差值称为带传动的有效拉力F :F =F1一F2 = ∑Ff,带传动工作时，有效拉力F与初拉力Fo、紧边拉力F1、松边拉力F2关系：,二）带传动的极限有效拉力Fflim及其影响因素,带在带轮上即将打滑时：,得,1）初拉力F0 —— F0↑，正压力↑，∑Ffmax↑， Fflim↑ 但F0↑↑，磨损加快，带的寿命↓；,2）小轮包角α1——α1↑，包围弧↑，∑Ffmax↑，Fflim↑ α1大小取决于设计参数i、d1、d2及a；,3）摩擦系数f —— f↑，∑Ffmax↑，Fflim↑，f取决于带 和带轮的材料。
二. 带的应力分析,一）带传动工作时，带截面上的应力种类,紧边拉应力：σ1=F1/A MPa,松边拉应力：σ2=F2/A MPa,带绕过小带轮时：,式中: E — 带的当量弯曲弹性模量； y — 带的最外层到中性层的距离； dd2 、dd1 —大小带轮节圆直径1.离心拉应力：σc=Fc/A =qv2/A MPa——离心拉应力 作用于带的全长带绕过大带轮时：,二) 带中应力分布情况,,,,,,,,,,,,,,,,二．带传动的运动分析,带传动的运动特性——存在弹性滑动和打滑,一）弹性滑动及其特性,1.弹性滑动: 是带的弹性变形量的变化而引起带在带轮接触面 上局部的微量相对滑动的现象，称为弹性滑动1)降低传动效率(V带传动效率η=0.91～ 0.96)，使带与带轮摩损增加和温度升高2)使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，即： v2< v1 从动轮圆周速度相对降低量称为滑动率ε二）带传动打滑,打滑——当传递的有效拉力达到极限值Fflim时，过载引起的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。
三）弹性滑动与打滑的本质区别,发生在带和带轮的全部接触弧上是带传动正常工作时不可避免的固有特性；,是带传动的失效形式，设计时必须避免；,只发生在带离开带轮前的那部分接触弧上；,弹性滑动,打 滑,三. 带传动的失效形式和计算准则,2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）—σmax ＞[σ] 引起失效,1）过载打滑——由F实传＞Flim引起的失效,二）带传动的计算准则 带传动的计算准则是：保证带传动不打滑的前提下，充分发挥带的传动能力，并使传动带具有足够的疲劳强度和寿命即应满足：,不打滑条件：F实传≤,疲劳强度条件：,§8-3 V带传动的设计,式中：[σ] —由带的疲劳寿命决定的许用拉应力，由实验得出，在108 ～109 次应力循环下，V带的许用应力为：,式中：C—由V带的材质和结构决定 的实验常数Ld—V带的基准长度，m；jn—V带绕行一周时绕过带轮的数目th—V带的预期寿命，h；m—指数，对普通V带，m=11.1一．在特定条件下，单根V带的基本额定功率P1,将[σ] 、σb、σc 代入，取当量摩擦系数f′=0.51,可得V带传动功率的计算公式：,kW,载荷平稳,α1= α2 = 1800 ，即 i=1,Ld为特定长度,二）单根V带的基本额定功率P1——表8-3,P1可根据V带型号、小带轮直径d1及小轮转速n1由表8-3查出。
表8-3 单根普通V带的基本额定功率P1,如：Z型V带、d1=80 mm 、n1=1420 r/min时，P0 = 0.35 kW,A型V带、d1=100 mm 、n1=1420 r/min时，P0 = 1.31 kW,100,A,,1.31,,1420,80,Z,0.35,,,式中： 额定功率增量，考虑传动比i≠1时，带在大带轮 上的弯曲应力较小，在相同寿命的条件下，额定 功率可比i =1时的传动功率大根据V带型号、n1 及i查表8-4当使用条件与特定条件不符时，需引入附加项和修正系数经过修正后单根V带的额定功率[P]为：,二. 实际使用条件下单根V带的许用功率,Kα—包角系数，考虑α≠1800时对传动能力影响， 根据小带轮包角α1查表8-5KL —长度系数，考虑带长不为特定长度时对传动能力 的影响，KL根据V带型号及基准带长Ld查表8-6；,0.10,A,i = 3.62,v=7.44m/s,,∆P = 0.095 kw ≈ 0.1 kw,A型带,表8-5 包角系数Kα,表8-6 普通V带的基准长度系列和长度系数KL,Ld=1250 mm,Z型带,,,三.V带传动正常工作条件及提高带传动承载能力的措施,一） V带传动正常工作的条件,原动机类型,工作机的载荷性质,每天工作时间,取值见表8-7,KA —— 工况系数，取决于,若出现P能传 < Pcα 时，则传动不能正常工作，必须采取措施提高V带传动承载能力。
P —— V带传动需要传递的名义功率，一般为已知条件式中：Z —— V带的根数；,Pcα—— V带传动的计算功率；,二）提高V带传动承载能力的措施,1. 增加V带根数：,3. 增大摩擦系数 —— fv铸铁带轮—皮革带=0.595， fv铸铁带轮—胶带=0.51；,4. 采用新型带：多楔带，齿形带1．传递的功率P，工作条件；2．主、从动轮转速n1和n2或传动比i；3．对传动位置和外部尺寸的要求1．确定带的型号、长度和根数，带轮直径，传动中心距；2．计算初拉力和作用在轴上的压力；3．带轮的材料选择及结构设计四．普通V带传动的设计及参数选择,一）普通V带传动设计的原始数据：,二）普通V带传动设计内容：,三）普通V带传动设计步骤和选择参数：,1．确定计算功率Pc ： Pc=KAP kW,原动机类型（如：轻载启动）,工作机的载荷性质（如：载荷变动小）,每天工作时间（如：=8小时）,空、轻载启动,<10,载荷变动小,1.1,表8-7 工 况 系 数 KA,V带型号↑，带截面尺寸↑，带传动的承载能力↑2. 选择V带型号：,计算功率Pc,小带轮转速n1,注意：当选型点在两种型号交界线（图中粗实线）附近时，可以对两种型号 同时进行计算,如Pc=3.6 kW与n1=1420 r/min交点G2处，可选Z、A型带 同时计算，最后择优选定。
3．确定带轮的基准直径d1和d2,1)初选小轮直径d1,d1对传动影响：带轮直径小时，传动尺寸紧凑，但弯曲应力大，使带的疲劳强度降低；传递同样的功率时，所需有效圆周力也大，使带的根数增多d1选择：一般取d1≥dmin（表8-8），并取标准值带速过高则离心力大，使带与带轮间的压力减小，易打滑因此，必须限制带速v≤vmax.一般应使v=5～25m/s，最佳带速为20～25m/s2)验算带速v： m/s,表8-8 普通V带轮最小基准直径dd1及轮槽数Z,当传动比无要求时：可忽略滑动率ε，则：d2C = d1 = id1,3)确定大轮直径d2：d2应根据传动比要求计算后取标准值,4．确定中心距a和带长Ld,中心距：,ɑO↑↑：尺寸↑，带的垂度↑，带上下抖动加剧， 传动平稳性↓,1)初选中心距ɑO,ɑO↓↓：尺寸小，包角α1小，传动能力降低，带短， 绕转次数u=V/Ld↑，带的疲劳寿命降低结构尺寸有要求时：按要求初定ɑO；结构尺寸无要求时：推荐0.7(d1+d2)≤ɑO≤2(d1+d2),2)初算带长Lca和确定带长Ld,初算带长Lca,按表8-6中标准带长，选取相近的基准长度Ld标准值。
如：Lca=1461 mm，可取Ld=1400 mm或取Ld=1600 mm若Lc超出该型带的长度范围，则应改变中心距或带轮直径重新设计考虑安装、更换V带和调整、补偿初拉力（例如带伸长而松弛后的张紧）中心距变化范围： ɑmin=ɑ-0.015Ld mm ，ɑmax=ɑ+0.03Ld mm,3) 确定中心距ɑ,当V带传动中心距可调时：ɑ可近似计算：ɑ≈ɑ0+ mm,5．确定V带根数z,满足V带传动正常工作要求所需带的根数：,,V带传动正常工作的实际根数Z：将ZC 圆整为Z根当V带根数超过表8-8中荐用的轮槽数时，应改选带轮直径或改选V带型号重新设计F0↓↓：∑Ff↓，Fflim↓，F实传＜Fflim时，就可能出现打滑,F0↑↑：带中应力过大，使带过早松弛，带的使用寿命↓，,6．确定初拉力F0,F0确定原则——既能保证带传动传递额定功率时不打滑，又能保证V带具有一定寿命单根带适宜的初拉力为：,7．计算带对轴的压力FQ计算FQ的目的 —— 用于轴和轴承设计计算,带传动作用于轴上的压力,设计一带式运输机传动系统中第一级用的V带传动已知:电动机型号为Y112M-4，额定功率P=4 kW，转速n1=1440r/min，n2=400 r/min，每天运转时间不超过10h。
五．设计实例分析,工况系数KA,计算功率PC（kW),选V带型号,小轮直径d1（mm）,验算带速v（m/s）,大轮直径d2（mm）,表8-10,图8-12,PC = KAP,表8-8及推荐标准值,V =πd1n1/60000，要求V 在5～25m/s,。