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1、第13章 带传动和链传动,第13章 带传动,1了解带传动的类型、特点及应用 2了解V带与带轮的材料、结构及标准 3掌握带传动受力分析及应力分析，掌握弹性滑动与打滑的理论 4掌握带传动的失效形式及设计准则，并掌握V带传动的设计方法 5了解带传动的张紧与维护,重点与难点,1带传动的受力及应力分析、弹性滑动与打滑 2带传动的失效形式、设计准则及V带传动的设计方法,教学基本要求,13-1带传动的类型和应用,带传动组成,靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力,带传动一般是由主动轮、从动轮和紧套在两轮上的传动带及机架组成。,原动机转动,带的传动过程：,主动轮转动,驱动主动轮,从动轮转动,带与轮的摩擦,一
2、、 带传动的类型,1、按传动原理分 （1）摩擦带传动：靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如V带传动、平带传动等； （2）啮合带传动：靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。,2、按带的截面形状分,应用1,应用2,应用3,应用4,应用,多楔带传动：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。,特点:兼有平带弯曲应力小和V带摩擦力大等优点。多用于传递动力较大、功率大、结构紧凑的场合。,应用,工作面：,侧面,同步带传动,应用1,应用2,能够保证准确的传动比，传动比i12， 适应带速范围广，同步齿形带的带速为40-50m/s， 传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。,圆带传动
3、,牵引能力小。常用于仪器、家用器械、人力机械中。,特点:,3、按传动形式分,1）开口传动,两轮同向转动,2）交叉传动,3）半交叉传动,平带,两轴空间交错,带磨损快,两轮反向转动,二、带传动几何参数,中心距a两带轮轴线间的距离,包角带与带轮接触弧所对的中心角,(1)包角的计算:,代入得:,(2)带长:,三、带传动的张紧,根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；,1、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。,1）定期张紧装置,2、张紧的方式,调整螺钉,调整螺钉,滑道式张紧装置,
4、摆架式张紧装置,调整中心距,2）自动张紧装置,3）张紧轮装置,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。,四、带传动的优缺点,优点： 远距离传动 可缓冲、减振，运转平稳 过载保护 结构简单, 精度低, 成本低,缺点： 外廓尺寸大 弹性滑动，传动比不固定，效率低 轴与轴承受力大 寿命短 需要张紧装置 不宜用于高温, 易燃场合,五、 V带传动的主要性能与应用,0.900.95,传动功率：,传动效率：,传动比：,通常i,通常P100kw；,传动速度：,通常v25m/s；,带传动常用在中小功率电动机与工作机之间的动力传递。,六、带传动的维护,
5、安装时不能硬撬；,带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒；,安装时两轮槽应对准，处于同一平面。,定期张紧；,带传动应加防护罩；,不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀；,13-2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,带工作前：,带工作时：,此时，带只受初拉力F0作用,松边退出主动轮的一边,紧边进入主动轮的一边,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,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,紧边拉力增量松边拉力减量F,因此：,F1 F0 F,F2 F0 F
6、,F0 (F1 F 2) / 2 (13-1),带所传递的功率为：,P F v /1000,v 为带速,带与带轮间的总摩擦力Ff,得：Ff =F1-F2,带传动的有效拉力F F =Ff =F1-F2,P 增大时， 所需的F (即Ff )加大。但Ff 不可能无限增大。,通过推导，得,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。,带传动中的最大有效拉力及其影响因素,式中：,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,为带在带轮上的包角(弧度）;,e为自然对数的底（e=2.718）,当带有打滑趋势时,摩擦力达到极限值,带
7、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:,柔韧体摩擦欧拉公式,为带与带轮间的摩擦系数（对V带则为当量摩擦系数 ）；,fv,联解得带即将打滑时，三力计算公式：,影响最大有效拉力的几个因素：,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，传动, F,能力增强，故应保证小带轮的包角1。,这一要求限制了最大传动比 i 和最小中心距 a 。,i,1,;,a,1,因为：,f,F,传动能力增加,对于V带，应采用当量摩擦系数 fv,工作时，带横截面上的应力由三部分组成：,由紧边和松边拉
8、力产生的拉应力；,由离心力产生的拉应力；,由弯曲产生的弯曲应力。,1、拉力F1、F2 产生的拉应力1 、2,A 带的横截面积,紧边拉应力：,松边拉应力：,13-2带传动的受力分析,设：,带绕过带轮作圆周运动时会产生离心力。,作用在微单元弧段dl 的离,心力为dC，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,2、离心力产生的拉应力c,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
9、）却作用于带的全部，且各剖面处处相等。,与离心拉应力不同，弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上 。,3、带弯曲而产生的弯曲应力b,带绕过带轮时发生弯曲，由材力公式：,带的高度,带的弹性模量,显然：,d,b ,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,带横截面的应力为三部分应力之和。,各剖面的应力分布为：,由此可知，带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。,离心应力,拉应力,弯曲应力,13-4带传动的弹性滑动、打滑和传动比,设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为：,紧边：,松边：, F1 F2, 1 2,带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后
10、于轮速。,带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。,1、弹性滑动,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？,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.,定义： 由于带的两边弹性变形不等所引起的带与带轮之间的微量相对滑动，称为带的弹性滑动。,2、 F1 F2，故松紧边单位长度上的变形量不等。,产生的原因：,1、带是弹性体。,弹性滑动的特点： 弹性滑动不可避免 Fe
11、 弹性滑动 弹性滑动范围 后果： 带速滞后于主动轮，超前于从动轮v1 v带 v2 带传动传动比不稳定,弹性滑动率：,带的弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率。,传动比i：,实际传动比,理论传动比,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。,一般传动中， 0.010.02,故计算时可忽略不计,2、打滑,特点： 打滑可以避免，而且应当避免 短时打滑起到过载保护作用 打滑先发生在小带轮处 后果： 打滑带的剧烈磨损从动轮转速剧烈降低失效,13-5 V带传动计算,一、V带的类型与结构,V带类型繁多，尺寸规格已标准化。,1）V带的类型,普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V
12、带、齿形V带、联组V带等等。,2）普通V带的结构,普通V带均制成无接头的环状带。按带芯的结构分为帘布芯V带和绳芯V带两种。,帘布结构制造方便，抗拉强度高，应用较广。,绳芯结构柔韧性好，抗弯强度高，用于转速高、带轮直径小的场合。,1）失效形式： 打滑、疲劳破坏,要保证带的疲劳寿命，应使最大应力不超过许用应力：,或：,二、单根普通V带的许用功率,1、带传动的失效形式和设计准则,疲劳强度条件,根据欧拉公式，即将打滑时的最大有效拉力为：,不打滑条件,则：,由此得单根带所能传递的功率：,此式包含了不打滑、不疲劳两个条件。,2、 V带传动的设计计算,（1）单根V带的许用功率,表133列出了在特定条件下单根
13、普通V带所能传递的功率，称为基本额定功率 P0 。,特定条件：,传动载荷平稳；,i 1，12；,特定带长,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，,传动能力提高，则额定功率增加。,（2） V带传动的设计步骤,设计内容：确定V带的型号、
14、长度L和根数Z、传动中心距a及带轮基准直径，画出带轮零件图等。,1）确定计算功率,计算功率：,KA -工作情况系数 详见表2-10 P26,型号的确定: 根据Pc和小带轮的转速n1， 由选型图确定。,式中：,2 ）选择V带的型号,当所选取得结果在两种型号的分界线附近，可以两种型号同时计算，最后从中选择较好的方案。,带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低。应取：d1dmin,3）带轮直径与带速,大带轮的直径d2：,d1 、d2：必须符合带轮的基准直径系列,带速：,一般应使v在525m/s的范围内。,离心力增大，带轮间摩擦力减小，容易打滑。,带速不宜过高，否则,单位时间内绕过带轮的次数也增多，
15、降低传动带的工作寿命。,带速不宜过低，否则,当传递功率一定时，传递的圆周力增大，带的根数增多。,4）中心距、带长和包角,按下式初步确定中心距a0,初选a0后，可根据下式计算带的初选长度L0,根据初选长度L0，由表2-2选取与其相近的基准长度Ld作为所选带的长度，然后就可以计算出实际中心距a，即,小轮包角：,一般应使1120 ,否则可加大中心距或增加张紧轮。,考虑安装调整和补偿张紧力的需要，中心距变动范围为： (a0.015 Ld )(a0.03 Ld ),5）确定V带根数Z,带的根数应取整数。为使各带受力均匀，根数不宜过多，一般应满足z10。如计算结果超出范围，应改V带型号或加大带轮直径后重新设计。,6）初拉力,保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件。初拉力不足，会出现打滑，初拉力过大将增大轴和轴承上的压力，并降低带的寿命。,计算公式：,7） 带传动作用在带轮轴上的压力FQ,7、计算带的根数 z,2、根据n1、 Pc 选择带的型号,3、确定带轮基准直径d1、d2,带轮愈小，弯曲应力愈大，所以d1 dmin,d2 = i d1(1)，圆整成标准值,具体步骤,1、确定计算功率 Pc KAP,工况系数，查表,4、验算带速v (v525m/s),N,5、确定中心距 a 及带长 Ld,6、验算主动轮的包角1,N,z 10？,
