单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,7,章 带传动,7.1,概述,7.2 V,带的标准及带轮的结构,7.3,带传动的工作原理,7.4,普通,V,带传动设计,第7章 带传动7.1 概述,1,7.1,概述,带传动是一种常用的机械传动形式，它的主要作用是传递转矩和改变转速大部分带传动是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的本章将对带传动的工作情况进行分析，并给出带传动的设计准则和计算方法重点介绍,V,带传动的设计计算7.1概述,2,如图7-1所示，带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，使从动带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递图7-1,主动轮,从动轮,传动带,如图7-1所示，带传动一般是由主动轮、从动轮,3,7.1.1、带传动的特点,(1)带传动是通过中间挠性件带传递运动和动力的,传动带具有良好的弹性,有缓冲和吸振作用，因此带传动传动平稳,噪音小2)带传动可用于中心距较大的两轴间的传动其结构简单,制造、安装、维护方便7.1.1、带传动的特点,4,(3)对于摩擦型带传动,过载时带和带轮面间发生打滑,可防止其他零件破坏,故对系统具有保护作用。
4)在摩擦带传动中，带与带轮接触面间有相对滑动,不能保证准确的传动比,对轴和轴承的压力较大,传动效率低,带的寿命较短,传动的外廓尺寸较大3)对于摩擦型带传动,过载时带和带轮面间发生打滑,可,5,7.1.2、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7.1.2、带传动的类型,6,2.按用途分,（1）传动带 传递动力用,（2）输送带 输送物品用本章仅讨论传动带,2.按用途分,7,3.,按传动带的截面形状分,（,1,）平带,平带的截面形状为矩形,内表面为工作面,主要用于两轴平行,转向相同的较远距离的传动如图7-2所示,图 7-2,3.按传动带的截面形状分图 7-2,8,平带实物,平带实物,9,（,2,）,V,带：,V,带的截面形状为梯形,两侧面为工作面,带轮的轮槽截面也为梯形根据斜面的受力分析可知,在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下,V,带产生的摩擦力要比平带的摩擦力大,所以,V,带传动能力强,结构更紧凑,在机械传动中应用最广泛如图7-3,所示,图 7-3,（2）V带：V带的截面形状为梯形,两侧面为工作面,带轮,10,V,带实物,V带实物,11,（,3,）多楔带：,多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起,如图7-4(,b),所示,它兼有平带和,V,带的优点且弥补其不足,多用于结构紧凑的大功率传动中。
图7-4,（,a）,（,b）,（3）多楔带：多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起,如图7,12,多楔带实物,多楔带实物,13,（,4,）圆形带：,圆形带的截面形状为圆形,如图7-5所示,仅用于如缝纫机、仪器等低速小功率的传动图 7-5,（4）圆形带：圆形带的截面形状为圆形,如图7-5所示,14,（,5,）齿形带（同步带）：,同步齿形带即为啮合型传动带,如图7-6所示同步带内周有一定形状的齿5）齿形带（同步带）：同步齿形带即为啮合,15,图 7-6 同步带传动,图 7-6 同步带传动,16,同步带实物,同步带实物,17,传动带实物,传动带实物,18,7.2 V,带的标准及带轮的结构,7.2.1、普通,V,带标准：,普通,V,带应用最广，其截面呈楔角等于,40,的梯形，相对高度,h/bp0.7,，工作面是带的两侧面，带与轮槽底部应有间隙考虑到,V,带张紧后产生的横向收缩变形，小带轮槽角,=32,、,34,、,36,、,38,普通,V,带的规格尺寸、性能、测量方法及使用要求等均已标准化普通,V,带按截面大小分为,Y,、,Z,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,七种型号，各型号代表的截面尺寸及具有的长度查表,7-1,。
7.2 V带的标准及带轮的结构,19,表,7-1,普通,V,带截面尺寸和单位带长质量,(GB/T 11544-1992),表7-1 普通V带截面尺寸和单位带长质量(GB/T 11,20,V,带实物,V带实物,21,7.2.2、,V,带的结构,标准,V,带都制成无接头的环形带，其横截面结构如图7-7所示强力层的结构形式有帘布结构和线绳结构7.2.2、V带的结构,22,图7-7,图7-7,23,7.2.3,普通,V,带轮的结构,1,、,V,带轮的设计要求,质量小、结构工艺性好、无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工,(,表面粗糙度一般应为,3.2),，以减小带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀2,带轮的材料,带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为,HT150,或,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7.2.3普通V带轮的结构,24,3,、,V,带轮的结构,带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成轮缘是带轮的工作部分，制有梯形轮槽轮槽尺寸见表轮毂是带轮与轴的联接部分，轮缘与轮毂则用轮辐（腹板）联接成一整体。
带传动(公开课)课件,25,实心带轮,V,带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式：,（,1,）实心带轮,实心带轮V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式：,26,（,2,）腹板带轮,腹板带轮,（2）腹板带轮腹板带轮,27,（,3,）孔板带轮,孔板带轮,孔板带轮,28,（,4,）轮辐带轮轮辐带轮,（4）轮辐带轮轮辐带轮,29,7.3,带传动的工作原理,7.3.1,带传动的受力分析,1.,初拉力,为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力套在带轮上当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，称为初拉力,F,0,，如图7-8所示7.3带传动的工作原理,30,图 7-8 不工作时,图 7-8 不工作时,31,当传动带传动时，由于带与带轮接触面之间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等，如图,7-9,所示一边被拉紧，拉力由,F,0,增大到,F,1,，称为紧边；一边被放松，拉力由,F,0,减少到,F,2,，称为松边设环形带的总长度不变，则紧边拉力的增加量,F,1,-F,0,应等于松边拉力的减少量,F,0,-F,2,F,1,-F,0,=F,0,-F,2,F,0,=,（,F,1,+F,2,）,/2,当传动带传动时，由于带与带轮接触面之间摩擦力,32,图 7-9 工作时,图 7-9 工作时,33,2.,有效拉力,带两边的拉力之差,F,称为带传动的有效拉力。
实际上,F,是带与带轮之间摩擦力的总和，在最大静摩擦力范围内，带传动的有效拉力,F,与总摩擦力相等，,F,同时也是带传动所传递的圆周力，即,F=F,1,-F,2,(7-1),带传动所传递的功率为,P=Fv/1000,(7-2),式中,P,为带传递功率,单位为,kW,；,v,为带速,单位为,m/s,当带速一定时,传递功率,P,愈大,则有效拉力,F,愈大,所需带与轮面间的摩擦力也愈大当功率一定时,转速愈高,带的有效拉力就愈小2.有效拉力,34,3.,带传动的最大摩擦力,有效拉力的临界值,当传动带和带轮间有全面滑动趋势时，摩擦力达到最大值，即有效圆周力达到最大值此时，紧边拉力和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示，即,欧拉公式 （,7-4,）,最大有效拉力,3.带传动的最大摩擦力有效拉力的临界值 欧拉公式,35,7.3.2,带传动的应力分析,带传动工作时,带中的应力由以下三部分组成,1.,带的拉力产生的紧边拉应力,1,和松边拉应力,2,为,式中,A,为带的横截面面积,单位为,mm2,7.3.2 带传动的应力分析式中,A为带的横截面面积,36,2.,带的离心力产生的离心拉应力,由于带本身的质量,带绕过带轮时随着带轮作圆周运动将产生离心力。
离心力将使带受拉,在截面产生离心拉应力,式中,c,为离心拉应力,单位为,MPa,；,v,为带速,单位为,m/s,；,q,为带单位长度上的质量,单位为,kg/m,见表,7-1,2.带的离心力产生的离心拉应力式中,c为离心拉应力,37,表,7-1,普通,V,带截面尺寸和单位带长质量,(GB/T 11544-1992),表7-1 普通V带截面尺寸和单位带长质量(GB/T 11,38,3.,带的弯曲产生的弯曲应力,弯曲时横截面上的正应力分布规律如图7-10所示,图7-10,3.带的弯曲产生的弯曲应力图7-10,39,传动带绕经带轮时要弯曲,其弯曲应力可近似按下式确定：,式中,E,为带的弹性模量,单位为,MPa,；,h,为带的厚度,单,位为,mm,；,d,d,为带轮的基准直径,单位为,mm,传动带绕经带轮时要弯曲,其弯曲应力可近似按下式确定：式中,40,图示7-11为带工作时的应力分布情况,各截面的应力大小由该处引出的带的法线长短表示最大应力发生在紧边和小轮接触处,其值为,max=,1+,c+,b1 (7-7),由图7-11可知,带在工作过程中,其应力是在,min=,2+,c,与,max=,1+,c+,b1,之间不断变化的,因此,带经长期运行后会发生疲劳破坏。
图示7-11为带工作时的应力分布情况,各截,41,max=,1+,c+,b1,图 7-11,max=1+c+b1图 7-11,42,带传动(公开课)课件,43,为保证带具有足够的疲劳强度,应满足,max=,1+,c+,b1,式中,为根据疲劳寿命决定的带的许用应力,其单位为,MPa,其值由疲劳实验得出疲劳破坏是指材料在交变应力作用下的破坏,.,为保证带具有足够的疲劳强度,应满足,44,7.3.3,带传动的弹性滑动和传动比,1.,弹性滑动,由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量相对滑动称为弹性滑动，这是带传动中固有的特性7.3.3带传动的弹性滑动和传动比,45,从动轮,主动轮,松边,紧边,图 7-12,从动轮主动轮松边紧边图 7-12,46,这种由于带的弹性和拉力差而引起的带与带轮之间的局部相对滑动称弹性滑动所以,带工作时弹性滑动是不可避免的由上述可知,由于弹性滑动的存在,导致从动轮的圆周速度,v2,低于主动轮的圆周速度,v1,其降低程度用滑动率,表示,:,这种由于带的弹性和拉力差而引起的带与带轮之间的局部相对,47,考虑弹性滑动影响而得出的传动比公式表示如下：,式中,n,1,、,n,2,为主、从动轮转速,单位为,r/m,in,；,dd,1,、,dd,2,为主、从动轮基准直径,单位为,mm,。
7-8,）,考虑弹性滑动影响而得出的传动比公式表示如下：式中,n1、,48,2,打滑,由于传递载荷的需要，当带传动所需有效圆周力超过带与带轮面间摩擦力的极限时，带与带轮面在整个接触弧段发生显著的相对滑动打滑将使带传动失效并加剧带的磨损，因而在正常工作中应当避免出现打滑现象2 打滑,49,弹性滑动,打滑,现象,在局部接触弧上的相对滑动,带在带轮上的全面滑动,原因,带的弹性和拉力差,过载,不,同,点,性质,是正常现象，不可避免,是失效形式，必须避免,后果,不能保证准确的传动比，因为,v,1,v,2,降低传动效率，因为有速度损失,引起带的磨损,引起带发热，,容易疲劳，寿命短,使带的磨损加剧,从动轮转速急剧降低，,使传动失效,3.,可防止损坏其他零件，起保护作用,弹性滑动和打滑的区别,弹性滑动打滑现象在局部接触弧上的相对滑动带在带轮上的全面滑动,50,7.4,普通,V,带传动设计,7.4.1.,带传动的失效形式和设计准则,带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳断裂因此,带传动的设计准则为,:,在保证不打滑的条件下,带有一定的疲劳强度7.4 普通V带传动设计,51,7.4.2.单根,V,带的基本额定功率,单根,V,带所能传递的功率与带的型号、长度、带速、带轮直径、包角大小及载荷性质等有关。
为便于设计,将实验测得的在载荷平稳、包角为180及特定长度条件下的单根,V,带在保证不打滑并具有一定寿命时所能传递的功率,P,0,称为基本额定功率,依此作为设计的依据各种型号,V,带的,P,0,值见表,7-3,表,7-3,单根,V,带的基本额定功率(略）,7.4.2.单根V带的基本额定功率,52,当实际使用条件与实验条件不符时,表,7-3,中的,P,0,值应当加以修正,修正后即得实际工作条件下单根,V,带所能传递的功率,称为许用功率,P,0,P,0,的计算公式为,P,0,=(,P,0,+,P,0,),K,K,L,(7-9),当实际使用条件与实验条件不符时,表7-3中的P0值应当,53,式中,K,为包角系数,考虑不同包角对传动能力的影响,其值见表,7-4,；,K,L,为长度系数,考虑不同带长对传动能力的影响,其值见表,7-5,；,P,0,为功率增量,单位为,kW,考虑传动比,i,1,时带在大带轮上的弯曲应力较小,从而使,P,0,值有所提高,见表,7-6,表,7-6,单根普通,V,带,i,1,时额定功率的增量,（,略）,式中,K为包角系数,考虑不同包角对传动能力的影响,其,54,表,7 4,包 角 系 数,K,表 7 4 包 角 系 数 K,55,表,7-5,普通,V,带的长度系列和带长修正系数,表7-5 普通V带的长度系列和带长修正系数,56,7.4.3.设计计算,设计,V,带传动时,一般已知条件是传动的用途、工作条件、传递的功率、主从动轮的转速(或传动比)、传动的位置要求及原动机类型等；设计的内容是确定,V,带的型号、长度和根数,传动中心距,带轮的材料、结构和尺寸,作用于轴上的压力等。
7.4.3.设计计算,57,设计步骤如下:,(1)确定计算功率,P,c,：,P,c,=,K,A,P,(7-10),式中,K,A,为工况系数,见表,7-7,；,P,为传递名义功率(如电动机的额定功率),单位为,kW设计步骤如下:,58,表,7-7,工 况 系 数,K,A,表7-7 工 况 系 数 KA,59,(2)选择带的型号带的型号可根据计算功率,P,c,和小带轮转速,n,1,由图,8-11,选取临近两种型号的交界线时,一般选小型号,或按两种型号同时计算,分析比较后决定取舍3)确定小带轮直径,d,d,1,带轮直径愈小,传动所占空间愈小,但弯曲应力愈大,带愈易疲劳表,7-8,列出了普通,V,带轮的最小基准直径设计时,应使小带轮基准直径,d,d,1,d,d,m,in,2)选择带的型号带的型号可根据计算功率Pc和小带轮转,60,图7-,13,图7-13,61,表,7-8,普通,V,带轮最小基准直径,表7-8 普通V带轮最小基准直径,62,(4)验算带速,v普通,V,带质量较大,带速较高,会因惯性离心力过大而降低带与带轮间的正压力,从而降低摩擦力和传动能力；带速过低,则在递相同功率的条件下所需有效拉力,F,较大,要求带的根数较多。
一般以,v=(525)m/s,为宜带速的计算公式为,（,7-11,）,(4)验算带速v普通V带质量较大,带速较高,会因惯,63,(5)确定大带轮基准直径,d,d,2,、,d,d,1,通常按表,7-8,推荐的基准直径系列进行调整7-12,）,(5)确定大带轮基准直径 dd2、dd1通常按表7-,64,表,7-8,带轮基准直径,d,d,系列,表 7-8 带轮基准直径dd系列,65,(6)确定中心距,a,和带的基准长度,L,d,当中心距较小时,传动较为紧凑,但带长也减小,在单位时间内带绕过带轮的次数增多,即带内应力循环次数增加,会加速带的疲劳；而中心距过大时,传动的外廓尺寸大,且高速运转时易引起带的颤动,影响正常工作一般初定中心距,a,0,可根据题目要求或按以下范围估算:,0.7(,d,d,1,d,d,2,),a,0,2(,d,d,1,d,d,2,)(7-13),初选后,可根据下式计算,V,带的初选长度,L,0,(6)确定中心距a和带的基准长度Ld当中心距较小时,66,（,7-14,）,（7-14）,67,根据,L,0,按表,7-5,选取接近的基准长度,L,d,传动的实际中心距可近似按下式确定：,（,7-15,）,根据L0,按表7-5选取接近的基准长度Ld。
传动的实,68,考虑到安装、调整和带松弛后张紧的需要,中心距应当可调,并留有调整余量,其变动范围为,a,m,in,a,0.015,L,d,a,m,a,x,a,0.03,L,d,（,7-16,）,（,7-17,）,考虑到安装、调整和带松弛后张紧的需要,中心距应当可调,69,(7)验算小带轮上的包角,1,包角是影响带传动工作能力的主要参数之一包角大,带的承载能力高；反之易打滑在,V,带传动中,一般小带轮上的包角,1,不宜小于120,个别情况下可小到90,否则应增大中心距或减小传动比,也可以加张紧轮1,的计算公式为,（,7-18,）,(7)验算小带轮上的包角1包角是影响带传动工作能力的,70,(8)确定,V,带的根数,ZV,带的根数,Z,可由下式计算:,（,7-19,）,(8)确定V带的根数ZV带的根数Z可由下式计算:（7,71,(9)计算初拉力,F,0,初拉力是保证带传动正常工作的重要参数初拉力不足,易出现打滑；初拉力过大,V,带寿命缩短,压轴力增大既保证传动功率,又不出现打滑的单根,V,带所需的初拉力,F,0,可由下式计算:,（,7-20,）,(9)计算初拉力F0初拉力是保证带传动正常工作的重要参,72,(10)计算轴上压力,F,y,。
为了设计支承带轮的轴和轴承,需知带作用在轴上的载荷,F,y,的大小为了简化计算,可近似的按两倍带初拉力,F,0,进行计算由图,7-14,可知：,（,7-21,）,(10)计算轴上压力Fy为了设计支承带轮的轴和轴承,73,式中,F,y,为作用在带轮轴的径向压力,单位为,N；Z,为带的根数；,F,0,为单根带的初拉力,单位为,N；,1,为小带轮上的包角，单位为度()式中,Fy为作用在带轮轴的径向压力,单位为N；Z为带的,74,图,7-14,图 7-14,75,8.5 V,带传动的张紧、安装和维护,1.,带传动的张紧,调整中心距方式,采用定期改变中心距的方法来调节带的张紧力，使带重新张紧常见的有,滑道式,和,摆架式,两种结构滑道式,张紧轮方式,定期张紧,自动张紧,8.5 V带传动的张紧、安装和维护 1.带传动的张紧 调整中,76,摆架式,14.4 V,带传动的张紧、安装和维护,摆架式14.4 V带传动的张紧、安装和维护,77,自动张紧,将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，利用电动机的自重，使带轮绕固定轴摆动，以自动保持张紧力带传动的张紧、安装和维护,自动张紧 将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上,78,当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，如图所示。
张紧轮一般放在松边的内侧，使带只受单向弯曲，同时张紧轮还应尽量靠近大轮，以免过分影响带在小轮上的包角张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径张紧轮方式,14.4 V,带传动的张紧、安装和维护,当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，如图所示张紧轮一,79,讨论题,1,、右图所示三个带传动方案，其中,：,a,a,=a,b,D,1a,D,1b,D,2a,=D,2b,a,b,a,c,D,1b,=D,1c,D,2b,=D,2c,试分析哪个方案传动能力最强？,讨论题1、右图所示三个带传动方案，其中：,80,讨论题,2,、分析下图所示带传动张紧轮合理的布置方案讨论题2、分析下图所示带传动张紧轮合理的布置方案81,讨论题,3,、分析下图所示带传动合理的转动方向讨论题3、分析下图所示带传动合理的转动方向82,讨论题,4,、带传动中，在预紧力相同的条件下，,V,带比平带传递功率大的主要原因是,强度高,b.,没有接头,c.,有楔形增压作用,d.,尺寸小,5,、带传动中，,v,1,、,v,2,分别为主动带轮和从动带轮的圆周速度，,v,为带速，它们之间的关系为,v,1,=v,2,=v b.v,1,v,v,2,c.v,1,v,v,2,6,、带传动工作时产生弹性滑动是因为,。
a.,带的预紧力不够,b.,紧边和松边拉力不等,c.,带绕过带轮时有离心力,d.,带和带轮间摩擦力不够,7,、若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在,a.,进入主动轮,b.,进入从动轮,c.,退出主动轮,d.,退出从动轮,讨论题4、带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带传递功率,83,讨论题,8,、同一,V,带传动中，若主动轮转速不变，用于减速（小轮主动）时比用于增速（大轮主动）时所传递功率,大,b.,相等,c.,小,9,、在下列提高带传动功率的措施中，,不合适适当增大预紧力,b.,增大轴间距,c.,增加带轮表面粗糙度,d.,增大小带轮直径,10,、带的楔角,与带轮轮槽角之间的关系为,a.,=,b.,c.,讨论题8、同一V带传动中，若主动轮转速不变，用于减速（小轮主,84,由表,11-5,查得,k,A,=1.2,例如：,P,d,=k,A,P=1.23=3.6,kW,已知：,P=3,kW,，,n,1,=1420,r/min,，,n,2,=340,r/min,，两班制工作,2.,选取,V,带型号,试设计某液体搅拌机用,V,带传动,解：,选用,A,型,V,带,1.,计算设计功率,P,d,由表11-5查得kA=1.2例如：Pd=kAP=1.23=,85,取,=0.015,3.,确定带轮基准直径,合适,由表,11-6,、,11-7,选,A,型,V,带,在,5%,的范围内,d,d1,=80,mm,表,11-7,取,d,d2,=315,mm,取=0.0153.确定带轮基准直径合适由表11-6、11,86,由表,11-2,取,L,d,=1600,mm,4.,验算,V,带速度,在,5,25,m/s,内,5.,基准长度,L,d,和中心距,a,取,a,0,=450,mm,0.7,（,d,d1,+d,d2,)a,0,2(d,d1,+d,d2,),276.5,mm,a,0,790,mm,由表11-2取Ld=1600mm4.验算V带速度在525m,87,由表,11-9,内插得,k,=0.923,6.,包角,1,由表,11-2,得,k,L,=0.99,7.V,带的根数,Z,由表,11-4,内插得：,P,1,=0.7953,P,1,=0.0001Tn,1,=0.17kW,取,4,根,由表,11-8,得：,T,1,=1.2 Nm,由表11-9内插得 k=0.9236.包角1由表11-,88,8.,初拉力,F,0,由表,11-1,得,q,=0.1,kg/m,=1035,N,=133.43,N,9.,轴上的载荷,F,Q,10.,绘制,V,带轮的工作图,8.初拉力F0由表11-1得 q=0.1kg/m=103,89,思考题,思考题,90,思考题,思考题,91,思考题,思考题,92,思考题,BACK,思考题BACK,93,带传动(公开课)课件,94,。