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1、第五章带传动5-1基础知识一、带传动的类型及结构1、带传动的简单介绍如图5-1所示，主动轮1、从动轮3和紧套在两轮上的传动带2组成带传动。带传动的优点是结构简单、传动平稳、造价低廉及缓冲吸振等。缺点是传递的圆周力和功率都不太大、效率不高、传动比不准、存在压轴力、外廓尺寸大、寿命低等。资料个人收集整理，勿做商业用途（图5-2a）、V带传动a）平带传动b）V带传动c）多楔带传动d）同步带传动2、传动带的类型在带传动中，常用的有平带传动（图5-2b）、多楔带传动（图5-2。）a）帘布芯结构b）绳芯结构图5-3普通V带的结构V带受到垂直于底面的弯曲时，底胶缩短而图5-2带传动的类型和同步带传动（图5-
2、2d）等。资料个人收集整理，勿做商业用途在一般机械传动中，V带传动应用的最为广泛。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。V带的工作面是两侧面。V带传动性能上的最主要优点是能产生较平带更大的摩擦力。资料个人收集整理，勿做商业用途如图5-3，标准普通V带由1、顶胶，2、抗拉体，3、底胶，4、包布，等部分组成。普通V带的截型分为Y、ZA、B、C、D、E七种，窄V带的截型分为SPZ、SPA、SPB、SPC四种。上述普通V带和窄V带采用基准宽度制。变宽，顶胶伸长而变窄，带中长度与宽度尺寸与自由状态时相比保持不变的那个面被称为带的节面，节面的宽度称为节宽bp。V带轮的轮槽与配用v带节宽相等处的槽
3、宽称为轮槽节宽Ip，v带轮在轮槽节宽处的直径称为节圆直径dp。国标规定直接取v带轮的轮槽基准宽度bd等于配用V带节宽的名义尺寸，即bd二bp。v带轮在bd处的直径称为基准直径dd。由于取dd:dp，因而在带传动计算中常以dd取代dp。资料个人收集整理，勿做商业用途v带在规定的张紧力下，其截面上与“测量带轮”轮槽基准宽度相重合的宽度处，v带的周线长度称为基准长度Ld，并以Ld表示v带的公称长度。资料个人收集整理，勿做商业用途、带传动工作情况的分析a）不工作时图5-4-Ib）工作时1、带传动中力的分析资料个人收集整理，勿做商业用途带传动的工作原理图传动带是以一定的预紧力Fo紧套在两个带轮上，并使得
4、带和带轮的接触面上产生了正压力，如图5-4。带传动不工作时，传动带两边拉力相等，且为F0;带传动工作时，带绕上主动轮的一边被拉紧，称为紧边，拉力由Fo增加到F!，带绕上从动轮的一边被放松，称为松边，拉力由Fo减少到F2。则有资料个人收集整理，勿做商业用途图5-5带与带轮的受力分析(5-1)匕十0=卩0十2FiF2=2F在图5-5中可知，主动轮作用在带上的摩擦力的方向和主动轮的圆周速度的方向相同，而作用在从动轮上的摩擦力的方向和与带的运动方向相反。资料个人收集整理，勿做商业用途当取主动轮一端的带为分离体时，有总摩擦力Ff和两边拉力对轴心的力矩的代数和T=0，即dpidpidpiFf丄-丘一F2=
5、0即Ff=Fi-F2222在带传动中，有效拉力Fe是带和带轮接触面上各点摩擦力的总和，即(5-2)Fe二Ff二Fi-F2那么带传动所能传递的功率P（单位为kW）为FevP（5-3）1000式中：Fe为有效拉力，单位为N；v为带的速度，单位为m/s。由式（5-1）和式（5-2）得Fi*0寸j(5-4)2、带传动的最大有效拉力Fe带的两边拉力大小的变化反映了带和带轮接触面上摩擦力的变化，它限制着带传动的传动能力。当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值，即Fe达到极限值。此时，带的紧边拉力和松边拉力二者的临界值间的关系为资料个人收集整理，勿做商业用途Fi二F2e(5-5)其中：e自然对数的底e=2.71
6、8)；f摩擦系数(对于V带，用当量摩擦系数fv代替f)；二带在带轮上的包角，单位为rad。而由图5-5可得，带在带轮上的包角为180575=i180-(dp2-dpi)180-(dd2-ddi)(5-6)a兀a180-575：2:180(dp2-dp1)180(dd2-dd1)=a兀adp1、dp2分别为小带轮及大带轮的节圆直径,dd1、dd2分别为小带轮、大带轮的基准直径。联立求解可得关系式:efF1从厂1F2=F12ecfe-1F2F2F1-1/eFec=2F0尹f2Fo百百其中，Fee表示最大(临界)有效拉力，F1、F2也表示其临界值。3、带的应力带的应力有拉应力、弯曲应力和离心应力。拉
7、应力紧边拉应力F二F轨(5-8)松边拉应力二2=AJ式中A为带的横截面面积。(1) 弯曲应力带的弯曲应力二b，由带绕在带轮上而产生。hhh-b:2EEE(5-9)dpdpdd式中h为带的节面以上的高度；h为带的高度；E为带的弹性模量。(2) 离心应力当带作圆周运动时，带本身的质量将引起离心力，因此在带的横截面上就要产生离心应力二e。2qv匚C（5-10）A式中q为传动带单位长度的质量；A为带的横截面面积；v为带的线速度。图5-5表示带工作时的应力分布情况。可知带是处于变应力状态下工作的。带中可能产生的瞬时最大应力发生在带的紧边开始绕向小带轮处。可近似表示为资料个人收集整理，勿做商业用途-max
8、16%（5-11）图5-5带工作时的应力分布情况示意图4、带的弹性滑动和打滑由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动，称为带传动的弹性滑动。这是带传动正常工作时固有的特性。当紧边从绕上主动轮时，带的速度等于主动轮的圆周速度，当由紧边进入小带轮处转到脱离小带轮时，带所受的拉力由F1逐渐降低到F2，带的弹性变形也随之逐渐减小，带沿带轮的运动是一面绕进、一面向后收缩的，带的速度也将过渡到逐渐低于主动轮的圆周速度。资料个人收集整理，勿做商业用途相对滑动现象既发生在主动轮上也发生在从动轮上，但情况恰恰相反。带绕过从动轮时，拉力由F2增大到F1，带的弹性变形随之逐渐增加，带沿带轮的运动是一面绕进、一面向前
9、伸长，带的速度也将过渡到逐渐高于从动轮的圆周速度。资料个人收集整理，勿做商业用途从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度的降低量可用滑动率表示：；_vi_也1oo0o（5-12）其中刚汕兀ddgv160F00060F000,（5-13）兀dp2n2兀dd2rh|v22601000601000式中V1、V2分别为主、从动轮的圆周速度；m、n2分别为主动轮和从动轮的转速；dp1、dp2分别为主动轮和从动轮的节圆直径，可用dd1、dd2近似代换。联立前两式可得资料个人收集整理，勿做商业用途dd2n2二（1一Jddin带传动的实际平均传动比为id且（5-14）n2ddl（1-E）由于滑动率并不大，可不考虑
10、，则上式可表示为i亠，.业n2dd1(5-15)在正常情况下，弹性滑动只发生在带由主、从动轮上离开以前的那一部分接触弧上。随着有效拉力的增大，弹性滑动区段也将扩大，当扩大到整个接触弧，带传动的有效拉力达到最大临界值。此时，若工作载荷再增大，则会产生打滑。资料个人收集整理，勿做商业用途三、V带传动的设计计算1、设计准则带传动的设计准则为：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。带在有打滑趋势时的有效拉力为（用当量摩擦系数fv代替平面摩擦系数f）11Fee二F1（1_）_；1A（1_）（5-16）eeV带的疲劳强度条件为Sax16*讥十或F空二-1联立前两式可得1Fee=（；-i-b
11、1i-c）A（1-（5-18）将上式代入式（5-3），得出单根V带所允许传递的功率(5-19)P，有Ka表确定。2、V带的设计步骤及方法（1）确定计算功率Pca考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素，根据传递的功率巳a=KaP式中：Pa计算功率，单位为kW；P传递的额定功率，单位为kW；Ka工作情况系数，可参考机械设计教材中工作情况系数（2）选择带型根据计算功率PCa和小带轮转速n1由普通V带选型图或窄V带选型图选定带型。（3）确定带轮的基准直径dd1和dd21）初选小带轮的基准直径ddi根据V带轮的最小基准直径表和V带轮的基准直径系列表选取dd1_ddmin。2）验算带的速度v对于普通V带来
12、说，Vmax=2530m/s，对于窄V带来说，Vmax=3540m/s。若vVm，应减小ddi，若v过小，说明所选的ddi过小。一般取v：、20m/s为宜。资料个人收集整理，勿做商业用途3）计算从动轮的基准直径dd2取dd2=iddi，并按V带的基准直径系列表适当圆整。4）确定中心距a和带的基准长度Ld若中心距未给出，可初定中心距，取0.7（ddidd2）：ao:2（ddidd2）计算所需带的基准长度LdLdJI:2ao(dd2ddi)2.(dd2-ddi)4ao(5-20)根据Ld由V带的基准长度系列及长度系数Kl表选取Ld，并计算实际的中心距aaLd-Ld2(5-21)5）验算主动轮上的包
13、角由式5-6应保证dd180-_57.5-120a6）确定带的根数zPea(P。P0)K：Kl(5-22)式中：K.为包角系数;Kl为长度系数；P。为单根V带的基本额定功率；-=P0为单根V带额定功率的增量。3、V带轮的设计带轮的材料主要采用铸铁，转速较高时宜采用铸钢，小功率时可用铸铝或塑料。根据带轮的基准直径选择结构型式和带的截型确定轮槽尺寸进行带轮的结构设计。设计V带轮时应满足质量小；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；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度。资料个人收集整理，勿做商业用途四、V带传动的张紧装置由于各种材质的V带经过一定时间
14、的运转后，就会由于塑性变形而松弛，为了保证带传动的能力，使其能正常工作，发现不足时，必须重新张紧。常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置和张紧轮装置。资料个人收集整理，勿做商业用途定期张紧装置是采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力，使带重新张紧的。自动张紧装置是将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，禾U用电动机的自重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。资料个人收集整理，勿做商业用途图5-6张紧轮装置当中心距不能调节时，采用张紧轮将带张紧。如图5-6。张紧轮一般应放在松边的内侧，而且张紧轮应尽量靠近大轮，以免影响带在小轮上的包角。5-2重点和难点、本章重点(1) 带传动的工
15、作原理、优缺点和应用范围；(2) 带传动的工作情况分析；(3) 带传动的失效形式、设计准则和普通V带的设计计算方法。、本章难点(1) 滑动与打滑的区别；(2) 保证带传动不打滑的条件和影响因素；(3) 保证带具有一定疲劳寿命的条件和影响因素。5-3例题精解例5-1设计某带式输送机传动系统中第一级用的窄V带传动。设已知电动机型号为YIIZM4，额定功率P=4kW，转速ni=1440r/min，传动比i=3.8，天运转时间v10ho资料个人收集整理，勿做商业用途解：1确定计算功率Pea由表5-6查得工作情况系数K，故FCa=Kf=1.14kW=4.4kW2. 选取窄V带带型根据Pea、ni由图5-9确定选用SPZ型。3、确定带轮基准直径由表5-3和表5-7取主动轮基准直径dd80mm。根据式（5-15）,从动轮基准直径dd2odd2二idd1=3.880mm=304mm查表取dd2=315mmo按式（5-13）验算
