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1、第第9章章 带传动带传动9.1 带传动的类型和特点 带带传传动动一一般般是是由由主主动动轮轮、从从动动轮轮、紧紧套套在在两两轮轮上上的的传传动动带带及及机机架架组组成成。当当原原动动机机驱驱动动主主动动带带轮轮转转动动时时，由由于于带带与与带带轮轮之之间间摩摩擦擦力力的的作作用用，使使从从动动带带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型按传动原理分：按传动原理分：（1 1）摩摩擦擦带带传传动动：靠靠传传动动带带与与带带轮轮间间的的摩摩擦擦力力实实现现传传动动，如如V V带带传传动动、平带传动等；平带传动等；（
2、2 2）啮啮合合带带传传动动：靠靠带带内内侧侧凸凸齿齿与与带带轮轮外外缘缘上上的的齿齿槽槽相相啮啮合合实实现现传传动动，如同步带传动。如同步带传动。9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型按传动带的截面形状分：按传动带的截面形状分：（1 1）平带平带：平带的截面形状为矩形，：平带的截面形状为矩形，内表面内表面为工作面。为工作面。（2 2）V V带带：截截面面形形状状为为梯梯形形，两两侧侧面面为工作表面。为工作表面。9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型（4 4）圆圆形形带带： 横横截截面面为为圆圆形形。只用于小功率传动。只用于小功率传动。 （5 5）齿形带齿形带（同步带）
3、：（同步带）：（6 6）齿孔带：齿孔带：（3 3）多多楔楔带带：它它是是在在平平带带基基体体上上由由多多根根V V带带组组成成的的传传动动带带。可可传递很大的功率。传递很大的功率。按传动带的截面形状分：按传动带的截面形状分：9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型按用途分：按用途分：（1 1）传动带传动带 传递动力用；传递动力用；（2 2）输送带输送带 输送物品用。输送物品用。本章仅讨论传动带。本章仅讨论传动带。9.1 带传动的类型和特点9.1.2 带传动的特点能吸收振动，缓和冲击能吸收振动，缓和冲击, ,传动平稳，噪音小；传动平稳，噪音小；过过载载时时，带带会会在在带带轮轮上上打打
4、滑滑，防防止止其其他他机机件件损损坏坏，起起到到过过载载保护作用；保护作用；结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；u带带与与带带轮轮之之间间存存在在一一定定的的弹弹性性滑滑动动，故故不不能能保保证证恒恒定定的的传传动动比，传动精度和传动效率低；比，传动精度和传动效率低；u由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；u带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；u带的寿命较短，需要经常更换；带的寿命较短，需要经常更换；u不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。不适用于高温、易燃
5、及有腐蚀介质的场合。 9.2 带传动的工作情况分析9.2.1 带传动的受力分析 把把一一根根或或多多根根环环形形V V带带张张紧紧套套装装在在主主动动轮轮1 1和和从从动动轮轮2 2上上，使使带带与与带带轮轮的的接接触触面面间间产产生生压压力力。工工作作时时，靠靠带带与与带带轮轮间间的的摩摩擦擦力力传传递递运运动动与与动动力力。在在一一定定的的条条件件下下，摩摩擦擦力力有有一一极极限限值值，如如果果工工作作阻阻力力超超过过了了摩摩擦擦力力的的极极限限值值，带带将将在在带轮面上带轮面上打滑打滑，带传动将不能正常工作。，带传动将不能正常工作。9.2 带传动的工作情况分析9.2.1 带传动的受力分析
6、当当传传动动带带静静止止时时，带带两两边边承承受受相相等等的拉力，称的拉力，称为为初拉力初拉力初拉力初拉力F F0 0。当当传传动动带带传传动动时时，由由于于带带与与带带轮轮接接触触面面之之间间摩摩擦擦力力的的作作用用，带带两两边边的的拉拉力力不不再再相相等等。一一边边被被拉拉紧紧，拉拉力力由由F0增增大大到到F1，称称为为紧紧紧紧边边边边；一一边边被被放放松松，拉拉力力由由F0减减少少到到F2，称称为为松松松松边边边边。设设环环形形带带的的总总长长度度不不变变，则则紧紧边边拉拉力力的的增增加加量量F1-F0应应等等于于松松边边拉拉力力的减少量的减少量F0-F2。F F1 1-F-F0 0=F
7、=F0 0-F-F22F F0 0= =（F F1 1+F+F2 2）/2/29.2 带传动的工作情况分析9.2.1 带传动的受力分析 带带两两边边的的拉拉力力之之差差F=FF=FF=FF=F1 1 1 1-F-F-F-F2 2 2 2称称为为带带传传动动的的有有有有效效效效拉拉拉拉力力力力。实实际际上上F F是是带带与与带带轮轮之之间间摩摩擦擦力力的的总总和和，在在最最大大静静摩摩擦擦力力范范围围内内，带带传传动动的有效拉力的有效拉力F F与总摩擦力相等，与总摩擦力相等，F F同时也是带传动所传递的同时也是带传动所传递的圆周力圆周力圆周力圆周力。 在在一一定定的的初初拉拉力力F F0 0作作
8、用用下下，带带与与带带轮轮接接触触面面间间摩摩擦擦力力的的总总和和有有一一极极限限值值。当当带带所所传传递递的的圆圆周周力力超超过过带带与与带带轮轮接接触触面面间间摩摩擦擦力力的的总总和和的的极极限限值值时时，带带与与带带轮轮将将发发生生明明显显的的相相对对滑滑动动，这这种种现现象象称称为为打打打打滑滑滑滑。带带打打滑滑时时从从动动轮轮转转速速急急剧剧下下降降，使使传传动动失失效效，同同时时也加剧了带的磨损，应避免打滑。也加剧了带的磨损，应避免打滑。9.2 带传动的工作情况分析9.2.2 带的应力分析1. 紧边和松边拉力产生的拉应力紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力：紧边拉应力：松边拉应力：
9、松边拉应力：式中：式中：A带的横截面积，带的横截面积，mm2。9.2 带传动的工作情况分析9.2.2 带的应力分析2. 离心力产生的拉应力离心力产生的拉应力式中：式中：q传动带每米长的质量，传动带每米长的质量，kg/m； v带的线速度，带的线速度，m/s。9.2 带传动的工作情况分析9.2.2 带的应力分析3. 弯曲应力弯曲应力式中：式中：y带的中性层到带的最外层的垂直距离，带的中性层到带的最外层的垂直距离，mm； E带的弹性模量，带的弹性模量，MPa； d带轮直径，带轮直径，mm。最大应力发生在紧边与小带轮接触处：最大应力发生在紧边与小带轮接触处：9.2 带传动的工作情况分析9.2.3 带传
10、动的弹性滑动和传动比传传动动带带是是弹弹性性体体，受受到到拉拉力力后后会会产产生生弹弹性性伸伸长长，伸伸长长量量随随拉拉力力大大小小的的变变化化而而改改变变。带带由由紧紧边边绕绕过过主主动动轮轮进进入入松松边边时时，带带的的拉拉力力由由F F1 1减减小小为为F F2 2，其其弹弹性性伸伸长长量量也也减减小小。带带在在绕绕过过带带轮轮的的过过程程中中，相相对对于于轮轮面面向向后后收收缩缩，带带与与带带轮轮面间出现局部相对滑动，导致轮轮面间出现局部相对滑动，导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度带的速度逐步小于主动轮的圆周速度带的速度逐步小于主动轮的圆周速度带的速度逐步小于主动轮的圆周速度。由于带
11、的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动弹性滑动弹性滑动弹性滑动。p当当带带由由松松边边绕绕过过从从动动轮轮进进入入紧紧边边时时，拉拉力力增增加加，带带逐逐渐渐被被拉拉长长，沿沿轮轮面面产产生向前的弹性滑动，使生向前的弹性滑动，使带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度。9.2 带传动的工作情况分析9.2.3 带传动的弹性滑动和传动比u由由于于弹弹性性滑滑动动引引起起的的从从动动轮轮圆圆周周速速度度的的降降低低率率称称为为带传动的带传动的滑动系数滑动系数滑动
12、系数滑动系数( ( ( (滑动率滑动率滑动率滑动率) ) ) )。 考虑弹性滑动时的考虑弹性滑动时的传动比传动比为为 ：一一般般带带传传动动的的滑滑动动系系数数 =0.01=0.010.020.02，因因值值很很小小，非非精精确计算时可以忽略不计。确计算时可以忽略不计。9.2 带传动的工作情况分析9.2.3 带传动的弹性滑动和传动比l弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。l打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。l而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。9.3 V带传动的设计9.3.1 V带的规格V带带有有普普通通V带带、窄窄V带带、宽宽
13、V带带、汽汽车车V带带、大楔角大楔角V带带等。等。其中以普通其中以普通V带带和窄和窄V带应带应用用较较广。广。9.3 V带传动的设计9.3.1 V带的规格1.V1.V带的规格标准带的规格标准 普普通通V带带已已标标准准化化，按按截截面面尺尺寸寸从从小小到到大大可可分分为为Y、Z、A、B、C、D、E七七种种型型号号。标标准准V带带都都制制成成无无接接头头的的环环形形带带，其其横横截面结构如图所示。抗拉体的结构形式有帘布结构和绳芯结构。截面结构如图所示。抗拉体的结构形式有帘布结构和绳芯结构。9.3 V带传动的设计9.3.1 V带的规格p带带绕绕在在带带轮轮上上时时产产生生弯弯曲曲，外外层层受受拉拉
14、伸伸长长，内内层层受受压压缩缩短短，内外层之间必有一长度不变的内外层之间必有一长度不变的中性层中性层，其宽度，其宽度b bp p称为称为节宽节宽。pV V带轮上与带轮上与b bp p相应的带轮直径相应的带轮直径d d称为称为基准直径。基准直径。p与与带带轮轮基基准准直直径径相相应应的的带带的的周周线线长长度度称称为为基基准准长长度度，用用L Ld d表表示。示。p两两带带轮轮轴轴线线间间的的距距离离a称称为为中中心心距距，带带与与带带轮轮接接触触弧弧所所对对应应的的中心角称为包角中心角称为包角。129.3 V带传动的设计9.3.2 单根普通V带的许用功率在在包包角角=180、特特定定带带长长、
15、工工作作平平稳稳的的条条件件下下，单单根根普普通通V带带的基本的基本额额定功率定功率P0（实验实验所得）所得）见见表表9-3。当当实实际际工工作作条条件件与与确确定定P0值值的的特特定定条条件件不不同同时时，应应对对查查得得的的P0值值进进行行修修正正。修修正正后后得得实实际际工工作作条条件件下下单单根根V带带所所能能传传递递的的功率功率P0：P0实验实验条件下条件下单单根普通根普通V带带的基本的基本额额定功率定功率(kW)；P0i1时单时单根普通根普通V带额带额定功率增量定功率增量(kW)，表，表9-4；K包角修正系数，表包角修正系数，表9-5；KL带长带长修正系数，表修正系数，表9-2。9
16、.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法已知条件一般为：已知条件一般为：原原动动机的性能机的性能传动传动用途用途传递传递的功率的功率两两轮轮的的转转速速n1、n2（或（或传动传动比比i12）工作条件及外廓尺寸要求等。工作条件及外廓尺寸要求等。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法设计内容：设计内容：确定普通确定普通V带带的型号、基准的型号、基准长长度度Ld和根数和根数z；确定确定带轮带轮的材料；的材料；基准直径基准直径d1、d2及及结结构尺寸；构尺寸；确定确定传动传动的中心距的中心距a；计计算初拉力算初拉力F0及作用在及作用在轴轴上的上的压压力力FQ；选择张
17、紧选择张紧装置。装置。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（1 1）确定计算功率）确定计算功率PC计计算功率算功率(kW)；KA工作情况系数，表工作情况系数，表9-6；P传递传递的的额额定功率定功率(kW)。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（2 2）选择）选择V V带的型号带的型号u根据根据计计算功率算功率PC和小和小带轮转带轮转速速n1，按下，按下图选择图选择普通普通V带带的型号，的型号，图图9-11。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法一一般般取取d1dmin，若若过过小小则则带带的的弯弯曲曲应应力力太太大大而而导导致致
18、带带的的寿寿命命降降低低；反反之之，则则带带传传动动的的外外廓廓尺尺寸寸增增大大。普普通通V带带轮轮的的最小基准直径如下（表最小基准直径如下（表9-7）：）：带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。（3 3）确定确定带轮带轮的基准直径的基准直径d1、d2p大带轮的基准直径由下式计算大带轮的基准直径由下式计算: :带型dminYZABCDE2050751252003555009.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（4）验验算算带带速速v带带速一般限制在速一般限制在525m/s之之间间。d1小小带轮带轮的基准直径的基准直径(mm)
19、；n1小小带轮带轮的的转转速速(r/min)。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法u初步确定初步确定中心距中心距a0：设计时设计时如无特殊要求，可按下式：如无特殊要求，可按下式：（5）确定中心距和）确定中心距和带带的基准的基准长长度度Ld实实际际中中心心距距a：考考虑虑到到安安装装、张张紧紧的的调调整整，中中心心距距变变动动范范围为围为：(a-0.015Ld)(a+0.03Ld)0.7(d1+d2)a02(d1+d2)u基准基准长长度度计计算：算：由带传动的几何关系可得带的计算公式：由带传动的几何关系可得带的计算公式： L0带带的基准的基准长长度度计计算算值值，查查表表9
20、-2选选定定带带的基准的基准长长度度Ld。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（6）验验算小算小带轮带轮包角包角1u一一般般要要求求1120，若若不不能能满满足足，可可增增大大中中心心距距或或设设置置张紧轮张紧轮。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（7）确定）确定带带的根数的根数z带带的的根根数数应应取取整整数数。为为使使各各根根带带受受力力均均匀匀，带带的的根根数数不不能能太太多多，一一般般25根根为为宜宜，最最多多不不多多于于10根根。否否则则应应加加大大带带轮轮基基准准直直径径或或选选择择较较大大型型号号的的带带，重新，重新设计设计。9.3
21、V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（8）确定）确定单单根根带带的初拉力的初拉力F0保保持持适适当当的的初初拉拉力力是是带带传传动动正正常常工工作作的的必必要要条条件件。初初拉拉力力过过小小，则则传传动动时时摩摩擦擦力力过过小小易易打打滑滑；过过大大则则降降低低带带的的寿寿命命，并并增大了增大了轴轴和和轴轴承的承的压压力。力。单单根根V带带的初拉力可按下式的初拉力可按下式计计算：算：q为为每米每米带长带长的的质质量量(kg/m)，表，表9-1。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（9）计计算作用在算作用在带轮轴带轮轴上的上的压压力力FQl为为了了设设计计轴轴
22、和和轴轴承承，必必须须求求出出V V带带作作用用在在轴轴上上的的压压力。可按下式计算：力。可按下式计算：9.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.4 V带轮的结构设计要求：设计要求：p质量小且质量分布均匀；质量小且质量分布均匀；p足够的承载能力；足够的承载能力；p良好的结构工艺性；良好的结构工艺性；p轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；轮槽工作面要精细加工，以减少
23、带的磨损；p各各槽槽的的尺尺寸寸和和角角度度应应保保持持一一定定的的精精度度，以以使使载载荷荷分分布较为均匀等。布较为均匀等。9.4 V带轮的结构结构设计：结构设计：带带轮轮由由轮轮缘缘、腹腹板板（轮轮辐辐）和和轮轮毂毂三三部部分分组组成成。轮轮缘缘是是带带轮轮的的工工作作部部分分，制制有有梯梯形形轮轮槽槽。轮轮毂毂是是带带轮轮与与轴轴的的联联接接部部分分，轮轮缘缘与与轮轮毂毂则则用用轮轮辐辐（腹腹板板）联联接接成成一一整整体体。 V V带带轮轮按按腹腹板板结结构构的的不不同同分分为为以以下下几几种种型型式式：实实心心带带轮轮、腹腹板板带带轮轮、孔板带轮、轮辐带轮。、孔板带轮、轮辐带轮。直直径
24、径较较小小时时可可采采用用实实心心式式；中中等等直直径径带带轮轮采采用用腹腹板板式式；直直径径大大于于350mm时时可可采采用用轮轮辐辐式式。轮轮毂毂与与轮轮辐辐尺尺寸寸按按经经验验公公式式计计算，算，轮缘轮缘尺寸尺寸见见表表9-8。9.4 V带轮的结构带轮的材料：带轮的材料：u带带轮轮的的材材料料主主要要采采用用铸铸铁铁，常常用用材材料料的的牌牌号号为为HT150或或HT200,允允许许的的最最大大圆圆周周速速度度为为25m/s；转转速速较较高高时时宜采用宜采用铸钢铸钢（或用（或用钢钢板冲板冲压压后后焊焊接而成）；接而成）；u小功率时可用铸铝或塑料。小功率时可用铸铝或塑料。失效形式：失效形式
25、：打滑和疲劳断裂。打滑和疲劳断裂。设计准则：设计准则：n在在保保证证不不打打滑滑的的条条件件下下，应应具具有有一一定定的的疲疲劳劳强强度度和和寿命。寿命。9.5 V带轮传动的张紧装置9.5.1 定期张紧装置采采用用定定期期改改变变中中心心距距的的方方法法来来调调节节带带的的张张紧紧力力，使带重新张紧。常见的有使带重新张紧。常见的有滑道式滑道式和和摆架式摆架式两种结构。两种结构。滑道式滑道式9.5 V带轮传动的张紧装置9.5.1 定期张紧装置摆架式摆架式采采用用定定期期改改变变中中心心距距的的方方法法来来调调节节带带的的张张紧紧力力，使带重新张紧。常见的有使带重新张紧。常见的有滑道式滑道式和和摆
26、架式摆架式两种结构。两种结构。9.5 V带轮传动的张紧装置9.5.2 自动张紧装置 将将装装有有带带轮轮的的电电动动机机安安装装在在浮浮动动的的摆摆架架上上，利利用用电电动机的自重，使带轮绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。动机的自重，使带轮绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。9.5 V带轮传动的张紧装置9.5.3 采用张紧轮的装置当当中中心心距距不不能能调调节节时时，可可采采用用张张紧紧轮轮将将带带张张紧紧，如如图图所所示示。张张紧紧轮轮一一般般放放在在松松边边的的内内侧侧，使使带带只只受受单单向向弯弯曲曲，同同时时张张紧紧轮轮还还应应尽尽量量靠靠近近大大轮轮，以以免免过过分分影影响响带带在在小小轮轮上上的的包包角角。张张紧紧轮轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径。的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径。张紧轮方式张紧轮方式作业：9-13本章完本章完
