第10章 带传动 链传动

1、 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 第第 10 章章 带传动和链传动带传动和链传动 10.1 带传动概述带传动概述 学习目的学习目的: : 掌握带传动受力分析和应力分析；掌握弹性滑动和打滑的概念及掌握带传动受力分析和应力分析；掌握弹性滑动和打滑的概念及 区别；掌握链传动的运动特性；会进行带传动和链传动的设计区别；掌握链传动的运动特性；会进行带传动和链传动的设计。 10.2 带传动的工作能力分析带传动的工作能力分析 10.3 普通普通V带传动的设计计算带传动的设计计算 10.4 其他带传动简介其他带传动简介 10.5 链传动链传动 10.6 各种机械传动的比较各种机械传动的比较 10.3 普

2、通普通V带传动的设计计算带传动的设计计算 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.1 平面机构的运动简图平面机构的运动简图 10.1.1 带传动的类型带传动的类型 工作原理工作原理 ： 带传动通常由主动轮带传动通常由主动轮1 1、从动轮、从动轮2 2、张紧在两轮、张紧在两轮 间的挠性带间的挠性带3 3和机架组成。挠性带绕在两带轮和机架组成。挠性带绕在两带轮 上，主动轮转动，带动从动轮转动。上，主动轮转动，带动从动轮转动。 工作原理工作原理 ： 带传动通常由主动轮带传动通常由主动轮1 1、从动轮、从动轮2 2、张紧在两轮、张紧在两轮 间的挠性带间的挠性带3 3和机架组成。挠性带绕在两带轮和机

3、架组成。挠性带绕在两带轮 上，主动轮转动，带动从动轮转动。上，主动轮转动，带动从动轮转动。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 V带是应用最广泛的带传动，其横截面为梯形,利用楔形增压原 理，V带传动比平带传动能产生更大的摩擦力。 Q F NQ =FfFfF V V带，极限摩擦力带，极限摩擦力 : : 平带平带, ,极限摩擦力极限摩擦力: : 若带对带轮的压紧力均为若带对带轮的压紧力均为 , ,则有则有 Q N =2= sin( / 2) VQ F FfFff F 结论：结论：V V带比平带传动能力更强带比平带传动能力更强! ! 平面机构的结构分析平面机构

4、的结构分析 10.1.2 10.1.2 带传动的特点带传动的特点 优点：优点： 能缓冲吸振；运行平稳无噪声，允许速度较高；能缓冲吸振；运行平稳无噪声，允许速度较高； 过载时带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏；过载时带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏； 制造和安装精度不像啮合传动那么严格；制造和安装精度不像啮合传动那么严格； 适于中心距较大的传动。适于中心距较大的传动。 缺点：缺点： 有弹性滑动，使传动效率较低，不能保持准确的传动比；有弹性滑动，使传动效率较低，不能保持准确的传动比； 阵动的外廓尺寸较大；阵动的外廓尺寸较大； 由于需要张紧，使轴上受力较大；带的使用寿命较短；由于需要张紧，使轴上受

5、力较大；带的使用寿命较短； 不宜用于高温、易燃等场合。不宜用于高温、易燃等场合。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.1.3 V10.1.3 V带的结构和标准带的结构和标准 uV V带的结构和规格带的结构和规格 组成：组成：1 1）包布层；）包布层；2 2）伸张层；）伸张层；3 3）压缩层；）压缩层；4 4）抗拉体。）抗拉体。 结构：结构：1 1）帘布结构；）帘布结构；2 2）线绳结构。）线绳结构。 性能比较：性能比较：帘布结构抗拉强度高，制造方便；线绳结构帘布结构抗拉强度高，制造方便；线绳结构 柔韧性和抗弯强度高，可以在较小的带轮上工作。柔韧性和抗弯强度高，可以在较小的带轮上工作。

6、节面节面当当V V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变 的任意一条周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面。对的任意一条周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面。对 应的宽度称为节宽应的宽度称为节宽( (b bp p) )，当带弯曲时该长度保持不变。，当带弯曲时该长度保持不变。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 带轮直径带轮直径在在V V带轮上，与所配用的带轮上，与所配用的V V带节宽带节宽( (b bp p) )相对相对 应的直径应的直径( (d dd d) )。 基准长度基准长度V V带的节线长度称为基准长度带的节线长度称为基准长度( (L

7、Ld d) )。 普通普通V V带型号：带型号：有有Y Y，Z Z，A A，B B，C C，D D，E E七种型号。七种型号。 uV V带是标准件，各型号的截面尺寸见表：带是标准件，各型号的截面尺寸见表： p b bh 40 截型节宽 顶宽 高度 单位长度质 量（kg/m） 楔角 Y5.3640.023 Z8.51060.060 A111380.105 B1417110.170 C1922140.300 D2732190.630 E3238230.970 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.1.4 V10.1.4 V带带轮带带轮 V V带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。普通带轮由轮缘、

8、轮辐和轮毂三部分组成。普通V V带楔角为带楔角为4040， 带绕过带轮时由于产生横向变形，使得楔角变小。为使带轮的带绕过带轮时由于产生横向变形，使得楔角变小。为使带轮的 轮槽工作面和轮槽工作面和V V带两侧面接触良好，带轮槽角带两侧面接触良好，带轮槽角 取取3232，3434， 3636，3838，带轮直径越小，槽角，带轮直径越小，槽角 取值越小。取值越小。 类型：类型： 1 1）实心式：）实心式：适用于带轮直径较小时，适用于带轮直径较小时，dd(23)d； 2 2）辐板式：）辐板式：当当dd300 mm范围内可采用辐板式或孔板式，当范围内可采用辐板式或孔板式，当 d2d1100 mm时，为便

9、于吊装和减轻质量可在腹板上开孔；时，为便于吊装和减轻质量可在腹板上开孔； 3 3）轮辐式：）轮辐式：适用于适用于dd400 mm的大带轮。的大带轮。 带轮材料：带轮材料：当带速当带速 3030ms s时，常用铸铁时，常用铸铁HTl50HTl50，HT200HT200 制造；高速时宜使用钢制带轮，速度可达制造；高速时宜使用钢制带轮，速度可达4545m/s/s；小功率可用；小功率可用 铸铝或塑料。铸铝或塑料。 【思考题思考题10.110.1】 带轮轮槽的槽角能否大于或等于带轮轮槽的槽角能否大于或等于4040？ 40 ，为什么？ 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.1.5 V 10.1.5

10、V 带传动的张紧带传动的张紧 1 1定期张紧装置定期张紧装置 a) 移动式 b) 摆动式 1滑轨 2螺母 3调节螺钉 带的定期张紧装置 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 3 3使用张紧轮的张紧装置使用张紧轮的张紧装置 2 2自动张紧装置自动张紧装置 电动机的自动张紧 张紧轮装置 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 V V带张紧时，张紧轮能否放置在紧边，为什么？通常张紧轮应带张紧时，张紧轮能否放置在紧边，为什么？通常张紧轮应 如何放置？如何放置？ 【思考题思考题10.210.2】 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.2 带传动的工作能力分析带传动的工作能力分析 10.2.1 10.

11、2.1 带传动的受力分析带传动的受力分析 u 张紧力张紧力静止时，带在带轮两边的拉力均为初拉力静止时，带在带轮两边的拉力均为初拉力F F0 0。 u 紧边紧边工作时进入主动轮一边的带被进一步拉紧，称工作时进入主动轮一边的带被进一步拉紧，称 为紧边，拉力由为紧边，拉力由F F0 0增大到增大到F F1 1并称为紧边拉力。并称为紧边拉力。 u 松边松边进入从动轮一边的带相应被放松，称为松边，拉进入从动轮一边的带相应被放松，称为松边，拉 力由力由F F0 0减小到减小到F F2 2并称为松边拉力。并称为松边拉力。 静止时静止时 工作时工作时 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 u 有效拉力有效拉力

12、紧边拉力紧边拉力F F1 1和松边拉力和松边拉力F F2 2之差称为有效拉力之差称为有效拉力F F， 此力也等于带和带轮整个接触面上的摩擦力的总和。此力也等于带和带轮整个接触面上的摩擦力的总和。 12f FFFF 若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量，若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量， 即即 2001 FFFF 021 2FFF 带传动传递的功率带传动传递的功率（kW）表示为表示为 0001 vF P 式中：式中：F F为有效拉力为有效拉力( (N) )， 为带速为带速( (m/s) )。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 分析：分析：当传递的功率增大时，有

13、效拉力当传递的功率增大时，有效拉力F F也相应增大，即也相应增大，即 要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，当要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，当 其他条件不变且张紧力其他条件不变且张紧力F F0 0一定时，带传动的摩擦力存在一极限一定时，带传动的摩擦力存在一极限 值，就是带所能传递的最大有效拉力值，就是带所能传递的最大有效拉力F Fmax max。当带传动的有效拉 。当带传动的有效拉 力超过这个极限值时，带就在带轮上打滑。即将打滑时力超过这个极限值时，带就在带轮上打滑。即将打滑时F F1 1和和F F2 2 有下列关系有下列关系挠性体摩擦的欧拉公式。挠性体摩擦

14、的欧拉公式。 12 / f FFe 包角包角带与带轮接触弧所对的中心角带与带轮接触弧所对的中心角 ，称为包角，称为包角，radrad。 从前面公式可得出带所能传递的最大有效拉力从前面公式可得出带所能传递的最大有效拉力Fmax为为 max1212 1 (1)(1) f f FFFFF e e 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 max00 12 22(1) 11 f ff e FFF ee 结论：结论：带传动的最大有效拉力与初拉力、包角以及摩擦系带传动的最大有效拉力与初拉力、包角以及摩擦系 数有关，且与数有关，且与F F0 0成正比。若成正比。若F F0 0过大，将使带的工作寿命缩短。过大，将

15、使带的工作寿命缩短。 分析：分析： （1 1）初拉力）初拉力 与与 成正比，成正比， 越大，带与带轮之间的正压力越大，越大，带与带轮之间的正压力越大， 传动时的摩擦力就越大。但传动时的摩擦力就越大。但 过大，会增大带和带轮之间的摩擦力，加速过大，会增大带和带轮之间的摩擦力，加速 带的磨损，降低带的寿命；若带的磨损，降低带的寿命；若 过小，则带的传动能力就会受到影响。因过小，则带的传动能力就会受到影响。因 此，初始张紧皮带时，初拉力此，初始张紧皮带时，初拉力 大小要适当。大小要适当。 （2 2）当量摩擦系数）当量摩擦系数 越大，越大， 也越大。但不能无限制增大摩擦系数也越大。但不能无限制增大摩擦

16、系数 来增强传动能力，摩擦系数过大，磨损加剧，降低带的寿命。来增强传动能力，摩擦系数过大，磨损加剧，降低带的寿命。 （3 3）包角）包角 越大，越大， 也越大，因为也越大，因为 增加，带与带轮接触弧间摩擦增加，带与带轮接触弧间摩擦 力总和增加，从而提高传递载荷的能力。一般要求小带轮包角力总和增加，从而提高传递载荷的能力。一般要求小带轮包角 。 limf F 0 F 0 F 0 F 0 F 0 F v f v f limf F limf F 是否可用无限增加初拉力或使带轮表面粗糙的方法来增加带是否可用无限增加初拉力或使带轮表面粗糙的方法来增加带 的传动能力？为什么？的传动能力？为什么？ 【思考题

17、思考题10.310.3】 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.2.2 10.2.2 带传动的应力分析带传动的应力分析 1拉应力拉应力 紧边拉应力：紧边拉应力： 11 /FA 松边拉应力：松边拉应力： 22 /FA 式中：式中：A为带的横截面积为带的横截面积( (mm2 2) )。 2离心拉应力离心拉应力 AqAF/=/= cc 2 v 3弯曲应力弯曲应力 带绕过带轮时将产生弯曲应力，弯曲应力只产生在带绕过带绕过带轮时将产生弯曲应力，弯曲应力只产生在带绕过 带轮的部分，假设带是弹性体，则带轮的部分，假设带是弹性体，则 d b 2 = d Ey 式中：式中：E为带材料的弹性模量为带材料的弹

18、性模量(MPa)；y为带的最外层到节面的距离为带的最外层到节面的距离(mm)， 一般用一般用h/2近似代替近似代替y；dd为带轮基准直径为带轮基准直径(mm)。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 结论：结论：由于交变应力的作用，将引起带的疲劳破坏。由于交变应力的作用，将引起带的疲劳破坏。 带的最大应力带的最大应力发生在紧边开始绕进小轮处的横截面上。发生在紧边开始绕进小轮处的横截面上。 b1c1 += max 带工作时的应力分布 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.2.3 10.2.3 弹性滑动与打滑弹性滑动与打滑 1弹性滑动和打滑弹性滑动和打滑 弹性滑动弹性滑动由于带是弹性体，受力

19、不同时，带的变形量由于带是弹性体，受力不同时，带的变形量 也不相同，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相也不相同，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相 对滑动，称为弹性滑动。对滑动，称为弹性滑动。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 降低了传动效率；降低了传动效率； 引起带的磨损；引起带的磨损； 使带的温度升高。使带的温度升高。 结论：结论：弹性滑动将引起下列后果：弹性滑动将引起下列后果： 丢转，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度；丢转，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度； 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 打滑打滑当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮当传递的有

20、效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮 间将发生全面滑动，这种滑动称为打滑。间将发生全面滑动，这种滑动称为打滑。 结论：结论：打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低， 致使传动失效。带在大轮上的包角一般大于在小轮上的，所以致使传动失效。带在大轮上的包角一般大于在小轮上的，所以 打滑总是先在小轮上开始。打滑总是先在小轮上开始。 弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动与打滑的区别：带的弹性滑动和打滑是两个完带的弹性滑动和打滑是两个完 全不同的概念，打滑是因为过载引起的一种失效形式，因此打全不同的概念，打滑是因为过载引起的一种失效形式，因此打 滑可以避免。而弹性

21、滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是滑可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是 带传动正常工作中固有的特性，是不可避免的现象。带传动正常工作中固有的特性，是不可避免的现象。 打滑既有可能出现在小带轮上，也有可能出现在大带轮上打滑既有可能出现在小带轮上，也有可能出现在大带轮上, ,这这 句话是否正确？为什么？句话是否正确？为什么？ 【思考题思考题10.410.4】 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.3 10.3 普通普通V V带传动的设计计算带传动的设计计算 10.3.1 10.3.1 单根单根V V带所能传递的基本额定功率带所能传递的基本额定功率 带传动的主要失效形式是打

22、滑和带的疲劳破坏，因此带传动带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏，因此带传动 的设计准则是：在保证不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳寿的设计准则是：在保证不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳寿 命。命。 带具有足够的疲劳寿命，应当满足：带具有足够的疲劳寿命，应当满足： max1cb1 + 1cb1 或或 可得单根可得单根V V带在不打滑时所能传递的功率为带在不打滑时所能传递的功率为: : v 1cb1 1 1 1000 f Av P e 1 P在载荷平稳、特定带长和包角 （即传动比为1） 其中：180 的特定条件下试验得到的单根V带所能传递的基本额定功率 。 平面机构的结构分析平面机构的结构

23、分析 实际传动中，通常带长、包角等与试验条件不同，因此应对上述基实际传动中，通常带长、包角等与试验条件不同，因此应对上述基 本额定功率本额定功率 1 P 进行修正，其计算公式为：进行修正，其计算公式为： 111L PPP K K 式中：式中： 1 P1i L K K 180 单根普通V带的额定功率； ； 带长修正系数（考虑带长不等于特定带长时对传动能力的影响） ，见表10.2； 包角修正系数（考虑包角 时，单根普通V带额定功率的增量 ），见表10.6 时对传动能力的影响），见表10.7。 1 P 功率增量（实际传动比 式中：式中： 1 P式中：式中：单根普通V带的额定功率； 1 P式中：式中：

24、 功率增量（实际传动比 单根普通V带的额定功率； 1 P式中：式中： 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.3.2 10.3.2 普通普通V V带传动的设计计算带传动的设计计算 设计的原始数据：设计的原始数据： 功率功率P P，转速，转速n1、n2（或传动比（或传动比i），传动位置要求），传动位置要求 及工作条件等。及工作条件等。 设计内容设计内容 ：确定带的类型和截型、长度确定带的类型和截型、长度L、根数、根数Z、传动中心距、传动中心距a、带、带 轮基准直径带轮结构尺寸和材料、带的初拉力和压轴力、张紧及防护轮基准直径带轮结构尺寸和材料、带的初拉力和压轴力、张紧及防护 装置等。装置等。

25、平面机构的结构分析平面机构的结构分析 1. 确定设计功率确定设计功率 设计步骤 根据传递的功率根据传递的功率P P、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设 计功率：计功率： Pd 计算功率（KW）； KA 为工况系数；P为所需传递的功率（KW） 根据带传动的设计功率根据带传动的设计功率 P Pd d及转速及转速n n1 1带型。所选带型是否符合要带型。所选带型是否符合要 求，需要考虑传动的空间位置要求以及带的根数等方面最后确定。求，需要考虑传动的空间位置要求以及带的根数等方面最后确定。 2. 选择带型选择带型 dA PK P 平面机构的结构分析平面机构的

26、结构分析 图图10.10 普通普通V带选型图带选型图 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 3. 3. 确定带轮基准直径确定带轮基准直径d dd1 d1 和 和d dd2 d2、验算带速 验算带速v 一般情况下，可以忽略滑动率的影响，则有大带轮基准直径 p当其它条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲当其它条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲 应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。 选择小带轮基准直选择小带轮基准直 径时，应使径时，应使 dd1 ddmin dd1 ddmin ，并取标准直径。，并取标准直

27、径。 普通V带传动的国家标准中规定了带轮的最小基准直径和 带轮的基准直径系列见教材上表格。 p计算出的大带轮直径，应按表计算出的大带轮直径，应按表10.410.4圆整为标准尺寸。圆整后还应检验传圆整为标准尺寸。圆整后还应检验传 动比动比i i或从动轮转速或从动轮转速n n2 2是否在允许的变化范围内。是否在允许的变化范围内。 1 2 1 12ddd d n n idd 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 100060 11 nd v d p通常情况下，带速在通常情况下，带速在525m/s之间为宜；带速过高，会之间为宜；带速过高，会 因离心力过大而降低带和带轮间的正压力，从而降低传因离心力过大

28、而降低带和带轮间的正压力，从而降低传 动能力，而且单位时间内应力循环次数增加，将降低带动能力，而且单位时间内应力循环次数增加，将降低带 的疲劳寿命。若带速过小，则所需圆周力大，导致的疲劳寿命。若带速过小，则所需圆周力大，导致V带的带的 根数增多，结构尺寸加大。带速不符合上述要求时，应根数增多，结构尺寸加大。带速不符合上述要求时，应 重新选择重新选择dd1。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 一般可以按下式进行初选中心距一般可以按下式进行初选中心距a0a0： )(2)(7 .0 21021dddd ddadd 带是根据带轮的基准直径和要求的中心距计算：带是根据带轮的基准直径和要求的中心距计算

29、： 0 2 12 2100 4 )( )( 2 2 a dd ddaL dd ddd 根据初选的带长根据初选的带长 Ld0 d0 在表格中查取相近的基准长度 在表格中查取相近的基准长度Ld d ，然后计算实，然后计算实 际中心距际中心距a 中心距a的大小，直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。 中心距大，则传动尺寸大，但在单位时间内绕转次数可以减少，可以增 加带的疲劳寿命，同时使包角增大，提高传动能力。 4. 确定中心距确定中心距a和带的基准长度和带的基准长度Ld 2 +AaAB 式中： 12 () 48 ddd Ldd A 2 21 () 8 dd dd B 平面机构的结构分析平面机

30、构的结构分析 小带轮包角为： 3 .57180 12 1 a dd dd 由前所述，包角越大，则产生的摩擦力越大。（一般要 求大于90120） 带的根数应根据计算进行圆整。P一定时，z过大，易造 成受力不均， 一般z10 ，当z过大时，应改选带轮基准 直径或改选带型，重新计算。 dd 11L 1 () P z PP K K PP 5. 验算包角验算包角 6. 确定带的根数确定带的根数 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 初拉力F0小，带传动的传动能力小，易出现打滑。初拉 力F0过大，则带 的寿命低，对轴及轴承的压力大。一般认 为，单根V带的初拉力应为： 为了设计轴和轴承，应该计算V带对轴的压

31、力，可以 近似地按带两边的初拉力F0的合力计算 7. 确定初拉力确定初拉力 8. 计算压轴力计算压轴力 9.带轮结构设计带轮结构设计 d 0 2.5 5001 P Fm K v vZ 2 1 0 2sin 2 r FZF 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.4 10.4 其他带传动简介其他带传动简介 10.4.1 10.4.1 同步带同步带 同步带传动是靠带齿和带轮同步带传动是靠带齿和带轮 带槽相互啮合传动的，如图所带槽相互啮合传动的，如图所 示，兼有带传动和齿轮传动的示，兼有带传动和齿轮传动的 优点。近年来应用越来越广。优点。近年来应用越来越广。 同步带以钢丝绳或玻璃纤维绳为承载层，

32、外部用氯丁橡胶或聚氨酯包同步带以钢丝绳或玻璃纤维绳为承载层，外部用氯丁橡胶或聚氨酯包 覆。由于承载层强度高，受载后变形极小，能保持齿形带的带节距不覆。由于承载层强度高，受载后变形极小，能保持齿形带的带节距不 变，因而带和带轮之间没有相对滑动，能保持准确的传动比，实现同变，因而带和带轮之间没有相对滑动，能保持准确的传动比，实现同 步传动。由于同步带薄而轻、强力层强度高，因而适用的速度范围广步传动。由于同步带薄而轻、强力层强度高，因而适用的速度范围广 （最高可达（最高可达40m/s，），传动功率大（可达数百千瓦），传动比大（可，），传动功率大（可达数百千瓦），传动比大（可 达达10），传动效率高（

33、可达），传动效率高（可达98%99%）。其主要缺点是：制造和安装）。其主要缺点是：制造和安装 精度要求较高，中心距要求较严格。精度要求较高，中心距要求较严格。 10.4 10.4 其他带传动简介其他带传动简介 10.4.1 10.4.1 同步带同步带 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.4 10.4 其他带传动简介其他带传动简介 10.4.2 10.4.2 窄窄V V带带 普通普通V带（带（h/bp=0.7）工作绕过带轮时产生弯曲变形，外侧抗拉体受拉收缩）工作绕过带轮时产生弯曲变形，外侧抗拉体受拉收缩 ，内侧压缩层受压横向膨胀，如图，内侧压缩层受压横向膨胀，如图10.13所示，造成各层

34、线绳受力不均，加所示，造成各层线绳受力不均，加 速了带的损坏。而窄速了带的损坏。而窄V带（图带（图10.14，h/bp=0.9）抗拉体上移，横截面顶部成）抗拉体上移，横截面顶部成 弓形，压缩层两侧面内凹，受拉弯曲变形后，顶部收缩后呈平面，两侧面弓形，压缩层两侧面内凹，受拉弯曲变形后，顶部收缩后呈平面，两侧面 受压膨胀后与带槽两侧面均匀接触，从而提高了其传动能力，与普通受压膨胀后与带槽两侧面均匀接触，从而提高了其传动能力，与普通V带相带相 比，同尺寸情况下，窄比，同尺寸情况下，窄V带功率提高，且其结构紧凑，传动效率高，因而窄带功率提高，且其结构紧凑，传动效率高，因而窄 V带近年来发展应用较快。带

35、近年来发展应用较快。 图图10.13 普通普通V带工作变形带工作变形 图图10.14 窄窄V带结构带结构 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.5 10.5 链传动链传动 10.5.1 10.5.1 链传动概述链传动概述 链传动是由装在平行轴 上的主、从动链轮和绕在链 轮上的环形链条组成的，依 靠链条作为中间挠性体来传 递运动和动力的啮合传动 。 根据用途不同，链传动可分为传动链、起重链、曳引链。起 重链和曳引链主要用在起重机械和运输机械中，而在一般机 械中，常用的是传动链。 图图10.15 10.15 链传动原理图链传动原理图 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 与带传动相比，链传动

36、能保持准确的平均传动比，径 向压轴力小，适于低速情况下工作。链传动能在高温及 油污恶劣环境中工作，也可用于多灰尘的环境 。 与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低 廉，可远距离传动。 链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。 链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较 远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。链传动的传动功 率P 100 kW，传动比i8，链传动的线速度v 15 m/s， 传动效率可达98% 。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.5.2 10.5.2 滚子链和链轮滚子链和链轮 传动链按结构不同有套筒滚子链和齿形链两种类型。其中套 筒滚子链使用最广，齿形

37、链使用较少。 滚子与套筒、套筒与销轴之间均为 间隙配合，形成动联接；内链板与 套筒、外链板与销轴之间通过过盈 配合形成内、外链节。滚子在链轮 的齿间滚动，链的磨损主要发生在 销轴和套筒的摩擦面上。 1滚子链 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 滚子链有单排链、双排链和多排链。由于精度的原因，链排 数不宜过多。多排链的承载能力与排数大致成正比；传动功 率较大时，使用多排链。 多排滚子链 套筒滚子链的主要参数是节距p， 对于多排链还有排距pt。节距越大， 链条中各部分尺寸也越大，能传递 的功率也越大。 滚子链分为A、B两种系列；A系列用于重载、高速和重 要的传动；B系列用于一般传动。 滚子链的标

38、记 链号 排号 整链链节数 国标编号 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 为了使各横截面接近等强度并减少链的质量和运动时 的惯性力，链板均制成“”形。 为了形成首尾相连的环形链条，要用接头加以联接。 当链节数为奇数时，采用图 (c)所示的过渡链节。 由于过渡链节的链板要受到附加弯矩的作用，形 成链的薄弱环节，所以应尽量避免使用奇数链 。 (a) 开口销 (b) 弹簧夹 (c) 过渡链节 套筒滚子链的接头形式 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 2链轮 链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形（如左图所示）。图中， 齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为 r1、r2和 r3

39、；b-c 线段为直线段。 链轮上链条销轴中心所在的圆周 称为分度圆。链轮齿形的主要几 何尺寸为 z p d 180 sin z pda 180 cot54. 0 1 ddd f 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 a b c d a r r r 2 1 3 z o2 o1 o3 180 df d da 滚子链轮端面尺寸 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 链轮的轴向齿廓及尺寸应符合国标GB1243-2006的规定。 链轮的结构：整体式、孔板式、组合式。 小直径的链轮可制成整体式； 中等尺寸的链轮可制成孔板式； 大直径的链轮可制成组装式。 材料：碳钢或铸铁，重要的链轮用合金钢。 由于小链轮轮齿

40、的工作次数比大链轮多，所以材料要比大链轮的好 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.5.3 10.5.3 链传动的运动特性链传动的运动特性 在链传动中，链条 包在链轮上如同包在两 正多边形的轮子上，正 多边形的边长等于链条 的节距 p。 链的平均速度为： 100060100060 2211 pnzpnz v 链传动的平均传动比为： 1 2 2 1 z z n n i 1. 1. 链传动的速度分析链传动的速度分析 链传动的运动分析 1 v1 v v2 v B A 12 O1O2 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 链条铰链A点的前进分速度 cos 11 Rv 上下运动分速度 sin 11

41、1 Rv 同样，从动链轮B点前进速度v COSRv 22 上下运动分速度 sin 222 Rv 链传动的运动分析 1 v1 v v2 v B A 12 O1O2 V1 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度 是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。 cos cos cos 2 11 2 2 R R R v 链传动瞬时传动比 cos cos 1 2 2 1 R R i 链传动的运动分析 1 v1 v v2 v B A 12 O1 O2 2. 2. 链传动的运动不均匀性链传动的运动不均匀性 平面机构的结构分析平面机构的结构分

42、析 10.5.4 10.5.4 链传动的受力分析链传动的受力分析 链的紧边拉力 链的松边拉力 v P Fe 1000 2 qvFc F1 = Fe + Fc + Fy N F2 = Fc + Fy N 圆周力（有效拉力） N 离心拉力 qgaK a f qgaaqga f F fy 8 42 1 悬垂拉力Fy N 式中 Fy悬垂拉力，N。 f链条垂度，一般推荐f(0.0150.02)a，mm； g重力加速度，g=9.8m/s2； a中心距，m; Kf垂度系数，Kf8(f/a)-1 图图10.23 10.23 作用在链上的力作用在链上的力 思考题思考题10.5 10.5 如果带传动、链传动和其如

43、果带传动、链传动和其 他形式的传动等多种传动形式组合在一起他形式的传动等多种传动形式组合在一起 ，问带传动应放在高速级还是低速级？链，问带传动应放在高速级还是低速级？链 传动应放在高速级还是低速级？为什么？传动应放在高速级还是低速级？为什么？ 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.5.5 10.5.5 链传动的设计计算链传动的设计计算 0.6/vms 疲劳损坏：润滑良好，中等速度以下 磨损：易产生脱链、跳齿 胶合：润滑不良或速度过高时产生 静力拉断：，重载 1 1链传动的失效形式链传动的失效形式 2 2链传动的额定功率曲线链传动的额定功率曲线 在一定的使用寿命和润滑良好的条件下，把小链轮

44、 在不同转速下由各种失效形式所限定的传递传递功率作 成曲线图，即得到该型号的链的极限功率曲线图 。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 图所示为图所示为A A系系 列滚子链所能列滚子链所能 传递的功率。传递的功率。 它是在特定条它是在特定条 件（件（z z1 1=19=19，L Lp p 100100，单列，单列 链水平布置，链水平布置， 载荷平稳，按载荷平稳，按 图图13-2113-21推荐推荐 的润滑方式润的润滑方式润 滑，使用寿命滑，使用寿命 为为15000 h15000 h， 链条因磨损而链条因磨损而 引起的相对伸引起的相对伸 长量不超过长量不超过3030 ）下，通过）下，通过 实验

45、得到的。实验得到的。 图图10.24 A10.24 A系列单排链条的典型承载能力图系列单排链条的典型承载能力图 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 3 3链传动的设计计算链传动的设计计算 1 z 2 z（1）确定主、从动链轮齿数 、 由运动分析知道，为了使传动平稳，z1应选大些。 故z1有一个最少齿数 但z1增加将导致z2增加，将直接导致链传动的总体尺寸和重量增大。 大链轮的齿数z2过多，除了增大传动的尺寸和重量外，还会造成因实际节 距的磨损伸长而发生跳齿和脱链现象，所以，大链轮的齿数z2120。 由于链节数常是偶数，为考虑磨损均匀，链轮齿数一般应取与链节数互 为质数的奇数。 为了使传动尺寸

46、不致过大，链在小链轮上的包角不致过小，同时啮合 的齿数不致太少，通常限定链传动传动比i6，推荐i = 23.5。若链速 较低、载荷平稳和传动尺寸不受限制，i810。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 （2）传动比 i 12 21 nz i nz i2 3.5i 一般7，通常取 （3）修正功率 c P c12 Pf f P 1.08 2 19/ s fz kW 式中： 动载荷系数，见表10.11； 小链轮齿数系数，其数值由 确定； 1 f 2 f 输入功率，P 表10.11 动载荷系数 （摘自GB/T 18150-2006） 从动机械特性 主动机械特性 运转平稳 （电动机、汽轮机、带有 液力

47、耦合器的内燃机） 轻微振动 （带机械联轴器的六缸或六缸以上 内燃机、频繁起动的电动机（每天 多于两次） 中等振动 （带机械联轴器的六 缸以下内燃机） 平稳运转液体搅拌机、离心式压缩机、回转干燥机、轻 负荷输送机、谷物机、印刷机、风机 1.01.11.3 中等振动三缸或三缸以上的泵或压缩机、混凝土搅拌机 、载荷不均匀的输送机、固体搅拌机和混合机 1.41.51.7 严重振动 电铲、轧机和球磨机、橡胶加工机械、刨床、 压床和剪床、单缸或双杠泵和压缩机、石油钻 采设备 1.81.92.1 c P 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 （6）验算链速v v0.6 m/s根据式（10-26），验算链速是否不小于。 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 10.5.6 10.5.6 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑 1 1链传动的布置链传动的布置 链传动两轮轴线应平行，端面共面。两轮轴线连线水平布置（图链传动两轮轴线应平行，端面共面。两轮轴线连线水平布置（图 10.2510.25（a a）或倾斜布置（图）或倾斜布置（图10.25(b10.25(b）时，均应使紧边在上，松）时，均应使紧