机械设计基础13

1、13.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析13.3 带的应力分析带的应力分析13.4 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比13.5 V带传动的计算带传动的计算13.6 V带轮的结构带轮的结构13.7 同步带传动简介同步带传动简介第第13章章 带带 传传 动动重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院13.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用一、带传动的分类一、带传动的分类 1) 按传动原理分类按传动原理分类 摩擦型摩擦型 啮合型啮合型 2) 按横截面形状分类按横截面形状分类 平带传动平带传动 V带传动带传动 特殊截

2、面带传动特殊截面带传动 3) 按带的布置分类按带的布置分类 开口传动开口传动 交叉传动交叉传动 半交叉传动半交叉传动 重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院抗拉体抗拉体13.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用平带传动平带传动V带传动带传动多楔带传动多楔带传动圆带传动圆带传动重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院二、带传动的参数二、带传动的参数(开口传动开口传动)13.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用2121 18057.3dda 中心距中心距 a包包 角角 2 因因较小较小, ,sin 以以代入得代入得: :21()ddrada 带长带

3、长: :2LABBCAD 212 cos(2 )(2 )22dda 212dda 12212 cos()()2adddd aCADBd1d2重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院221cos1 sin12 以以212dda 及及代代入入得得：21aCADBd1d2 221122()24ddLadda 带长带长: :已知带长时，由上式可得中心距已知带长时，由上式可得中心距 : : 221212212()2()8()8LddLdddda 13.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院1. .定期张紧装置定期张紧装置三

4、、带传动的张紧三、带传动的张紧 2.自动张紧装置自动张紧装置3.张紧轮装置张紧轮装置13.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院四、带传动的特点四、带传动的特点 优点：优点：适用于中心距较大的传动；适用于中心距较大的传动；可缓和冲击，吸收振动；可缓和冲击，吸收振动；打滑可防止损坏其它零件；打滑可防止损坏其它零件；结构简单、成本低廉。结构简单、成本低廉。 缺点：缺点：传动的外廓尺寸较大；传动的外廓尺寸较大；需要张紧装置；需要张紧装置；传动比不固定；传动比不固定；带的寿命较短；带的寿命较短；传动效率较低。传动效率较低。 13.1 带传动

5、的类型和应用带传动的类型和应用V带传动应用最广，带速：带传动应用最广，带速： v = 525 m/s 传动比：传动比：i 7 效率：效率： 0.90.95重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院一、带的有效拉力一、带的有效拉力 13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析F0F0F0F0静止时，带两边的初拉力相等：静止时，带两边的初拉力相等：传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：F1 = F2 = F0F1 F2 F1 ，紧边F2 松边F1F2F1F2紧边紧边松边松边从动轮从动轮主动轮主动轮n1n2n1n2重庆交通大学

6、机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：F1 F0 = F0 F2 F0 = (F1 + F2 )/2称称 F1 - - F2为为有效拉力有效拉力，即带所能传递的，即带所能传递的圆周力圆周力：F = = F1 - - F2且且传递功率传递功率与圆周力和带速之间有如下关系：与圆周力和带速之间有如下关系：(kW)(N m/s)1000FvP13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院1、定义：定义：当圆周力当圆周力F Ff时，带与

7、带轮之间出现显著时，带与带轮之间出现显著的滑动，称为的滑动，称为打滑。打滑。经常出现打滑使带的磨损加剧、传经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低，导致传动动效率降低，导致传动失效失效。是必须避免是必须避免。dFNF1F2F+dFFf dFNdddld2d22、分析：分析：平带上截取一微弧段平带上截取一微弧段正压力：正压力：dFN 两端的拉力：两端的拉力：F 和和F+dF 力平衡条件：力平衡条件：Nsin()sin22dddFFFdF N()coscos22ddfdFFdFF 摩擦力：摩擦力： f dFN 二、带传动的打滑失效二、带传动的打滑失效13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析重庆交

8、通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院由力平衡条件：由力平衡条件：Nsin()sin22dddFFFdF N()coscos22ddfdFFdFF sin,cos1222dddd 因因很很小小，可可取取2ddF 去去掉掉二二阶阶微微量量NdFFd dFfdF 120FFdFfdF 12lnFfF 积分得：积分得：紧边和松边的拉力之比为：紧边和松边的拉力之比为：12fFeF 绕性体摩擦的基本公式：绕性体摩擦的基本公式： 欧拉公式欧拉公式 NfdFdF 13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院 联立求解：联立求解：11f

9、feFFe 1211(1)fFFFFe 211fFFe F f 1fsin2QNQFF fffF sin2NQfF fF 3、比较：比较：平带与平带与V带带在相同条件下在相同条件下 ，V带能传递较大的功率。带能传递较大的功率。或在传递功率相同时，或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。带传动的结构更为紧凑。13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院用用 f 代替代替 f 后，得到后，得到V带带计算公式：计算公式：12fFeF 121211111(1)ffffeFFeFFeFFFFe 13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析重庆交

10、通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院三、带传递的圆周力及其影响因素三、带传递的圆周力及其影响因素欧拉公式欧拉公式 12fFeF 四、作用在轴上的压力四、作用在轴上的压力 102sin2QFzF 13.2 带传动的受力分析带传动的受力分析 F f 1 F2 1 2带绕过带绕过主动轮主动轮时，将逐渐缩短时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。轮速。带经过带经过从动轮从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。前于轮速。从动轮从动轮n2主动轮主动轮n1一、带传动的弹性滑动一、带传动的弹性滑动 * 弹性滑

11、动弹性滑动是不可避免的，由拉力差引起，是固有特性；是不可避免的，由拉力差引起，是固有特性；* 打滑打滑是必须要避免的，由过载引起，是失效形式。是必须要避免的，由过载引起，是失效形式。 重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院13.4 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比得从动轮的转速：得从动轮的转速：带传动的传动比：带传动的传动比：1122(1)n dnd 21(1)dd 12nin V带传动的滑动率带传动的滑动率=0.010.02，一般可忽略不计一般可忽略不计。定义：定义：121122111vvd nd nvd n 为滑动率为滑动率。二、带传动的传动比二、带传

12、动的传动比 111m/s60 1000d nv 222m/s60 1000d nv 总有：总有：v2 v1 重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院13.5 V带传动的计算带传动的计算分类分类：普通：普通V带、窄带、窄V带、宽带、宽V带、大楔角带、大楔角V带、联组带、联组V带。带。 其中普通其中普通 V带应用最广。带应用最广。一、一、V带的规格带的规格组成组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。：抗拉体、顶胶、底胶、包布。帘布芯结构帘布芯结构绳芯结构绳芯结构包布包布顶胶顶胶抗拉体抗拉体底胶底胶节线节线节面节面节线节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。：弯曲时保持原长不变的一条周线。节

13、面节面：全部节线构成的面。：全部节线构成的面。重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院13.5 V带传动的计算带传动的计算普通普通V带：带： =40，h/bp =0.7。已经标准化，有七种型号。已经标准化，有七种型号Y、Z、 A、B、C、D、E。应用最为广泛。应用最为广泛。窄窄V带：带： =40，h/bp =0.9。已经标准化，有四种型号。已经标准化，有四种型号SPZ、SPA、 SPB、SPC。用于大功率，结构紧凑传动。用于大功率，结构紧凑传动。 与普通与普通V带比，当顶宽相同时，承载能力带比，当顶宽相同时，承载能力 可提高可提高1.52.5倍。倍。宽宽V带：带： =40，

14、h/bp =0.3。用于无级变速传动中。用于无级变速传动中。大楔角大楔角V带：带： =60。用于高速，结构特别紧凑的传动。用于高速，结构特别紧凑的传动。联组联组V带：带：由由2、3、4或或5根普通根普通V带（或窄带（或窄V带）带） 顶面用胶帘布等距粘结而成。顶面用胶帘布等距粘结而成。基准直径基准直径d：在在V带轮上，与所配用带轮上，与所配用V带的节带的节 面宽度相对应的带轮直径。面宽度相对应的带轮直径。d基准长度基准长度L Ld d ：V带在规定的张紧力下，位于带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为。标准长度带轮基准直径上的周线长度称为。标准长度系列详见下页表系列详见下页表13-

15、2 ，P212。bpbbph重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院二、单根普通二、单根普通V带的许用功率带的许用功率1、失效形式、失效形式 121b1c1111ffFFFFAee4、传动功率、传动功率 0b1c111000fAvPe 3600/mmCCNkTv L 13.5 V带传动的计算带传动的计算3、不打滑条件、不打滑条件 打滑；带的疲劳损坏（脱层、撕裂或拉断）。打滑；带的疲劳损坏（脱层、撕裂或拉断）。2、设计依据、设计依据 保证带不打滑的前提下，具有一定的疲劳寿命。保证带不打滑的前提下，具有一定的疲劳寿命。重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院

16、13.5 V带传动的计算带传动的计算传递的功率为：传递的功率为：1211(1)fFFFFe 单根带所能传递的有效拉力为：单根带所能传递的有效拉力为：11(1)1000fvFe 11(1)1000fvAe 为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：max =1 +b + c 1 = -b - c代入得：代入得：01( )(1)KW1000bcfAvPe 基本额定功率基本额定功率P0 :在在 =，Ld为特定长度、抗拉体为为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下，计算所得功率称为化学纤维绳芯结构条件下，计算所得功率称为单根带单根带的的。详见下页表。详见下页表13-3 教材

17、教材P214。01000vPF 重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院200 400 800 950 1200 1450 1600 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000小带轮小带轮基准直基准直径径 d1/ mm表表13-3 单根普通单根普通V带的基本额定功率带的基本额定功率P0（包角（包角= 、特定基准长度、载荷平稳时）、特定基准长度、载荷平稳时） 型型号号ZABC50 0.04 0.06 0.10 0.12 0.14 0.16 0.17 0.19 0.20 0.22 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0

18、.3156 0.04 0.06 0.12 0.14 0.17 0.19 0.20 0.23 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 90 0.10 0.14 0.24 0.28 0.33 0.36 0.40 0.44 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.5675 0.15 0.26 0.45 0.51 0.60 0.68 0.73 0.79 0.84 0.92 1.00 1.04 1.08 1.09 1.0 0.8090 0.22 0.39 0.68 0.77 0.93 1.07 1.15 1.25 1.34 1.5

19、0 1.64 1.75 1.83 1.87 1.82 1.5 180 0.59 1.09 1.97 2.27 2.74 3.16 3.40 3.67 3.93 4.32 4.54 4.58 4.40 4.00 1.81 125 0.48 0.84 1.44 1.64 1.93 2.19 2.33 2.50 2.64 2.85 2.96 2.94 2.80 2.51 1.09 140 0.59 1.05 1.82 2.08 2.47 2.82 3.00 3.23 3.42 3.70 3.85 3.83 3.63 3.24 1.29 280 1.58 2.89 5.13 5.85 6.90 7.7

20、6 8.13 8.46 8.60 8.22 6.80 4.26 小带轮转速小带轮转速 n1/( r/ min)200 1.39 2.41 4.07 4.58 5.29 5.84 6.07 6.28 6.34 6.02 5.01 3.23 224 1.70 2.99 5.12 5.78 6.71 7.45 7.75 8.00 8.06 7.57 6.08 3.57 450 4.51 8.20 13.8 15.23 16.59 16.47 15.57 13.29 9.64 重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院许用功率许用功率P0：实际工作条件与特定条件不同时，应对：实际工作

21、条件与特定条件不同时，应对 P0值加以修正。修正结果称为值加以修正。修正结果称为。000()aLPPPKK K 包角系数包角系数。KL 长度系数长度系数； P P0 0-功率增量功率增量；三、普通三、普通V带的型号和根数的确定带的型号和根数的确定cAPK P 计算功率：计算功率：KA -工作情况系数工作情况系数 详见表详见表13-8 P218型号的确定型号的确定: 根据根据Pc和小带轮的转速和小带轮的转速n1，由选型图确定。，由选型图确定。根数的确定根数的确定: :0cPzP 00()cLPPPKK 考虑在考虑在i1i1，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见

22、表，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见表13-413-413.5 V带传动的计算带传动的计算重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.1

23、5 1.04500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.12 710 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98 0.93 0.88 125001400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1

24、.01 0.95 0.86 Ld / mm Y Z Ld / mm 基准长度基准长度 KL 基准长度基准长度 KL 表表13-2 普通普通V带的长度系列和带长修正系数（带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1-92）200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院1.00 1.02 1.05 1.09 1.13 1.19 1.25 1.35 1.52 1.01 1.04 1.08 1.12 1.18 1.24 1.43 1.51 1.99 小带小带轮转轮转速速 n1表表13-4 单根普通单根普通V带额定功率

25、的增量带额定功率的增量P0 型型号号ZABC400 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 传传 动动 比比 i 2.0730 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.022800 0.00 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04400 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 730 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

26、0.09 2800 0.00 0.04 0.08 0.11 0.15 0.19 0.23 0.26 0.30 0.34400 0.00 0.01 0.03 0.04 0.06 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13 730 0.00 0.02 0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.23 2800 0.00 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 0.59 0.60 0.70 0.89 400 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.23 0.27 0.31 0.35 730 0.00 0.07 0.14 0.21

27、0.27 0.34 0.41 0.48 0.55 0.62 2800 0.00 0.27 0.55 0.82 1.10 1.37 1.64 1.92 2.19 2.47 13.5 V带传动的计算带传动的计算重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院表表13-5 包角修正系数包角修正系数 包角包角1 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 K 1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 0.74 0.69 13.5 V带传动的计算带传动的计算重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院表表1

28、3-6 工作情况系数工作情况系数载荷载荷性质性质载荷载荷变动变动很小很小载荷变载荷变动小动小载荷变载荷变动较大动较大载荷变载荷变动很大动很大工工 作作 机机原原 动动 机机电动机（交流启动、三电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、角启动、直流并励）、四缸以上内燃机四缸以上内燃机电动机（联机交流启动、电动机（联机交流启动、直流复励或串励）、四直流复励或串励）、四缸以下内燃机缸以下内燃机液体搅拌机、通风机和液体搅拌机、通风机和鼓风机、离心式水泵和鼓风机、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机。压缩机、轻负荷输送机。每天工作小时数每天工作小时数 / h 16 16 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2

29、 1.3 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 带式输送机、旋转式水带式输送机、旋转式水泵和压缩机、发电机、泵和压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、木工机械。旋转筛、木工机械。制砖机、斗式提升机、制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械等。筛、纺织机械等。破碎机（旋转式、颚破碎机（旋转式、颚式）、磨碎机（球磨、式）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）。棒磨

30、、管磨）。重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院300050002000160040002008005001004003001000小带轮的转速小带轮的转速n1 ( r / min)125025000.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250 普通普通V带选型图带选型图ZABCDEd1=5071d1=80100d1=112140d1=125140d1=160200d1=200315d1=355400d1=450500d1=8010013.5 V带传动的计算带传动的计算重庆交通大学机电与汽车工程学院重

31、庆交通大学机电与汽车工程学院带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低。应取带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低。应取：d1dmin四、主要参数的选择四、主要参数的选择1. 带轮直径与带速带轮直径与带速型型 号号 Y Z A B C D E dmin 20 50 75 125 200 315 500表表13-9 带轮的最小直径带轮的最小直径dmin大带轮的直径大带轮的直径d2：1212(1)nddn d1 、d2必须符合带轮的基准直径系列：必须符合带轮的基准直径系列：P219表表13-9注。注。13.5 V带传动的计算带传动的计算带速：带速：11m/s60 1000d nv 一般应使一般

32、应使v在在525m/s的范围内。的范围内。 重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院2. 中心距、带长和包角中心距、带长和包角推荐范围：推荐范围：0.7(d1+d2) a0350 mm；腹板式腹板式-中等直径；中等直径；带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构带轮的结构 实心式实心式-直径小；直径小；h2drdkdha1L斜度斜度1:25ddaBh1h2 =0.8 h1a1 = 0.4 h1 a2 = 0.8 a1 f10.2 h1 f2 0.2 h2PnA3h1 =290P功率功率n转速转速A轮幅轮幅数数重

33、庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院13.6 V带轮的结构带轮的结构f1.61.66.3Heb0bdBh1haddae 80.3 120.3 150.3 190.4 25.50.5 槽槽 型型 Y Z A B Cbd 5.3 8.5 11 14 19 hamin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 famin 6 7 9 11.5 16hfmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 min 5 5.5 6 7.5 10 60 - - - - - 80 118 190 31560 - - - - - 80 118 190 315对应的对应的d d3232343436363838( ) 表表13-8 普通普通V带轮的轮槽尺寸带轮的轮槽尺寸重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆交通大学机电与汽车工程学院节园节园节线节线组成：组成：同步带（同步齿形带）是以钢丝为同步带（同步齿形带）是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。抗拉体，外包聚氨脂