广东工业大学机械设计第十三章带传动

1、第十三章第十三章 带传动和链传动带传动和链传动一、带传动二、链传动本章重点及难点本章重点及难点: : 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析 带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则 带传动主要设计参数的选择带传动主要设计参数的选择 链传动的运动分析和受力分析链传动的运动分析和受力分析 滚子链传动的参数选择和设计计算滚子链传动的参数选择和设计计算13-1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用 主动带轮主动带轮1、从动带轮、从动带轮2、环形带、环形带 静止时，静止时，两边拉力相等；两边拉力相等； 传动时，传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），拉力大的一边称为主动边（紧边）， 拉力

2、小的一边为从动边（松边）拉力小的一边为从动边（松边） 靠带与带轮接触面间的摩擦力传递运动和动力靠带与带轮接触面间的摩擦力传递运动和动力f1f2ff12f0f0f0f0一、带传动一、带传动组成组成二、工作原理二、工作原理开口开口传动传动 两轴平行，同向回转两轴平行，同向回转 交叉交叉传动传动 两轴平行，反向回转两轴平行，反向回转 半交叉半交叉传动两轴交错，不能逆转传动两轴交错，不能逆转 按形按形传式传式动分动分三、带传动的类型三、带传动的类型平带平带传动传动底面是工作面底面是工作面，可实现多，可实现多 种形式的传动种形式的传动 带带传动带传动带两侧面是工作面两侧面是工作面，承载，承载 力大，只用

3、于开口传动力大，只用于开口传动 多楔带多楔带传动具有平带和带的优点传动具有平带和带的优点同步带同步带传动具有带与链传动的特点传动具有带与链传动的特点按按带带的的截截面面分分三、带传动的类型三、带传动的类型圆形带圆形带传动传动汽车发动机add012013 .57)(180add012023 .57)(180带在带轮上的包角带在带轮上的包角2radaddadd12122sin四、带传动的参数四、带传动的参数1 中心距a2 包角3 带轮（基准）直径d与带节面对应的直径与带节面对应的直径 4 带（基准）长度d带在规定的张紧力下，位带在规定的张紧力下，位 于带轮基准直径上的周线长度于带轮基准直径上的周线

4、长度ldaddddal4)()(2221221 4 带（基准）长度d带在规定的张紧力下，位带在规定的张紧力下，位 于带轮基准直径上的周线长度于带轮基准直径上的周线长度122122 cos()()2labbcadadddd2212122112()2()8()8alddldddd已知带长时，中心距为已知带长时，中心距为五、带传动的优缺点五、带传动的优缺点优点：优点： 远距离传动远距离传动 可缓冲、减振，运转平稳可缓冲、减振，运转平稳 过载保护过载保护 结构简单结构简单, 精度低精度低, 成本低成本低缺点：缺点： 外廓尺寸大外廓尺寸大 弹性滑动，传动比不固弹性滑动，传动比不固定，效率低定，效率低 轴

5、与轴承受力大轴与轴承受力大 寿命短寿命短 需要张紧装置需要张紧装置 不宜用于高温不宜用于高温, 易燃场合易燃场合一、带受力变化二、紧松边拉力关系三、最大有效拉力13-2 带传动受力分析带传动受力分析一、带受力变化一、带受力变化静止时，静止时，两边拉力相等两边拉力相等=f0张紧力张紧力工作时工作时: 拉力增加拉力增加紧边：紧边： f0f1 紧边拉力紧边拉力 拉力减少拉力减少松边：松边： f0f2 松边拉力松边拉力工作状态工作状态: 带两边拉力不相等带两边拉力不相等 紧松边判断：紧松边判断： 绕进主动轮的一边绕进主动轮的一边紧边紧边f1f2f0f0f0f0ff紧边紧边松边松边动画动画二、紧松边拉力

6、关系二、紧松边拉力关系紧边由紧边由f0f1拉力增加，带增长拉力增加，带增长松边由松边由f0f2 拉力减少，带缩短拉力减少，带缩短总长不变总长不变 带增长量带缩短量带增长量带缩短量f1f0f0f2 ; f1f22f0 有效拉力有效拉力: f1 - f2 即带所传递的圆周力即带所传递的圆周力f圆周力圆周力f：f = f1 - f2 = ff f1f2f0f0f0f0ff紧边紧边松边松边带传动的带传动的有效圆周力等于有效圆周力等于带与带与带轮的带轮的摩擦力，摩擦力，即紧边与松边即紧边与松边的的拉力差。拉力差。1000fvp dfnf1f2f+dfff dfnd ddld2d2三、最大有效拉力三、最大

7、有效拉力若不考虑带的离心力，由法向若不考虑带的离心力，由法向和切向各力的平衡得：和切向各力的平衡得：sin()22ndddfffdf()coss22nddfdffdffco取取 并略去二阶微量并略去二阶微量cos1,sin222ddd feff21 挠性体摩擦的基本公式挠性体摩擦的基本公式为带轮的包角；为带轮的包角；此时，摩擦力达到最大此时，摩擦力达到最大带所能传递的最大圆周力带所能传递的最大圆周力影响因素：影响因素： 初拉力初拉力f0f 包角包角f，带与带轮接触弧越长带与带轮接触弧越长总摩擦力越大总摩擦力越大 摩擦系数摩擦系数 f f)11 (121fefffff f0 0越大越好吗？越大越

8、好吗？越小呢？越小呢？在相同条件下，在相同条件下，v v带与平带哪种传递较大的功率？带与平带哪种传递较大的功率？摩擦力分析：摩擦力分析： 比较平带与比较平带与v v带带fn/2fn/2fq fqfnfnqffffffnfffsin/2qqfff f在相同条件下在相同条件下 ，v 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 v带传动的结构更为紧凑。带传动的结构更为紧凑。v由离心力产生的离心由离心力产生的离心拉应力拉应力c： ? 带传动工作时带传动工作时,作用于带上有哪些应力作用于带上有哪些应力?它们的分布及大小它们的分布及大小有什么特点有什么特点?最大应

9、力发生在什么部位最大应力发生在什么部位?为什么要限制带速？为什么要限制带速？带的应力：带的应力：拉应力、弯曲应力、离心拉应力拉应力、弯曲应力、离心拉应力 由拉力产生的由拉力产生的拉应力拉应力s s1、s s2：af /11 s saf /22 s s112dyeb s s222dyeb s sv由带弯曲产生的弯曲应力由带弯曲产生的弯曲应力: b1,b2aqvc/2 s s变应力变应力疲劳破坏疲劳破坏最大应力最大应力: s smax=s s1+s sb1+s sc发生位置发生位置: 小带轮与紧边接触处小带轮与紧边接触处13-3 带的应力分析带的应力分析为限制为限制b不过大不过大限制限制dmin为

10、限制离心拉应力为限制离心拉应力c不过大不过大限制限制vb=2ye/dfc=qv2但但v vminmin5 m/s (p=fv/1000)5 m/s (p=fv/1000) 5m/sv25m/s 5m/sv25m/s 一般以一般以v=20m/sv=20m/s为宜为宜 i i1 1 (小轮主动):最大应力发生位置最大应力发生位置: :带绕进小轮处带绕进小轮处 因带是运动的因带是运动的, ,即带是处于变应力状态下工作的即带是处于变应力状态下工作的, ,每环绕每环绕一圈一圈, ,变化两次变化两次, ,当应力循环次数达到一定数值后当应力循环次数达到一定数值后, ,将产生疲将产生疲劳破坏劳破坏. .2c1

11、b2maxb1 n = 3600 ktv/l v v带速带速(m/s)(m/s)l l带长带长(m) (m) v/l v/l 绕转次数绕转次数/ /秒秒k k带轮数带轮数 (k(k次次/ /周周) ) t t带的寿命带的寿命(h)(h)应力循环次数应力循环次数: 什么是弹性滑动什么是弹性滑动, 什么是打滑什么是打滑? 对传动有什么影响？对传动有什么影响？ 为什么会发生弹性滑动或打滑为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免是否可以避免?分析：分析：带是弹性体带是弹性体 弹性形变弹性形变：eaf 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一、一、弹性滑动弹性滑动f2f2f1f1从

12、动轮从动轮n2主动轮主动轮n1一、一、弹性滑动弹性滑动定义：定义： 由于带的两边弹性变形不等所由于带的两边弹性变形不等所引起的带与带轮之间的微量相引起的带与带轮之间的微量相对滑动对滑动产生的原因：产生的原因： 带的弹性、松边与紧边拉力差带的弹性、松边与紧边拉力差变形量改变，变形量改变，相对轮滑动相对轮滑动弹性滑动的特点：弹性滑动的特点： 弹性滑动不可避免弹性滑动不可避免 f 弹性滑动弹性滑动 弹性滑动范围弹性滑动范围 后果：后果： 带速滞后于主动轮，超前于从动轮带速滞后于主动轮，超前于从动轮v1 v带带 v2 ，v1 v2 带传动传动比不稳定带传动传动比不稳定%100121vvv弹性滑动率：弹

13、性滑动率：1221(1)ndind21dd如果弹性滑动扩如果弹性滑动扩展到整个接触弧展到整个接触弧? ? f1f2紧边紧边松边松边二、二、打滑打滑定义：定义： 带沿带轮面发生全面滑动带沿带轮面发生全面滑动 产生的原因：产生的原因： fffmax 弹性滑动扩展到整个接触弧弹性滑动扩展到整个接触弧显著滑动显著滑动(打滑打滑)特点：特点： 打滑可以避免，而且应当避免打滑可以避免，而且应当避免 短时打滑起到过载保护作用短时打滑起到过载保护作用 打滑先发生在小带轮处打滑先发生在小带轮处 后果：后果： 打滑打滑带的剧烈磨损带的剧烈磨损从动轮转速剧烈降低从动轮转速剧烈降低传动传动失效失效? ?如何防止打滑如

14、何防止打滑 f1f2紧边紧边松边松边)11 (121feffff一、v带的结构二、普通v带标准三、v带传动设计计算13-5 普通普通v带传动的计算带传动的计算一、一、v v带的结构带的结构 伸张层伸张层( (顶胶顶胶) )、强力层、强力层( (抗拉体抗拉体) )、压缩层、压缩层( (底胶底胶) )、包布层、包布层二、二、v v带规格带规格 普通普通v带：带：y、z、a、b、c、d、e七种七种 窄窄v带：带：spz、spa、spb、spc四种四种 截面尺寸见表截面尺寸见表13-113-1三、三、v v带传动设计计算带传动设计计算1 带传动失效形式及设计准则2 单根v带能传递的功率3 设计步骤1

15、带传动失效形式及设计准则 失效形式：失效形式：打滑、带的疲劳损坏打滑、带的疲劳损坏 设计准则：设计准则：ffffmax、 s smax=s s1+s sb1+s scs s 设计依据：设计依据：保证不打滑的条件下，使带具有一定保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命的疲劳强度或寿命具体做法：具体做法： 确定单根带所能传递的许用功率确定单根带所能传递的许用功率 根据带传动的设计功率根据带传动的设计功率 确定带安全工作的根数确定带安全工作的根数2 单根v带能传递的功率 保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命 单根普通单根普通v v带

16、的基本额定功率可查表带的基本额定功率可查表13-3，窄，窄v带的表带的表13-4 基本额定功率确定条件基本额定功率确定条件：i =1,=1,特定带长，工作平稳特定带长，工作平稳 实际工作中单根带所能传递的许用功率：实际工作中单根带所能传递的许用功率：1000)11 (100010veffvpf不打滑不打滑不疲劳破坏不疲劳破坏1( )(1)1000bcfavesss1000)11 (1veafslkkppp)(000带长修正系数，表带长修正系数，表13-2包角修正系数，表包角修正系数，表13-7时的功率增量，时的功率增量，普通普通13-5，窄，窄13-61i3 设计步骤 已知条件及设计内容：已知

17、条件及设计内容：已知条件已知条件设计内容设计内容传递的名义功率传递的名义功率p p 主动轮转速主动轮转速n1 1从动轮转速从动轮转速n2 2 或传动比或传动比i 传动位置要求传动位置要求 工况条件、原动机类型等工况条件、原动机类型等v v带的型号、长度和根数带的型号、长度和根数带轮直径和结构带轮直径和结构传动中心距传动中心距 a验算带速验算带速 v 和包角和包角计算初拉力和压轴力计算初拉力和压轴力d2 = i d1(1)，圆整成，圆整成标准值，表标准值，表13-9带轮愈小，弯曲应力愈带轮愈小，弯曲应力愈大，所以大，所以d1 dmin 7、计算带的根数、计算带的根数 z2、根据、根据n1、 pc

18、 选择带的型号选择带的型号3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d1、d2 700kkpppppzlcc具体步骤具体步骤1、确定计算功率、确定计算功率 pc kap工况系数，工况系数，查表查表13-84、验算带速、验算带速v (v525m/s)n5、确定、确定中心距中心距 a 及带长及带长 ld6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1n z 7 ？ny8、确定初拉力、确定初拉力 f09、计算压轴力、计算压轴力 fq10、带轮结构设计带轮结构设计问题：带传动适合于问题：带传动适合于高速级还是低速级？高速级还是低速级？根据图根据图13-15或或13-16 0012011203.57180adddd

19、 205 . 2500qvzvkpkfc2sin210zffq套基准长度，表套基准长度，表13-2a 过小，带短，易疲劳过小，带短，易疲劳a 过大，易引起带的扇动过大，易引起带的扇动确定中心距确定中心距初定中心距初定中心距 a0 0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2)初算带长初算带长l0 计算实际中心距计算实际中心距 a（圆整）（圆整）取基准带长取基准带长 ld(表表132) 基本结构型式基本结构型式按带轮直径确定分实心式、腹板式、按带轮直径确定分实心式、腹板式、 孔板式、椭圆轮辐式孔板式、椭圆轮辐式 具体轮槽尺寸见表具体轮槽尺寸见表13-1013-1013-6 带轮的结构带轮的结构 注意事项：注意事项：1.1.中心距应可调中心距应可调: : 2.2.