江苏大学机械设计第8章_带传动课件

1、机机 械械 原理及设计原理及设计（）20222022年年4 4月月1818日日一工作原理：一工作原理：靠摩擦传动靠摩擦传动二工作特点二工作特点1缓冲、吸振缓冲、吸振2瞬时传动比不稳定瞬时传动比不稳定3压轴力大压轴力大4结构简单、维护方便结构简单、维护方便5适于远距离传动适于远距离传动三带的类型三带的类型1平带平带工作面：内表面工作面：内表面分类：帆布芯平带、编分类：帆布芯平带、编织平带（棉织带、毛织带织平带（棉织带、毛织带、缝合带）、锦纶片复合、缝合带）、锦纶片复合带等。带等。有接头有接头剖面：扁平长方形剖面：扁平长方形特点及应用：最为简单、在传动中心距较大的特点及应用：最为简单、在传动中心距

2、较大的情况下应用较多。情况下应用较多。工作面工作面2V带带工作面：两侧面工作面：两侧面分类分类(按形状按形状)：分类见下页分类见下页剖面：等腰梯形剖面：等腰梯形组成组成帘布芯结构帘布芯结构胶帘布胶帘布绳芯结构绳芯结构胶线绳胶线绳普通带普通带7.0bph40o环形、无接头环形、无接头截面积截面积小小大大其型号七种：其型号七种：YZABCDE承载能力承载能力小小大大基准直径基准直径D：节宽：节宽bp相对应的带轮直径。相对应的带轮直径。基准长度基准长度Ld：基准直径上的周线长度：基准直径上的周线长度窄窄V带带宽度比普通宽度比普通V带窄带窄1/3，功率，功率P可增加可增加1.52.5倍倍抗拉体为合成纤

3、维绳抗拉体为合成纤维绳9 . 0bhp其型号有四种：其型号有四种： SPZ SPA SPB SPC3圆型带：圆型带：剖面圆型（缝纫机传动带）剖面圆型（缝纫机传动带）齿形齿形V带带：抗拉层为钢丝绳或玻璃纤维绳抗拉层为钢丝绳或玻璃纤维绳 工作面上带齿，靠啮合传动工作面上带齿，靠啮合传动类型平带V 带多楔带同步带结构图 8-2a)图 8-2b)图 8-2c)图 8-2d)特点结构最简单、易于制造传 递 摩 擦 力大、传动比大、结构较紧凑传递功率大、摩擦力大、 柔性好传动比准确、 轴向压力小； 但安装和制造要求高标准化已标准化已标准化已标准化应用场合传动 中 心距较大应用广泛传递 功率 较大、 结构要

4、求紧凑、 变载荷或冲击较高线速度，可达 50m/s。一受力分析：一受力分析：取分离体取分离体1工作前：预紧力工作前：预紧力 F0 ， F1 / F2 =12工作时：紧边工作时：紧边 F0 F F F0 松边松边 F0 F F F2即即F1/F21 松边松边紧边紧边3有效拉力有效拉力Fe ：令令 Fe = F - F2 取分离体分析得到取分离体分析得到02DF2DF2DF11121f即：即：Ff = F1 - F2 = Fe 当当V一定，若一定，若P增加，所需增加，所需Fe增加增加所需所需Ff 增加，而增加，而Ff 摩擦力有一个极限摩擦力有一个极限Ff max，当所需，当所需Ff大于大于Ff m

5、ax ，皮带将皮带将打滑。（最大有效拉力打滑。（最大有效拉力Fec） 1000VFPe分析分析带轮接触面上摩擦力之总和等于所传带轮接触面上摩擦力之总和等于所传递的有效拉力递的有效拉力结论结论 Ff = F1 - F2 = Fe 带的摩擦传动原理带的摩擦传动原理( (小结）小结）初拉力初拉力带张紧在带轮上，受工作载荷前带张紧在带轮上，受工作载荷前带上的作用力带上的作用力0F紧边拉力紧边拉力1F作用在紧边上的拉力作用在紧边上的拉力松边拉力松边拉力2F作用在松边上的拉力作用在松边上的拉力有效拉力有效拉力eF带和带轮接触面上的摩擦力总和带和带轮接触面上的摩擦力总和各个力之各个力之间的关系间的关系021

6、2FFF21FFFFfe带传动所传递的功率带传动所传递的功率220201eeFFFFFFKWvFPe1000二最大有效拉力二最大有效拉力Fec及其影响因素及其影响因素1最大有效拉力最大有效拉力Fec 取微量长度带分析，取微量长度带分析， 略去质量和离心力略去质量和离心力水平方向：水平方向：2dsin)dFF(2dsinFdN化简为：化简为：fdFdF两边积分：两边积分：1120FFfdFdF垂直方向：垂直方向：2dcos)dFF(2dcosFfdN=dFf=式中式中e自然对数底自然对数底(e=2.716) f摩擦系数摩擦系数带在带轮上的包角带在带轮上的包角由力与变形关系得到：由力与变形关系得到

7、： F1-F0=F0-F2 F1 +F2 =2F0 f21eFF欧拉公式欧拉公式 联立联立式得到：式得到：ff0ff0ece/11e/11F21e1eF2F预紧力预紧力F0 ：F0增加增加Fec增加增加传动能力增加。传动能力增加。a F0过大过大发热磨损增加发热磨损增加带寿命降低。带寿命降低。b F0过小过小传动效率就低。传动效率就低。 包角包角：a. 增加增加 Fec增加增加 Ff增加。增加。 故水平布置应使紧边在下松边在上。故水平布置应使紧边在下松边在上。 b. 打滑首先发生于小轮上。打滑首先发生于小轮上。 c 包角包角不可能太大（不可能太大（160）。）。2ec1ec21o12o2o12

8、o1FF60aDD16060aDD160 QQa.带轮多选用铸铁带轮多选用铸铁1.1.合理安排松边、紧边的位置合理安排松边、紧边的位置2.合理张紧（注意张紧轮的位置）合理张紧（注意张紧轮的位置）三应力分析：设带的截面面积为三应力分析：设带的截面面积为Amm21拉应力：紧边拉应力：紧边 1=F1/A 松边松边 2=F2/A且且1 作用在整个带长上作用在整个带长上2弯曲应力：弯曲应力：作用在弯曲部分作用在弯曲部分b=Eh/D当当h一定时，一定时，D越小，则弯曲应力越大越小，则弯曲应力越大D1 b2 应限制小带轮直径应限制小带轮直径D1 ，使，使 D1 Dmin3离心应力离心应力离心应力产生离心应力

9、产生（取微量长度（取微量长度dl）作用在整个带长上离心应力作用在整个带长上离心拉力离心力AqVqVFdqVRVqrdRVmc2cc2222n1n2松边拉应力紧边拉应力AF22松边拉应力：AF11紧边拉应力n1n2离 心 应 力n1n2弯曲应力dabdhE2弯曲应力：Aqvc2:离心应力n1n2cb11max带紧边刚绕上小带轮处的应力最大，且为带紧边刚绕上小带轮处的应力最大，且为 max =1 +b1+ c带处于变应力下工作，可能发生疲劳失效带处于变应力下工作，可能发生疲劳失效结论结论带寿命缩短一半。带寿命缩短一半。轮径减小轮径减小10%功率提高功率提高10%带长减小带长减小50%四弹性滑动和打

10、滑四弹性滑动和打滑1弹性滑动弹性滑动不可避免，固有特性不可避免，固有特性：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量的：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量的相对运动。带是弹性体，且紧边、松边存在拉力差。相对运动。带是弹性体，且紧边、松边存在拉力差。：V2V1，传动比，传动比i不准确不准确，微量磨损，产生温升。，微量磨损，产生温升。：选弹性模量大的材料。：选弹性模量大的材料。.弹性滑动现象分析：弹性滑动现象分析：紧边在紧边在A点绕上主动点绕上主动轮轮带的拉力逐渐降低，带的拉力逐渐降低，变形量减小变形量减小带速滞后于带轮带速滞后于带轮注意静弧与动弧注意静弧与动弧1DDnnii1DD1nDnD1

11、%100vvv12211211221212滑动率滑动率式中式中n1、n2主、从动轮转速主、从动轮转速D1、D2主、从动轮计算直径主、从动轮计算直径 滑动率，一般滑动率，一般0.010.02因为因为较小，可较小，可忽略忽略，则有，则有 i=n1/n2=D1/D23打滑打滑可以避免可以避免：由于过载而引起的带与带轮间全面、显著由于过载而引起的带与带轮间全面、显著 的相对运动的相对运动：无法正常工作，磨损发热严重：无法正常工作，磨损发热严重：防止过载、合适的预拉力，：防止过载、合适的预拉力，带的弹性滑动和打滑：带的弹性滑动和打滑：小结小结 1.1.动弧是接触弧的一部分动弧是接触弧的一部分 2.2.动

12、弧位于主动轮的出口边动弧位于主动轮的出口边 3.3.欧拉公式适用于动弧欧拉公式适用于动弧 4.4.当动弧扩展到整个接触弧时发生打滑当动弧扩展到整个接触弧时发生打滑 5.5.弹性滑动不可避免，打滑可以避免弹性滑动不可避免，打滑可以避免 6.6.弹性滑动造成传动比弹性滑动造成传动比i i不稳定不稳定五带传动的失效形式和设计准则五带传动的失效形式和设计准则1失效形式：失效形式： 疲劳破坏，疲劳破坏， 打滑。打滑。2设计准则：设计准则：保证带传动在不打滑的条件下，保证带传动在不打滑的条件下， 具有一定的疲劳强度和寿命具有一定的疲劳强度和寿命由由疲劳强度条件：疲劳强度条件：由由不打滑条件：不打滑条件：

13、c1b1c1b1maxf1f1ecee11Ae11FFF由实验得到，在由实验得到，在106109次循环应力作用下，次循环应力作用下，许用应力许用应力为：为： 1 .11ndvjL3600cL单根单根V带带时所能传递的时所能传递的 最大功率最大功率为：为： 1000Ave111000vFPvfc1beco特定条件特定条件：包角：包角=160o，特定长度、平稳工，特定长度、平稳工 作条件，作条件，P0值见表值见表6-6当与实验条件不同时，将引入一系列当与实验条件不同时，将引入一系列的修正系数：的修正系数：KA工作情况系数工作情况系数，K包角系包角系数，数，KL带长系数带长系数 ，P0功率的增量，功

14、率的增量，一原始数据一原始数据功率功率P，转速，转速n1、n2(或或i)，传动用途，工作条件等，传动用途，工作条件等二设计内容二设计内容1定带的型号、长度和根数。定带的型号、长度和根数。2定传动中心距定传动中心距3带轮结构尺寸带轮结构尺寸三设计计算步骤三设计计算步骤1计算功率计算功率Pca： Pca KAP KA为为工作情况系数工作情况系数2选择带的型号：由选择带的型号：由Pca 、n1定型号定型号3选定带轮直径选定带轮直径D1、 DD1： D1小小结构紧凑结构紧凑D1过小过小弯曲应力过大弯曲应力过大带寿命降低带寿命降低 D1 DminD2： D2i *D1 D1 、D2应应圆整圆整，且符合表

15、，且符合表6-6的标准的标准4验算带速验算带速vv太大太大离心力过大离心力过大疲劳寿命降低疲劳寿命降低v太小太小 Fe(=1000P/v)过大过大带根数带根数Z过多过多带轮宽度等尺寸增大带轮宽度等尺寸增大5m/sv(2530)m/s5定中心距定中心距a和带长和带长Ld设计时先初选设计时先初选a0 求求Ld 查标准查标准Ld 求实际求实际a初选取初选取初选取初选取原因原因： a0过小过小 1过小过小Fec过小过小传动能力低传动能力低 带较短带较短单位时间内循环次数多单位时间内循环次数多 寿命降低寿命降低 a0过大过大带较长带较长易抖动易抖动考虑安装调整和补偿预紧力，考虑安装调整和补偿预紧力，为：

16、为：amin=a-0.015Ld amax =a+0.03Ld2LLaaLa4DDDD2a2Ldd0d0212120d实际选标准6验算包角验算包角1ooo12o19012060aDD180至少7定带的根数定带的根数Z（圆整）（圆整）根单根所能传动功率实际所需传动功率10KK)PP(PZLooca特定长度时长度系数时包角系数增加故实际传递功率可有所一般时当功率增量式中6确定预紧力确定预紧力F002ca0F5.1,qv1K5.2ZvP500FV预紧力应增加为安装新带时紧力带不发生打滑时所需预单根9压轴力压轴力Q2sinZF290Z2cosF2Q10o10Q一设计要求：一设计要求：质量小且分布均匀、工艺性好、质量小且分布均匀、工艺性好、 精度要保证。精度要保证。二材料：二材料：铸铁、铸铝、塑料。铸铁、铸铝、塑料。三结构形式三结构形式实心式实心式轮辐式轮辐式孔板式孔板式腹板式腹板式四四V带安装时的二个问题带安装时的二个问题1带的楔角带的楔角带轮楔角带轮楔角0， 40 0普通普通V带带 0 =34o、36o、36o2V带正确安装位置。带正确安装位置。问题问题：为什么：为什么带的楔角带的楔角大于带轮楔角大于带轮楔角0？轮槽尺寸、结构尺寸见书表格轮槽尺寸、结构尺寸见书表格张紧目的张紧目的：保证带的传动能力。：保证带的传动能力。