机械设计第6章：带传动2016

1、第六章第六章F概述F带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构F带传动的受力分析F带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计F张紧装置第一节第一节F概述F带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构F带传动的受力分析F带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计F张紧装置机械传动分类及特点机械传动分类及特点机械传动的特点主要体现在传动效率、单级传动比、传动功率、中心距、传动准确性、无级调速、过载保护、寿命、噪声、价格等等机械传动分类机械传动分类 直接接触传动直接接触传动 有中间机件的传动有中间机件的传动摩擦传动摩擦传动 摩擦轮传动摩擦轮传动 带传动带传动 绳传动绳传

2、动 摩擦无级变速器摩擦无级变速器 摩擦无级变速器摩擦无级变速器啮合传动啮合传动 齿轮传动齿轮传动 链传动链传动 蜗杆传动蜗杆传动 同步带传动同步带传动 螺旋传动螺旋传动 凸轮机构等凸轮机构等带传动的组成带传动的组成p带传动利用中间挠性件将主动轴的运动和动力传给一定距离以外的平行的从动轴。p带传动一般由主动轮、从动轮和环形传动带组成。带传动的工作原理带传动的工作原理p静止时，两边拉力相等p传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边）， 拉力小的一边为从动边（松边）p靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力F1F2Ff12F0F0F0F0第二节第二节F概述F带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构F带传动

3、的受力分析F带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计F张紧装置带传动的类型（带传动的类型（1）按工作原理分类按工作原理分类摩擦传动型带传动安装时带已经被拉紧，靠带与带轮间的摩擦力完成传动。啮合传动型带传动同步带通过带轮齿与带齿的啮合完成传动。带传动的类型（带传动的类型（2）按带截面形状分类按带截面形状分类平带传动：截面为扁平矩形，底面是工作面，可实现多种形式的传动带传动：亦称三角带，截面为等腰梯形，带两侧面是工作面，当量摩擦系数大，承载力大，只用于开口传动多楔带传动：具有平、带的优点FVFnnfFfF FnFnFV 2fnFfFsin/ 2VvVfFf F带传动的类型（带

4、传动的类型（3）按传动形式分类按传动形式分类开口传动 两轴平行，同向回转 交叉传动 两轴平行，反向回转 半交叉传动 两轴交错，不能逆转 带传动的特点带传动的特点优点远距离传动缓冲减振，运转平稳过载保护结构简单， 精度低， 成本低缺点外廓尺寸和轴上压力大传动比不固定，效率低带的寿命短需要张紧装置不宜用于高温和易燃场合第三节第三节F概述F带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构F带传动的受力分析F带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计F张紧装置V型带的结构组成型带的结构组成伸张层伸张层( (顶胶顶胶) )压缩层压缩层( (底胶底胶) )强力层强力层( (抗拉体抗拉体) )包布

5、层包布层强力层强力层( (帘布、线绳帘布、线绳) )填充物填充物( (橡胶、帆布橡胶、帆布) )外包层（耐磨耐油胶布）外包层（耐磨耐油胶布）帘布芯帘布芯 线绳芯线绳芯NoImageV型带的类型型带的类型普通带：Y、Z、A、B、C、D、E 窄带：SPZ、SPA、SPB、SPC 传递功率较大，允许速度 和挠曲次数较高，结构紧凑当带弯曲时中性层带长不变截面带楔角变化(减小)带轮轮槽角 040V型带的截面尺寸型带的截面尺寸带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度，即V带的公称长度基准直径dd与带节面对应的带轮的直径基准长度Ld教材教材p137表表4-1V带轮的结构带轮的结构结构组成轮缘安装带轮

6、辐联接轮缘与轮毂轮毂安装轴 轮缘轮辐轮毂基本结构型式实心式实心式 腹板式腹板式椭圆辐式椭圆辐式孔板式孔板式V带轮的设计要求与材料带轮的设计要求与材料l质量小、工艺性好、质量分布均匀、内应力小、高速，静动平衡l工作面应精细加工带轮设计要求带轮材料l灰铸铁HT150、HT200常用l铸钢、焊接（钢板）高速 l铸铝、塑料小功率 第四节第四节F概述F带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构F带传动的受力分析F带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计F张紧装置带的受力分析带的受力分析静止状态工作状态紧边拉力增加：F0F1（紧边拉力）松边拉力减少：F0F2（松边拉力） F1F212F0

7、F0F0F0两边拉力相等:F0（张紧力或初拉力）F1F2Ff12绕进主动轮的一边为紧边绕出从动轮的一边为紧边绕出主动轮的一边为松边绕进从动轮的一边为松边带的有效圆周力带的有效圆周力F1F212考虑带为弹性体，紧边拉力增加导致紧边拉长1松边拉力减小导致松边缩短2假定带的总长度不变F F1 1F F0 0F F0 0F F2 2F F1 1F F2 22 2F F0 0Ff取主动轮上的带分析F F1 1r r（F F2 2F Ff f）r rF F1 1F F2 2F Ff f有效圆周力F1 12 2根据胡克定律带与带轮间的摩擦力带与带轮间的摩擦力主动轮作用于带上的摩擦力的方向与轮圆周速度方向一致

8、带作用于从动轮上的摩擦力的方向与带运动方向一致紧边拉力与松边拉力的关系紧边拉力与松边拉力的关系欧拉公式欧拉公式12FF ema=dFNdldF+dFFd/2d/2F2F1fdFN最大有效圆周力最大有效圆周力F F1 1F F2 22 2F F0 0F F1 1F F2 2F Ff fF F1 1F F0 0F Ff f/2/2F F2 2F F0 0 - -F Ff f/2/212FF ema=maxmax0121feFFFemama-=+0 0maxmax，压紧力越大摩擦力越大，过大会加剧带的磨损maxmax，包角越大，带与带轮接触弧越长，总摩擦力越大 maxmax问题：带传动的松边在上还是

9、在下好？带传动的功率带传动的功率P = Fv / 1000 (kw)带速一定时，功率与有效圆周力成正比带传动f 有限，P =f v有限，要提高P可增大v，故宜将带传动布置在高速级问题：带传动适合于高速级还是低速级？第五节第五节F概述F带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构F带传动的受力分析F带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计F张紧装置带传动工作时的应力及其分布带传动工作时的应力及其分布由紧边和松边拉力产生的拉应力1 1F F1 1/A/A，2 2F F2 2/A/A，1 12 2带与轮接触弧处的拉应力自紧边向松边方向递减由带弯曲产生的弯曲应力b1b12E2Eh h/

10、 /d dd1d1， b2b22E2Eh h/ /d dd2d2 仅分布于带与轮接触弧区域d dd1d1 v带带 v2 ，v1 v2 （2）带传动传动比不稳定F1F2紧边紧边松边松边121100%vvve-=弹性滑动率：)1 (1221 ddddnni12dddd 带的弹性滑动（带的弹性滑动（2）接触弧静弧滑动弧 包角静角滑动角静弧在带绕入带轮的一侧滑动弧在带绕出带轮的一侧打滑打滑l随着有效拉力增大，滑动角也增大。l当传递的载荷（实际的圆周力）达到最大有效圆周力时，皮带就会沿轮面全面滑动（即滑动角等于整个包角），此为带传动的失效形式之一，打滑。l打滑首先发生在小带轮处l打滑可以避免（控制有效拉

11、力、提高最大有效拉力）l打滑可起到过载保护作用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失效形式打滑；带的疲劳损坏设计准则FF Ffmax； max=1+b1+c设计依据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带允许传递的最大功率单根带允许传递的最大功率11(1)10001000FvFvePma-=不打滑不打滑不疲劳破坏不疲劳破坏11( )(1)1000bCAvemasss-=11(1)1000Avemas-=平型带平型带V型带型带将上式中的摩擦系数将上式中的摩擦系数替换成当量摩擦系数替换成当量摩擦系数e e，得到，得到单根单根V V型带允许传递的最大功率型带允许传递的最

12、大功率sincos22emmffm=+单根带的基本额定功率单根带的基本额定功率P0在特定条件下（平稳载荷、传动比i1、特定带长），带能传递的功率 3600dmpCLZ tvs=101( )(1)1000bCAvePmasss-=由带结构及材质决定的实验常数许用应力带轮数（通常取2）带的基准长度指数（普通V带取11.1）带的寿命教材教材p146表表4-3和和p148表表4-5单根带单根带i1时传动功率的增量时传动功率的增量P0 P0是在特定条件下（平稳载荷、传动比i1即包角为180o、特定带长）带能传递的功率。当i1时，从动轮直径大于主动轮直径，带绕过从动轮（大带轮）时的弯曲应力小于主动轮（小带

13、轮），因此，传动能力有所提高。教材教材p147表表4-4和和p148表表4-6提高带传动工作能力的措施提高带传动工作能力的措施n增大摩擦系数（材料、带速、滑动率）n增大包角（减小传动比、增大中心距、采用张紧装置）n采用新型带传动n采用高强度带材料第七节第七节F概述F带传动的分类与特点FV型带与带轮的结构F带传动的受力分析F带传动的应力分析F带传动的失效形式与计算准则FV型带传动的设计F张紧装置设计内容设计内容传递的名义功率P 主动轮转速n1从动轮转速n2或传动比i 传动位置要求 工况条件、原动机类型等已知条件V带的型号、长度和根数带轮直径和结构传动中心距a验算带速v 和包角计算初拉力和压轴力设

14、计内容设计步骤设计步骤7 7、计算带的根数、计算带的根数 z z2 2、根据、根据n n1 1、 P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1Nz z 7 7 ？N NY Y8 8、确定初拉力、确定初拉力 F F0 09 9、计算压轴力、计算压轴力 F FQ Q1010、带轮

15、结构设计、带轮结构设计设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、 P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1NK KA A教材教材p150p150表表4-74-7教材教材p150p150图图4-154-15和和p151p151图图4-164-16，并由，并由p137p

16、137表表4-14-1得得截面尺寸截面尺寸设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、 P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1N带轮越小，弯曲应力越大带轮越小，弯曲应力越大小带轮基准直径小带轮基准直径d dd1d1d dminmin带轮越大，传动尺寸越大带轮越大，传

17、动尺寸越大大带轮直径大带轮直径d dd2d2=i =id dd1d1带轮基准直径按教材带轮基准直径按教材p152p152表表4-84-8取整取整Y 20 Z 50 SPZ 63A 75 SPA 90B 125 SPB 140C 200 SPC 224D 355E 500dmin设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、 P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA AP P4 4、验算带速、验算带速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心

18、距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1Na aL L1 1 a aN Nt t ()()22100120224dddddddLaddap-=+初算带长初算带长确定基准带长确定基准带长教材教材p138表表4-2002ddLLaa-+确定中心距确定中心距0.55(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)初算中心距初算中心距设计步骤设计步骤2 2、根据、根据n n1 1、 P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d21 1、确定计算功率、确定计算功率 P Pc c K KA

19、 AP P4 4、验算带速、验算带速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N5 5、确定中心距、确定中心距a a 及带长及带长 L Ld d6 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 1N21118057.3ddaa-=窗包角包角摩擦力摩擦力传动能力传动能力1120o设计步骤设计步骤7 7、计算带的根数、计算带的根数 z z2 2、根据、根据n n1 1、 P Pc c 选择带的型号选择带的型号3 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d2z z 7 7 ？N NY Y8 8、确定初拉力、确定初拉力 F F0 09 9、计算压轴力、计算压轴力 F FQ Q1010、带轮结构设计、带轮结构设计单根带的许用功率单根带的许用功率 P P=(=(P P0 0+ +P P0 0) ) K KK KL LK K - -包角系数包角系数K KL L- -长度系数长度系数带的根数：带的根数：z z= = P Pc c / / P P 11d dd2d2b2b2承载力承载力传动功率传动功率P P0 0 0 0设计步骤设计步骤7 7、计算带的根数、计算带