机械设计基础之带传动Belts.

1、机械设计（机械设计（）（零件）（零件）第7章 带传动第一项第二项第二项Belts第一项第二项第二项Belts组成：由组成：由主动轮主动轮、从动轮从动轮和和张紧在两轮上的环形传动带张紧在两轮上的环形传动带组成。组成。 带传动：通过环形曳引元件，在带传动：通过环形曳引元件，在两个或两个以上两个或两个以上的传动的传动轮之间轮之间传递运动和动力传递运动和动力的传动。的传动。 主动轮从动轮传动带1.带传动结构带传动结构一、概述第一项第二项第二项Belts第一项第二项第二项Belts2.带传动的特点优点：1、适用于、适用于中心距较大中心距较大的工作条件上，可通过的工作条件上，可通过增加带长得到增加带长得到

2、。2、具有、具有良好弹性，缓和冲击吸收振动良好弹性，缓和冲击吸收振动（运行平稳，无噪音）（运行平稳，无噪音） 3、过载时，摩擦带在带轮上打滑，过载时，摩擦带在带轮上打滑，不至损坏其它零件，起安全不至损坏其它零件，起安全保护作用。保护作用。 4、制造维护方便，、制造维护方便，结构简单成本低廉结构简单成本低廉。缺点：1、 由于带的由于带的弹性滑动和打滑弹性滑动和打滑，故，故不能保证定传动比不能保证定传动比。(啮合型啮合型稍好稍好)。2、 传递同样大的圆周力时，传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上压力轮廓尺寸和轴上压力都比啮合传动都比啮合传动大。大。3、 传动效率低传动效率低。4、外廓尺寸大外廓尺寸

3、大。5、 带的寿命较短（带的寿命较短（1000-5000h）。）。第一项第二项第二项Belts应用应用传动比要求不高，要求过载保护，中心距较大场合。v= 525m/si 平5， i v7多级传动中，带布置在高速级。为什么？P=FeV 第一项第二项第二项Belts 3.带传动分类按横剖面形状分按横剖面形状分第一项第二项第二项Belts胶帆布平带、编织带、高速带。胶帆布平带、编织带、高速带。整卷出售、接头整卷出售、接头无接头无接头1 1）平带）平带 结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。工作面工作面第一项第二项第二项Be

4、lts普通普通V V带带宽宽V V 带带特点：特点：1 1）在同样的张紧力下，产生更大的）在同样的张紧力下，产生更大的摩擦力。摩擦力。2）V带带窄窄V V带带普通普通V带为相对高度带为相对高度h/ bp0.7 的的V带。带。2）环形、无接头（传动平稳），3）挠性差工作面工作面不接触不接触第一项第二项第二项Belts 兼有平带和兼有平带和V V带的优点，带的优点，工作接工作接触面数多触面数多，摩擦力大，柔韧性好摩擦力大，柔韧性好，用，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。于结构紧凑而传递功率较大的场合。解决多根解决多根V V带长短不一而受力不均。带长短不一而受力不均。3 3）多楔带）多楔带汽车发动机

5、汽车发动机楔的两个侧楔的两个侧面工作面面工作面场合：传递动力大，有需要结构紧凑的场场合：传递动力大，有需要结构紧凑的场合合第一项第二项第二项Belts 啮合传动，兼有带啮合传动，兼有带传动传动和和齿轮传动齿轮传动的优点的优点吸振、吸振、i i 准确，在汽车、打印机中广泛应用。准确，在汽车、打印机中广泛应用。4 4）同步带）同步带机器人关节场合：传动效率高、传场合：传动效率高、传递功率大、速度高、传递功率大、速度高、传动比大动比大第一项第二项第二项Belts按传动传动形式按传动传动形式开口传动：两轴平行，开口传动：两轴平行， 1 1、 2 2同向。同向。交叉传动：两轴平行，交叉传动：两轴平行，

6、1 1、 2 2反向。反向。半交叉传动：两轴交错，不能逆转。半交叉传动：两轴交错，不能逆转。交叉传动开口传动只有平带传动可以实现交叉传动和半交叉传动只有平带传动可以实现交叉传动和半交叉传动第一项第二项第二项Belts顶胶承载层底胶包布a)帘布芯结构b)绳芯结构直径小速度高场合V带截面组成帘布结构：一般传动绳芯结构：柔韧性好，带轮直径可以小二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数顶 胶：伸张层承载层：强力层低 胶：压缩层包布层：橡胶橡胶橡胶橡胶胶帘布，胶线绳胶帘布，胶线绳胶帆布胶帆布第一项第二项第二项Belts节面当V带受弯曲时， 长度不变的中性层。bp节宽/基准宽度 bp=h/0.7Ld带的基准长度

7、定义1：V带在带轮上张紧后位于带轮基准直径上的周线长度定义2：沿着节线的长度。q 楔角均为40二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数V带截面几何参数b顶宽。（带的节面宽度）h 高度第一项第二项第二项BeltsY、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92GB/T1313575.1-92小大AYZEBCD二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数V带标准化，表17-1第一项第二项第二项Belts二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数轮缘：与带相连部分轮毂：安装在轴上部分轮辐：联接部分实心式：小直径腹板式：中等直径轮辐式：大直径第一项第二项第二项Belts二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数V带轮类型：

8、孔板式第一项第二项第二项Belts二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数材料v20m/s HT200 高速用钢制带轮 v45m/s基准直径基准直径Dd 节宽bp相对应的带轮直径Dd 系列化系列化 见表见表17-3 小带轮直径不能太小见表见表17-2 Dd1 Dd1min 带轮楔角小于40。32/34/36/38Dd1min-小带轮的最小基准直径小带轮的最小基准直径DdV5m/s 静平衡V25m/s 动平衡轮槽的楔角小于轮槽的楔角小于v带楔角，保持带楔角，保持V带受带受弯与槽良好接触弯与槽良好接触轮宽轮宽相邻槽间距相邻槽间距基准宽度基准宽度第一项第二项第二项Belts二、普通二、普通V带、带轮的结构

9、及尺寸参数带、带轮的结构及尺寸参数3 .57180 12ddDD中心距a包角: q2因较小,qqsin以代入得:)(12radDDdd带长:ADBCABL 2)2(2)2(2cos212qqqddDDa22211sin1cosqqq以代入得：及aDDdd212qaDDdd212)()(2cos21212ddddDDDDaqq2dD第一项第二项第二项Belts二、普通二、普通V带、带轮的结构及尺寸参数带、带轮的结构及尺寸参数aDDDDaLdddd4)(2221221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 : : 8)(8)(2)(221222121ddddddDD

10、DDLDDLa第一项第二项第二项Belts三、带传动的工作原理1、普通V带传动受力分析F0F0F0F021工作前工作前 :两边初拉力两边初拉力F0=F0 工作时工作时:两边拉力变化：两边拉力变化：变形协调条件：带总长不变，变形协调条件：带总长不变，紧边拉力增量紧边拉力增量D DF =松边拉力减量松边拉力减量D DF紧力紧力F1F0D DF；松边；松边F1F0D DFF1F1F2F221n1n2紧边拉力紧边拉力 F1 =F0 + Ft/2松边拉力松边拉力 F2 =F0Ft/2F1+ F2=2F0F1F2=Ft带轮的有效带轮的有效拉力拉力Ft1121000tTPFDv(Ft=2 D DF)第一项第

11、二项第二项Belts有效圆周力有效圆周力022212111dddfdFdFdF取小轮一端带为分离体：T=0带轮所受力矩有效拉力）得：(21efFFFF第一项第二项第二项Belts三、带传动的工作原理2带传动的最大有效圆周拉力及其影响 当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值，当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值， 带的有效带的有效拉力也达到最大值。松紧边拉力拉力也达到最大值。松紧边拉力 F1 和和 F2 的关系的关系: 挠性体的欧拉公式挠性体的欧拉公式 包角（包角（rad）一般为小轮包角）一般为小轮包角 1122ffFeFF edfF带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时）带传动的最大有效圆周力（临

12、界值（不打滑时）12/efFF3 .57180121addddtmax0121111fffeFFFee1021ffeFFe2021fFFeF0 : 适当适当F0包角包角:包角越大承载能力越好；包角越大承载能力越好； f : f越大，越大，Ftmax越大越大，第一项第二项第二项Belts柔韧体摩擦的柔韧体摩擦的欧拉公式欧拉公式feFF21e-自然对数的底（e=2.718）f-带与轮之间的摩擦系数（V带为当量摩擦系数）-带在带轮上的包角 rad （平行传动时为小轮包角）F1F2FF+dFdFNfdFNdddl2dNdF =Fsin()sin22()coscos22NddFdFddfdFFdFFsi

13、n,cos1222dddNNdFFdfdFdFdFfdF120FFdFfdF12lnFfF12fFeF第一项第二项第二项Belts最大有效拉力的影响因素最大有效拉力的影响因素ffffeceeFeeFF112112000212FFFfeFF2121FFFe最大有效拉力最大有效拉力0FecFecFecF预紧力 F0 ：包角 ：摩擦系数f f讨论讨论受限受限V型带的材料型带的材料,过分拉过分拉伸会降低寿命伸会降低寿命包角不能太小包角不能太小摩擦系数经可能摩擦系数经可能大的材料大的材料第一项第二项第二项Belts最大有效拉力的影响因素最大有效拉力的影响因素QFNFNFffffeceeFeeFF1121

14、1200最大有效拉力最大有效拉力讨论讨论V型带与平带传动初拉力相等型带与平带传动初拉力相等,但是法向力不等但是法向力不等,此时的磨檫力不同此时的磨檫力不同,从而引从而引起传动功率的不同起传动功率的不同.为什么为什么V型带传递功率大呢型带传递功率大呢?QFNF2QFsin2QNQFfFff Fff因为因为:第一项第二项第二项Belts三、带传动的工作原理2 2、离心应力离心应力 c c3 3、弯曲应力弯曲应力rhEab当带型号，材料一定时，当带型号，材料一定时，rb1小带轮直径不能太小小带轮直径不能太小 带内最大应力：带内最大应力：max11cb1 1、拉应力拉应力 1 1=F=F1 1/A/A

15、（紧边拉力）（紧边拉力） 2 2=F=F2 2/A/A（松边拉力）（松边拉力） 1 12 2带工作时，受到三种应力r-基准半径，基准半径，ha-基准线上槽深或中性层到最基准线上槽深或中性层到最外层的距离外层的距离q q单位带长质量单位带长质量2/ccFAqvA直径越小直径越小,弯曲应力越大弯曲应力越大离心力虽然只作用在圆周运动部分离心力虽然只作用在圆周运动部分,但是其引起的拉力作用但是其引起的拉力作用与带的全长内与带的全长内max主动轮第一项第二项第二项Belts三、带传动的工作原理带工作带工作在循环在循环变应力变应力作用下作用下,其值在其值在2max+c当循环到达一定次数就会疲劳断裂了当循环

16、到达一定次数就会疲劳断裂了第一项第二项第二项Belts三、带传动的工作原理3.工作应力分析从动主动afedcb12b221cmaxb1紧边应力= 离心应力c拉应力1 小带轮应力 离心应力c 弯曲应力b1 拉应力松边应力= 离心应力c拉应力2 大带轮应力 离心应力c 弯曲应力b1 拉应力结论：1、带内最大应力发生在：紧边开始绕上小带轮处；3、b占比例最大，D b 每种带选择DDmin。max2、带在变应力状态下工作 防疲劳失效： ；弯曲应力弯曲应力第一项第二项第二项Belts三、带传动的工作原理4 4弹性滑动产生机理弹性滑动产生机理 机理：带为弹性体、松紧边拉力不同主动轮： b 点:开始接触，拉

17、力F1，V带b=V轮1。cb ：拉力F1F2，弹性变形，轮1：bc带：bc即带在带轮上发生了相对滑动11 使得：V带V轮1从动轮：同理，只是： V轮2 ，应力减小，强度增加，应力减小，强度增加(查表查表175，根据，根据n1和和dd1)第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算普通V带传动的设计主要是： 选择带的型号，计算带的根数以及合理的确定有关参数等设计V带传动的一般已知条件是： 传动用途和工作条件；传动的功率P；主动轮、从动轮的转速n1和n2或传动比i，对传动位置和外部尺寸要求等第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算设计计算的一般步骤1 确定设计功率cAPK

18、PP名义功率； KA工作情况系数第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算2 选择带型普通V带选型图 图17-4若处于两种型号交界处分别计算选优计算功率计算功率&小轮转速小轮转速第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算3 确定带轮的基准直径dd1和dd2Dd2iDd1 或 1212(1)ddnDDn系列值 表17-3由于取标准，使i变化，应保证传动比相对误差：%5%100原实原iii第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算4 验算带的速度设计时应使max带速高圆周力小，需要带少；但离心力大。一般在=525m/s内选取,以 =2025m/s最为有利

19、5 确定中心距a和V带长度Ld1）初选a0)(2)(7 . 021210ddddddadd第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算 2）计算Ld0200ddLLaaaddddaLddddd4)()(22201212 3）查Ld 图17-5 4）计算实际中心距a 结构尺寸，高速时带颤动，1不稳定a 结构紧凑a 1 降低传动能力带长 带绕转次数带寿命第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算7 确定v带的根数zc00()LPzPP K KD8 确定初拉力F0，表17-9 图17-122c02.5500()PKFqzKN6 验算小轮包角1 1与i有关,为保证1不过小,传动比

20、i不宜过大。通常 i 7 ,个别情况下可达到10初拉力的桡度检测法初拉力的桡度检测法V F0额定功率额定功率3 .57180121adddd第一项第二项第二项Belts五、普通V带传动的设计计算9 计算作用在轴上的力Q2sin22cos2100zFzFQ10、带轮设计11、张紧装置第一项第二项第二项Belts六、带传动装配、张紧、维护带的张紧与维护1、带的张紧方法定期张紧法，加张紧轮法张紧轮位置：V带：松边内侧靠大轮 平带：松边外侧靠小轮 第一项第二项第二项Belts六、带传动装配、张紧、维护平带传动：张紧轮宜装于松边外侧(带薄)靠近小轮,主要用以增大平带传动包角。V带传动：张紧轮不宜装在紧边,应装于松边内侧(带厚),使带只受单向弯曲,且靠近大轮,防止小带轮包角减小。图示为带传动的张紧方案，