机械设计带传动

1、多媒体CAI课件设计基础 第一章第第9章章 带传动带传动 计划学时：计划学时：4h 制作人：制作人：马兆允马兆允 基本要求及重点、难点基本要求及重点、难点 9.1 概述概述 9.2 V V带和带和V V带轮带轮 9.3 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析*9.4 V V带传动的设计计算带传动的设计计算 9.5 V V带传动的张紧装置带传动的张紧装置 多媒体CAI课件设计基础 第一章基本要求基本要求:1 1）掌握带的类型及应用。）掌握带的类型及应用。 2 2）掌握）掌握V V带传动的特点。带传动的特点。3 3）掌握弹性滑动和打滑的概念及区别。）掌握弹性滑动和打滑的概念及区别。4 4）了解带

2、传动的传力特性。）了解带传动的传力特性。 重点：重点：1 1）带的类型及应用。）带的类型及应用。2 2）弹性滑动和打滑的概念及区别。）弹性滑动和打滑的概念及区别。 难点：难点：1 1）弹性滑动和打滑的概念及区别。）弹性滑动和打滑的概念及区别。2 2）带传动的传力特性。）带传动的传力特性。 作业作业: 9.2 9.4 9.5 多媒体CAI课件设计基础 第一章9.1 概述概述 工作原理和特点工作原理和特点：带轮机构主要由主动轮、从动轮和带轮机构主要由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的传动带组成，当原动机驱动主动轮时，借张紧在两轮上的传动带组成，当原动机驱动主动轮时，借助带轮和带间的摩擦或啮合，传递两轴

3、助带轮和带间的摩擦或啮合，传递两轴(或多轴或多轴)间的运动间的运动和动力。和动力。 特点：特点：机构简单、传动平稳、造价低廉、不需润滑、可机构简单、传动平稳、造价低廉、不需润滑、可以缓冲。以缓冲。多媒体CAI课件设计基础 第一章 按传动原理分类按传动原理分类：摩擦型，啮合型。摩擦型，啮合型。9.1.1 带传动的类型带传动的类型多媒体CAI课件设计基础 第一章摩擦带传动按带的截面形状分类：摩擦带传动按带的截面形状分类：平带、平带、V V带、多楔带和圆带等。带、多楔带和圆带等。按带轮轴线相对位置和转动方向分类：按带轮轴线相对位置和转动方向分类：开口、交叉和半交叉传动。开口、交叉和半交叉传动。多媒体

4、CAI课件设计基础 第一章9.1.2 带传动的形式带传动的形式 多媒体CAI课件设计基础 第一章开口传动开口传动多媒体CAI课件设计基础 第一章9.1.2 带传动的形式带传动的形式 多媒体CAI课件设计基础 第一章交叉传动交叉传动多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章半交叉传动半交叉传动多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章有张紧轮的平行轴传动有张紧轮的平行轴传动多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章多从动轮传动多从动轮传动多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一

5、章应用中注意的问题应用中注意的问题多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章平带的应用平带的应用1 1多媒体CAI课件设计基础 第一章平带的应用平带的应用2 2多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章V V型带的应用型带的应用多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章齿型带的应用齿型带的应用多媒体CAI课件设计基础 第一章9.1.4 带传动的优缺点带传动的优缺点 优点：优点： 因带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无噪声；因带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无噪声； 过载时将引起带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏；过载时将引

6、起带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏； 制造和安装精度不像啮合传动那样严格；制造和安装精度不像啮合传动那样严格； 可增加带长以适应中心距较大的工作条件。可增加带长以适应中心距较大的工作条件。 缺点：缺点： 带与带轮的弹性滑动使传动比不准确，效率较低，寿命带与带轮的弹性滑动使传动比不准确，效率较低，寿命较短；较短； 传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上的压力都比啮传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大；合传动大； 不宜用于高温、易燃等场合。不宜用于高温、易燃等场合。 多媒体CAI课件设计基础 第一章9.2 带与带轮带与带轮 V带的横截面为梯形，高与宽之比约为带的横截面为梯形，高

7、与宽之比约为0.7，楔角为，楔角为40，带的两侧面是工作面，利用楔形增压原理能产生更，带的两侧面是工作面，利用楔形增压原理能产生更大的传动力。大的传动力。 9.2.1 传动带传动带 多媒体CAI课件设计基础 第一章平带与平带与V V带传动力的比较带传动力的比较 平带传动平带传动带与轮缘表面间的极限摩力带与轮缘表面间的极限摩力QN=FFF V V带传动带传动带与轮缘表面间的极限摩力带与轮缘表面间的极限摩力2sin/=2=QNFFF2sin/=V令令QV=FF则则 结论：结论：V V带传递功率的能力比平带传动大得多。在传递相带传递功率的能力比平带传动大得多。在传递相同的功率时，若采用同的功率时，若

8、采用V V带传动将得到比较紧凑的结构。带传动将得到比较紧凑的结构。 多媒体CAI课件设计基础 第一章V V带的结构和规格带的结构和规格 组成：组成：1 1）包布层；）包布层；2 2）伸张层；）伸张层；3 3）压缩层；）压缩层；4 4）抗拉体。）抗拉体。 结构：结构：1 1）帘布结构；）帘布结构；2 2）线绳结构。）线绳结构。 性能比较：性能比较：帘布结构抗拉强度高，制造方便；线绳结构帘布结构抗拉强度高，制造方便；线绳结构柔韧性和抗弯强度高，可以在较小的带轮上工作。柔韧性和抗弯强度高，可以在较小的带轮上工作。 节面节面当当V V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变带垂直其底边弯曲时，在带中保

9、持原长度不变的任意一条周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面。对的任意一条周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面。对应的宽度称为节宽应的宽度称为节宽( (b bp p) )，当带弯曲时该长度保持不变。，当带弯曲时该长度保持不变。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 带轮直径带轮直径在在V V带轮上，与所配用的带轮上，与所配用的V V带节宽带节宽( (b bp p) )相对相对应的直径应的直径( (d dd d) )。 基准长度基准长度V V带的节线长度称为基准长度带的节线长度称为基准长度( (L Ld d) )。 普通普通V V带型号：带型号：有有Y Y，Z Z，A A，B B，C C，D

10、D，E E七种型号。七种型号。 V V带是标准件，各型号的截面尺寸见表带是标准件，各型号的截面尺寸见表9.29.2。 多媒体CAI课件设计基础 第一章9.2.2 9.2.2 普通普通V V带轮的结构带轮的结构 类型：类型：1 1）实心式：）实心式：适用于带轮直径较小时，适用于带轮直径较小时，dd(2.53)d；2 2）辐板式：）辐板式：当当dd300 mm范围内可采用辐板式或孔板式，当范围内可采用辐板式或孔板式，当d2d1100 mm时，为便于吊装和减轻质量可在腹板上开孔；时，为便于吊装和减轻质量可在腹板上开孔；3 3）轮辐式：）轮辐式：适用于适用于dd300 mm的大带轮。的大带轮。 多媒体

11、CAI课件设计基础 第一章 普通普通V V带楔角为带楔角为4040，带绕过带轮时由于产生横向变形，使，带绕过带轮时由于产生横向变形，使得楔角变小。为使带轮的轮槽工作面和得楔角变小。为使带轮的轮槽工作面和V V带两侧面接触良好，带带两侧面接触良好，带轮槽角轮槽角 取取3232，3434，3636，3838，带轮直径越小，槽角，带轮直径越小，槽角 取取值越小。值越小。 带轮材料：带轮材料：当带速当带速 3030ms s时，常用铸铁时，常用铸铁HTl50HTl50，HT200HT200制造；高速时宜使用钢制带轮，速度可达制造；高速时宜使用钢制带轮，速度可达4545m/s/s；小功率可用；小功率可用铸

12、铝或塑料。铸铝或塑料。 多媒体CAI课件设计基础 第一章9.3 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析 9.3.1 带传动的力分析带传动的力分析 1带传动的有效拉力带传动的有效拉力 张紧力张紧力静止时，带在带轮两边的拉力均为初拉力静止时，带在带轮两边的拉力均为初拉力F F0 0。 紧边紧边工作时进入主动轮一边的带被进一步拉紧，称为工作时进入主动轮一边的带被进一步拉紧，称为紧边，拉力由紧边，拉力由F F0 0增大到增大到F F1 1并称为紧边拉力。并称为紧边拉力。 松边松边进入从动轮一边的带相应被放松，称为松边，拉进入从动轮一边的带相应被放松，称为松边，拉力由力由F F0 0减小到减小到F F

13、2 2并称为松边拉力。并称为松边拉力。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 有效拉力有效拉力紧边拉力紧边拉力F F1 1和松边拉力和松边拉力F F2 2之差称为有效拉力之差称为有效拉力F F，此力也等于带和带轮整个接触面上的摩擦力的总和。此力也等于带和带轮整个接触面上的摩擦力的总和。 FFFF21 若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量，若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量，即即2001FFFF0212FFF 带传动传递的功率带传动传递的功率（kW）表示为表示为0001 vFP 式中：式中：F F为有效拉力为有效拉力( (N) )， 为带速为带速( (m/s) )。 多

14、媒体CAI课件设计基础 第一章 分析：分析：当传递的功率增大时，有效拉力当传递的功率增大时，有效拉力F F也相应增大，即也相应增大，即要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，当要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，当其他条件不变且张紧力其他条件不变且张紧力F F0 0一定时，带传动的摩擦力存在一极限一定时，带传动的摩擦力存在一极限值，就是带所能传递的最大有效拉力值，就是带所能传递的最大有效拉力F Fmaxmax。当带传动的有效拉。当带传动的有效拉力超过这个极限值时，带就在带轮上打滑。即将打滑时力超过这个极限值时，带就在带轮上打滑。即将打滑时F F1 1和和F F2 2

15、有下列关系有下列关系挠性体摩擦的欧拉公式。挠性体摩擦的欧拉公式。 12/fFFe 包角包角带与带轮接触弧所对的中心角带与带轮接触弧所对的中心角 ，称为包角，称为包角，radrad。 从前面公式可得出带所能传递的最大有效拉力从前面公式可得出带所能传递的最大有效拉力Fmax为为max12121(1)(1)ffFFFFF ee多媒体CAI课件设计基础 第一章max001222(1)11fffeFFFee 结论：结论：带传动的最大有效拉力与初拉力、包角以及摩擦系带传动的最大有效拉力与初拉力、包角以及摩擦系数有关，且与数有关，且与F F0 0成正比。若成正比。若F F0 0过大，将使带的工作寿命缩短。过

16、大，将使带的工作寿命缩短。 分析：分析： 包角包角 越大传动的最大有效拉力越大传动的最大有效拉力Fmax越大：越大：1 1）计算时要用小）计算时要用小轮上包角轮上包角 1 1；2 2）理论上应松边在上；）理论上应松边在上；3 3）打滑一定发生在小）打滑一定发生在小轮上；轮上；3 3）通常）通常 1 1120120，最小为，最小为9090；4)4)包角不能过小限制包角不能过小限制了带传动的传动比。了带传动的传动比。 摩擦系数摩擦系数 f 越大传动的最大有效拉力越大传动的最大有效拉力F Fmaxmax越大：越大：1 1）对于）对于V V带带计算时要用当量摩擦系数计算时要用当量摩擦系数 fv；2)

17、V2) V带的传动能力大于平带。带的传动能力大于平带。 初拉力初拉力F F0 0越大传动的最大有效拉力越大传动的最大有效拉力F Fmaxmax越大：越大：1 1）F F0 0过大将使过大将使磨损加剧，加速带的松弛，使带的工作寿命降低；磨损加剧，加速带的松弛，使带的工作寿命降低；2 2）F F0 0过小过小则不能充分发挥带的传动能力；则不能充分发挥带的传动能力；3 3）F F0 0按国家标准推荐方法确按国家标准推荐方法确定；定；4 4）F F0 0为一定值，限制了带的传动能力。为一定值，限制了带的传动能力。多媒体CAI课件设计基础 第一章 问题问题1 1：是否可用无限增加是否可用无限增加F F0

18、 0或使带轮表面粗糙的方法来增或使带轮表面粗糙的方法来增加带传动的传动能力？加带传动的传动能力？ 问题问题2 2：如果有多种形式的传动组合在一起，问带传动应如果有多种形式的传动组合在一起，问带传动应放在高速级还是低速级？放在高速级还是低速级？2离心拉力离心拉力 当带在带轮上作圆周运动时，将产生离心力。虽然离心力当带在带轮上作圆周运动时，将产生离心力。虽然离心力只产生在带做圆周运动的部分，但由此产生的离心拉力只产生在带做圆周运动的部分，但由此产生的离心拉力F Fc c却作却作用在带的全长上，离心拉力使带压在带轮上的力减少，降低带用在带的全长上，离心拉力使带压在带轮上的力减少，降低带传动的工作能力

19、。离心拉力传动的工作能力。离心拉力F Fc c(N(N) )的大小为的大小为 2vqF =c式中，式中，q q为传动带每米长的质量为传动带每米长的质量(kgm) ； 为带速为带速(m/s)(m/s)。 多媒体CAI课件设计基础 第一章9.3.2 9.3.2 带传动的应力分析带传动的应力分析 1由紧边和松边的拉力产生的拉应力由紧边和松边的拉力产生的拉应力 紧边拉应力：紧边拉应力：11/FA 松边拉应力：松边拉应力：22/FA式中：式中：A为带的横截面积为带的横截面积( (mm2 2) )。 2 2由离心拉力产生的拉应力由离心拉力产生的拉应力 AqAF/=/=cc2v3 3弯曲应力弯曲应力 带绕过

20、带轮时将产生弯曲应力，弯曲应力只产生在带绕过带绕过带轮时将产生弯曲应力，弯曲应力只产生在带绕过带轮的部分，假设带是弹性体，则带轮的部分，假设带是弹性体，则 db2=dEy式中：式中：E为带材料的弹性模量为带材料的弹性模量(MPa)；y为带的最外层到节面的距离为带的最外层到节面的距离(mm)，一般用一般用h/2近似代替近似代替y；dd为带轮基准直径为带轮基准直径(mm)。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 带的最大应力带的最大应力发生在紧边开始绕进小轮处的横截面上。发生在紧边开始绕进小轮处的横截面上。 b1c1+=max 结论：结论：由于交变应力的作用，将引起带的疲劳破坏。由于交变应力的作用，将

21、引起带的疲劳破坏。 多媒体CAI课件设计基础 第一章9.3.3 9.3.3 带的弹性滑动、打滑带的弹性滑动、打滑1弹性滑动和打滑弹性滑动和打滑 弹性滑动弹性滑动由于带是弹性体，受力不同时，带的变形量由于带是弹性体，受力不同时，带的变形量也不相同，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相也不相同，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动，称为弹性滑动。对滑动，称为弹性滑动。 多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章 降低了传动效率；降低了传动效率； 引起带的磨损；引起带的磨损； 使带的使带的温度升高。温度升高。 结论：结论：弹

22、性滑动将引起下列后果：弹性滑动将引起下列后果： 丢转，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度；丢转，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度；多媒体CAI课件设计基础 第一章 打滑打滑当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮间将发生全面滑动，这种滑动称为打滑。间将发生全面滑动，这种滑动称为打滑。 结论：结论：打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，致使传动失效。带在大轮上的包角一般大于在小轮上的，所以致使传动失效。带在大轮上的包角一般大于在小轮上的，所以打滑总是先在小轮上开始。打滑总是先在小轮上开始。 多

23、媒体CAI课件设计基础 第一章2 2传动比传动比 弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动与打滑的区别：带的弹性滑动和打滑是两个完带的弹性滑动和打滑是两个完全不同的概念，打滑是因为过载引起的一种失效形式，因此打全不同的概念，打滑是因为过载引起的一种失效形式，因此打滑可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是滑可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是带传动正常工作中固有的特性，是不可避免的现象。带传动正常工作中固有的特性，是不可避免的现象。 滑动率滑动率由弹性滑动引起从动轮圆周速度的相对降低率，由弹性滑动引起从动轮圆周速度的相对降低率，用用 表示。表示。 1d12d21211=dnd

24、n-vvv 传动比传动比带传动的滑动率带传动的滑动率 通常为通常为0.01 0.02，在一般计算中可忽略不计。，在一般计算中可忽略不计。)-1 (=d1d221ddnni从动轮转速从动轮转速 d2d1121 (=ddnn)-多媒体CAI课件设计基础 第一章9.4 9.4 普通普通v v带传动的设计计算与实例分析带传动的设计计算与实例分析 主要失效形式：主要失效形式：打滑和带的疲劳破坏打滑和带的疲劳破坏( (脱层、撕裂、拉断脱层、撕裂、拉断) )。 设计准则：设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳寿命，即满足以下强度条件：劳寿命，即满足以下强

25、度条件： b1c1+=max或或b1c1 - 单根带既不打滑且具有足够疲劳强度时所能传递的单根带既不打滑且具有足够疲劳强度时所能传递的功率功率P P 000 1)11)(=1bcvAeP-9 9.4.1 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 9 9.4.2 单根单根v v带传递的功率带传递的功率 多媒体CAI课件设计基础 第一章9.4.3 V带传动的设计计算带传动的设计计算 已知条件：已知条件：传动用途、工作条件、带轮转速（或传动比）传动用途、工作条件、带轮转速（或传动比）及外廓尺寸要求等。及外廓尺寸要求等。 设计内容：设计内容：V V带的型号、长度和根数、中心距、带轮的基带的

26、型号、长度和根数、中心距、带轮的基准直径、材料、结构以及作用在轴上的压力等。准直径、材料、结构以及作用在轴上的压力等。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 工况系数工况系数K KA A工作载荷性质动力机类类1010161610101616工作平稳11.11.21.11.21.3载荷变动小1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大1.21.31.41.41.51.6冲击载荷1.31.41.51.51.61.8注：类直流电动机、Y系列三相异步电动机、汽轮机、水轮机。 类交流同步电动机、交流异步滑环电动机、内燃机、蒸汽机。1 1确定设计功率确定设计功率P Pd d 根据传递的名义功率，考虑载荷性

27、质和每天运行时间等因根据传递的名义功率，考虑载荷性质和每天运行时间等因素来确定素来确定 PKPAd=式中，式中，K KA A为工况系数；为工况系数；P P为为V V带传递的名义功率，带传递的名义功率，kWkW。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2 2初选带的型号初选带的型号 根据计算功率根据计算功率P Pd d和小带轮转速和小带轮转速n n1 1，由选型图初选带的型号。，由选型图初选带的型号。多媒体CAI课件设计基础 第一章3 3确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径d dd1d1和和d dd2d2，验算带速，验算带速 1) 1) 选择带轮的基准直径：选择带轮的基准直径：dd1小，则带传动外廓空

28、间小，但小，则带传动外廓空间小，但dd1过小，则弯曲应力过大。所以应使过小，则弯曲应力过大。所以应使dd1ddmin，并取为标准，并取为标准值。从动轮基准直径值。从动轮基准直径dd2可由式可由式dd2= =idd1计算，并相近圆整。计算，并相近圆整。 2) 2) 验算带速：验算带速：带速过高则离心力大，从而降低传动能力；带速过高则离心力大，从而降低传动能力；带速太低，由带速太低，由P P = =F F 1 0001 000可知，要求有效圆周力力就越可知，要求有效圆周力力就越大，使带的根数过多。带速一般应在大，使带的根数过多。带速一般应在5 52525ms之内选取，之内选取，否则应调整小带轮的直

29、径或转速。否则应调整小带轮的直径或转速。 )000 160/(11dndv4 4确定中心距确定中心距a a和和V V带的基准长度带的基准长度L Ld d 1) 1) 初定中心距初定中心距a a0 0：中心距不宜过大，否则将由于载荷变化中心距不宜过大，否则将由于载荷变化引起带的抖动，使工作不稳定而且结构不紧凑；中心距过小，引起带的抖动，使工作不稳定而且结构不紧凑；中心距过小，在一定带速下，单位时间内带绕过带轮的次数增多，带的应在一定带速下，单位时间内带绕过带轮的次数增多，带的应力循环次数增加，会加速带的疲劳损坏。力循环次数增加，会加速带的疲劳损坏。 )+(2)+(7 . 02d1d02d1d ddadd多媒体CAI课件设计基础 第一章2) 2) 确定带的基准长度确定带的基准长度L Ld d ：近似计算带的基准长度近似计算带的基准长度L Ld 0d 0并圆整并圆整成标准值成标准值L Ld d。 021dd22d1d00d4)(+)+(2+2 addddaL-3) 3) 确