机械设计课件：第8章带传动

1、东华大学专用 作者： 孙志宏 皮带传动能够生产连续的旋转运动，将力从一个传动轮传导到另外一个上面。早在公元前一世纪，古代中国就出现了皮带传动。公元前15年历史典籍中就有关于皮带传送的记载。皮带传送的最早出现和中国丝绸业的发展有着密切的关系。 皮带传动对纺车的最终发明起着极为重要的作用。其后出现的链条传动是在皮带传动的基础上出现的另一改进。皮带传动技术随着纺车一同传入了欧洲，其后推动了众多相关的发明。 应用实例：皮带输送装置东华大学专用 作者： 孙志宏 第8章带传动8-1带传动的概述 8-2带传动的工作情况分析 8-3V带传动的设计计算 8-4V带轮的结构设计 8-5带传动的张紧装置 8-7带传

2、动的设计实例 带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。8-6同步带传动简介 东华大学专用 作者： 孙志宏 8-1带传动的概述1. 带传动的组成 主动轮1、从动轮2、环形带3。工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力托动从动轮一起同向回转。31n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制潘存云教授研制 东华大学专用 作者： 孙志宏 类型平带V 型带多楔带摩擦型啮合型圆形带2. 带传动的类型潘存云教授研制普通平带片基平带片基层潘存云教授研制布层覆盖层工作面覆盖

3、层东华大学专用 作者： 孙志宏 类型平型带V 型带多楔带摩擦型啮合型圆形带普通平带片基平带带是应用最广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮槽之间是V型槽面摩擦，故可以产生比平型带更大的有效拉力( 约3倍 )。普通带窄带齿形带宽带联组带大楔角带2. 带传动的类型东华大学专用 作者： 孙志宏 平型带普通平带片基平带普通带窄带齿形带宽带类型V 型带多楔带摩擦型啮合型圆形带联组带大楔角带潘存云教授研制2. 带传动的类型东华大学专用 作者： 孙志宏 潘存云教授研制潘存云教授研制抗拉体平型带普通平带片基平带普通带窄带齿形带宽带类型V 型带多楔带摩擦型啮合型圆形带联组带大楔角带2.

4、 带传动的类型东华大学专用 作者： 孙志宏 组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。潘存云教授研制帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶节线节面节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。节面：全部节线构成的面。3. V带的结构与尺寸在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。dbd东华大学专用 作者： 孙志宏 V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld 。标准长度系列详见下页表 8-2 ，bbph 型 号 Y Z A B C D E F 顶宽b 6 10 13 17 22 32 38 50节宽 bp 5.3 8.5 11 14 19 27 32 42 高度 h 4

5、 6 8 10.5 13.5 19 23.5 30 楔角截面面积A/mm2 18 47 81 138 230 476 692 1173 表8-1普通V带的截面尺寸（GB11544 89）40 普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E、F等型号,已标准化 YZABCDEF普通V带的尺寸 （ =40，h/bd =0.7） 东华大学专用 作者： 孙志宏 224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07355

6、0.92 3550 1.17 1.07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.12 710 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98 0.93

7、 0.88 125001400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 Ld / mm Y Z Ld / mm 基准长度 KL 基准长度 KL 表8-2普通V带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1 92）200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88东华大学专用 作者： 孙志宏 =40，h/bd =0.9的V带称为窄V带。与普通V带相比，高度相同时，宽度减小1/3，而承载能力提高1.52.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。bh40 型 号 宽

8、度b/mm 高度 h/mm 3 V 9.5 (3/8英寸) 8 A , B型 5 V 16.0(5/8英寸) 13.5 B, C , D型8 V 25.4(1英寸) 23 D, E, F型窄V带的结构及截面尺寸可替代的 普通V带窄V带的强力层采用合成纤维绳或钢丝绳且上移，顶面微呈鼓形，从而提高了带的强度和承载能力。窄V带承载能力高，滞后损失少。东华大学专用 作者： 孙志宏 5. 带传动的特点 适用于中心距较大的传动；带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏；结构简单、成本低廉。缺点：传动的外廓尺寸较大；需要张紧装置；由于带的滑动，不能保证固定

9、不变的传动比；带的寿命较短；传动效率较低。优点：东华大学专用 作者： 孙志宏 6. 带传动的应用实例 实例: 东华大学专用 作者： 孙志宏 潘存云教授研制印刷机械潘存云教授研制矿山机械 潘存云教授研制建筑机械潘存云教授研制试验台电影放映机东华大学专用 作者： 孙志宏 东华大学专用 作者： 孙志宏 从动轮主动轮n1n28-2带传动的工作情况分析静止时，带两边的初拉力相等：传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：F1 = F2 = F0 为了可靠工作，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。F1 F2 F1 ，紧边F2 松边紧边松边设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：F1 F0

10、= F0 F2 n1n2F0 = (F1 + F2 )/21、带传动中的力分析 F0F0F0F0F1F2F1F2东华大学专用 作者： 孙志宏 总摩擦力Ff与两边拉力F1 、F2对轴心的力矩为：称 F1 - F2为有效拉力，即带所能传递的圆周力：Fe = F1 - F2且有效拉力与传所递的功率、带速之间的关系：得 Ff = F1 - F2= Ff 联立 F0 = (F1 + F2 )/2求得：两边拉力大小取决于预紧力F0和有效拉力Fe 传递功率增加时，有效拉力也增大 两边拉力差值增大。在 F0 一定时，两边拉力为有限值 有效拉力也有限传递的功率也有限。那么，影响最大有效拉力的因素有哪些呢？F1

11、D1/2 =Ff D1/2 + F2 D1/2 F1 = F0 + Fe /2 F2 = F0 - Fe /2东华大学专用 作者： 孙志宏 由力平衡条件：积分得紧边和松边的拉力之比为挠性体摩擦的欧拉公式 东华大学专用 作者： 孙志宏 联立求解：因为1f东华大学专用 作者： 孙志宏 3、带传动的应力分析 3.1.紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力松边拉应力A为带的横截面积 3.2.离心力产生的拉应力带在微弧段上产生的离心力 带工作时应力由三部分组成dNcddlr F1F2东华大学专用 作者： 孙志宏 离心力 Nc在微弧段两端会产生拉力 Fc。 由力平衡条件得dNcddlr F1F2Fc Fc

12、d2d2离心力只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的拉力确作用在带的全长。 离心拉应力 往x轴投影 东华大学专用 作者： 孙志宏 3.3弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力设h为带的厚度； D为带轮基准直径,则有 弯曲应力与带轮直径成反比，为了避免弯曲应力过大，带轮直径不得小于最小值。 弯曲应力为DV带轮的基准圆由材料力学公式得 hE为带的弹性模量；槽型DminZ A B CSPZ SP SPB SPC 75 125 200 63 90 140 224表8-4V带轮的最小直径 东华大学专用 作者： 孙志宏 2n1n214. 应力分布及最大应力max1b2cb12最大应力max出现在

13、紧边与小轮的接触处。5. 作用在轴上的力 F0F01Q由力平衡条件得静止时轴上的压力为F0F0Q1212东华大学专用 作者： 孙志宏 F2F2F1F16、带的弹性滑动与打滑 这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。 设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为：松边紧边 F1 F2所以1 2带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。总有v2 v1 从动轮n2主动轮n1东华大学专用 作者： 孙志宏 从动轮的转速带传动的传动比V带传动的滑动率 =0.01 0.02 ，一般可忽略不计。滑动率 有效圆周力达到临界值

14、后，则带与带轮间产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。东华大学专用 作者： 孙志宏 8-3 V带传动的设计计算1、V带的传动的设计准则带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。设计准则： 在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。2、单根普通V带的基本额定功率P0 单根带所能传递的有效拉力为传递的功率为：为保证带具有一定的疲劳寿命，应使:max =1 +b + c 东华大学专用 作者： 孙志宏 带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因

15、此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。1 -b - c所以带传动能够传递的功率为(基本额定功率)：因为，max =1 +b + c 东华大学专用 作者： 孙志宏 200 400 800 950 1200 1450 1600 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000小带轮基准直径 d1/ mm表8-5单根普通V带的基本额定功率(kW)（包角= 、特定基准长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构、载荷平稳时） 型号ZABC50 0.04 0.06 0.10 0.12 0.14 0.16 0.17 0.19 0.20 0.22 0.26 0.28

16、 0.30 0.32 0.34 0.3156 0.04 0.06 0.12 0.14 0.17 0.19 0.20 0.23 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 90 0.10 0.14 0.24 0.28 0.33 0.36 0.40 0.44 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.5675 0.15 0.26 0.45 0.51 0.60 0.68 0.73 0.79 0.84 0.92 1.00 1.04 1.08 1.09 1.0 0.8090 0.22 0.39 0.68 0.77 0.93 1.07 1

17、.15 1.25 1.34 1.50 1.64 1.75 1.83 1.87 1.82 1.5 180 0.59 1.09 1.97 2.27 2.74 3.16 3.40 3.67 3.93 4.32 4.54 4.58 4.40 4.00 1.81 125 0.48 0.84 1.44 1.64 1.93 2.19 2.33 2.50 2.64 2.85 2.96 2.94 2.80 2.51 1.09 140 0.59 1.05 1.82 2.08 2.47 2.82 3.00 3.23 3.42 3.70 3.85 3.83 3.63 3.24 1.29 280 1.58 2.89 5

18、.13 5.85 6.90 7.76 8.13 8.46 8.60 8.22 6.80 4.26 小带轮转速 n1/( r/ min)200 1.39 2.41 4.07 4.58 5.29 5.84 6.07 6.28 6.34 6.02 5.01 3.23 224 1.70 2.99 5.12 5.78 6.71 7.45 7.75 8.00 8.06 7.57 6.08 3.57 450 4.51 8.20 13.8 15.23 16.59 16.47 15.57 13.29 9.64 东华大学专用 作者： 孙志宏 在 =，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得 P0 称

19、为单根带的基本额定功率。实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正。修正结果称为许用功率P0K 包角系数。考虑180时对传动能力的影响，见表8-5KL 长度系数；考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见表8-2 P0功率增量；考虑在i1，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见表8-4b东华大学专用 作者： 孙志宏 224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.0

20、7355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.12 710 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98

21、 0.93 0.88 125001400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 Ld / mm Y Z Ld / mm 基准长度 KL 基准长度 KL 普通V带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.192）200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88东华大学专用 作者： 孙志宏 1.00 1.02 1.05 1.09 1.13 1.19 1.25 1.35 1.52 1.01 1.04 1.08 1.12 1.18 1.24 1.43 1.51 1.

22、99 小带轮转速 n1 单根普通V带额定功率的增量P0 型号ZABC400 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 传 动 比 i 2.0730 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.022800 0.00 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04400 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 730 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0

23、.07 0.08 0.09 2800 0.00 0.04 0.08 0.11 0.15 0.19 0.23 0.26 0.30 0.34400 0.00 0.01 0.03 0.04 0.06 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13 730 0.00 0.02 0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.23 2800 0.00 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 0.59 0.60 0.70 0.89 400 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.23 0.27 0.31 0.35 730 0.00 0.07 0

24、.14 0.21 0.27 0.34 0.41 0.48 0.55 0.62 2800 0.00 0.27 0.55 0.82 1.10 1.37 1.64 1.92 2.19 2.47 东华大学专用 作者： 孙志宏 包角修正系数 包角1 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 K 1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 0.74 0.69 3、普通V带的型号和根数的确定计算功率KA 工况系数 详见表8-7 P156P 所需传递的功率，如电动机的额定功率或名义的负载功率，kW东华大学专用 作者： 孙志宏 工况系数载荷性

25、质载荷变动很小载荷变动小载荷变动较大载荷变动很大工 作 机原 动 机电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、四缸以上内燃机电动机（联机交流启动、直流复励或串励）、四缸以下内燃机液体搅拌机、通风机和鼓风机、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机。每天工作小时数 / h 16 16 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 带式输送机、旋转式水泵和压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、木工机械。制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机

26、、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械等。破碎机（旋转式、颚式）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）。东华大学专用 作者： 孙志宏 包角修正系数 包角1 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 K 1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 0.74 0.69 型号的确定: 根据Pca和小带轮的转速n1，由选型图确定。3、普通V带的型号和根数的确定计算功率KA 工况系数 详见表13-6 P205P 所需传递的功率，如电动机的额定功率或名义的负载功率，kW东华大学专用 作者： 孙志宏 潘存云教授研制30005000200016004

27、0002008005001004003001000小带轮的转速n1 / ( r / min)125025000.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250 普通V带选型图ZABCDEd1=5071d1=80100d1=112140d1=125140d1=160200d1=200315d1=355400d1=450500d1=80100东华大学专用 作者： 孙志宏 根数的确定型号的确定: 根据Pca和小带轮的转速n1，由选型图确定。3、普通V带的型号和根数的确定计算功率KA 工况系数 详见表13-6 P205为了让每根带上受

28、力均匀，提高带的寿命，一般应少于10根。包角修正系数 包角1 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 K 1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 0.74 0.69 东华大学专用 作者： 孙志宏 应取：dd1ddmin4、主要参数的选择4.1.带轮直径与带速型 号 Y Z A B C D E dmin 20 50 75 125 200 315 500带轮的最小直径ddmin157页表8-8大带轮的直径dd2dd1 、dd2：必须符合带轮的基准直径系列：东华大学专用 作者： 孙志宏 带速一般在525m/s的范围内，最高3

29、0/s。4.2 中心距a、带长Ld和包角推荐范围：0.7(dd1+dd2) a0300 mmh2drdkdha1L斜度1：25ddaBh1腹板式中等直径带轮的结构 实心式直径小孔板式中等直径dd300dd2.5ddd300 且D1-d1100东华大学专用 作者： 孙志宏 f1.61.66.3HebdBhfhadddae 80.3 120.3 150.3 190.4 25.50.5 槽 型 Y Z A B Cbd 5.3 8.5 11 14 19 hamin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 famin 6 7 9 11.5 16hfmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 min 5 5.5 6 7.5 10 60 - - - - 80 118 190 31560 - - - - 80 118 190 315对应的dd32343638( ) 普通V带轮的轮槽尺寸注意粗糙度的选择东华大学专用 作者： 孙志宏 带轮的工作图带轮工作图标题栏东华大学专用 作者： 孙志宏 潘存云教授研制潘存云教授研制a调整螺钉调整螺钉滑道式张紧装置摆架式张紧装置a2、带传动的张紧方法 调整中心距 8-5带传动的张紧装置 根据摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；1、张紧的目的 运转一定时间后，带会