第13章 带传动2-V带设计

第13章带传动和链传动人生最大的快乐不在于占有什么，而在于追求什么的过程。——本生13.5V带传动的设计计算13.5.1设计准则和单根V带额定功率1.设计准则

由于带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏，因此带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的条件下，使V带具有一定的疲劳强度。

2.单根V带额定功率单根V带所能传递的功率与带的型号、长度、带速、带轮直径、包角大小以及载荷性质等有关。为了便于设计，测得在载荷平稳、包角为180°及特定长度的实验条件下，单根V带在保证不打滑并具有一定寿命时所能传递的功率P0(kW)，称为额定功率。各种型号的P0值见表13-3。

表13-3单根普通V带的基本额定功率P0

(α1=α2=180°，特定长度，载荷平稳)单位：kW表13-3单根普通V带的基本额定功率P0

当实际使用条件与实验条件不符合时，此值应当加以修正，修正后即得实际工作条件下单根V带所能传递的功率［P］的计算公式如下：［P］=(P0+ΔP0)KαKL

(13-14)式中：Kα——包角系数，考虑不同包角对传动能力的影响，其值见表13-7；

KL——长度系数，考虑不同带长对传动能力的影响，其值见表13-2；ΔP0——功率增量(kW)，考虑传动比i≠1时带在大带轮上的弯曲应力较小，从而使P0值有所提高，ΔP0值见表13-5。表13-7包角系数Kα

表13-5单根普通V带i≠1时额定功率的增量ΔP0单位：kW表13-5单根普通V带i≠1时额定功率的增量ΔP0单位：kW一、设计计算内容：１．已知条件：已知：原动机的类型、带传动的用途和工作条件、所需传递的功率小带轮和大带轮的转速或传动比、对传动的位置及外廓尺寸的要求。２．内容：V带传动设计计算的内容包括传动带和带轮两部分。传动带设计计算的内容：选择传动带的型号，确定传动带的基准长度和根数，计算传动的中心距和压轴力等。带轮设计计算的内容：确定带轮的基准直径和结构，计算带轮的轮槽尺寸等。13.5.2V带的设计步骤

1.确定设计功率PC

2.选择带型

3.确定带轮的基准直径dd1、dd2

4.确定中心距和带长5.验算小带轮包角α16.确定V带根数z

7.计算初拉力F0和轴上压力FQ

8.带轮设计（确定结构类型、结构尺寸、轮槽尺寸、材料，画出带轮工作图）二、设计步骤1.确定设计功率PC设计功率是根据需要传递的名义功率再考虑载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素而确定的，表达式如下。PC=KAP

式中:P——所需传递的名义功率，kW；

KA——工作情况系数，按表13-8选取。表13-8工作情况系数KA

2.选择带型：V带的带型可根据设计功率PC和小带轮转速n1由图13-15选取。图13-15普通V带选型图3.确定带轮的基准直径dd1、dd2(1)选取小带轮基准直径dd1。带轮直径越小，则带的弯曲应力越大，易于疲劳破坏。V带轮的最小直径ddmin见表13-9。选择较小直径的带轮，传动装置外廓尺寸小、重量轻；而带轮直径增大，则可提高带速、减小带的拉力，从而可能减少V带的根数，但这样将增大传动尺寸。设计时可参考图13-15中给出的带轮直径范围按标准取值。表13-9V带轮的最小直径注：带轮的基准直径系列是2022.4252831.535.540455056637175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153353754004254504755005305606006306707107508009001000106011201250160020002500(2)验算带的速度。一般在v=5～25m/s内选取，以v=20～25m/s最有利。对Y、Z、A、B、C型带vmax=25m/s，对D、E型带，vmax=30m/s。如v＞vmax，应减小dd。式中：V的单位m/s;dd1的单位为mm;n1的单位为r/min.（3）确定大带轮的基准直径dd2。 计算后也应按表13-8直径系列值圆整。当要求传动比精确时，应考虑滑动系数ε来计算轮径，此时dd2可不圆整。通常取ε=0.02。4.确定中心距和带长当中心距较小时，传动较为紧凑，但带长也减小，在单位时间内带绕过带轮的次数增多，即带内应力循环次数增加，会降低带的寿命。而中心距过大时则传动的外廓尺寸大，且高速时容易引起带的颤动，影响正常工作。

一般推荐按下式初步确定中心距a0，即a0=(0.7～2)(dd1+dd2)初选a0后，可根据下式计算V带的初选长度L0。(13-2)根据初选长度L0，由表13-2选取与L0相近的基准长度Ld，作为所选带的长度，然后就可以计算出实际中心距a，即(13-16)考虑到安装调整和带松弛后张紧的需要，应给中心距留出一定的调整余量。中心距的变动范围为课本p2205.验算小带轮包角α1(13-1)一般要求α1≥120°否则应适当增大中心距或减小传动比，也可以加张紧轮。（增大包角和增大摩擦系数，都可提高带传动所能传递的圆周力）6.确定V带根数z

(13-15)带的根数z应圆整，为使各根带受力均匀，其根数不宜过多，一般取z＝2～5根为宜，最多不能超过8～10根，否则应改选型号或加大带轮直径后重新设计。7.计算初拉力F0和轴上压力FQ（1）初拉力。初拉力F0过小，则产生的摩擦力小，传动易打滑。初拉力愈大，带对轮面的正压力和摩擦力也愈大，不易打滑，即传递载荷的能力愈大； 但初拉力过大会增大带的拉应力，从而降低带的疲劳强度，同时作用在轴上的载荷也大，故初拉力的大小应适当。考虑离心力的影响时，单根V带的初拉力可按下式计算(13-17)Kα——包角系数，考虑不同包角对传动能力的影响，其值见表13-7；（2）轴上压力。带的张紧对安装带轮的轴和轴承来说，会影响其强度和寿命。因此必须确定作用在轴上的径向压力FQ，为了简化计算，通常不考虑松边、紧边的拉力差，近似按带两边的初拉力的合力来计算。由图13-11可知计算压轴力是为了校核轴的刚性

8.带轮设计带轮设计包括以下内容：确定结构类型、结构尺寸、轮槽尺寸、材料，画出带轮工作图。

9.写出设计结果选用

根

类型的

带，中心距a=

mm，带轮直径dd1=

mm

、dd2=

mm，初拉力F0=

N，轴上压力FQ=

N。

【例1】试设计带式输送机的V带传动，采用三相异步电机Y160L—6，其额定功率P＝11kW，转速n1＝970r/min，传动比i=2.5，两班制工作。

解

(1)确定计算功率PC，选取V带类型。查表13-8得工作情况系数KA=1.2，根据式(13-17)有PC=KAP=1.2×11=13.2kW根据FC＝13.2kW、n1＝970r/min，从图13-15中选用B型普通V带。(2)确定带轮基准直径dd1与dd2

。由表13-9查得主动轮的最小基准直径dd1min=125mm，根据带轮的基准直径系列，取dd1＝160mm。根据式(13-9)，计算从动轮基准直径dd2=dd1i=160×2.5=400mm根据基准直径系列，取dd2=400mm。(3)验算带的速度。根据下式有速度在5m/s～25m/s内，合适。(4)确定普通V带的基准长度和传动中心距。根据式初步确定中心距a0=800mm。根据式(13-20)计算带的初选长度a0=(0.7～2)(dd1+dd2)根据表13-2选带的基准长度Ld=2500mm。根据式(13-16)，带的实际中心距a

根据式13-22可知，中心距可调整范围为(5)验算主动轮上的包角α1。根据式(13-1)有主动轮上的包角合适。(6)计算V带的根数z。根据式(13-15)由B型普通V带，n1＝970r／min，dd1＝160mm，查表13-3得P0=2.70kW；由i＝2.5，查表13-5得ΔP0＝0.3kW；由α1＝163°，查表13-7得Kα＝0.953；由Ld=2500mm，查表13-2得KL=1.03。则取z=5根。(7)计算初拉力F0。根据式(13-17)有查表13-1得q=0.17kg／m，故

(8)计算作用在轴上的压力FQ。根据式(13-18)有（9）带轮结构设计与技术设计，画带轮工作图。（10）设计结果：选用5根B型V带。中心距a=801mm，带轮直径dd1=160mm，dd2=400mm，轴上压力FQ=2719.8N设计一设计某机床用普通V带传动。已知电动机额定功率P=8kw，转速n1=1480r/min，从动轴转速n2=650r/min，每天工作两班制。设计二设计某鼓风机用普通V带传动。已知电动机额定功率P=10kw，转速n1=1450r/min，从动轴转速n2=400r/min，中心距约1500mm，每天工作24h。13.6V带轮材料和结构带轮通常由三部分组成：轮缘(用以安装传动带)、轮毂(与轴联接)、轮辐或腹板(联接轮缘和轮毂)。

带轮设计

带轮设计包括以下内容：确定结构类型、结构尺寸、轮槽尺寸、材料，画出带轮工作图。 (P219)带轮的常用材料是铸铁当带速v≤25m/s时，可用HT150；当带速v=25~30m/s时，可用HT200；当带速v＞35m/s时，可用铸钢；小功率时可用铸铝或工程塑料。带轮的材料（1）实心轮用于尺寸较小的带轮(dd≤(2.5～3)d时)；（2）腹板轮用于中小尺寸的带轮(