第九章带传动和链传动

带传动概述

带传动的失效形式、设计准则和许用功率第十三章带传动和链传动带传动和链传动

带传动的弹性滑动和打滑

V带传动的设计计算

带传动的受力分析和应力分析第十三章带传动和链传动带传动和链传动

链传动的运动特性和受力分析

滚子链传动的设计计算

链传动的布置形式、润滑与张紧

链传动概述重点、难点提示重点：带传动的受力分析和应力分析；带传动的弹性滑动和打滑；带传动的失效形式和设计准则；普通V带传动的参数选择和设计计算；链传动的运动分析；滚子链传动的参数选择和设计计算。难点：带传动的弹性滑动；链传动的运动分析第一节带传动概述1、带传动的组成主动轮1、从动轮2、环形带332、带传动的工作原理：1n2n12F0F0F0F0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一、带传动的组成带传动的类型平皮带V型带多楔带摩擦型啮合型同步带圆形带摩擦牵引力大摩擦牵引力大牵引力小，用于仪器应用：两轴平行、且同向转动的场合。称为开口传动。抗拉体二、带传动的类型结构简单、a大三、带传动的特点1、带传动的优点1）适用于中心距较大的传动；2）带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；3）过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零件的损坏；4）结构简单、成本低廉。2、带传动的缺点2）传动的外廓尺寸较大；带的使用寿命较短；3）需要张紧装置；1）传动效率低、发热量大；不能保持准确的传动比；第一节带传动概述α2θα1θ四、带传动的几何关系中心距a包角α

带长θaCADBd1d2带长已知带长时，由上式可得中心距第一节带传动概述a调整螺钉调整螺钉滑道式张紧装置摆架式张紧装置a五、带传动的张紧装置、安装与维护1、带传动的张紧装置

1）调节中心距第一节带传动概述张紧轮1.调整中心距2）采用张紧轮3）自动张紧自动张紧装置销轴第一节带传动概述五、带传动的张紧装置、安装与维护2.V带传动的安装与维护1）安装V带时应将V带套入轮槽中，再施加合适的初拉力进行张紧。多根V带传动其型号和长度要相同；不同厂家生产的V带或新旧V带不得同时使用。2）安装时两轮轴线要平行，且两带轮相应的V型槽的对称平面应重合，误差不得超过±20%。否则会加剧V带的磨损，甚至造成V带从带轮上脱落。3）带传动装置上应加装防护罩以防止酸、碱或油污等溅入而腐蚀传动带。4）为延长传动带的寿命，不应在阳光下暴晒，其工作温度不宜超过60℃。5）带传动不需润滑，要及时清理传动带及带轮槽内的油污。6）若带传动装置较长时间不用，应将传动带放松。第一节带传动概述六、V带传动的结构和类型V带可分为：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、汽车V带等类型。其中普通V带应用最广。顶胶抗拉体包布底胶帘布芯结构绳芯结构节面节线普通V带是标准件，按其剖面尺寸的不同，分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，基本尺寸见表9–2。

第一节带传动概述第二节带传动的受力分析和应力分析静止时，带两边的初拉力相等：带必须以一定的初拉力张紧在带轮上F0F0F0F0传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：F1=F2=F0F1≠F2

F1↑F2↓F1F2F1F2紧边松边从动轮主动轮n1n2n1n2紧边松边一、带传动的受力分析设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：F1

–F0=F0

–F2

F0=(F1+F2)/2称F1

-F2为有效拉力，即带所能传递的圆周力：F=F1

-F2且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系当圆周力F>∑Ff时，带与带轮之间出现显著的滑动，称为打滑。经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低，导致传动失效。打滑现象一、带传动的受力分析以平带为例，分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系dFNF1F2F+dFFfdFNαdαdldα2dα2取一小段弧进行分析：正压力：dFN

两端的拉力：F和F+dF力平衡条件：摩擦力：fdFN紧边和松边的拉力之比为一、带传动的受力分析F=F1

-F2V带传动与平皮带传动初拉力相等时，它们的法向力则不同平带的极限摩擦力为:

FNf=FQfφFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φφf

’

——当量摩擦系数,f’>f则V带的极限摩擦力为：一、带传动的受力分析在相同条件下

，V带能传递较大的功率。或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。用f’代替f后，得以下计算公式对于普通V带：θ＝18°fv＝f/sin9°＝

3.24f一、带传动的受力分析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二、带传动的应力分析离心力FNc在微弧段两端会产生拉力Fc。

由力平衡条件得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3.弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力设y为带的中心层到最外层的垂直距离；E为带的弹性模量；d为带轮直径。

4.应力分布及最大应力弯曲应力为

最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。由材料力学公式得设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为：这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。

紧边：松边：∵F1>F2∴ε1>ε2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

第三节带传动的弹性滑动和打滑

得从动轮的转速：带传动的传动比：V带传动的滑动率ε=0.01~0.02，一般可忽略不计。定义：为滑动率。当带传动所传递的有效圆周力大于带和带轮接触面上的摩擦力的极限值时，带将沿带轮表面全面滑动，这种现象称为打滑。打滑将使传动带磨损加剧，从动轮的转速急剧降低且不稳定，致使传动失效，这种情况应当避免。带传动的弹性滑动是不可避免的；而打滑是必须要避免的。1.带传动的失效形式1）打滑；2）疲劳破坏。一、带传动的失效形式和设计准则

2.带传动的设计准则传动带在工作时不打滑且具有一定的疲劳强度。第四节带传动的失效形式、设计准则和许用功率

二、带传动的许用功率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。传递的功率为单根带所能传递的有效拉力为

为保证带具有一定的疲劳寿命，应使为σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得在α=π，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称为单根带的基本额定功率。详见表9-3教材P141。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[P0]KL——长度系数；

考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见教材表9—1。

∆P0——功率增量；考虑在i≠1，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9-4Kα

——包角系数。考虑α≠180˚时对传动能力的影响，见表9—5

二、带传动的许用功率1.确定V带的型号和根数的确定计算功率KA——工作情况系数

详见表9-6P143型号的确定根据Pc和小带轮的转速n1，由下页选型图确定。根数的确定第五节带传动的设计计算

300050002000160040002008005001004003001000小带轮的转速n1(r/min)125025000.811.2523.154581016203040506380100200250普通V带选型图ZABCDEd1=50~71d1=80~100d1=112~140d1=125~140d1=160~200d1=200~315d1=355~400d1=450~500d1=80~100普通v带选型图1）带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低。应取d1>dmin2.带轮直径与带速型号YZABCDEdmin205075125200315500表9--7带轮的最小直径dmin大带轮的直径d2：d1、d2：必须符合带轮的基准直径系列：见表9-7第五节带传动的设计计算

2）带速一般应使v在5~25m/s的范围内。

3.带长和中心距推荐范围0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)初定V带基准长度根据L0由表13-2选取接近的基准长度Ld，然后计算中心距中心距变动范围为考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)第五节带传动的设计计算

小轮包角一般应使α1≥120˚,否则可加大中心距或增加张紧轮。5.初拉力保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件。初拉力不足，会出现打滑，初拉力过大将增大轴和轴承上的压力，并降低带的寿命。计算公式其中Pc为计算功率；z为V带根数；v为带速；q为V带每米长的质量；ka为包角修正系数。4.演算小带轮包角第五节带传动的设计计算

设计带传动的主要任务是选择合理的传动参数、确定V带型号、长度和根数；确定带轮材料、结构和尺寸。设计带传动的原始数据是：传动用途、载荷性质、传递功率、带轮转速以及对传动的外廓尺寸的要求等。6.作用在轴上的压力第五节带传动的设计计算

带传动设计的步骤:1.求计算功率；2.选择普通V带型号；3.求带轮的基准直径d1、d2；4.验算带速；5.求V带的基准长度Ld和中心距a；6.验算小带轮的包角；7.求V带根数z；8.求作用在带轮轴上的压力FQ；9.带轮的结构设计。设计：潘存云组成：链轮和、形链条作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同向传动。§第六节链传动概述链传动的类型：传动链、起重链、曳引链。1.链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失；3.结构紧凑；4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；缺点：瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。应用：广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。优点与齿轮传动相比与带传动相比工作范围：传动比：i≤8;

中心距：a≤5~6m;

传递功率：P≤100KW;

圆周速度：v≤15m/s;

传动效率：η

≈0.95~0.98§第六节链传动概述销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等一、链条类型滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。齿形链滚子链套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合内链板紧压在套筒两端，称为内链节。传动链的结构：链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。套筒滚子链的剖面结构：滚子套筒销轴内链板外链板链条的主要参数节距p：节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。p越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。结构类型：单排链和多排链。滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列.ppt链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。过渡链节齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高。缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。应用场合：多应用于高速（链速可达40m/s）或运动精度要求较高的场合。p直边直边O60˚

二、链轮标准参数：齿面圆弧半径：re

齿沟圆弧半径：ri

齿沟角：ααmin、αmax链轮的节距：p——弦长分度圆直径：df=d-d1

齿顶圆直径：齿根圆直径：各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计具有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入或推出啮合，并便于加工。国标规定最大值和最小值：链轮主要尺寸计算公式：滚子链链轮的参数滚子链链轮端面齿形端面齿形：三圆弧一直线这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并便于加工。d180˚

Zr2bdcr3r1aa轴面齿形：圆弧+直线便于进入或退出啮合单排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。指采用标准刀具加工直线链轮的结构1、实心式——小直径2、孔板式——中等直径3、组合式——大直径，齿圈可更换。一、链传动的运动分析链条的平均线速度平均传动比为分度圆瞬时线速度链条的瞬时线速度沿AB方向，θ为相位角链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和顺时传动比都作周期性变化。链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。变化范围其大小为第七节链传动的运动特性和受力分析链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：链传动在工作时，产生振动和动载荷！速度不均匀系数：Z11413121110987654321051015202530354045δ(%)链速不均匀系数变化曲线作周期性变化，从而使链条上下抖动。二、链传动的受力分析为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应作用在链上的力有圆周拉力离心拉力

悬垂拉力

紧边拉力为F1=F

+Fc+FyN松边拉力为

F2=Fc+FyNF=1000P/vNFc=qv2NFy=KyqgaNq为米长质量a——为中心距，β=90˚

Ky=1g——为重力加速度，Ky为下垂量y=0.02a时的垂度系数。其值与链轮中心线与水平夹角有关β=0˚

Ky=7β=75˚

Ky=2.5β=60˚

Ky=4β=30˚

Ky=6适当张紧——有效拉力设计：潘存云实际使用区域一、失效形式和设计准则1）链板疲劳破坏；2）滚子、套筒的冲击疲劳破坏；3）销轴与套筒铰链的胶合；4）链条铰链磨损；5）过载拉断。二、功率曲线图4321极限功率曲线n1P对应每种失效形式，可得出一个极限功率表达式。常用线图表示。曲线1——正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；曲线2——链板疲劳强度限定的极限功率；曲线3——滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线4——铰链胶合限定的极限功率；其极限功率急剧下降；密封润滑不良第八节滚子链传动的计算二、极限功率曲线2.链传动的设计准则：在一定使用寿命和良好润滑条件下，避免上述失效形式。

1.失效形式功率曲线的特定条件:1.两轮共面;2.小链轮的齿数z1=193.链节数Lp=1004.载荷平稳;7.链条因磨损而引起的相对伸长量≤3%5.按推荐的润滑方式6.工作寿命为15000h当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低。链速vm/s≤1.5v>7

而又润滑不当P0降低50%传动不可靠！1.5~725%当采用推荐的润滑方式时，链传动所能传递的功率P0、小轮转速n1和链号的关系见图9-17。推荐的润滑方式见图9-18三、额定功率曲线修正系数kz和kL见表13－11，多排链系数km见表13－12当实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正：许用功率：计算功率：Pc=KAP，KA为工作情况系数，P为名义功率。工作情况系数KA见表9-9当v≤0.6m/s时，链条的主要失效形式是拉断，设计时需验算静力强度安全系数：Q极限载荷，F1是紧边拉力，n是排数，S是安全系数S=4~8四、静强度校核第八节滚子链传动的计算五、主要参数的选择1.链轮的齿数表9-12小链轮的齿数z1链速vm/s0.63~33~8≥8齿数z1≥17≥21≥25链轮齿数对传动的平稳性和工作寿命均有影响。小链轮齿数过少，增加传动的不均匀性和动载荷