第6章带传动和链传动2

第6章带传动和链传动§6-1带传动的类型和应用§6-2带传动的受力分析§6-3带的应力分析§6-4带传动的弹性滑动和传动比§6-5普通V带传动的计算§6-6V带轮的结构§6-7链传动的特点和应用§6-8链条和链轮§6-10链传动的主要及其选择§6-9链传动的运动分析和受力分析3§6-1带传动的类型和应用带传动的组成：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。1n2n12F0F0F0F0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。带传动的类型抗拉体带传动的优点：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。带传动的缺点：1.传动的外廓尺寸较大；2.需要张紧装置；3.由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4.带的寿命较短；5.传动效率较低。应用：两轴平行、且同向转动的场合（称为开口传动），中小功率电机与工作机之间的动力传递。V带传动应用最广，带速：v=5~25m/s

传动比：i=7

效率：η≈0.9~0.95§6-2带传动的受力分析F0F0F0F0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=F0F1≠F2

F1↑，紧边F2↓松边F1F2F1F2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=F0–F2

从动轮主动轮n1n2n1n2F0=(F1+F2)/2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。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：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

由力平衡条件：积分得：紧边和松边的拉力之比为：→绕性体摩擦的基本公式

φ

联立求解：→F↑f↑α↑∵α1<α2用α1→

α分析：

平带的极限摩擦力为:

FNf=FQfFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φφ则V带的极限摩擦力为：f’-----当量摩擦系数,f’>fF=F1-F2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：§6-3带的应力分析

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：

dFNcdαdlrF1F2离心力FNc在微弧段两端会产生拉力Fc。

由力平衡条件得：dFNcdαdlrF1F2Fc

Fc

dα2dα2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：

3.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δmaxδ1δb2δcα2n1n2α1δb1δ2y弯曲应力为:最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。V带的节线

dV带轮的基准圆离心应力拉应力弯曲应力F0F0α1由力平衡条件得静止时轴上的压力为：5.作用在轴上的力

FQF0F0FQα12α12F2F2F1F1§6-4带传动的弹性滑动和传动比

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

从动轮n2主动轮n1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。§6-5普通V带传动的计算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。一、V带的规格组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。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。bbdh

φ=40˚，h/bd

=0.7的V带称为普通V带。已经标准化，有七种型号。

型号OABCDEF

顶宽b10131722323850节宽bd

8.5111419273242

高度h6810.513.51923.530

楔角φ每米质量q（kq/m）0.060.010.170.300.620.901.52表6-1普通V带的截面尺寸（GB11544-89）40˚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。dV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6-2φbd2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.95

3150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.12

7100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.8611200

12500.980.930.881250014001.010.960.9014000

16001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86

Ld/mmY

ZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基准长度KL

基准长度

KL

表6-2普通V带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88α2θα1θ带传动的几何关系中心距a包角α:

因θ较小,代入得:带长:θaCADBd1d2α1α1CADBd1d2aθ带长:已知带长时，由上式可得中心距:

二、单根普通V带的许用功率

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：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。详见下页表6-3。200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小带轮基准直径d1/mm表6-3单根普通V带的基本额定功率（包角α=π

、特定基准长度、载荷平稳时）

型号ZABC500.040.060.100.120.140.160.170.190.200.220.260.280.300.320.340.31560.040.060.120.140.170.190.200.230.250.300.330.350.370.390.410.40……………900.100.140.240.280.330.360.400.440.480.540.600.640.680.720.730.56750.150.260.450.510.600.680.730.790.840.921.001.041.081.091.00.80900.220.390.680.770.931.071.151.251.341.501.641.751.831.871.821.5……………1800.591.091.972.272.743.163.403.673.934.324.544.584.404.001.811250.480.841.441.641.932.192.332.502.642.852.962.942.802.511.09

1400.591.051.822.082.472.823.003.233.423.703.853.833.633.241.29…………2801.582.895.135.856.907.768.138.468.608.226.804.26小带轮转速n1/(r/min)2001.392.414.074.585.295.846.076.286.346.025.013.23

2241.702.995.125.786.717.457.758.008.067.576.083.57

…………………4504.518.2013.815.2316.5916.4715.5713.299.64

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]Kα—包角系数。KL—长度系数；∆[P0]--功率增量；三、普通V带的型号和根数的确定计算功率：KA---工作情况系数型号的确定:根据Pc和小带轮的转速n1，由选型图确定。根数的确定:点击按钮：1.00~1.02~1.05~1.09~1.13~1.19~1.25~1.35~1.52~1.011.041.081.121.181.241.431.511.99

小带轮转速n1表6-4单根普通V带额定功率的增量∆P0

型号ZABC4000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.01……………传动比i≥2.07300.000.000.000.000.000.000.010.010.010.0228000.000.010.020.020.030.030.030.040.040.044000.000.010.010.020.020.030.030.040.040.05……………

7300.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09

28000.000.040.080.110.150.190.230.260.300.344000.000.010.030.040.060.070.080.100.110.13……………7300.000.020.050.070.100.120.150.170.200.23

28000.000.100.200.290.390.490.590.600.700.894000.000.040.080.120.160.200.230.270.310.35

……………

7300.000.070.140.210.270.340.410.480.550.62

28000.000.270.550.821.101.371.641.922.192.47

<-点击按钮表6-5包角修正系数

包角α1180˚170˚160˚150˚140˚130˚120˚110˚100˚90˚

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69

<-点击按钮表6-6工作情况系数载荷性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

<1010~16>16<1010~16>16

1.01.11.21.11.21.3

1.11.21.31.21.31.4

1.21.31.41.41.51.6

1.31.41.51.51.61.8

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、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）。<-点击按钮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<-点击按钮带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低。应取：d1>dmin四、主要参数的选择1.带轮直径与带速型号

YZABCDE

dmin205075125200315500表6--7带轮的最小直径dmin2022.4252831.535.54045505663677175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254755005305606306707107508009001000大带轮的直径d2：d1

、d2：必须符合带轮的基准直径系列：带速：一般应使v在5~25m/s的范围内。

2.中心距、带长和包角推荐范围：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：(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)小轮包角：一般应使α1≥120˚,否则可加大中心距或增加张紧轮。3.初拉力计算公式：其中：Pc为计算功率；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。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。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。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。

三、V带传动的参数选择及设计步骤：1.V带型号的选取由设计功率和小转速n1，查图6-9。

KA—工作情况系数（表6-6）2、带轮基准直径和带速

选取标准值

v--5～25m/s。

过大：离心大，应力循环加快，寿命降低；过小：P（输入功率）一定时，F增大，根数z增大。3.中心距a和带长

中心距初选

带长Ld（根据带传动的几何关系计算）

实际中心距的确定4.小轮包角

5.V带根数Z

计算值过大，应改选型号，增大P’6.初拉力的确定经验公式7、带传动对轴的压力

例6-2试设计一螺旋运输机的V带传动；已知电动机额定功率P=10kW，转速n1=960r/min，要求从动轮转速n2=480r/min，两班制，要求结构较为紧凑。

解：⑴计算功率Pc因载荷变动较小、两班制工作和负荷起动，查表取KA=1.2。故

Pc=KAP=1.2×10kW=12kW⑵选择带型

根据Pc和n1，由图知其计算点在B、C型界线附近，现同时选取B、C两种型号的V带分别试算。

⑶参数选择和设计计算参照表考虑到B型带取dd1=125mm、140mm时，带的传动能力较差，C型带取dd1=250mm、280mm时又造成过大的传动尺寸，不满足结构紧凑的要求，故决定对B型带取dd1=160mm、180mm，对C型带取dd1=200mm、224mm共四种情况分别计算。为满足结构紧凑的要求，对上列四种情况分别按下式初选中心距:0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)计算结果见下表带型小带轮直径

dd1/mm计算项目

BC160180200224大带轮直径dd2/mm带速v/m/s初定中心距a0/mm带的计算长度L/mm实际中心距a/mm小带轮包角/0单根带传递的功率P0/kW功率增量△P0/kWV带的根数3158.045001840541163.62.680.2736（5.93）3559.055502040593161.81.250.2735（4.85）40010.16502299671162.91.650.774（3.38）45011.37002559741162.55.870.773（2.70）讨论：由计算结果可知，本例选B型或C型带均能满足使用要求，若考虑使结构紧凑，则可选用B型带；但如果带传动的轴向尺寸要求较小，则可选用C型带。由此可知，带传动设计时，有时要选择两种乃至三种带型并取不同的小带轮直径dd进行计算，以从中选取较满意的结果。

§6-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；d0dHL实心式腹板式----中等直径；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2～0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一§6-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2腹板式----中等直径；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2～0.3)Bs2≥0.5s§6-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；腹板式二斜度1：25S2drdkdhddaBSL轮辐式----d>350mm；腹板式----中等直径；§6-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh1h2=0.8h1a1=0.4h1

a2=0.8a1

f1≥0.2h1

f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n转速A轮幅数f1.61.66.3φHδeb0bdBh1haddae8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.5

槽型YZABCbd5.38.5111419

hamin1.62.02.753.54.8

famin67911.516hfmin4.77.08.710.814.3

δmin55.567.510≤60-------------------≤80≤118≤190≤315≥60------------------->80>118>190>315对应的d32343638φ(˚)

表6-8普通V带轮的轮槽尺寸a调整螺钉调整螺钉滑道式张紧装置摆架式张紧装置a带传动的张紧方法：1.调整中心距

张紧轮带传动的张紧方法：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§6-7链传动的特点和应用组成：链轮、环形链条作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同向传动。特点：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。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

§6-8链条和链轮一、链条类型滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。齿形链滚子链销轴滚子外链板套筒内链板滚子套筒销轴内链板外链板链条材料：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：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.pppt双排滚子链

链号08A12.7014.387.95138000.60表6—9A系列滚子链的主要参数节距P排距pt

滚子外径d1

极限载荷Q(单排)每米长质量q(单排)mmmmmmNkg/m10A15.87518.1110.16218001.0012A19.0522.7811.91311001.0016A25.4029.2915.88556002.6020A31.7535.7619.05867003.8024A38.1045.4422.231246005.6028A44.4548.8725.401690007.5032A50.8058.5528.5822240010.1040A63.5071.5539.6834700016.1048A76.2087.8347.6350040022.60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。过渡链节链轮的结构实心式----小直径孔板式----中等直径链轮的结构实心式----小直径(a)(b)(c)

滚子链链轮轴面齿形(a)实心式(b)孔板式(c)组合式链轮的结构θ§6-9链传动的运动分析和受力分析一、链传动的运动分析

链条的平均线速度：平均传动比为：d12ω1θω1分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿AB方向，νAB180˚z1180˚z1θ为相位角：d1其大小为：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θd12ω1θω1νAB180˚z1180˚z1d1∆p与∆d’

之间的关系：§13-11链传动的主要参数及其选择一、链轮的齿数大链轮的齿数:z2=iz1d’+∆d’P+∆p链条铰链磨损后，节距将边长，链轮节圆将向齿顶移动。∆p一定时:z

↑→∆d’↑→越容易发生跳齿和脱链现象。一般取：z2≤120因为多边形效应，为使链传动运动平稳，小链轮齿数不宜过少。一般链节数为偶数，链轮齿数最好取奇数，以使磨损均匀。表13-10小链轮的齿数z1链速vm/s0.63~33~8≥8齿数z1≥17≥21≥25d分度圆直径节距增长量,节圆外移量d’180˚zp二、链的节距一般取：a=(30~50)p节距越大，啮合瞬间的冲击也越大。ω-ωp高速重载时，应选用小节距多排链。三、中心距

a

过小→α↓→同时啮合的