机械设计第6章：带传动2015

第六章概述带传动的分类与特点(tèdiǎn)V型带与带轮的结构带传动的受力分析带传动的应力分析带传动的失效形式与计算准则V型带传动的设计张紧装置带传动(chuándòng)精品资料第一节概述带传动的分类与特点V型带与带轮的结构带传动的受力分析(fēnxī)带传动的应力分析(fēnxī)带传动的失效形式与计算准则V型带传动的设计张紧装置精品资料机械传动分类(fēnlèi)及特点机械传动(jīxièchuándònɡ)的特点主要体现在传动效率、单级传动比、传动功率、中心距、传动准确性、无级调速、过载保护、寿命、噪声、价格等等机械传动分类直接接触传动有中间机件的传动摩擦传动摩擦轮传动带传动绳传动摩擦无级变速器摩擦无级变速器啮合传动齿轮传动链传动蜗杆传动同步带传动螺旋传动凸轮机构等精品资料带传动(chuándòng)的组成带传动利用中间挠性件将主动轴的运动和动力传给一定距离以外的平行的从动(cóngdòng)轴。带传动一般由主动轮、从动(cóngdòng)轮和环形传动带组成。精品资料带传动(chuándòng)的工作原理静止时，两边拉力相等(xiāngděng)传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），拉力小的一边为从动边（松边）靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力F1F2Ff12F0F0F0F0精品资料第二节概述带传动(chuándòng)的分类与特点V型带与带轮的结构带传动(chuándòng)的受力分析带传动(chuándòng)的应力分析带传动(chuándòng)的失效形式与计算准则V型带传动(chuándòng)的设计张紧装置精品资料带传动(chuándòng)的类型（1）按工作原理(yuánlǐ)分类摩擦传动型带传动安装时带已经被拉紧，靠带与带轮间的摩擦力完成传动。啮合传动型带传动同步带通过带轮齿与带齿的啮合完成传动。精品资料带传动(chuándòng)的类型（2）按带截面(jiémiàn)形状分类平带传动：截面为扁平矩形，底面是工作面，可实现多种形式的传动Ｖ带传动：亦称三角带，截面为等腰梯形，带两侧面是工作面，当量摩擦系数大，承载力大，只用于开口传动多楔带传动：具有平、Ｖ带的优点FVFnFnFnFV精品资料带传动(chuándòng)的类型（3）按传动(chuándòng)形式分类开口传动两轴平行，同向回转交叉传动两轴平行，反向回转半交叉传动两轴交错，不能逆转精品资料带传动(chuándòng)的特点优点远距离传动缓冲减振，运转平稳过载(guòzài)保护结构简单，精度低，成本低缺点外廓尺寸和轴上压力大传动比不固定，效率低带的寿命短需要张紧装置不宜用于高温和易燃场合精品资料第三节概述带传动的分类与特点V型带与带轮的结构带传动的受力分析带传动的应力分析带传动的失效形式与计算准则V型带传动的设计(shèjì)张紧装置精品资料V型带的结构(jiégòu)组成伸张(shēnzhāng)层(顶胶)压缩层(底胶)强力层(抗拉体)包布层强力层(帘布、线绳)填充物(橡胶、帆布)外包层（耐磨耐油胶布）帘布芯线绳芯精品资料V型带的类型(lèixíng)普通Ｖ带：Y、Z、A、B、C、D、E窄Ｖ带：SPZ、SPA、SPB、SPC传递功率(gōnglǜ)较大，允许速度和挠曲次数较高，结构紧凑当带弯曲时→中性层带长不变→截面带楔角φ变化(减小)→带轮轮槽角φ0＜40°精品资料V型带的截面(jiémiàn)尺寸Ｖ带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度(chángdù)，即V带的公称长度(chángdù)基准直径dd与Ｖ带节面对应的带轮的直径基准长度Ld教材p137表4-1精品资料V带轮的结构(jiégòu)结构(jiégòu)组成轮缘－安装带轮辐－联接轮缘与轮毂轮毂－安装轴轮缘轮辐轮毂基本结构型式实心式腹板式椭圆辐式孔板式精品资料V带轮的设计要求(yāoqiú)与材料质量小、工艺性好、质量分布均匀(jūnyún)、内应力小、高速，静动平衡工作面应精细加工Ｖ带轮设计要求Ｖ带轮材料灰铸铁HT150、HT200－常用铸钢、焊接（钢板）－高速铸铝、塑料－小功率精品资料第四节概述带传动的分类与特点V型带与带轮的结构带传动的受力分析带传动的应力分析带传动的失效形式与计算(jìsuàn)准则V型带传动的设计张紧装置精品资料带的受力分析(fēnxī)静止(jìngzhǐ)状态工作状态紧边拉力增加：F0→F1（紧边拉力）松边拉力减少：F0→F2（松边拉力）

F1>F212F0F0F0F0两边拉力相等:F0（张紧力或初拉力）F1F2Ff12绕进主动轮的一边为紧边绕出从动轮的一边为紧边绕出主动轮的一边为松边绕进从动轮的一边为松边精品资料带的有效(yǒuxiào)圆周力F1F212考虑带为弹性体，紧边拉力增加导致(dǎozhì)紧边拉长Δ1松边拉力减小导致(dǎozhì)松边缩短Δ2假定带的总长度不变F1－F0＝F0－F2F1＋F2＝2F0Ff取主动轮上的带分析F1r＝（F2＋Ff）rF1－F2＝Ff有效圆周力FΔ1＝Δ2根据胡克定律精品资料带与带轮间的摩擦力主动轮作用于带上的摩擦力的方向与轮圆周速度(sùdù)方向一致带作用于从动轮上的摩擦力的方向与带运动方向一致精品资料紧边拉力(lālì)与松边拉力(lālì)的关系欧拉公式dFNdldαF+dFFdα/2dα/2F2F1fdFN精品资料最大有效(yǒuxiào)圆周力F1＋F2＝2F0F1－F2＝FfF1＝F0＋Ff/2F2＝F0-Ff/2Ｆ0↑→Ｆmax↑，压紧力越大摩擦力越大，过大会加剧(jiājù)带的磨损α↑→Ｆmax↑，包角α越大，带与带轮接触弧越长，总摩擦力越大μ↑→Ｆmax↑问题：带传动的松边在上还是在下好？精品资料带传动(chuándòng)的功率P=Fv/1000(kw)带速一定时，功率与有效圆周力成正比带传动Ｆf有限，P=Ｆfv有限，要提高P可增大v，故宜将带传动布置(bùzhì)在高速级问题：带传动适合于高速级还是低速级？精品资料第五节概述带传动的分类与特点V型带与带轮的结构带传动的受力分析(fēnxī)带传动的应力分析(fēnxī)带传动的失效形式与计算准则V型带传动的设计张紧装置精品资料带传动工作时的应力(yìnglì)及其分布由紧边和松边拉力产生的拉应力σ1＝F1/A，σ2＝F2/A，σ1>σ2带与轮接触(jiēchù)弧处的拉应力自紧边向松边方向递减由带弯曲产生的弯曲应力σb1＝2Eh/dd1，σb2＝2Eh/dd2

仅分布于带与轮接触弧区域dd1<dd2→σb1＞σb2

，限制dd1

由离心拉力产生的离心拉应力σc＝Fc/A＝ρlv2/A沿圆周均匀分布

精品资料带传动工作(gōngzuò)时的最大应力及其位置最大应力(yìnglì)σmax＝σ1＋σb1＋σc最大应力位置带在小带轮的绕进处带在变应力状态下工作，应力较大和应力变化次数较多时，带容易产生疲劳断裂。精品资料第六节概述带传动的分类与特点V型带与带轮的结构带传动的受力分析带传动的应力分析带传动的失效形式与计算准则(zhǔnzé)V型带传动的设计张紧装置精品资料带的弹性(tánxìng)滑动（1）定义：由于带的两边弹性变形不等所引起的带与带轮之间的微量相对(xiāngduì)滑动特点：弹性滑动不可避免

F↑→弹性滑动↑→弹性滑动范围↑

后果：（1）带速滞后于主动轮，超前于从动轮→v1>v带>v2

，v1>v2

（2）带传动传动比不稳定F1F2紧边松边弹性滑动率：精品资料带的弹性(tánxìng)滑动（2）接触(jiēchù)弧＝静弧＋滑动弧包角＝静角＋滑动角静弧在带绕入带轮的一侧滑动弧在带绕出带轮的一侧精品资料打滑(dǎhuá)随着有效拉力增大，滑动角也增大。当传递的载荷（实际的圆周力）达到最大有效圆周力时，皮带(pídài)就会沿轮面全面滑动（即滑动角等于整个包角），此为带传动的失效形式之一，打滑。打滑首先发生在小带轮处打滑可以避免（控制有效拉力、提高最大有效拉力）打滑可起到过载保护作用精品资料精品资料带传动(chuándòng)的失效形式和设计准则失效形式打滑；带的疲劳损坏设计准则F≤Ffmax；σmax=σ1+σb1+σc≤[σ]设计依据保证(bǎozhèng)不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命精品资料单根带允许传递(chuándì)的最大功率不打滑(dǎhuá)不疲劳破坏平型带V型带将上式中的摩擦系数μ替换成当量摩擦系数μe，得到单根V型带允许传递的最大功率精品资料单根带的基本(jīběn)额定功率P0在特定条件下（平稳载荷(zàihè)、传动比i＝1、特定带长），带能传递的功率由带结构及材质决定的实验常数许用应力带轮数（通常取2）带的基准长度指数（普通V带取11.1）带的寿命教材p146表4-3和p148表4-5精品资料单根带i≠1时传动功率(gōnglǜ)的增量ΔP0P0是在特定条件下（平稳载荷、传动比i＝1即包角为180o、特定带长）带能传递的功率。当i≠1时，从动轮直径(zhíjìng)大于主动轮直径(zhíjìng)，带绕过从动轮（大带轮）时的弯曲应力小于主动轮（小带轮），因此，传动能力有所提高。教材p147表4-4和p148表4-6精品资料提高带传动工作(gōngzuò)能力的措施增大摩擦系数（材料、带速、滑动率）增大包角（减小传动比、增大中心距、采用张紧装置(zhuāngzhì)）采用新型带传动采用高强度带材料精品资料第七节概述带传动的分类与特点V型带与带轮的结构带传动的受力分析带传动的应力(yìnglì)分析带传动的失效形式与计算准则V型带传动的设计张紧装置精品资料设计(shèjì)内容传递(chuándì)的名义功率P主动轮转速n1从动轮转速n2或传动比i传动位置要求工况条件、原动机类型等已知条件V带的型号、长度和根数带轮直径和结构传动中心距a验算带速v

和包角α计算初拉力和压轴力设计内容精品资料设计(shèjì)步骤7、计算(jìsuàn)带的根数z2、根据n1、Pc选择带的型号3、确定带轮基准直径dd1、dd21、确定计算功率Pc＝KAP4、验算带速v(v＝5～25m/s)N5、确定中心距a及带长Ld6、验算主动轮的包角α1Nz≥7？NY8、确定初拉力F09、计算压轴力FQ10、带轮结构设计精品资料设计(shèjì)步骤2、根据n1、Pc选择(xuǎnzé)带的型号3、确定带轮基准直径dd1、dd21、确定计算功率Pc＝KAP4、验算带速v(v＝5～25m/s)N5、确定中心距a及带长Ld6、验算主动轮的包角α1NKA－教材p150表4-7教材p150图4-15和p151图4-16，并由p137表4-1得截面尺寸精品资料设计(shèjì)步骤2、根据(gēnjù)n1、Pc选择带的型号3、确定带轮基准直径dd1、dd21、确定计算功率Pc＝KAP4、验算带速v(v＝5～25m/s)N5、确定中心距a及带长Ld6、验算主动轮的包角α1N带轮越小，弯曲应力越大小带轮基准直径dd1≥dmin带轮越大，传动尺寸越大大带轮直径dd2=idd1带轮基准直径按教材p152表4-8取整Y20Z50SPZ63A75SPA90B125SPB140C200SPC224D355E500dmin精品资料设计(shèjì)步骤2、根据(gēnjù)n1、Pc选择带的型号3、确定带轮基准直径dd1、dd21、确定计算功率Pc＝KAP4、验算带速v(v＝5～25m/s)N5、确定中心距a及带长Ld6、验算主动轮的包角α1Na↓→L↓→α1

↓a↓→N↑→t↓初算带长确定基准带长教材p138表4-2确定中心距0.55(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)初算中心距精品资料设计(shèjì)步骤2、根据n1、Pc选择(xuǎnzé)带的型号3、确定带轮基准直径dd1、dd21、确定计算功率Pc＝KAP4、验算带速v(v＝5～25m/s)N5、确定中心距a及带长Ld6、验算主动轮的包角α1N包角↑→摩擦力↑→传动能力↑α1≥120o精品资料设计(shèjì)步骤7、计算(jìsuàn