第八章.带传动

第三篇机械传动

一、机器的组成二、传动装置三、传动类型的选择机器通常由动力机、传动装置和工作机组成定义：是实现能量传递及运动转换的装置作用：1）能量的分配与传递2）运动形式的改变3）运动速度的改变主要指标：效率高、外廓尺寸小、质量小，运动性能良好及符合生产条件等主要考虑因素：①功率的大小、效率高低②速度的大小③转动比的大小④外廓尺寸⑤传动质量成本的要求第八章带传动

一、带传动的工作原理及特点

§8—1概述1、传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力3、优点：1）有过载保护作用2）有缓冲吸振作用3）运行平稳无噪音4）适于远距离传动（amax=15m）5）制造、安装精度要求不高

缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大3）结构尺寸较大、不紧凑4）打滑，使带寿命较短5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。2、传动形式：1）开口传动2）交叉传动3）半交叉传动4）张紧轮传动a.平型带传动——最简单，适合于中心距a较大的情况b.V带传动——三角带c.多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合d.同步带传动——啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。二、主要类型与应用应用：V=5m/S~25m/S，P〈500KW（平带）

P〈700KW（V带）§8—2带与带轮一、平带和带轮平带的带体薄、软、轻，具有良好的耐弯曲性能，适用于小直径带轮传动。高速运行时，带体容易散热，传动平稳。过去多采用丝、麻、合成纤维等编织物用耐磨胶粘合而成。近年来，普遍采用以尼龙薄片为强力层的片基复合胶带，可用于高速的磨床、电影放映机、精密包装机等高速装置的传动平带用于高速传动时，平带应制成无接头环形平带。带轮的轮缘表面应有中凸度，可使高速传动平带在运转时自动保持在带轮中部，以防滑移脱落。带轮轮缘表面应开若干条平行的圆弧环形沟槽，以使高速运转时带与带轮缘表面间的截留空气逸出，保证带与带轮间的贴合性并减少噪音对一般用途的普通平带传动，带体可按传动中心距的要求临时对接成环形带。二、V带和带轮

普通V带是在一般机械传动中应用最为广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮间是V形槽面摩擦，故可产生比平型带更大的有效圆周力（约为３倍）。普通Ｖ带有包布型Ｖ带和切边型Ｖ带两类,如右图所示。普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E等型号上述型号带的截面依次增大窄V带：１、与同型号的普通Ｖ带相比,窄V带的高度为普通V带的1.3倍所以其横向刚度较大。２、自由状态下，带的顶面为拱形，受力后绳芯为排齐状，因而带芯受力均匀；３、带的侧面为内凹曲面，带在轮上弯曲时，带侧面变直，使之与轮槽保持良好的贴合；４、窄Ｖ带承载能力较普通Ｖ带可提高50%-150%，使用寿命长。窄V带有：SPZ、SPA、SPB、SPC等型号上述型号带的截面依次增大宽Ｖ带主要用于无级变速装置的中间挠性摩擦件，因此常称为无级变速带；★带体宽，可有较大变速的范围的；★带体较薄，以减小弯曲应力和纵向截面变形，但其横向变形较大，因此比普通Ｖ带寿命短；★为使调速机构灵活，使用时应保持良好的润滑V带：无接头的环行，各种型号带的基准长度Ld图8.2三、带轮的结构设计1、V带轮设计的要求

设计V带轮应满足的要求有：质量小、结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为

），以减少带的磨损；各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。

2、带轮的材料

带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200；转速较高时宜采用铸钢（或用钢板冲压后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。

标注：例A2240——A型带公称长度Ld=2240mm3、结构尺寸

铸铁制V带轮的典型结构有以下几种：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式。

带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定槽轮尺寸；带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。

带轮轮毂部分通常采用键联接，目前胀紧联接结构用得越来越多。思考：V带的楔角为400，而带轮的槽角要小于400，为什么？四、其它带传动简介多楔带兼有Ｖ带和平带二者的优点，既有平带的柔软、韧性好的特长，又有Ｖ带结构紧凑、高效率的优点。因此应用广泛，其主要特点有：１、带体为整体，传动时长短不一现象可消除，充分发挥了胶带的作用；２、空间相同时,多楔带比普通V带的传动功率提高30％；３、带体薄，柔软性好，能适应于小带轮传动；４、适用于高速传动，带速可高达40m／s，发热少，运转平稳。多楔带型号有：PH、PJ、PK、PL、PM同步带传动综合了带传动、链传动和齿轮传动的优点。由于带的工作面呈齿形，与带轮的齿槽作啮合传动，并由带的抗拉层承受负载，故带与带轮之间没有相对滑动，从而使主、从动轮间能作无滑差的同步传动。同步带传动的速度范围很宽，从每分钟几转到线速度40m／s以上，传动效率可达99.5％，传动比可达10，传动功率从几瓦到数百千瓦。同步带现已在各种仪器、计算机、汽车、工业缝纫机、纺织机和其它通用机械中得到广泛应用。同步带型号有：MXL、XXL、XL、L、H、XH、XXH等上述同步带的节距依次增大。磁力金属带传动是近年来发展的一种新型传动。基本原理是：靠缠绕在大、小带轮轮辐上的激磁线圈产生磁场并吸引金属带，以产生较大的正压力，从而大幅度地提高摩擦力而进行传动的。同普通带传动相比，其特点是摩擦力的产生已不再是初张力单独作用的结果，而是磁场吸引力与初张力的共同作用形式。这对提高传动效率、增大传动比及改善传动性能等具有重要的理论意义。

由于磁力金属带传动具有传动功率大、传动比范围广、允许线速度高、弹性滑动率小、传动准确、效率高等特点，因而可广泛应用于机床、纺织、汽车、化工、国防、通用机械以及高速、重载等重大装备领域。§8—4带传动的计算基础一、带传动的受力分析工作前:两边初拉力Fo=Fo工作时:两边拉力变化：①紧力Fo→F1；②松边Fo→F2如果近似地认为带工作时的总长度不便，则带的紧边拉力的增加量，应等于松变拉力的减小量，即F1—Fo=Fo—F2F1—F2=摩擦力总和Ff=有效圆周力Fe所以:紧边拉力F1=Fo+Fe/2松边拉力F2=Fo—Fe/2由上述分析可知，带的两边的拉力F1和F2的大小，取决于预紧力F0和带传动的有效拉力Fe。在带传动的传动能力范围内，Fe的大小又和传动的功率P及带的速度有关。当传动的功率增大时，带的两边拉力的差值Fe＝F1－F2也要相应地增大。带的两边拉力的这种变化，实际上反映了带和带轮接触面上摩擦力的变化。显然，当其它条件不变且预紧力F0一定时，这个摩擦力有一极限值（临界值）。这个极限值就限制着带传动的传动能力。带传动的最大有效拉力及其影响因素

带传动中，当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值，也即带传动的有效拉力达到最大值。这时，根据理论推导，带的紧边拉力与松边拉力的临界值、最大有效拉力和预紧力之间有下列关系

这就是柔韧体摩擦的欧拉公式，式中：

e－自然对数的底数；f－摩擦系数（对于V带，用当量摩擦系数fv代替f）；

α－带在带轮上的包角。由欧拉公式可知最大有效拉力Fec与下列因素有关：

1、预紧力F0最大有效拉力Fec与F0成长比。这是因为F0越大，带与带轮间的正压力越大，则传动时的摩擦力就越大，最大有效拉力Fec也就越大。但F0过大时，将使带的磨损加剧，以至过快松弛，缩短带的工作寿命。若F0过小，则带传动的工作能力得不到充分的发挥，运转时容易发生跳动和打滑。

2、包角α最大有效拉力Fec随包角α的增大而增大。这是因为α越大，带和带轮的接触面上所产生的总摩擦力就越大，传动能力也就越高。由于小带轮上的包角α1较小，因此带传动的最大有效拉力Fec取决于小带轮上的包角α1的大小。

3、摩擦系数f最大有效拉力Fec随摩擦系数f的增大而增大这是因为摩擦系数越大，则摩擦力就越大，传动能力就越高。而摩擦系数与带及带轮的材料和表面状况、工作环境条件等有关。V带与带轮间的当量摩擦系数大约是平带与带轮间摩擦系数的3倍，因此V带传动的承载能力就较高。

1.离心应力3.弯曲应力2.拉应力二、带的工作应力分析

三、弹性滑动与打滑弹性滑动后果弹性滑动与打滑的区别带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。由于带所受的拉力是变化的，因此带受力后的弹性变形也变化的。由于带传动中存在着带的弹性变形的变化，这就导致了带与带轮之间有一定的相对速度，因此存在带与带轮间的相对滑动。这种因弹性变形而引起的相对滑动称之为带传动的弹性滑动。由于弹性滑动的影响，将使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，其降低量可用滑动率ε来表示：理论传动比：实际传动比：在正常情况下，带的弹性滑动并不是发生在相对于全部包角的接触弧上。当有效拉力较小时，弹性滑动只发生在带由主、从动轮上离开以前的那一部分接触弧上，称之为滑动弧。未发生弹性滑动的接触弧则称为静弧。如果带的工作载荷进一步加大,使有效圆周力达到临界值Fec,则带与带轮间就会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，甚至使带传动失效，这种情况应当避免。§8—5带传动的设计计算一、失效形式与设计计算失效形式1）打滑；2）带的疲劳破坏设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命单根三角胶带的功率—P0

单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：，特定带长，平稳工作条件下单根带传递的许用功率P。表8.4a二、设计数据及内容已知：P，n1，n2或i,传动布置要求（中心距a）,工作条件

要求：带：型号，根数，长度轮：dmin，结构，尺寸中心距（a）轴压力等三、设计步骤与方法①确定计算功率Pca：P——传递的额定功率（KW）KA—工况系数，表8.7②选择带型号：Pca，n1图8.8（型号）

③定带轮直径（验算带速V）:小轮直径dd1>dd1min表8.6表8.8b)验算带速V要求:最佳带速V=20~25m/sV太小:由P=FV可知，传递同样功率<P时，圆周力F太大，寿命↓V太大:离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力↓，传递载荷能力↓④求中心距a和带的基准长度Ld

a)初选a0b)由a0定计算长度（开口传动）

c)按表8.2定相近的基础长度Ld

d)由节线长度Ld求实际中心距e)考虑到中心距调整、补偿F0，中心距a应有一个范围⑤验算小轮包角不满足措施：1）增大中心距a2）加张紧轮⑥计算带的根数Z⑦确定带的初拉力F0（单根带）

⑧求带作用于轴的压力FP评价——ZV、FQF0a>90°2~410~20小适当小各种材质的Ｖ带都不是完全的弹性体，在预紧力的作用下，经过一定时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使预紧力F0降低。为了保证带传动的能力，应定期检查预紧力的数值。如发现不足时