第八章带传动

第8章带传动机械设计基础8.1概述第8章带传动第8章带传动带传动-----是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦来传递

运动和动力，适用于两轴中心距较大场合。

主要作用传递转矩改变转速组成传动带主动轮从动轮机架第8章带传动8.1.1带传动的类型1.按传动原理分（1）摩擦带传动-----靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动。如：V带、平带传动等第8章带传动（2）啮合带传动-----靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动。如：同步带传动等第8章带传动2.按用途分传动带-----传递运动和动力。

输送带-----输送物体。

3.按传动带的截面形状分（1）平带截面形状：矩形工作面：内表面胶带编织带强力锦纶带第8章带传动（2）V带截面形状：梯形工作表面：两侧面传递功率较大摩擦力比平带大结构较为紧凑特点第8章带传动（3）多楔带-----在平带基体上由多根V带组成的传动带。传递很大功率结构紧凑特点第8章带传动（4）圆形带截面形状：圆形适用：小功率第8章带传动（5）同步带截面形状：齿形传递功率大传动比准确特点第8章带传动8.1.2带传动的特点和应用1.特点：（1）属于挠性传动，传动平稳，噪音小，有缓冲吸振作用。（2）有过载保护作用（过载打滑)。（3）适于较远距离传动（中心距较大）。（4）结构简单，制造、安装精度要求不高，维护方便，成本低廉。（5）有弹性滑动，使传动比i不恒定。（6）传动效率低，寿命较短，不宜在高温、易燃、易爆的场合下工作。第8章带传动2.应用

带传动主要用于要求传动平稳,传动比要求不严格的中小功率的较远距离传动。一般：功率P≤100KW，带速v=5~30m/s，平均传动比i≤5，传动效率η=94%~97%。高速：带速v=60~100m/s，平均传动比i≤7。同步齿形带：带速v=40~50m/s，传动比i≤10，传递功率可达200KW,

传动效率η=98%~99%。

第8章带传动8.1.3带传动的形式表8.1

半交叉传动第8章带传动8.2V带和带轮的结构V带普通V带汽车V带大楔角V带窄V带宽V带本章讨论楔角为600，两侧支撑在X轴上的投影增大，横向刚度提高，使强力层绳芯的拉力分布均匀，承载能力增大，摩擦损失减小。楔效应的减小，可由聚氨酯材料的摩擦系数较高而得以补偿。一般V带楔角：40°

第8章带传动8.2.1普通V带的结构和尺寸标注标准V带：无接头的环形带强力层的结构形式帘布：制造方便,抗拉强度高。线绳：柔韧性好,抗弯强度高,

适用带轮直径小,转速较高场合。第8章带传动1.普通V带（1）V带和V带轮两种尺寸制基准宽度制（本书采用）有效宽度制（2）7种型号：Y、Z（旧O）、A、B、C、D、E尺寸小到大（3）参数和尺寸:

节面——中性层节宽——节面的宽度bp第8章带传动带轮基准直径dd-----V带装在带轮上和节宽bp相对应的带轮直径。基准长度Ld------V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度。

Ld------

已标准化

表8.4基准直径系列：表8.3(P115)第8章带传动2.窄V带强力层：高强度绳芯应用：高速、大功率、结构紧凑的机械传动装置。特点：能承受较大的张紧力。与普通v带比较，带高相同，带宽约小三分之一，承载能力可提高1.5~2.5倍。4种型号：SPZ、SPA、SPB、SPC第8章带传动3.普通V带和窄V带的标记标记组成：带型、基准长度、标准号。例如：A型普通V带、基准长度1400mm.

标记：A—1400GB/T11544—1997又如：SPA型窄V带、基准长度1250mm.

标记：SPA—1250GB/T12730—2002标记常压在带的外表面上。第8章带传动8.2.2普通V带轮的结构1.V带轮的设计要求（1）具有足够的强度和刚度，无过大的铸造内应力。（2）质量小且分布均匀，结构工艺性好，便于制造。（3）带轮工作表面应光滑，以减少带的磨损。（4）带速：5m/s＜u＜25m/s静平衡

u＞25m/s动平衡第8章带传动2.带轮的材料（1）通常采用灰铸铁当带速u≤25m/s采用HT150u=25~30m/s采用

HT200。（2）转速较高（u≥25~40m/s）时，宜采用球墨铸铁、铸钢、锻钢或用钢板冲压后焊接而成。（3）小功率时，可用铸铝或塑料等。

抗拉强度第8章带传动3.带轮的结构(1)带轮的组成轮缘轮幅（腹板）轮毂(2)轮槽尺寸：表8.5

注意：带的楔角为什么大于带轮轮槽楔角?轮幅（腹板）结构S型：实心带轮P型：腹板带轮H型：孔板带轮E型：椭圆轮幅带轮第8章带传动实心式

第8章带传动第8章带传动腹板厚度带轮的结构形式查有关设计手册椭圆轮幅带轮孔板带轮第8章带传动E型：椭圆轮幅带轮S型：实心带轮P型：腹板带轮H型：孔板带轮第8章带传动8.3带传动的工作能力分析8.3.1带传动的受力分析初拉力F0-----带传动尚未工作时，带两边承受相等的拉力。紧边-----带传动工作时，绕入主动轮的一边被拉紧。

拉力----F1

松边-----带传动工作时，绕入从动轮的一边被放松。

拉力----F2

第8章带传动设带的总长度不变，根据线弹性假设：

F1－F0＝F0－F2

有效拉力（有效圆周力）------带两边的拉力之差。带传动所传递的功率：F------有效拉力NP------功率Kw第8章带传动

当带和带轮间有全面滑动趋势时，摩擦力达到最大值，即有效圆周力达到最大值。此时，紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系可用欧拉公式表示：-----轮槽角（P119表）第8章带传动由式a)、b)、c)得：有效拉力（有效圆周力）：上式表明，带所传递的圆周力与下列因素有关：（1）初拉力F0F0↑F↑

但F0过大会加剧带的磨损，致使带过快松弛，缩短带的寿命。（2）摩擦系数ff↑F↑（3）包角α

α↑F↑

通常将松边放置在上边，以增大包角。

∵大皮带轮α2＞小皮带轮α1，打滑首先发生在小皮带轮上，∴只考虑小皮带轮的包角α1

。

第8章带传动打滑----若带的工作载荷加大，有效圆周力达到临界值Fmax后，则带与带轮间会发生明显全面的相对滑动。打滑的危害：①从动轮转速急速降低，带传动失效；②加剧带的磨损。带在不打滑条件下所传递的最大圆周力：由式b)、c)得：第8章带传动8.3.2带传动的应力分析带传动在工作过程中，带上的应力由三部分组成：◆拉应力◆离心应力-----带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力。A----带的横截面积第8章带传动◆弯曲应力----带绕在带轮上时产生的弯曲应力。弯曲应力只发生在带上包角所对的圆弧部分。最小基准直径：表8.6（P121）第8章带传动带的最大应力发生在带的紧边绕入小轮处：第8章带传动第8章带传动

工作时带在变应力工作状态下工作，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，∴带将产生疲劳破坏。

由疲劳强度条件：——带的许用拉应力第8章带传动8.3.3带传动的弹性滑动和传动比

带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。

弹性滑动----带传动中因带的弹性变形变化而引起的带与带轮间的局部相对滑动。第8章带传动

弹性滑动导致：从动轮的圆周速度u2＜主动轮的圆周速度u1，速度降低的程度可用滑动率ε来表示：

第8章带传动由上式得，传动比：因带传动的滑动率ε=0.01～0.02,其值不大，可不予考虑。弹性滑动与打滑的区别A.现象：弹性滑动----发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上。

打滑----发生在带与轮的全部接触长度。B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性。

打滑：过载。C.结论：弹性滑动：不可避免。

打滑：可避免。

第8章带传动8.4V带传动的设计8.4.1带传动的失效形式和设计准则1.主要失效形式：

1）磨损；

2）打滑；

3）带的疲劳破坏（如脱层、撕裂、拉断等）。2.设计准则：保证带在不打滑的前提下，有足够的疲劳强度和寿命。第8章带传动1.基本额定功率------单根普通v带在试验条件下所能传递的功率。用P0表示查表8.7~8.178.4.2单根V带的基本额定功率2.额定功率-------单根普通v带在设计所给定的实际条件下允许传递的功率。用[P0]表示[P0]=(P0+⊿P0)KαKL第8章带传动8.4.3V带传动的设计步骤和方法设计的主要内容：

1.选择v带的型号、带长和根数；

2.传动中心距；

3.确定带轮的基准直径；

4.绘制带轮的零件图。已知条件：

1.传动的工作情况；

2.传递的功率P；

3.主、从动轮转速n1、n2（或n1和传动比i）；

4.空间尺寸。第8章带传动设计步骤：1．确定计算功率Pc

Pc=KAP

（kw）P-----传递的额定功率Kw

（如电动机的额定功率）

KA-----工况系数查表8.21

2．选择V带的型号主动轮转速n1计算功率Pc选择V带的型号查图8.12(P131)或图8.13第8章带传动3.确定带轮基准直径dd1、dd2(1)小带轮的基准直径：dd1≥ddmin。ddmin查表8.6(P121)(2)大带轮的基准直径：dd2=dd1i(3)dd1、dd2取标准值：查表8.3（P115）第8章带传动4．验算带的速度u第8章带传动5．确定中心距a和V带基准长度Ld

a太小，结构紧凑，但带短，使绕转次数增多，降低带的寿命，同时包角α

减小，降低传动能力。a太大，传动结构尺寸增大，高速时带容易颤动。①初步确定中心距a0②带的基准长度计算公式③L0基准长度Ld查表8.4(P117)0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)第8章带传动④实际中心距

考虑到安装调整和补偿初拉力的需要，应将中心距设计成可调式，有一定的调整范围。一般取：

6．验算小带轮上包角α1若不满足此条件，可采取：①增大中心距；②减少两带轮的直径差；③在带的外侧加压带轮，但会降低寿命。第8章带传动7．确定V带根数ZZ：取整数一般Z=３～６，Ｚmax≤10计算功率（总）单根V带额定功率单根V带基本额定功率（表8.7~8.17）单根V带功率增量包角系数图8.11（P129）带长修正系数表8.4（P117）如超出范围，应：1）改选V带型号；2）加大带轮直径后重新设计。第8章带传动8.单根V带的初拉力F0计算功率包角系数带速V带单位长度的质量查表8.6新带：初拉力应为计算值的1.5倍。带的根数第8章带传动9.带传动作用在轴上的压力FQ10.带轮的结构设计见第8.2.2节（P118）11.设计结果列出：带的型号、带的基准长度、带的根数Z、中心距a、带轮的基准直径dd1、dd2、轴上的压力FQ等。第8章带传动例设计某鼓风机用普通V带传动。已知：电动机额定功率P=10KW，n1=1450r/min,

n2=400r/min,a=1500mm,每天工作24h。解：（1）确定计算功率Pc

查表8.21(P130)

KA=1.3Pc=KAP=1.3×10=13kw（2）选择V带的型号查图8.12(P131)

选用B型（3）确定带轮基准直径dd1、dd2查表8.6(P121)ddmin=125mm查图8.12(P131)

选取：dd1=140mm＞

ddmin=125mm第8章带传动查表8.3(P116)dd2=500mm从动轮的转速误差率:（4）验算带的速度u（P134）第8章带传动(5)确定V带基准长度Ld和中心距a①初步确定中心距a0②带的基准长度Ld查表8.4(P117)取Ld=4000mm根据结构设计要求（题目要求）初定：a0=1500mm由式(8.15)得:第8章带传动③实际中心距

中心距a的变化范围为：

(6)验算小带轮上包角α1由式(8.16)得:由式(8.17)得:第8章带传动(7)确定V带根数Z由式(8.18)得:第8章带传动3)查表8.4（P117）得：长度修正系数KL=1.134)查图8.11（P129）得：∵α1=166.130

∴包角系数Kα=0.97查表8.19（P129）∵i=3.57∴Ki=1.1373查表8.18（P129）Kb=2.649×10-3第8章带传动（8）单根V带的初拉力F0及带轮轴上的压力FQ查表8.6（P121）得：

B型V带每米质量q=0.17Kg/m由式(8.19)得:由式(8.20)得:第8章带传动（9）带轮的结构设计按第8.2.2节（P118）进行设计（略）（10）设计结果

选用4根B-4000GB/T11544-1997的V带，中心距a=1487mm,带轮的基准直径dd1=140mm、dd2=500mm,轴上的压力FQ=2067.4N。第8章带传动8.5带传动的张紧、安装与维护8.5.1带传动的张紧张紧方式调整中心距方式张紧轮方式定期张紧调位式自动张紧摆锤式滑道式摆架式第8章带传动1.调整中心距方式（1）定期张紧滑道式摆架式（定期调整中心距）第8章带传动（2）自动张紧（靠自重）第8章带传动2.张紧轮方式

张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。

（1）调位式第8章带传动（2）摆锤式第8章带传动8.5.2带传动的安装和维护1.带传动的安装两轮槽应对准，处于同一平面两带轮轴线应保持平行（1）带轮的安装第8章带传动（2）传动带的安装1）安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上）。2）带的根数较多时，其长度不能相差太大，以免受力不均。3）V带在轮槽中的位置要正确，不能过高或过低。4）不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀。2.带传动的维护（1）防护罩。（2）带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒。（3）定期张紧。（4）带传动的工作温度＜600C第8章带传动8.6.1同步带传动的特点和应用1.结构强力层-----钢丝绳或玻璃纤维绳基体-----氯丁胶或聚氨脂橡胶强力层带背带齿

强力层变形小，周节保持不变，保证了同步传动。8.6同步带传动第8章带传动2.特点优点：

（1）无相对滑动,带长不变,传动比稳定；

（4）传动效率高,可达0.98~0.99,应用日益广泛；（2）带薄而轻,强力层强度高,适用于高速,速度可达40m/s；（5）初拉力较小,所轴和