带传动和链传动(尤晶晶)剖析

第八章带传动和链传动尤晶晶带传动A链传动B通过中间挠性件（带或链）传递运动和动力，适用于两轴中心距较大的场合。在这种场合下，与应用广泛的齿轮传动相比，它们具有结构简洁，成本低廉等优点。A带传动带传动摩擦式带传动啮合式带传动（同步带传动）A带传动缝纫机（圆带）几种特殊的带传动方式交叉传动半交叉传动3§8-1带传动的特点、类型带传动的组成：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，依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转，从而传动运动和动力。1n2n12F0F0F0F0甘肃工业高校专用带传动的类型1)摩擦式带传动按传动带的截面形态分（1）平带平带的截面形态为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构简洁，带轮也简洁制造，在传动中心距较大的场合应用较多。带传动的类型1)摩擦式带传动按传动带的截面形态分（2）V带截面形态为梯形，两侧面为工作表面。在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。带传动的类型1)摩擦式带传动按传动带的截面形态分（3）圆带横截面为圆形。只用于小功率传动，牵引实力小。常用于仪器、家用器械、人力机械。带传动的类型2)啮合式带传动

同步带传动是一种啮合传动，其优点：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小;传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合。一般V带的结构一般V带其横截面结构如图所示。分为：强力层、伸张层、压缩层和包布层。强力层的结构形式有帘布结构和线绳结构。按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号，截面尺寸已标准化。同样条件下，截面尺寸大传递的功率就大。一般V带标记由带型、基准长度和标记号组成。示例：A－1400GB11544－89国标代号基准长度v带型号带的标记带传动的优缺点优点：远距离传动（中心距大）有弹性，可缓冲、减振，运转平稳，无噪声过载疼惜（打滑）结构简洁,设备费低，维护便利缺点：外廓尺寸大弹性滑动，传动比不固定，效率低轴与轴承受力大寿命短须要张紧装置不宜用于高温,易燃场合α2θα1θ带传动的几何关系：中心距a包角α:

因θ较小,代入得:带长:θaCADBd1d2甘肃工业高校专用α1α1CADBd1d2aθ带长:已知带长时，由上式可得中心距:

甘肃工业高校专用中心距—两带轮几何轴线之间的距离。包角—带与带轮接触弧对应的圆心角。节宽—节面的宽度bp。相对高度—高度h与节宽bp之比，约0.7(窄0.9)带轮基准直径—V带轮上与所配V带节宽bp

相对应的带轮直径dd

。基准长度—带节面长度，V带在带轮上张紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld

。节面—当V带受弯曲时，长度不变的中性层。§8-2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↑，F2↓F1F2F1F2紧边松边设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边拉力减量相等：F1

–F0=F0

–F2

从动轮主动轮n1n2n1n2F0=(F1+F2)/2甘肃工业高校专用当机器过载导致圆周力F不能克听从动轮上的阻力矩时，带与带轮之间出现显著的滑动，称为打滑，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

起先打滑时的力平衡条件：摩擦力：fdFN甘肃工业高校专用由力平衡条件：积分得：紧边和松边的拉力之比为：→柔韧体摩擦的欧拉公式甘肃工业高校专用留意！（1）欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出了一个具体的带传动所能供应的最大有效拉力。（2）欧拉公式不行用于非极限状态下的受力分析。φ平带的极限摩擦力为:

FNf=FQfFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φ/2φ/2则V带的极限摩擦力为：f’-----当量摩擦系数,f’>f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，甘肃工业高校专用若带的工作载荷加大，有效拉力达到摩擦极限值后，则带与带轮间会发生明显的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种状况应当避开。打滑是指由于传递载荷的须要，当带传动所需有效圆周力超过带与带轮面间摩擦力的极限时，带与带轮面在整个接触弧段发生显著的相对滑动。带打滑对传动的影响：（1）降低效率（2）加大了带的磨损（3）两带轮线速度不等（4）磨损发热减小了摩擦系数因此，带传动中要避开带的打滑。以平带为例，联列方程：F1+F2=2F0F1

-F2=F带所能传递的最大圆周力（最大有效拉力）为：带所能传递的最大圆周力（最大有效拉力）为：表明，带所能传递的最大圆周力F与下列因素有关：初拉力F0摩擦系数f包角a(1)初拉力F0F与F0成正比，初拉力F0越大，F就越大。但F0过大会加剧带的磨损，致使带过快松弛，缩短其工作寿命。(2)摩擦系数ff越大，摩擦力也越大，F就越大。V带传递实力远高于平带。(3)包角αF随α的增大而增大。打滑首先发生在小带轮上。分析：§8-3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：

带工作时应力由三部分组成dFNcdαdlrF1F2甘肃工业高校专用离心力FNc在微弧段两端会产生拉力Fc。

由力平衡条件得：dFNcdαdlrF1F2Fc

Fc

dα2dα2注：离心力只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的拉力却作用在带的全长。

离心拉应力：

甘肃工业高校专用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。应力分布及最大应力σmaxσ1σb2σcα2n1n2α1σb1σ2y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带轮的基准圆由材料力学公式得甘肃工业高校专用带在工作时的应力分布α1α2σcσmaxσb1σb2σ1σ2带传动时，带中产生的应力有：由拉力产生的拉应力、由弯曲变形产生的弯曲应力和由离心力产生的拉应力。带在两轮上产生的弯曲应力的大小与带轮基准直径成反比，故小轮上的弯曲应力较大。带上的应力是变更的，最大应力发生在紧边起先绕上小带轮处。为保证带具有足够的寿命，必需满足：带的耐久性取决于最大应力的大小和应力循环的总次数。最大应力愈大，则允许的应力循环总次数就愈少。带传动时，带中产生的应力有：由拉力产生的拉应力、由弯曲变形产生的弯曲应力和由离心力产生的拉应力。带在两轮上产生的弯曲应力的大小与带轮基准直径成反比，故小轮上的弯曲应力较大。F2F2F1F1§8-4带传动的弹性滑动及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，将渐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。带经过从动轮时，将渐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甘肃工业高校专用得从动轮的转速：带传动的传动比：V带传动的滑动率ε=0.01~0.02，一般可忽视不计。定义：为滑动率。甘肃工业高校专用由于带的紧边与松边拉力不等，使带的两边弹性变形不等所引起带与轮面的微量相对滑动（局部相对滑动），称为弹性滑动。带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变更的，因此带的弹性变形也是变更的。带传动中因带的弹性变形和拉力差引起的带与带轮间的相对滑动，称为弹性滑动。弹性滑动是带传动中所固有的物理现象，是不行避开的。弹性滑动的大小与带的紧、松边拉力差有关。弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2＜主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用滑动率ε来衡量。结论：弹性滑动——不行避开。打滑——可避开。弹性滑动与打滑的区分现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上，或者说是发生在：带离开带轮的那段接触弧上。打滑发生在带与轮的全部接触长度上。缘由：弹性滑动——带两边的拉力差，带的弹性变形。打滑——过载。小论文什么是弹性滑动,什么是打滑?它们对传动有什么影响？为什么会发生弹性滑动或打滑?它们是否可以避开?如何避开或缓解？它们对传动是否存在有利之处？1、带传动的打滑常常在什么状况下发生？当工作载荷超过确定限度时发生打滑。带传动工作时，弹性滑动区段随有效圆周力的增大而扩大，当弹性滑动区段扩大到整个接触弧时，带传动的有效圆周力即达到最大值。若工作载荷进一步增大，则带与带轮间就发生显著的相对滑动，即产生打滑。2、带传动的弹性滑动与打滑的主要区分是什么？1）弹性滑动是由于带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形，但因紧边和松边的拉力不同，带两边弹性变形也不同,故带与带轮轮缘之间发生相对滑动；而打滑是由于工作载荷过大，使带传动传递的有效圆周力超过了最大（临界）值而引起的。2）弹性滑动只发生在带由主、从动轮上离开以前那一部分接触弧上，而打滑发生在相对于全部包角的接触弧上。3）弹性滑动是带传动正常工作时固有特性，避开不了的，而打滑则使传动失效，应当避开。§8-5一般V带传动的设计计算带在带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等乏累损坏时，就不能传递动力。也就是说，带传动主要的失效形式是：打滑和带的乏累损坏。所以，带传动设计的主要依据是：在保证不打滑的条件下，应使带有确定的乏累强度或寿命。为保证带具有确定的乏累寿命，应使：σmax=σ1+σb1+σc≤[σ]σ1=[σ]

–σb1-σc代入得：200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小带轮基准直径dd1/mm表8-2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……………1800.591.091.972.272.743.163.403.673.934.324.544.584.404.001.811250.480.841.441.641.932.192.332.502.642.852.962.942.802.511.091400.591.051.822.082.472.823.003.233.423.703.853.833.633.241.29…………2801.582.895.135.856.907.768.138.468.608.226.804.26小带轮转速n1/(r/min)2001.392.414.074.585.295.846.076.286.346.025.013.232241.702.995.125.786.717.457.758.008.067.576.083.57…………………4504.518.2013.815.2316.5916.4715.5713.299.64甘肃工业高校专用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—功率增量阅读教材124页～130页。单根V带的基本额定功率P0是依据特定的试验和分析确定的。试验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。甘肃工业高校专用已知：主动轮、从动轮的转速n1、n2（或传动比i）传递的功率P传动位置要求和外廓尺寸要求，原动机类型等。带的初拉力和压轴力，张紧和防护等设计:带的型号、长度和根数带轮的尺寸、结构和材料，传动的中心距依据计算功率PC和小轮转速n1，查图选择一般V带的型号。若接近两种型号的交界线时，可按两种型号同时计算，通过分析比较确定取舍。1．确定计算功率设P为传递的额定功率（kW），KA为工作状况系数（表8-3） PC=KAP 2．选定V带的型号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表8-4列出了V带轮的最小基准直径和带轮的基准直径系列，选择小带轮基准直径时，应使dd1>dmin，以减小带内的弯曲应力。大带轮的基准直径dd2由下式确定：3．确定带轮基准直径dd1、dd2dd2值应圆整为整数。

带速v应在5~25m/s的范围内，其中以10~20m/s为宜，若v>25m/s，则因带绕过带轮时离心力过大，使带与带轮之间的压紧力减小，摩擦力降低而使传动实力下降，而且离心力过大降低了带的乏累强度和寿命。而当v<5m/s时，在传递相同功率时带所传递的圆周力增大，使带的根数增加。不满足要求可以改选dd1。4．验算带速v由于带是中间挠性件，故中心距可取大些或小些。中心距增大，将有利于增大包角，但太大则使结构外廓尺寸大，还会因载荷变更引起带的抖动，从而降低其工作实力。若已知条件未对中心距提出具体的要求，一般可按下式初选中心距a0，即5．确定中心距a和基准长度Ld由此可初定的V带基准长度。依据初定的L0，由表8-1选取相近的基准长度Ld。最终按下式近似计算实际所需的中心距考虑安装和张紧的须要，应使中心距大约有±0.03Ld的调整量。一般要求≥90~120，否则可加大中心距或增设张紧轮。6．验算小轮包角17．确定带的根数z式中，P0为单根一般V带的基本额定功率，KW；△P0为i≠1时的单根一般V带额定功率的增量，KW；KL为带长修正系数，考虑带长不等于特定长度时对传动实力的影响；z应圆整为整数，通常z<10，以使各根带受力匀整。K为包角修正系数，考虑1180°时，传动实力有所下降。αQβzF0zF08.计算作用在轴上的力确定带的初拉力F0保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。过小：则传动时摩擦力过小易打滑；过大：降低带的寿命，并增大了轴和轴承的压力。（N）q：为每米带长的质量(kg/m)单根V带的初拉力可按下式计算：§8-6V带轮的结构V带轮由轮缘、辐板（或轮辐）和轮毂三部分组成。

1）轮缘：带轮外圈环形部分，轮缘上有轮槽。2）轮毂：带轮与轴协作的部分。3）辐板（或轮辐）：用于联接轮缘和轮毂的部分。§8-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也接受钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；d0dHL实心式甘肃工业高校专用腹板式----中等直径；腹板式一§8-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也接受钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2甘肃工业高校专用腹板式----中等直径；§8-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也接受钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；腹板式二斜度1：25S2drdkdhddaBSL甘肃工业高校专用轮辐式----d>350mm；腹板式----中等直径；§8-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也接受钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh1甘肃工业高校专用

实心式带轮腹板式带轮

孔板式带轮椭圆轮辐式带轮f1.61.66.3φHδeb0bdBh1haddae8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.5槽型YZABCbd

5.38.5111419

hamin

1.62.02.753.54.8famin

67911.516hfmin

4.77.08.710.814.3δmin

55.567.510≤

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

普通V带轮的轮槽尺寸甘肃工业高校专用§8-7张紧装置实现张紧的方法：1．调整中心距 （1）定期张紧（2）自动张紧2．运用张紧轮带必需在预张紧后，才能正常工作。张紧的目的：运转确定时间后，带会松弛，为了保证带传动的实力，必需重新张紧，才能正常工作。2.自动张紧装置一、调整中心距

1.定期张紧装置摆架式滑道式二、运用张紧轮B链传动

由安装在两根平行轴上的主动链轮、从动链轮以及环绕在链轮上的封闭链条组成。靠链轮轮齿与链节的啮合传递运动和动力。链传动的优缺点1、优点与带传动相比：1）2）η高3）结构紧凑（∵带传动要求α1＞120°—a↑）4）压轴力小（啮合传动——张紧力小）。5）可在高温、潮湿等恶劣环境下工作。无弹性滑动链传动的优缺点与齿轮传动相比：1）适于远距离传动。2）成本低。2、缺点1）只能用于平行轴间的传动，且同向转动。3）无过载疼惜作用。2）瞬时传动比变更造成从动轮瞬时转速不匀整，高速传动平稳性差，工作时有噪声，4）链条的铰链磨损后，使链条节距变大，链条易脱落。§8-8链和链轮传动链可分为：套筒链、滚子链、弯板链和齿形链等