机械基础第12单元 带传动

机械基础——带传动机械工业出版社案例导入在机械传动中，当主动轴与从动轴相距较远时，常采用带传动进行运动和动力的传递。带传动装置结构简单、成本低廉、传动中心距大，广泛地应用于机械传动和带式运输机等设备的动力与运动传递中。如图12-1a所示为一汽车风扇带传动装置，发动机工作时，发动机曲轴通过带传动驱动风扇转动，实现动力和运动传递。在保证带具有足够的工作能力的情况下，如何进行带传动类型的选择、带传动的结构、带传动的安装与维护知识将是本单元学习的内容。机械工业出版社学习目标2了解V带传动的失效形式、设计准则和设计步骤1熟知带传动的工作原理、类型、特点和应用、V带标准及带轮结构

3熟悉带传动的安装、张紧和维护知识

机械工业出版社知识目标2掌握V带传动防止打滑的措施，掌握V带传动的失效形式、参数选择和设计计算1了解带传动的工作原理、类型、特点和应用，熟悉V带标准和带轮结构

3了解带传动的安装、张紧和维护知识

机械工业出版社学习重点和难点1带传动受力分析和带的应力分析

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V带传动的使用和维护机械工业出版社第12单元带传动1带传动的类型、特点和应用1V带和带轮结构

2普通V带传动的计算4带传动的工作情况分析3带传动的张紧装置、安装及维护5机械工业出版社12.1带传动的认知

带传动的组成：主、从动带轮、传动带和机架组成。

带传动简图机械工业出版社12.1带传动的认知12.1.1带传动的类型根据传动原理不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动两大类。

1.摩擦带传动工作原理：依靠带与带轮间的摩擦力传递运动和动力。

摩擦带传动受力分析摩擦型带传动机械工业出版社12.1带传动的认知

机械工业出版社12.1带传动的认知摩擦型带传动按截面的形状分（1）平带传动：截面形状：扁平矩形；工作面：是与轮面接触的内表面。

特点：与其他带传动相比，结构简单，加工方便，适用于中心矩较大的场合。应用实例：大理石切割机平带截面形状机械工业出版社12.1带传动的认知

（2）V型带传动

截面形状：等腰梯形；工作面：与轮槽接触的两个侧面。

特点：在同样张紧力作用下，具有更摩擦力大，结构紧凑等优点，应用广泛。V带截面形状应用实例：蛋糕切片机机械工业出版社12.1带传动的认知

（3）多楔带传动

截面形状：以扁平部分为基体，下面由若干等距纵向楔形槽。工作面：各侧面

特点：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，常用于传递功率大又要求结构紧凑的场合。多楔带截面形状多楔带带轮形状机械工业出版社12.1带传动的认知多楔带传动应用实例：汽车发动机机械工业出版社12.1带传动的认知

（4）圆带传动

截面形状：圆形；特点：传递功率小，常用于低速、轻载的仪器和家用机械中。家用缝纫机机械工业出版社12.1带传动的认知

2.啮合带传动：是依靠带内侧齿与带轮轮齿的啮合来传递运动和动力。

啮合型带传动机械工业出版社12.1带传动的认知

特点：除了摩擦带传动的优点外，还具有传递功率大，保证带与带轮间的同步，传动比准确等优点，多用于要求传动平稳、传动精度较高的场合。如数控机床、打印机等设备上。啮合带传动机械工业出版社12.1带传动的认知训练与思考请你根据日常的观察，在生产和生活中哪些设备使用了带传动，这些设备使用的是什么类型的带传动？为什么？

(答案：跑步机、洗衣机、收录机、机场车站的行李安全检查传送带、手扶电梯)机械工业出版社12.1带传动的认知12.1.2带传动的特点和应用

1、带传动的优点：（1）带为有弹性的挠性体，能缓冲和吸收振动，传动平稳，噪声小；（2）有安全保护作用，过载时带在小带轮上打滑，可防止损坏其他零件；（3）结构简单，制造、安装和维护方便；适用于中心距较大的传动。机械工业出版社12.1带传动的认知2、带传动的缺点：（1）由于带与带轮之间的弹性滑动，不能保证固定的传动比；传动的外廓尺寸大，需要张紧装置。（2）传动效率低，一般平带的传动效率为0.83~0.98，V带的传动效率为0.87~0.96；寿命较短，使用寿命一般为2000~3000小时。

3、带传动的应用带传动主要用于中小功率电动机与工作机之间，要求传动比不严格的动力传递。目前V带传动应用最广，多用于高速级传动，传动比可达到7，速度在5~25m/s，传动功率不超过50kW。机械工业出版社12.2V带与V带轮12.2.1V带传动的运动和几何关系机械工业出版社12.2V带与V带轮1.V带的运动设主、从动轮的基准直径为d

d1、dd2（mm）；n1、n2为主、从动轮的转速（r/min），两轮的圆周速度分别为由此得带传动的传动比带传动在工作时，带的弹性变形导致了带与带轮之间的相对滑动。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，弹性滑动是不可避免。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，其降低量可用弹性滑动率ε来表示，即由于V带的弹性滑动率不大（ε=1%~2%），在一般计算时可以不考虑，

机械工业出版社12.2V带与V带轮2.V带的几何关系（1）小带轮包角α1

带与小带轮接触弧所对应的中心角（2）带的基准长度

普通V带轮的基准直径系列见表12-1、V带轮的最小直径见表12-2、普通V带的基准长度系列Ld及长度系列KL见表12-3。机械工业出版社12.2V带与V带轮机械工业出版社12.2V带与和V带轮

12.2.2V带构造及其截面尺寸由顶胶、抗拉体、底胶和包布层组成。（1）帘布结构：制造方便、抗拉强度高且型号多。（2）线绳结构：柔韧性好，抗弯强度高且寿命长。机械工业出版社12.2V带与V带轮12.2.2V带构造及其截面尺寸

普通V带的截面尺寸如表12-4，V带楔角θ=40°。根据国家标准（GB/T11544-1997），普通V带按截面尺寸由小到大有Y、Z、A、B、C、D和E七种型号。案例12-1

请说明A1400GB/T11544-1997V带所表示的含义？A1400GB/T11544-1997表示为A型普通V带，基准长度为1400mm，标准为GB11544，1997年颁布。机械工业出版社12.2V带与V带轮

12.2.3V带轮的轮槽结构及其截面尺寸

图12-8V带轮的结构

V带轮轮槽结构形状见图12-8，截面尺寸见表12-5。普通V带两侧面的夹角为40°，V带在带轮上发生弯曲，底胶压缩，顶胶拉伸导致截面形状发生改变，即使其夹角变小。为了使胶带仍能压紧在带轮轮槽两侧，产生足够的摩擦力，需将V带轮轮槽夹角减小，规定为32°、34°、36°和38°。12.2.4带轮的结构和尺寸带轮由轮缘、腹板和轮毂三部分组成。普通V带轮的轮槽尺寸如表12-5所示。V带轮按腹板的不同分为：机械工业出版社12.2V带与V带轮12.2.5V带轮的工艺和材料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，当5m/s<v<30m/s时，要进行静平衡试验；转速高，v>30m/s时，要进行动平衡试验；轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为3.2），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。带轮的材料主要采用铸铁、铸钢、铝合金和工程塑料等，其中灰铸铁应用最广，当带速v<25m/s时，采用HT150，v>25~30m/s时，采用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工程。机械工业出版社12.3带传动工作分析12.3.1带传动中的受力分析带以一定的初拉力F0张紧在两带轮上，使带与带轮接触面间产生正压力（图12-10a）。带在传动过程中，由于带和带轮之间摩擦力的作用，使带两边的拉力发生了变化，紧边拉力由F0增加到F1，而松边拉力由F0减小到F2（图12-10b）。紧边与松边拉力差（F1–F2）为传递动力作用的拉力，称为有效拉力F，有效拉力F大小等于带与小带轮之间形成的摩擦力的总和，即机械工业出版社12.3带传动工作分析带传动的传递功率、有效拉力和带速之间的关系为

有效拉力超过带与带轮间的极限摩擦力总和引起带在小带轮上的全面滑动称为打滑。当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值，此时，紧边拉力和松边拉力、最大有效拉力Fmax和预紧力F0之间有下列关系：

因此，带不打滑的条件是：需传递的有效拉力F应小于或等于最大有效拉力Fmax。上式分析可知，影响最大有效拉力Fmax的因素有：机械工业出版社12.3带传动工作分析12.3.2带传动中带的应力分析带工作时所受的应力有拉应力、离心应力和弯曲应力。1.工作拉应力紧边拉应力

松边拉应力

2.离心拉应力带沿圆周运动时，由于离心力作用，引起带的截面上的离心拉应力σc为3.带的弯曲应力绕过大、小带轮上的传动带，由于两带轮直径不等，带的弯曲变形程度不同，因而通过两带轮时产生的弯曲应力也不相等，弯曲应力为：

机械工业出版社12.3带传动工作分析上述三部分应力叠加后，作出应力状态图（图12-11）。由图可见，当带经历各个位置时，带中应力不断循环变化，当应力循环次数超过一定数值后，将导致带的疲劳损坏，由图可知带的最小应力出现在绕入大带轮处，而最大应力则出现在紧边绕入小带轮处，由此可知最大应力为：

为保证带具有足够的疲劳强度，带的疲劳强度条件应满足：机械工业出版社12.3带传动工作分析12.3.3V带传动的失效形式及设计准则1.V带传动的失效形式带传动的主要失效形式是带在小带轮上打滑和带的疲劳破坏，而带的疲劳破坏包括脱层、撕裂和拉断。2.V带传动的设计准则带传动的设计准则是：在保证带与带轮间不发生打滑的条件下，带在一定时限内不发生疲劳损坏。3.原始数据与设计内容原始数据：已知传动的工作情况，传递的功率P，两轮的转速n1、n2（或传动比i）以及空间尺寸要求等。设计内容：确定V带的型号、基准长度Ld、带的根数z、传动中心距、带轮的基准直径及带轮结构等。机械工业出版社12.4带传动的运行与维护12.4.1带传动的张紧与调整

常见的在张紧方法有两种：（1）调整中心距机械工业出版社7.5带传动的张紧装置、安装及维护（2）采用张紧轮装置

机械工业出版社7.5带传动的张紧装置、安装及维护12.4.2带传动的安装与维护

1）新旧V带、不同厂家生产的V带不能同组混用，以免各带受力不均匀。新带使用前，最好预先拉紧一段时间后再使用。

2）安装带轮时，应使两带轮轴线保持平行，两轮对应轮槽的中心线应重合，偏斜角度小于20′（图12-14），以防带侧面磨损加剧。

3）带的张紧程度要适当，可按规定数值安装，但在实践中，可根据经验调整（图12-14），带的张紧度以大拇指能按下10~15mm为宜。机械工业出版社7.5带传动的张紧装置、安装及维护4）V带在轮槽中要有一正确位置（图12-16）。V带的顶面与带轮的外缘相平齐或略高出一点；底面与轮槽间留一定间隙。

5）带传动装置外面应加防护罩，以保证安全，防止带与酸、碱或油接触而腐蚀传动带。6）带传动不需要润滑，禁止往带上加润滑油或润滑脂，应