机械设计基础带传动及其设计资料

7.1带传动概述

第七章带传动及其设计

17.1.1带传动的组成、分类及工作原理

啮合型带传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。

摩擦型带传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和Ｖ带传动）。带传动的类型平带传动，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。

Ｖ带传动是在一般机械传动中应用最广的带传动，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。

多楔带传动兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。

同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：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。21.V带的结构2.V带的类型依据带的截面高度h与其节宽bp的比值不同，V带又分为Ｖ带普通Ｖ带窄Ｖ带半宽Ｖ带宽Ｖ带h/bp0.7h/bp0.9h/bp0.5h/bp0.37.1.2

V带的结构和类型33.一般V带的型号表12–1普通V带截面尺寸（摘自GB/T11544-2008）型号YZABCDE节宽bp5.38.51114192732顶宽b6101317223238高度h4.06.08.011141925楔角40°mm44.V带的基本尺寸

当V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的一条周线称为节线；由全部节线构成的面称为节面；（1）节线（2）节面节面宽度称为节宽bp。（3）节宽bp（4）基准直径d

在V带轮上与所配用V带的节宽bp相对应的带轮直径称为基准直径d。（5）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称为基准长度Ld

。5（5）一般V带标记示例：B1600GB/T11544——2008B——型号（B型）1600——基准长度（1600mm）

GB/T11544——2008——标准号6

表7-2普通V带基准长度系列（摘自GB/T13575.1-2008）（单位：mm）Ld200224250280315355400450500560630710800900100011201250140016007型号YZABLd1800200022402500280031503550400045005000560063007100800090001000011200125001400016000型号ABCDE实心带轮腹板带轮孔板带轮椭圆轮幅带轮对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布匀整、与一般V带接触的槽面应光滑，以减轻带的磨损。对于铸造和焊接带轮、内应力要小。

带轮由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。

带轮结构形式：

轮缘部分的轮槽尺寸按V带型号查教材表7–3。7.1.3

V带轮71.包角

带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角。2.基准长度Ld

3.中心距a7.1.4带传动的主要几何参数81.变更带传动的中心距7.1.5

V带传动的张紧装置92.张紧轮装置10工作前:两边初拉力相等。工作时:两边拉力变更。①紧边F0→F1；②松边F0→F27.2带传动的受力分析及运动特性

7.2.1带传动的受力分析112.最大有效拉力：柔韧体摩擦的欧拉公式：F1＝F2efa

（7–7）切记：欧拉公式不行用于非极限状态下的受力分析！1.有效拉力：紧边、松边拉力之差，也等于摩擦力的总和

即

F＝F1–F2＝Ｆf

12设带的总长度不变，依据线弹性假设：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；(7–4)将式（7–5）代入式（7–4）得（7–6）

将式（7–6）代入式（7–7）整理后，可得到带传动所能传递的最大有效圆周力（7–8）

133.带传动打滑

带传动工作时，从动轮上工作阻力矩T2所产生的圆周阻力F为

若传动带将在带轮上打滑。打滑是带传动的一种失效形式，将会加速带的磨损，从动轮转速急速降低，带传动失效，应避开。14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。7.2.2带传动的弹性滑动和传动比

带传动中因带的弹性变形变更所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。15或因此，传动比为：

弹性滑动导致：

从动轮的圆周速度v2＜带的圆周速度v

＜主动轮的圆周速度v1

，速度降低的程度可用滑动率ε来表示：其中16弹性滑动与打滑的区分：1.产生缘由

打滑是由过载引起的；弹性滑动是由于带具有弹性且两边具有拉力差引起的。2.能否避开打滑是可避开的，弹性滑动是不行避开的一种物理现象。联系：弹性滑动量变的积累而引起打滑质变的发生。171.紧边拉应力1和松边拉应力2拉应力1＝F1/A

（MPa），2=F2/A

（MPa）式中：F1、F2–––紧边、松边拉力（N）；A–––带的截面积（mm2）。7.2.3传动带的应力分析182.弯曲应力b

而M＝EI/，W＝I/y0，＝d/2（MPa）（7–13）式中：E–––带材料的弹性模量（MPa）；

y0–––传动带截面的中性层至最外层的距离（mm）；

d–––带轮基准直径（mm）；–––中性层曲率半径（mm）；

I–––惯性矩（mm4）。193.离心拉应力c

微段带上的离心力设离心力在传动带中引起的拉力为Fc，取微段带dl为分别体，则依据平衡条件可得Fc=qv2因此，带中的离心拉应力c为

(MPa) （7–14）20结论：从应力分布图中可以看出：（2）带的最大应力出现在紧边进入主动轮处，值为（1）带是在变应力下工作的，当应力循环次数达到确定数值后，带将产生乏累破坏。带的应力分布图：21打滑、乏累破坏1.失效形式2.设计准则在不打滑的条件下，具有确定的乏累强度和寿命。7.3一般V带传动的设计7.3.1失效形式和设计准则22带传动不发生打滑且有足够乏累寿命应满足由试验知，在108~109次循环应力下为由前知最大有效圆周力即7.3.2单根V带的额定功率23单根V带所能传递的功率为在传动比i=1（即包角=180）、特定带长、载荷平稳条件下由式（7-16）计算所得的单根一般V带所能传递的基本额定功率P1值列于表7-5。即

(kW) （7-16）在实际工况下，单根V带所能传递的额定功率为[P1]=(P1+P1)·Ka·KL(7-17)式中：P1——传动比i>1时的功率增量（表7-5）；Ka——包角修正系数（表7-6）；KL——长度修正系数（表7-7）。24已知的条件：

设计计算的主要内容：1）传动的用途、工作状况和原动机类型；2）传递的功率P；

3）大、小带轮的转速n2和n1；4）对传动的尺寸要求等。1）V带的型号、长度和根数；2）中心距；

3）带轮基准直径及结构尺寸；4）作用在轴上的压力等。7.3.3

V带传动设计计算和参数选择25设计计算步骤：1．确定计算功率Pc

Pc=KA·P(kW)式中：P–––传递的额定功率（kW）；

KA–––工况系数（表7–8）。2．选择V带型号依据计算功率Pc和小带轮转速n1由图7–15选择V带型号。3．确定带轮基准直径d1和d2

一般取d1≥dmin（表7–4），比规定的最小基准直径略大些。大带轮基准直径可按d2=(n1/n2)d1计算。注：大、小带轮直径一般均应按带轮基准直径系列圆整（表7–9）。264．验算带的速度v

带速一般在v=5~25m/s内为宜。5．确定中心距a和V带基准长度Ld

(1)依据空间结构初选a00.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2) (2)初算基准长度Ld0

(3)依据Ld0值，由表7–2选定相近的基准长度Ld(4)确定实际中心距a

276．验算小带轮上的包角1

一般要求1≥120（特殊状况允许1＝90）。如1小于此值，可适当加大中心距a；若中心距不行调时，可加张紧轮。1也与传动比i有关,i越大，则1越小。通常为了在中心距不过大的条件下保证包角不致过小，所用传动比不宜过大。一般V带传动一般举荐i≤7，必要时可到10。7．确定V带根数z

为使每根V带受力比较匀整，所以根数不宜太多，通常应小于10根，否则应改选V带型号，重新设计。288．确定初拉力F0

单根V带适当的初拉力为(N)9．确定作用在轴上的压力FQ

297.4同步带传动

7.4.1

同步带传动的特点及应用

同步带传动是由一根内圆表面设有等间距齿的环形带及具有相应齿槽的带轮所组成的传动装置。同步带传动综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，靠带齿与带轮的啮合来传递运动和动力。能保证精确的传动比，传动精度较高，可做到主动轮和从动轮同步传动。缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格，成本较高。广泛应用于要求传动比精确的中、小功率传动中，如纺织、机床、烟草、轻工、化工、冶金、仪器仪表、食品、石油、汽车等各行各业各种类型的机械传动中。307.4.2同步带传动的参数

节距pb是同步带传动最基本的参数，它是在规定张紧力下，同步带相邻对称两齿中心线的直线距离（图7-19）。

节线是指当同步带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的周线（图7-19），节线长Lp为公称长度。图7-19317.4.3同步带传动的设计计算同步带乏累断裂，带齿的剪切和压溃以及同步带两侧边、带齿的磨损。失效形式设计准则保证同步带确定的乏累强度和运用寿命是设计同步带传动的主要依据。327.4.3同步带传动的设计计算已知的条件：

设计计算的主要内容：

1）传动的用途、工作状况和原动机类型；2）传递的功率P；

3）大、小带轮的转速n2和n1；4）对传动的尺寸要求等。1）同步带的型号、长度及齿数；2）中心距；

3）带轮节圆直径及齿数、带宽及带轮结构尺寸等。33设计计算步骤：1．确定计算功率Pd

Pd=KA·P(kW)式中：P–––传递的额定功率（kW）；

KA–––工况系数（表7–13）。2.选择同步带型号依据计算功率Pd和小带轮转速n1由图7–20选择同步带型号。3.确定带轮齿数和节圆直径

小带轮的齿数z1≥zmin，zmin由带型和小带