机械设计第四章带传动

机械设计第四章带传动第1页，共40页，2023年，2月20日，星期一§1概述一、传动概述机器：动力机传动装置工作机电传动液、气传动机械传动摩擦传动：(力闭合)啮合传动：(形闭合)齿轮传动、链传动、蜗杆传动等带传动二、带传动概述1、组成及工作原理123n2n1

两个或多个带轮间用带作为挠性拉曳零件的传动。带张紧在两轮上，主动轮转ΣFf———→带运动ΣFf———→从动轮转动：摩擦传动第2页，共40页，2023年，2月20日，星期一2、类型根据截面形状分胶帆布平带、编织带、高速带。整卷出售、接头无接头1）平带

结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。第3页，共40页，2023年，2月20日，星期一普通V带宽V带

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。2）V带窄V带

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中国最大的资料库下载第4页，共40页，2023年，2月20日，星期一

兼有平带和V带的优点，工作接触面数多，摩擦力大，柔韧性好，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。解决多根V带长短不一而受力不均。3）多楔带汽车发动机第5页，共40页，2023年，2月20日，星期一

啮合传动，兼有带传动和齿轮传动的优点吸振、i准确，在汽车、打印机中广泛应用。4）同步带第6页，共40页，2023年，2月20日，星期一机器人关节第7页，共40页，2023年，2月20日，星期一3、传动形式开口传动：两轴平行，ω1、ω2同向。交叉传动：两轴平行，ω1、ω2反向。半交叉传动：两轴交错，不能逆转。第8页，共40页，2023年，2月20日，星期一4、特点1）带有弹性——弹性滑动，i不准确。2）靠摩擦传动——过载打滑，保护损坏其他零件；磨损大、η低、寿命↓，压轴力大。缓冲吸振、传动平稳、无噪音；3）中间挠性件——适于远距离传动；结构尺寸大。4）结构简单，制造安装方便，成本低。5、应用传动比要求不高，要求过载保护，中心距较大场合。不可用于易燃、易爆场合外。v=5~25m/si平≤5，iv≤7多级传动中，带布置在高速级。为什么？第9页，共40页，2023年，2月20日，星期一§2带与带轮一、平带和带轮普通平带有接头（传动不平稳），高速带无接头。

以橡胶和纤维制造的平带国际上已淘汰，被各种高分子材料，如尼龙、聚氨脂等所替代。二、V带和带轮1、V带普通V带、窄V带、宽V带应用最广美国50年代研制：承载高、尺寸小。用于调速机构中。

普通V带已标准化，共有七种型号：Y、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92小大AYZEBCD第10页，共40页，2023年，2月20日，星期一环形、无接头（传动平稳）楔角均为40°40°基准长度Ld为标准值（P179图11.4）直径小速度高场合V带截面组成帘布结构：一般传动绳芯结构：柔韧性好第11页，共40页，2023年，2月20日，星期一2、带轮材料v≤30m/sHT200高速—用钢制带轮v→45m/s注：①D——节圆直径④小带轮直径不能太小D1≥Dmin

②带轮楔角小于40°。③D已系列化结构轮缘：与带相连部分轮毂：安装在轴上部分轮辐：联接部分实心式：小直径腹板式：中等直径轮辐式：大直径第12页，共40页，2023年，2月20日，星期一§3带传动的几何计算（略）a、L、、——包角≤注意：第13页，共40页，2023年，2月20日，星期一§4带传动的计算基础一、作用力分析1、带传递的力接触面产生正压力，带两边产生等值初拉力F0。带张紧在带轮上a、工作前：第14页，共40页，2023年，2月20日，星期一b、工作时：形成紧边：F0↑F1（下）松边：F0↓F2（上）：轮对带摩擦力：带对轮摩擦力第15页，共40页，2023年，2月20日，星期一各力之间关系？（Ⅰ）取主动轮一端带为分离体ΣFfF2F1O1ΣMO1=0ΣFf=F1-F2（Ⅱ）取主动轮为分离体ΣFfT1ΣMO1=0ΣFf=2T1/D1而带传动的有效圆周力：（有效拉力）F=ΣFf=F1-F2∴·

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·①第16页，共40页，2023年，2月20日，星期一即：带传动的有效圆周力等于带与带轮的摩擦力，即紧边与松边的拉力差。（Ⅲ）F1、F2、F与F0间的关系？变形协调条件：带总长不变，紧边拉力增量=松边拉力减量。即：F1-F0=F0-F2F1+F2=2F0c、开始打滑时，ΣFf→maxF→Fmaxv<10m/s：离心力不计—挠性体欧拉公式（推导：P183图11.8）·

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·②第17页，共40页，2023年，2月20日，星期一由①、②式→对于V带：μ→μv若v<10m/s：2、离心力产生的离心拉力Fc=qv2∵P∝F∴Pmax∝Fmax=f（F0、μ、α1）讨论：F0↑、μ↑、α1↑Fmax↑Pmax↑二、带的应力带工作时，受到三种应力。第18页，共40页，2023年，2月20日，星期一2、离心应力σcq——单位带长质量ρ——带密度3、弯曲应力当带型号，材料一定时，当i>1时，r1<r2σb1>σb2∴小带轮直径不能太小∴带内最大应力：1、拉应力σ1=F1/A（紧边拉力）σ2=F2/A（松边拉力）σ1>σ2第19页，共40页，2023年，2月20日，星期一紧边开始绕上小带轮处第20页，共40页，2023年，2月20日，星期一第21页，共40页，2023年，2月20日，星期一结论：1、带内最大应力发生在：紧边开始绕上小带轮处；三、弹性滑动与打滑

机理：带为弹性体主动轮：b点:开始接触，拉力F1，V带b=V轮1。：拉力F1F2，弹性变形↓，轮1：b→c带：b→c’即带在带轮上发生了相对滑动滑动角静角使得：V带<V轮1从动轮：同理，只是：V轮2

<V带3、σb占比例最大，D↓σb↑∴每种带选择D>Dmin。2、带在变应力状态下工作防疲劳失效：；→带逐渐缩短。1、弹性滑动c’仅发生在带从主从动轮上离开前的那一部分接触弧上。第22页，共40页，2023年，2月20日，星期一

结论1）由于拉力差引起的带的弹性变形而产生的滑动现象——弹性滑动2）弹性滑动是不可避免的，是带传动的固有特性。（∵只要带工作，必存在有效圆周力，必然有拉力差）3）速度间关系：v轮1>v带>v轮2。量关系→滑动率ε表示：传动比或4）后果：a、v轮2<v轮1，i不准确；b、η↓；c、引起带的磨损；d、带温度↑，寿命↓。第23页，共40页，2023年，2月20日，星期一2、打滑时，载荷F↑，（F1-F2）↑，弹性滑动区↑，↑。当整个包角内全面的相对滑动——“打滑”。总结：1）打滑是过载造成的，∴打滑是可以避免的。2）打滑过程中：ε↑↑，v2↓↓，传动失效。3）η↓↓，磨损↑↑，∴打滑必须避免。4）打滑首先发生在小带轮上。（∵）区别：弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的。打滑是一种失效形式，是可以避免的，而且必须避免。四、带传动的疲劳强度1、失效形式：打滑和疲劳破坏（脱层、疲劳断裂）。第24页，共40页，2023年，2月20日，星期一2、设计准则：在不打滑前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。3、单根V带所能传递的功率：不打滑条件：最大有效圆周力为：不疲劳破坏：特定条件下：P0（α1=α2=180°，特定带长，载荷平稳）(见P191表11.8)第25页，共40页，2023年，2月20日，星期一五、提高工作能力措施1、增大摩擦系数μ↑—→Fmax↑（∵ΣFf↑）与带和带轮材料、表面状况、工作环境有关。1）材料配对2）采用V带：当量摩擦系数μv≈1.7μ。第26页，共40页，2023年，2月20日，星期一2、适当增大F0F0↑——正压力↑——ΣFf↑——Fmax↑——Pmax↑但：F0↑↑内应力↑↑——带疲劳寿命↓带的磨损↑——寿命↓∴应严格控制F0大小。F0↓↓——带传动的工作能力不能充分发挥，易打滑。为保证工作中初拉力不变，可设计张紧装置。3、增大包角αα↑→Fmax↑当i>1时：α1<α2，打滑从小带轮开始，∴限制α1不能太小。第27页，共40页，2023年，2月20日，星期一结论：1）α1≥120°3）采用张紧装置。2）水平或近似水平布置：松边在上。4、采用新型带传动大楔角V带、多楔带、同步带等。5、采用高强度材料6、尽量在最佳速度下工作极限速度：P=0，F1全部用来克服Fc

。最佳速度：第28页，共40页，2023年，2月20日，星期一§5V带传动设计一、原始数据1、传递的功率2、转速或传动比3、传动对外廓尺寸的要求4、传动工作条件5、原动机类型等等二、设计内容1、确定带的型号、根数、长度2、带轮直径及结构尺寸3、中心距4、F0、压轴力FQ5、绘工作图、设计张紧装置等第29页，共40页，2023年，2月20日，星期一三、设计步骤和方法1、选型号由计算功率Pc小轮转速n1查选型图确定带型号Pc=KA·PP——名义功率KA——工作情况系数第30页，共40页，2023年，2月20日，星期一普通V带选型图若处于两种型号交界处分别计算选优第31页，共40页，2023年，2月20日，星期一5、张紧力F0：P190式11.216、带的根数z[P0]——单根V带的实际使用功率，使用条件与实验条件不同。修正如下：——i≠1时，功率增量(P193，表11.10)——包角系数()(P190，表11.7)——长度系数(非特定带长)(P194，表11.12)——圆整承载不均第32页，共40页，2023年，2月20日，星期一2、确定带轮直径1）带型号→DminD1>Dmin2）验算带速v↑—→Fc↑—→应减小D1v↓，功率一定时—→F↑—→z↑—→带轮宽度↑，轴承尺寸↑3）D2≈iD1或系列值由于取标准，使i变化，应保证传动比相对误差：第33页，共40页，2023年，2月20日，星期一3、确定a、Lda↑—→结构尺寸↑，高速时带颤动，α1不稳定a↓—→结构紧凑a↓↓—→α1↓——降低传动能力带长↓↓——带绕转次数↑——带寿命↓∴经验公式：2(D1+D2)≥a≥0.55(D1+D2)+h计算过程：1）由经验公式初选a0；2）由式11.2—→L—→选标准值Ld；3）由式11.3—→a——变动范围4、验算包角α1、传动比i一般：α1≥120°、i≯7第34页，共40页，2023年，2月20日，星期一8、带轮设计9、张紧装置7、计算压轴力FQ第35页，共40页，2023年，