第三部分13章 带传动

第三局部机械传动

机械传动主要是传递动力和运动装置，机械传动分为：摩擦传动、啮合传动、液力传动、气动传动等。本书仅研究摩擦传动和啮合传动。第13章带传动§13-1带传动概述§13-2V带和V带轮§13-3带的传动的工作情况分析§13-4V带传动的设计计算§13-5V带传动的张紧装置带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，本钱低廉等优点。3§13-1带传动概述带传动的组成：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，依靠摩擦力托动从动轮一起同向回转。1n2n12F0F0F0F0类型平皮带V型带多楔带摩擦型啮合型同步带圆形带----摩擦牵引力大

----摩擦牵引力大

----牵引力小，用于仪器应用：两轴平行、且同向转动的场合。带传动的类型抗拉体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:θaCADBd1d2α1α1CADBd1d2aθ带长:带长时，由上式可得中心距:带传动的优点：1.适用于中心距较大的传动；2.带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；3.过载时带与带轮之间会出现打滑，防止了其它零件和设备的损坏；4.结构简单、本钱低廉。带传动的缺点：1.传动的外廓尺寸较大，不适合大功率；2.需要张紧装置；3.由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4.带的寿命较短；5.传动效率较低。应用：两轴平行、且同向转动的场合，中小功率电机与工作机之间的动力传递。V带传动应用最广，带速：v=5~25m/s传动比：i≤7效率：η≈0.9~0.95带的根数：Z≤10§13-2V带和V带轮一、V带二、V带轮

一、V带V带可分为：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、汽车V带等类型。其中普通V带应用最广。V带的规格组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶节线节面节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。节面：全部节线构成的面。bbdhφ=40˚，h/bd

=0.7的V带称为普通V带。已经标准化，有七种型号。

型号YZABCDE顶宽b6101317223238节宽bd5.3

8.51114192732

高度h46810.513.51923.5

楔角φ每米质量q（kq/m）0.02

0.060.010.170.300.620.90表13-1普通V带的截面尺寸（GB11544-89）40˚在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。dV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

。标准长度系列详见下页表13-2，P202φbd

φ=40˚，h/bd

=0.9的V带称为窄V带。与普通V带相比，高度相同时，宽度减小1/3，而承载能力提高1.5~2.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。bh40˚型号宽度b(mm)高度h(mm)

3v9.5(3/8英寸)8A,B型

5V16.0(5/8英寸)13.5B,C,D型8V25.4(1英寸)23D,E,F型窄V带的结构及截面尺寸可替代的普通V带二、V带轮带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；d0dHL实心式腹板式----中等直径；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2～0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一二、V带轮带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2腹板式----中等直径；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2～0.3)Bs2≥0.5s二、V带轮带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；腹板式二斜度1：25S2drdkdhddaBSL轮辐式----d>350mm；腹板式----中等直径；二、V带轮带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh1h2=0.8h1a1=0.4h1

a2=0.8a1

f1≥0.2h1

f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n转速A轮幅数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(˚)

表13-3普通V带轮的轮槽尺寸§13-3带传动的工作情况分析一、带传动的受力分析二、带传动的应力分析三、带的弹性滑动和打滑

一、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=F0为了可靠工作，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。F1≠F2

F1↑，紧边F2↓松边F1F2F1F2紧边松边设带的总长不变，那么紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：F1

–F0=F0

–F2

从动轮主动轮n1n2n1n2F0=(F1+F2)/2当圆周力F>∑Ff时，带与带轮之间出现显著的滑动，称为打滑.经常出现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：以平带为例，分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系。dFNF1F2F+dFFfdFNαdαdldα2dα2取一小段弧进行分析：参数如图正压力：dFN

两端的拉力：F和F+dF

力平衡条件：忽略离心力,水平、垂直力分别平衡摩擦力：fdFN由力平衡条件：积分得：紧边和松边的拉力之比为：→绕性体摩擦的根本公式，也叫欧拉公式φ联立求解：→F↑f↑α↑∵α1<α2用α1→

α分析：

V带传动与平皮带传动初拉力相等时，它们的法向力那么不同。平带的极限摩擦力为:

FNf=FQfFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φ/2φ/2那么V带的极限摩擦力为：f’-----当量摩擦系数,f’>fF=F1-F2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，得以下计算公式：

由此可以看出：初拉力越大有效载荷越大；摩擦系数越大F越大；包角越大F越大；二、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：

带工作时应力由三局部组成dFNcdαdlrF1F2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离心力只发生在带作圆周运动的局部，但由此引起的拉力确作用在带的全长。离心拉应力：

往x轴投影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。4.应力分布及最大应力δmaxδ1δb2α2n1n2α1δb1δ2y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离心应力拉应力弯曲应力F0F0α1由力平衡条件得静止时轴上的压力为：5.作用在轴上的力FQF0F0FQα12α12F2F2F1F1三、带传动的弹性滑动和打滑设带的材料符合变形与应力成正比的规律，那么变形量为：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，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。带经过从动轮时，将逐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=0.01~0.02，一般可忽略不计。定义：为滑动率。注意：1弹性滑动无论是主动轮还是从动轮都发生在皮带离开带轮局部包角内。2皮带在正常工作时，在包角中有局部时滑动弧，局部是静止弧，大小轮都一样。3都是滑动弧时，皮带就打滑。§13-4V带传动的设计计算一、带传动的失效形式及设计准那么二、单根V带传递的功率三、普通V带的型号和根数确实定四、主要参数的选择

一、带传动的失效形式及设计准那么带传动的主要失效形式为：打滑和疲劳破坏带传动的设计准那么为：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。二、单根V带所能传递的功率带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。传递的功率为：单根带所能传递的有效拉力为：为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得：在α=π，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得P0称为单根带的根本额定功率。详见下页表13-3。200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小带轮基准直径d1/mm表13-4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。考虑α≠180˚时对传动能力的影响，见表13—5KL—长度系数；考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见表13—2。

∆[P0]--功率增量；三、普通V带的型号和根数确实定计算功率：KA---工作情况系数型号确实定:根据Pc和小带轮的转速n1，由选型图确定。根数确实定:考虑在i≠1，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见表13-8点击按钮：2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmYZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基准长度KL

基准长度

KL

表13-5普通V带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88<-点击按钮1.00~1.02~1.05~1.09~1.13~1.19~1.25~1.35~1.52~1.011.041.081.121.181.241.431.511.99小带轮转速n1表13-6单根普通V带额定功率的增量∆P0型号ZABC4000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.01……………传动比i≥2.07300.000.000.000.000.000.000.010.010.010.0228000.000.010.020.020.030.030.030.040.040.044000.000.010.010.020.020.030.030.040.040.05……………7300.000.010.020.030.040.050.060.070.080.0928000.000.040.080.110.150.190.230.260.300.344000.000.010.030.040.060.070.080.100.110.13……………7300.000.020.050.070.100.120.150.170.200.2328000.000.100.200.290.390.490.590.600.700.894000.000.040.080.120.160.200.230.270.310.35……………7300.000.070.140.210.270.340.410.480.550.6228000.000.270.550.821.101.371.641.922.192.47<-点击按钮表13-7包角修正系数

包角α1180˚170˚160˚150˚140˚130˚120˚110˚100˚90˚

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69<-点击按钮注意：1包角修正系数

Kα是考虑了小轮的包角对承载能力的影响；2带长修正系数KL是考虑了皮带俞长循环次数俞少，承载能力越高；3功率的增量∆P0是考虑了传动比对承载能力的影响，传动比越大皮带弯曲应力越小，承载能力越大。带轮的直径过小，那么带的弯曲应力大，寿命降低。应取：d1>dmin四、主要参数的选择1.带轮直径与带速型号YZABCDE

dmin205075125200315500表13--8带轮的最小直径dmin2022.4252831.535.54045505663677175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254755005305606306707107508009001000大带轮的直径d2：d1、d2：必须符合带轮的基准直径系列：带速：一般应使v在5~25m/s的范围内。

2.中心距、带长和包角推荐范围：0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)初定V带基准长度：根据L0由表13-2选取接近的基准长度Ld，然后计算中心距：中心距变动范围为：考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)小轮包角：一般应使α1≥120˚