机械设计基础与实践-带传动

§8.1带传动的工作原理和应用§8.2带传动的受力分析和应力分析§8.3带传动的弹性滑动与失效形式§8.4V带轮结构和带传动张紧装置§8.5V带传动的设计计算第8章带传动8.1带传动的工作原理和应用带传动一般是由主动轮、从动轮紧套在两轮上的传动带及机架组成。原动机转动带的传动过程：主动轮转动驱动主动轮从动轮转动带与轮的摩擦8.1.1带传动的特点和应用

传动平稳,噪声小,可缓冲吸振,有过载保护,可远距离传动,结构简单,制造、安装和维护方便,但传动比不准确,效率较低,寿命较短,且对轴的压力大。特点：应用：

常应用于传动比不要求准确、功率P<100kW、v=5~25m/s、传动比i<5以及有过载保护的场合.8.1带传动的工作原理和应用8.1.2带传动的类型8.1带传动的工作原理和应用演示带传动点击小图看运动图8.1带传动的工作原理和应用8.1.3带传动的形式8.1带传动的工作原理和应用1.普通V带的结构和尺寸标准8.1带传动的工作原理和应用普通V带和窄V带的标记由带型、基准长度和标记号组成，见如下示例：A－1400GB11544－1989国标代号基准长度v带型号8.1带传动的工作原理和应用8.1带传动的受力分析和应力分析8.1带传动的受力分析和应力分析8.3.3带传动的弹性滑动

由于带的弹性变形而引起带在轮面上滑动的现象，称为弹性滑动。

带传动时，带与轮面之间存在着弹性滑动,这使得从动带轮的圆周速度v2总是低于主动带轮的圆周速度v1。v2相对于v1的降低率称为带传动的滑动率e：8.3带传动的弹性滑动和失效形式带传动的传动比为从动轮的转速为

随载荷变化而变化。因是变量，故带传动的传动比不准确。弹性滑动是带传动所不可避免的特性,不同于打滑失效。8.3带传动的弹性滑动和失效形式打滑

当带传递的工作载荷超过了带与带轮之间摩擦力的极限值，带与带轮之间发生剧烈得相对滑动（一般发生在较小得主动轮上），从动轮转速急速下降，甚至停转，带传动失效，这种现象称为打滑。疲劳破坏作用在带上某一截面上的应力随着带的运转的位置而不断变化的，即带是处于变应力状况下工作的，当应力循环次数达到一定数值后，传动带在变应力的反复作用下，发生裂纹、脱层、松散、直至断裂。将引起带的疲劳破坏。8.3带传动的弹性滑动和失效形式8.4V带轮结构和带传动张紧装置普通V带轮的结构1.V带轮槽尺寸标准

当v≤25m/s时，用HT150；当v=25～30m/s时用HT200；当v≥25～45m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料.2.带轮的材料S型-实心带轮P型-腹板带轮H型-孔板带轮E型-椭圆轮辐带3.带轮的结构8.4V带轮结构和带传动张紧装置根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；1.张紧的目的运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。

常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。定期张紧装置带传动的张紧8.4V带轮结构和带传动张紧装置自动张紧装置张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。张紧轮装置8.4V带轮结构和带传动张紧装置2.带传动的安装与维护平行轴传动时，各带轮的轴线必须保持规定的平行度8.4V带轮结构和带传动张紧装置安装皮带时，应通过调整中心距使皮带张紧，严禁强行撬入和撬出，以免损伤皮带。不同厂家的V带和新旧不同的V带，不能同组使用按规定的张紧力张紧（测定方法如右图）加防护罩以保护安全，防酸、碱、油及不在60°以上的环境下工作8.4V带轮结构和带传动张紧装置8.5.1带传动的失效形式和设计准则带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。

带传动的设计准则：在传递规定的功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。8.5.2单根V带传递的功率单根V带所能传递的功率取决于传动带的型号、结构、长度，带速、带轮直径、包角和载荷性质等因素。单根V带的额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的（表8.5）。

特定实验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。8.5V带传动的设计计算表8.5单根普通V带的基本额定功率P0(摘自GB/T13575.1-1992)

（在包角

=180

、特定长度、平稳工作条件下）(kW)带型小带轮基准直径dd1/mm小带轮转速n1/(r/min)400730800980120014602800Z506371800.060.080.090.140.090.130.170.200.100.150.200.220.120.180.230.260.140.220.270.300.160.250.310.360.260.410.500.56A75901001121250.270.390.470.560.670.420.630.770.931.110.450.680.831.001.190.520.790.971.181.400.600.931.141.391.660.681.071.321.621.931.001.642.052.512.98B1251401601802000.841.051.321.591.851.341.692.162.613.051.441.822.322.813.301.672.132.723.303.861.932.473.173.854.502.202.833.644.415.152.963.854.895.766.43C2002242502803154002.412.993.624.325.148.063.804.785.826.998.3411.524.075.126.238.528.9212.104.665.898.188.6510.2313.675.296.718.219.8111.5315.045.868.479.0610.7412.4815.515.016.086.566.134.16-

当实际使用条件与实验条件不符合时，应当加以修正，修正后即得实际工作条件下单根V带所能传递的功率，称为许用功率[P0]。[P0]的计算公式如下:式中：Kα包角系数，考虑不同包角α对传动能力的影响，其值见表8.6；

KL长度系数，考虑不同带长对传动能力的影响，其值见表8.2。△P0功率增量（kW），考虑传动比不等于1时带在大带轮上的弯曲应力较小，从而使P0值有所提高，△P0值见表8.7。包角α708090100110120130140Kα0.560.620.680.730.780.820.860.89包角α150160170180190200210220Kα0.920.950.961.001.051.101.151.20表8.6包角系数Kα8.5V带传动的设计计算带型小带轮转速n1/(r/min)传动比i1.00~1.011.02~1.041.05~1.081.09~1.121.13~1.181.19~1.241.25~1.341.35~1.511.52~1.99

2.0Z7308009801200146028000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.000.000.000.010.010.020.000.000.000.010.010.020.000.010.010.010.010.030.000.010.010.010.020.030.010.010.010.020.020.030.010.010.020.020.020.040.010.020.020.020.020.040.020.020.020.030.030.04A7308009801200146028000.000.000.000.000.000.000.010.010.010.020.020.040.020.020.030.030.040.080.030.030.040.050.060.110.040.040.050.070.080.150.050.050.060.080.090.190.060.060.070.100.110.230.070.080.080.110.130.260.080.090.100.130.150.300.090.100.110.150.170.34B4007308009801200146028000.000.000.000.000.000.000.000.010.020.030.030.040.050.100.030.050.060.070.080.100.200.040.070.080.100.130.150.290.060.100.110.130.170.200.390.070.120.140.170.210.250.490.080.150.170.200.250.310.590.100.170.200.230.300.360.690.110.200.230.260.340.400.790.130.220.250.300.380.460.89表8.7单根普通V带传动比不等于1时额定功率的增量△P0(摘自GB/T13575.1-1992)（kW）8.5.2V带传动的设计步骤和方法设计的已知条件为：传动的工作情况，功率P，转速n1、n2（或传动比i）以及空间尺寸要求设计内容：确定V带的型号、长度L和根数Z、传动中心距a及带轮基准直径，画出带轮零件图等。1.确定计算功率式中：

传递的名义功率（如电动机的额定功率，KW）

工作情况系数8.5V带传动的设计计算工作情况系数KA工作情况KA空、轻载启动重载启动每天工作小时数/h＜1010～16＞16＜1010～16＞16载荷变动微小离心式水泵和压缩机、轻型输送机等1.01.11.21.11.21.3载荷变动小压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、木工机械等1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、起重机、冲剪机床、纺织机械、橡胶机械、重载输送机、磨粉机等1.21.31.41.41.51.6载荷变动大破碎机、摩碎机等1.31.41.51.51.61.82.选择V带的型号

根据计算功率Pc和主动轮（通常是小带轮）转速n1

由右图选择V带型号。

当所选取得结果在两种型号的分界线附近，可以两种型号同时计算，最后从中选择较好的方案点击小图看大图8.5V带传动的设计计算3.确定带轮基准直径带轮直径小可使传动结构紧凑，但另一方面弯曲应力大大，使带的寿命降低。设计时应取小带轮的基准直径dd1≥ddmin，ddmin的值查表忽略弹性滑动的影响，dd2=dd1•n1/n2，dd1、dd2宜取标准值8.5V带传动的设计计算4.验算带速离心力增大，带轮间摩擦力减小，容易打滑带速不宜过高，否则单位时间内绕过带轮的次数也增多，降低传动带的工作寿命带速不宜过低，否则当传递功率一定时，传递的圆周力增大，带的根数增多通常应使带速在（5～25）m/s范围内8.5V带传动的设计计算5.初定中心距a和基准带长Ld按下式初步确定中心距a0初选a0后，可根据下式计算v带的初选长度L08.5V带传动的设计计算

根据初选长度L0，由表选取与相近的基准长度Ld作为所选带的长度，然后就可以计算出实际中心距a，即

考虑到安装调整和带松弛后张紧的需要，应给中心距留出一定的调整余量。中心距的变动范围为8.5V带传动的设计计算6.验算小带轮包角小带轮包角可按下式计算

一般要求，否则应适当增大中心距或减小传动比，也可以加张紧轮。8.确定V带根数Z

带的根数应取整数。为使各带受力均匀，根数不宜过多，一般应满足z<10。如计算结果超出范围，应改V带型号或加大带轮直径后重新设计。8.5V带传动的设计计算8.单根V带的初拉力F0

由于新带易松弛，对不能调整中心距的普通V带传动，安装新带时的初拉力应为计算值的1.5倍9.带传动作用在带轮轴上的压力FQ8.5V带传动的设计计算10.带轮设计带轮设计包括以下内容：确定结构类型结构尺寸轮槽尺寸材料画出带轮工作图。

8.5V带传动的设计计算8.5V带传动的设计计算8.5V带传动的设计计算例8.1试设计某机床用的普通V带传动，已知电动机功率P=5.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=1.92，要求两带轮轴中心距不大于800mm，每天工作16h。解：1.确定计算功率PC根据V带传动工作条件，查表8.8，可得工作情况系数KA=1.2，由式（8.12）得Pc=KAP=1.2×5.5=6.6kW

2.选取V带型号根据Pc、n1，由图8.11，选用A型V带。

3.确定带轮基准直径dd1、dd21）选取小带轮基准直径dd1

由于Pc-n1坐标的交点落在图8.11中A型带区域内虚线的下方，并靠近虚线，由表8.3选dd1=112mm8.5V带传动的设计计算2）验算带速v由式（8.13）得m/sv在(5～25)m/s范围内，故带速合适。3）计算并确定大带轮基准直径dd2根据式（8.14），从动轮的基准直径为mm根据表8.3，选dd2=212mm4.确定中心距a和带的基准长度Ld因题目要求中心距不大于800mm，故初选中心距a0=700mm。根据式（8.16）计算带所需的基准长度：