带传动（机械设计基础课件）

§7.1带传动的类型和特点§7.2V带和带轮的结构§7.3带传动的工作能力分析§7.4V带传动的设计§7.5带传动的张紧、安装与维护§7.6链传动第7章带传动和链传动知识目标1．掌握带传动、链传动的类型、运动特点及其应用和维护；2．掌握带传动的基本设计计算方法。项目七

带传动和链传动技能目标

1．能够根据机构（部件）要实现的运动，选择带传动的类型；2．能够设计简单的带传动，并使其能正常工作，不失效。项目七

带传动和链传动生活中常见的带传动和链传动7.1

带传动的类型和特点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7.1

带传动的类型和特点7.1

带传动的类型和特点一、带传动的类型1.摩擦型带传动2.啮合型带传动7.1

带传动的类型和特点7.1

带传动的类型和特点

(1)平带传动：[截面为扁平矩形，图(a)，内表面与轮缘接触为工作面，用于平行轴交叉和交错轴的半交叉传动]。

(3)多楔带传动：[是若干V带的组合，可避免多根V带长度不等，传递不均的缺点。图(c)]

(2)V带传动：[截面为梯形，图(b)，两侧面为工作面，能传递较大的载荷]。1摩擦型带传动

(4)圆形带传动：[截面为圆形，只用于小功率传动]。(d)7.1

带传动的类型和特点2啮合带传动

(1)同步带传动：利用带的齿和带轮上的齿相啮合传递运动和动力，带与带轮间为啮合传动，没有相对滑动，实现同步传动。主要用于中小型功率要求速比准确的传动中。

(2)齿孔带传动：利用带上的孔和带轮上的齿相啮合传递运动和动力，同样可实现同步传动。7.1

带传动的类型和特点带传动的类型普通V带传动平带传动多楔带传动同步齿形带传动7.1

带传动的类型和特点演示带传动7.1

带传动的类型和特点7.1

带传动的类型和特点点击小图看运动图

1.优点：有良好的弹性，能吸振缓冲，工作平稳，噪音小。过载时，带在轮上打滑，能保护其它零件免遭损坏。能适应两轴中心距较大的场合。结构简单，制造容易、维护方便，成本低。7.1.2

带传动的特点和应用特点：7.1

带传动的类型和特点工作时有弹性滑动，传动比不准确，不能用于要求传动比精确的场合。外廓尺寸较大，不紧凑。转动效率低，V带传动的效率一般η=0.94~0.96。带的寿命较低，作用在轴上的力较大。由于带与带轮间的摩擦生电，可能产生火花，不宜用于易燃易爆的地方。2.主要缺点：7.1

带传动的类型和特点应用：

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.7.1

带传动的类型和特点7.2.1普通V带

标准普通V带都制成无接头的环形。其构造如图所示。当V带受弯曲时，带中保持其原长度不变的周线称为节线，由全部节线构成节面。带的节面宽度称为节宽（bp），节面的周长为带的基准长度Ld。7.2

V带和带轮7.2

V带和带轮

普通V带已标准化，其周线长度Ld为带的基准长度。普通V带的基准长度系列见教材表7-2。

普通V带两侧楔角φ为40°，相对高度约为0.7bp

，并按其截面尺寸的不同将其分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。普通V带横截面尺寸（单位：㎜）型号YZABCDE顶宽b6101317223238

节宽bp5.38.51114192732高度h4.06.08.011141925

楔角φ40°每米质量q（kg/m）0.040.060.100.170.300.600.877.2

V带和带轮普通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－1400GB11544－89国标代号基准长度v带型号7.2

V带和带轮

带传动一般安装在传动系统的高速级，带轮的转速较高，故要求带轮要有足够的强度。带轮常用灰铸铁铸造，有时也采用铸钢、铝合金或非金属材料。当带轮圆周速度v≤25m/s时，采用HT150；当v=25～30m/s时，采用HT200；当v>35m/s时，可采用球墨铸铁或铸钢等高强度材料，也可采用钢板冲压后焊接带轮；传递功率较小时，带轮材料可采用铸铝或工程塑料。1、V带轮的材料

7.2.2

普通V带轮的结构7.2

V带和带轮S型-实心带轮P型-腹板带轮2.带轮的结构带轮的结构一般由轮缘、轮毂、轮辐三部分组成。7.2

V带和带轮

轮缘是带轮具有轮槽的部分。轮槽的形状和尺寸与相应型号的带截面尺寸相适应。并规定梯形轮槽的槽角φ为32°、34°、36°和38°四种，都小于V带两侧面的夹角40°。这是为了使胶带能紧贴轮槽两侧。带轮的基准直径是指与所配用V带的节宽相对应的带轮直径，以bd表示。7.2

V带和带轮1.V带轮槽尺寸标准7.2

V带和带轮普通V带轮的轮槽尺寸槽型YZABCbd5.38.5111419hamin1.62.02.753.54.8e812151925.5

fmin67911.516hfmin4.77.08.710.814.3δmin55.567.510φ32°相应的基准直径d≤60－－－－34°－≤80≤118≤190≤31536°＞60－－－－38°－＞80＞118＞190＞315注：δmin是轮缘最小壁厚推荐值7.2

V带和带轮

对Ｖ带轮的设计要求是质量小、工艺性好、质量分布均匀、内应力小、高速应经动平衡，工作面应精细加工。V带轮的设计主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，根据带的型号确定轮槽尺寸。带轮直径dd≤（2.5～3)d0(d0为轮轴直径，单位为mm）时，采用实心式；带轮直径dd≤300mm时，采用腹板式。当dd-d1≥100mm时，可采用孔板式带轮。带轮直径dd>300mm时，采用辐轮式7.2

V带和带轮一、受力分析安装时，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上FfFfF1带工作前：带工作时：F0F0此时，带只受初拉力F0作用n2n1F2F2松边－退出主动轮的一边紧边－进入主动轮的一边由于摩擦力的作用：紧边拉力--由F0

增加到F1；松边拉力--由F0

减小到F2

。Ff

－带轮作用于带的摩擦力7.3带传动的工作能力分析F－

有效拉力，即圆周力

带是弹性体，工作后可认为其总长度不变，则：紧边拉伸增量＝松边拉伸减量紧边拉力增量＝松边拉力减量因此：F1

＝F0

＋△FF2

＝F0

－△FF0

＝(F1

＋F2)/2F1

＝F0

＋F/2F2

＝F0

－F/2由F=F1

–F2，得：带所传递的功率为：v

为带速P增大时，所需的F(即Ff

)加大。但Ff

不可能无限增大。F1F2FfF=Ff

=F1

–F2

＝△F

f为摩擦系数；α为带轮包角当Ff

达到极限值Fflim

时，带传动处于即将打滑的临界状态。此时，

F1

达到最大，而F2

达到最小。带传动即将打滑时，可推出古典的柔韧体摩擦欧拉公式：二、欧拉（Euler）公式欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前，紧、松边拉力的最大比值那么：F

=F1–F2

＝F1(1－1/efα)F－此时为不打滑时的最大有效拉力，将F1

＝F0

＋F/2代入上式：正常工作时，有效拉力不能超过此值整理后得：影响最大有效拉力F

的几个因素：初拉力F0

：F与F0成正比，增大F0有利于提高带的传动能力，避免打滑。但F0

过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩短带的寿命。包角α

：带所能传递的圆周力增加，传动

α↑↑,→F能力增强，故应保证小带轮的包角α1足够大。这一要求限制了最大传动比i和最小中心距a。

i↑→α1↓;

a↓→α1↓因为：摩擦系数f

：

f↑↑,→F传动能力增加对于V带，应采用当量摩擦系数fv计算受力及运动分析当包角α

＝180°时：由此可见：相同条件下，V带的传动能力强于平带V带—平带—7.3带传动的工作能力分析三、带传动的应力分析工作时，带横截面上的应力由三部分组成：由紧边和松边拉力F1

、F2产生的拉应力；由离心力产生的离心应力；由弯曲产生的弯曲应力。7.3带传动的工作能力分析带横截面的应力为三部分应力之和。各剖面的应力分布最大应力发生在紧边开始进入小带轮处:由此可知，带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。σcσ1σ2σb1σb2σmax7.3带传动的工作能力分析三、弹性滑动和滑动率带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。弹性滑动引起的不良后果：●使从动轮的圆周速度低于主动轮，即v2<v1；●产生摩擦功率损失，降低了传动效率；●引起带的磨损，并使带温度升高。2、传动比滑动率ε—弹性滑动引起的从动轮圆周速度的相对降低量传动比：ε反映了弹性滑动的大小，ε

随载荷的改变而改变。载荷越大，ε越大，传动比的变化越大。对于V带：ε≈0.01~0.02粗略计算时可忽略不计

若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值Fec后，则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。但弹性滑动无法避免。7.4V带传动的设计8.4.1

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：在传递规定功率是不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。8.4.2单根V带的基本额定功率

带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。实验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。8.4.2V带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，）；

工作情况系数7.4V带传动的设计工作情况系数KA工作情况KA软启动硬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1.31.41.51.51.61.87.4V带传动的设计2.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7.4V带传动的设计3.确定带轮基准直径

dd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7-6忽略弹性滑动的影响，dd2=dd1•n1/n2，dd1、dd2宜取标准值7.4V带传动的设计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(5m/s~30m/s)，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7.4V带传动的设计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L07.4V带传动的设计

根据初选长度L0，由表7-2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

7.4V带传动的设计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。

7.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。7.4V带传动的设计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FQ

7.4V带传动的设计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。

7.4V带传动的设计例8.1设计某鼓风机用普通V带传动。一只电动机额定功率P=10kW,转速n1=1450r/min,从动轴转速n2=400r/min,中心距约为1500mm,每天工作24h。解：

1）确定计算功率

由表7-9查得KA=1.3，得2）选取普通V带型号根据Pc=13kW,n1=1450r/min,由图7-8选用B型普通V带。3）确定带轮基准直径dd1、dd2

根据表8.67-5、7-6和图7-8，选取dd1=140mm且dd1=140mm>ddmin=125mm7.4V带传动的设计4)大轮带轮基准直径dd2为按表7-5，选取标准直径dd2=500mm,实际传动比i、从动轮的实际转速分别为n2=n1/i=1450/3.57r/min=406r/min从动轮的转速误差率为在以内，为允许值7.4V带传动的设计5）验算带速V带速度在5~25m/s范围内。

6）确定带的基准长度Ld和实际中心距a按结构设计要求初步确定中心距由式（7-13）得7.4V带传动的设计实际中心距a为中心距a的变动范围为amin=a-0.015Ld

=（1487-0.015*4000）mm=1427mma=a+0.03Ld

=(1487+0.03*4000)mm=1607mm7.4V带传动的设计7）校验小带轮包角8）计算V带的根数z

由式（7-17）得7.4V带传动的设计根据，n=1440r/min,查表7-7,用内插法得P0=2.82Kw由式7-8得功率增量∆P0

由查表7-7、7-8查得根据传动比i=3.57,查表7-得Ki=1.1373则7.4V带传动的设计

由表7-2查得带长度修正系数Kl=1.13，由图7-8查得包角系数Ka=0.97，得普通带根数取z=4根9）求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ

由表查得B型普通V带的每米质量q=0.17kg/m，得单根V带的初拉力为7.4V带传动的设计则作用在轴上的压力FQ

9）带轮的结构设计（设计过程及带轮工作图略）。

选用4根B-4000GB1171-89V带，中心距a=1487mm，带轮直径dd1=140，dd2=500，轴上压力FQ=2067.4N。10）设计结果7.4V带传动的设计7.5带传动的张紧、安装与维护根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；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。

常见的张紧装置有调整中心距、张紧轮张紧装置。7.5.1带传动的张紧与调整

、自动张紧装置1、调整中心距

定期张紧装置7.5带传动的张紧、安装与维护

V带和同步带张紧时，张紧轮一般应放在松边的内侧并应尽量靠近大轮一边，这样可使带只受单向弯曲，且小带轮上的包角不至于过分减小。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。

平带传动时，张紧轮一般应放在松边的外侧并应尽量靠近小轮一边，这样可使小带轮上的包角增大，提高平带传动能力。2、张紧轮装置①定期张紧②自动张紧7.5带传动的张紧、安装与维护7.5.2V带传动的安装和维护

V带传动的安装和维护需注意以下几点：1、安装时，两带轮轴必须平行，两轮轮槽要对齐，否则将加剧带的摩擦，甚至使带从带轮上脱落。2、胶带不宜与酸、碱或油接触，工作温度不应超过60oC。3、带传动装置应加保护罩。4、定期检查胶带，发现其中一根过度松弛或疲劳损坏时，应全部更换新带，不能新旧并用。如果旧胶带尚可使用，应测量长度，选长度相同的带组合使用。7.5带传动的张紧、安装与维护7.6链传动链传动由主动链轮1、从动链轮3和绕在链轮上的中间挠性件链条2组成，靠链条与链轮轮齿的啮合来传递平行轴间的运动和动力。链传动链传动动画7.6链传动按用途链可分为传动链、输送链和起重链。按结构的不同传动链主要有滚子链和齿形链。滚子链运动不均匀，适用于轻载低速传动；齿形链传动平稳、噪声小，但价格较贵，适用于高速重载传动。7.6链传动链传动的特点①没有弹性滑动和打滑，平均传动比准确；②效率高，承载能力高；③轴上受力小，在同样使用条件下，较带传动紧凑；④能在较恶劣的环境下工作；⑤具有中间挠性件，可缓和冲击，吸收振动，并适用于大中心距传动；⑥瞬时传动比和链速变化，故传动平稳性差、工作时冲击和噪声较大；⑦磨损后易发生脱链；⑧只能用于平行轴间的传动。7.6链传动链传动应用链传动在矿山、冶金、轻工、化工、运输等机械设备中应用广泛。主要用于中心距较大、只要求平均传动比准确或工作环境恶劣的传动。7.6链传动

滚子链上相邻两销轴中心的距离称为节距，用ｐ表示。

链条的长度以节数来表示，链节数常取偶数，奇数节时须采用过渡链节。套筒滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。

7.6.3滚子链的结构7.6链传动7.6链传动

滚子链已标准化（GB1243.1-2006），按极限拉伸载荷的大小分为A、B两个系列。滚子链的主要参数如教材表7-11。其中链号数乘以25.4/16mm即为节距值。链的节距越大，链的尺寸就越大，承载能力也越高。滚子链的标记顺序为链号、排数、整链链节数和标准号。如A系列滚子链、节距为15.875、单排、86节的滚子链，其标记为：10A—1×86GB1243.1-2006。滚子链的规格7.6链传动

对齿形的基本要求是：链条滚子能平稳、自由地进入啮合和退出啮合；啮合时滚子与齿面接触良好；齿形应简单，便于加工。

对套筒滚子链链轮端面齿形，国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径re、齿沟圆弧半ri和齿沟角α

的最大和最小值。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间