0 第5章 (1-6)带传动机械设计基础

机械设计基础

（PPT课件）

自行车利用传动链进行运动的传递，它的运动传递方式和汽车的相同吗？如果不相同，请考虑一下，这是为什么呢？

第5章带传动5.1带传动类型、特点和应用5.2V带和带轮5.3带传动工作情况分析第5章带传动和链传动5.4普通V带传动设计5.5带传动的张紧与维护5.6同步带传动简介5.7工程应用案例—输送机本章知识要点熟悉带传动的结构特点、应用场合和选型；掌握带传动的运动特性、受力分析和应力分析；熟悉带传动的计算内容和计算过程；了解带传动的张紧。兴趣实践观察缝纫机、大理石切割机、汽车等工作时，带传动的工作情况。观察自行车运行时，链传动的工作情况。思考探索汽车、农用车、机床、洗衣机、手表等各种机器采用的传动方式各不相同，这是为什么呢？第5章带传动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带传动类型、特点和应用带转动工作过程带传动类型、特点和应用一、带传动的种类

平带传动，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。在一般机械传动中，应用最广的带传动是Ｖ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。摩擦带传动啮合带传动带传动类型、特点和应用以前的汽车有很多皮带轮都是用的V带。但是V带截面太厚，所以不能带小直径轮和反方向弯曲。现代汽车因为各种小轮较多，所以就设计成多楔带，如图案例5-2所示，因为多楔带很薄，可以反向弯曲，可以一条长皮带同时带动很多轮，具有节省空间，减轻重量，维修方便的优点。传动带的类型平带应用：大理石切割机V带应用：发动机带传动类型、特点和应用传动带的类型圆带齿形带应用：发动机机器人关节

多楔带应用：发动机带传动类型、特点和应用传动带的类型带传动类型、特点和应用案例5-1请你设计下图所示普通车床CA6140的主运动传动链，请思考会不会采用带传动？带传动类型、特点和应用二、摩擦带传动的主要特点和应用范围主要优点：①带是弹性体，有缓冲和吸振作用，传动平稳、噪声小；②当传动过载时，带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏；③可用于中心矩较大的传动；④结构简单、装拆方便、成本低。主要缺点：①传动比不准确；②外廓尺寸大；③传动效率低；④带的寿命短；⑤不宜用于高温易燃场合。一般机械中，应用最广的是V带传动。带传动类型、特点和应用案例5-1分析带传动适用于中心距较大的传动、且具有缓冲、吸振的优点，适于机床高速级传动。带传动类型、特点和应用实例详细介绍带传动的应用。（运动的传递、使用原因等）工程实践带传动的应用V带和带轮一、V带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V带和带轮二、V带带轮1.带轮的材料及设计要求当v≤25m/s时，用HT150；当≥30m/s时用HT200；当转速较高时可用铸钢或钢板冲压焊接结构；小功率时可用铸铝或塑料.

设计V带轮时应满足的主要要求：结构合理，质量分布均匀，转速高时要经过动平衡测试。与带接触的轮槽表面粗糙度要低，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀。V带和带轮

思考5-1在各种玩具当中，塑料带轮因重量轻，摩擦系数大的优点，应用较多，请思考塑料带轮可以用于机床传动中吗？带轮的结构设计：根据带轮的基准直径选择结构型式；根据带的截型确定轮槽尺寸；根据经验公式确定带轮的其他结构尺寸；绘制带轮的零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。V带和带轮2.带轮的结构带轮由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成。根据轮辐结构的不同将带轮分为以下几种：实心带轮腹板带轮孔板带轮带轮结构详细说明V带和带轮案例5-2CA6140车床的主运动传动链中，带传动置于哪一级呢？带传动工作情况分析带传动工作情况分析一、带传动的主要参数1.中心距a2.包角α3.带长Laα1α2V带基准长度参考P87表5-2。二、受力分析设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1，松边拉力为F2。尚未工作状态工作状态带传动工作情况分析欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力F

。弹性体摩擦的基本公式：上式与联立求解得：——欧拉公式。带传动工作情况分析α带入小带轮包角α1由欧拉公式可知：预紧力F0↑→最大有效拉力F

↑包角α↑→最大有效拉力F↑摩擦系数f↑→最大有效拉力F↑当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。带传动工作情况分析带传动工作情况分析平带和V带比较分析：V带传动与平带传动的初拉力相等（即带压向带轮的压力同为FQ）时，它们的法向力则不相同。平带的极限摩擦力为：V带的极限摩擦力为：三、带的应力分析带传动在工作过程中带上的应力有：分析为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。槽型ZABCSPZSPASPASPCddmin/mm50751252006390140224拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的弯曲应力

弯曲应力：带绕在带轮上时产生带传动工作情况分析四、带的弹性滑动和打滑带传动在工作时，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。弹性滑动演示带传动工作情况分析或其中：因此，传动比为：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。弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2＜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：带传动工作情况分析案例5-2分析带传动因弹性滑动导致传动比不准确，不适于传动比要求严格的场合，因而置于传动系统初级；其过载打滑的特点，能保护其他传动件，适合普通机床的第一级传动要求。带传动工作情况分析案例5-3普通机床传动系统采用哪种类型的带传动呢？如何进行设计？普通V带传动设计一、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。二、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。带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和使用寿命。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。（P0→表）普通V带传动设计三、原始数据及设计内容

设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及工作条件等。

设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸等。由于单根Ｖ带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的Ｖ带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。普通V带传动设计四、设计步骤及参数选择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）

工作情况系数普通V带传动设计工作情况系数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1.31.41.51.51.61.8普通V带传动设计2.选择带型根据计算功率Pd和主动轮（通常是小带轮）转速n1

由右图选择V带型号。当所选取的结果在两种型号的分界线附近时，可以按两种型号同时计算，最后从中选择较好的方案。普通V带传动设计3.确定带轮的基准直径d1和d2

带轮直径小可使传动结构紧凑，但另一方面弯曲应力太大使带的寿命降低；设计时应取小带轮的基准直径d1≥dmin，dmin

的值查P89表5-4；忽略弹性滑动的影响，d2=d1•n1/n2，d1、d2宜取标准值,查P89表5-4。普通V带传动设计4.初定中心距a和带的基准长度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L0普通V带传动设计根据初选长度L0，由表选取与此相近的基准长度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普通V带传动设计5.验算小带轮包角小带轮包角可按下式计算6.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。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。普通V带传动设计般情况下，平带只用一根，只要带破坏，传动即失效，而V带传动需要数根并用，其中一根破坏也不致发生事故。7.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8.带传动作用在带轮轴上的压力FQ

普通V带传动设计9.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。普通V带传动设计例8.1设计某鼓风机用V带传动。已知电动机额定功率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5-13查得1.3，由式（5-17）得2）选取普通V带型号根据Pd=13kW，n1=1450mm，由图5-8选用B型普通V带。3）确定带轮基准直径dd1、dd2

根据表5-8和图5-8选取dd1=140mm且dd1=140mm>ddmin=125mm普通V带传动设计大轮带轮基准直径dd2为标准直径dd2=500mm,实际传动比i、从动轮的实际转速分别为：从动轮的转速误差率为在以内，为允许值。普通V带传动设计4）验算带速v带速度在5~25m/s范围内。5）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（5-18）得普通V带传动设计由表5-3的实际中心距a为中心距a的变动范围为普通V带传动设计6）校验小带轮包角由式（5-6）得7）计算V带的根数z由式（5-22）得普通V带传动设计根据，n1=1450r/min，查表5-9，用内插法得P1=2.82kW由表5-10得功率增量∆P1

由表5-15查得带长度修正系数KL=1.13，由图5-14查得包角系数Ka=0.97，得普通带根数取z=4根。普通V带传动设计8）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，根据式(5-23)得单根V带的初拉力为由式(5-24)可的作用在轴上的压力FQ

普通V带传动设计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=140mm，dd2=500mm，轴上压力FQ=2067.4N。10）设计结果普通V带传动设计案例5-3分析普通机床传动系统一般采用V带传动。设计内容一般包括：（1）传动带类型的选择、基准长度的确定及根数计算；（2）带轮基准直径的确定、带轮结构设计；（3）中心距的确定；（4）带速及包角的验算；（5）单根V带拉力及带传动压轴力的计算。普通V带传动设计一、V带传动的张紧装置根据摩擦传动原理，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。常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。1.定期张紧装置带传动的张紧和维护定期张紧演示带传动的张紧和维护2.自动张紧装置3.张紧轮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。带传动的张紧和维护张紧轮张紧演示带传动的张紧和维护

思考5-2带传动工作一段时间后，带会松弛，重新张紧后可以正常工作，只要带不断裂，可以无限次的张紧以保证其正常运行吗？二、带传动的使用与维护1.平行轴传动时，各带轮的轴线必须保持规定的平行度带传动的张紧和维护2.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。3.不同厂家的V带和新旧不同的V带，不能同组使用。4.按规定的张紧力张紧（测定方法如右图）。5.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。带传动的张紧和维护

思考5-3为什么不同厂家、相同型号的V带不能同组使用？同步带综合了带传动和链传动的特点。由1强力层、2带齿、3带背组成。同步带的优点：无相对滑动、带长不变，传动比稳定。带薄而轻，强度高，适合高速传动。带的柔性好,可用直径较小的带轮，能获得较大的传动比。传动效率高。初拉力较小，故轴和轴承上所受的载荷小。同步带传动简介同步带的缺点：制造、安装精度要