中职机械基础教案

章节TOPE平面机构运动副和运动简图震讲授«班

1勿中专01（）1

名称

教学

掌握常用的运动副类型

目的

教学

低副和高副

重占

孜学

难点

辅助课外

手段作业

后

会

一

一、运动副

使两物体直接接触而又能产生一定相对运动的联接，称为运动副。

根据运动副中两构接触形式不同，运动副可分为低副和高副。

1.低副：低副是指两构件之间作面接触的运动副。按两构件的相对运动情况，可分为：

（1）转动副：两构件在接触处只允许作相对转动。由滑块与导槽组成的运动副。

（2）移动副：两构件在接触处只允许作相对移动。由滑块与导槽组成的运动副。

3）螺旋副：两构件在接触处只允许作一定关系的转动和移动的复合运动。丝杠与螺母组成

的运动副。

（a）转动副（b）移动副♦（C）螺旋副

图6—1

2.高副：高副是两构件之间作点或线接触的运动副。

重&,建

(a)(b)(c)

图6—2

二、自由度

一个作空间运动的构件具有六个独立的运动，即沿X、Y、Z轴的移动和绕X、Y、Z轴

的转动，构件的这种独立的运动称为构件的自由度。

一个作平面运动的自由构件，可以产生三个独立运动，即沿X、Y、Z轴的移沟及绕A点

（极点）的转动，所以具有三个自由度。

当两个作平面运动的构件组成运动副之后，由于受到约束，相应的自由度也随之减少。转

动副约束了沿X、Y轴向移动的自由度，保留了一个转动的自由度。移动副约束了沿一轴方向的

移动和在平面内两个转动自由度，保留了沿另一轴方向移动的自由度。高副则只约束了沿接触处

公法线方向移动的自由度，保留了绕接触处的转动和沿接触处共切线方向移动的两个自由度。

所以在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度。

每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。

三、平面机构的运动简图

绘制平面机构运动简图的目的

绘制平面机构运动简图的目的在于：撇开与机构运动无关的外部形态，把握机构运动性质的

内在联系，揭示机构的运动规律和特性。

机构的相对运动只与运动副的数目、类型、相对位置及某些尺寸有关，而与构件的横截面尺

寸、组成构件的零件数目、运动副的具体结构无关。

用线条表示构件，用简单符号表示运动副的类型，按一定比例确定运动副的相对位置及与运

动有关的尺寸，这种简明表示机构各构件运动关系的图形称机构运动简图。

只表示机构的结构及运动情况，不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。

章节TOPIC2钱链四杆机构急讲授®班

2I-中专0101

名称

教学

掌握钱链四杆机构的基本类型。掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。

目的

教学

掌握钱链四杆机构的基本类型。掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。

重点

教学

难点掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。

辅助课外

手段作业

课后

体会

一.四杆机构的组成

钱链四杆机构是由转动副联结起来封闭系统。

其中被固定的杆4被称为机架

不直接与机架相连的杆2称之为连杆

与机架相连的杆1和杆3称之为连架

凡是能作整周回转的连奥杆称之为曲柄，只能在小于360°的

范围内作往复摆动的连架杆称之为摇杆。

二.链四杆机构的类型

钱链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双

摇杆机构三种基本形式。

1）曲柄摇杆机构

若钱链四杆机构中的两个连架杆，一个是曲柄而另一个是摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。

用来调整雷达天线俯仰角度的曲柄摇杆机构。

汽车前窗的刮雨器。当主动曲柄AB回转时，从动摇杆作往复摆动，利用摇杆的延长部分实

现刮雨动作。

2）双曲柄机构

如果钱链四杆机构中的两个连架杆都能作360°整周回转，则这种机构称为双曲柄机构。

在双曲柄机构中，若两个曲柄的长度相等，机架与连架杆的长度相等（，这种双曲柄机构称

为平行双曲柄机构。

蒸汽机车轮联动机构，是平行双曲柄机构的应用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线

时，可能由于某些偶然因素的影响而使两个曲柄反向回转。机车车轮B

联动机构采用三个曲柄的目的就是为了防止其反转。尸、PC

3）双摇杆机构/J

钱链四杆机构的两个连架杆都在小于360°的角度内作摆动，/I

这种机构称为双摇杆机构。/I

三、曲柄存在的条件/I

由上述以知，在钱链四杆机构中，能作整周回转的连架杆称为曲/I

柄。而曲柄是否存在。则取决于机构中各杆的长度关系，即要使连架诙77R“切

杆能作整周转动而成为曲柄，各杆长度必须满足一定的条件，这就是所谓的曲柄存在的条件。

可将较链四杆机构曲柄存在的条件概括为：

1.连架杆与机架中必有一个是最短杆；

2,最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。

上述两条件必须同时满足，否则机构中无曲柄存在。根据曲柄条件，还可作如下推论：

（1）若钱链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和，则可能有

以下几种情况：

a.以最短杆的相邻杆作机架时，为曲柄摇杆机构；

b.以最短杆为机架时，为双曲柄机构；

c.以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆机构。

（2）若较链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一杆为机

架，均为双摇杆机构。

四、钱链四杆机构的演化

1.曲柄滑块机构

在曲柄摇杆机构中，如果以一个移动副代替摇杆和机架间的转动副，则形成的机构称为曲柄

滑块机构。

它能把回转运动转换为往复直线运动，或作相反的转变。

图6—14

2.导杆机构

章节较链四杆机构的工作特性黑讲授看班

TOPIC31"中专0101

名称级

教学

掌握较链四杆机构的工作特性

目的

教学

掌握较链四杆机构的工作特性

重点

教学

急回特性、死点

难点

辅助课外

手段作业

后

会

一

一、急回特性和行程速比系数

曲柄摇杯机构中，当曲柄AB沿顺时针方向以等角速度。转过小1时，摇杆CD

白左极限位置C1D摆至右极位置C2D,设所需时间为tl,C点的明朗瞪为VI；而

当曲柄AB再继续转过62口寸，摇杆CD白C2D摆回至C1D,设所需的时间为l2,C

点的平均速度为V2o由于@1>小2,所以tl>t2,V2>Vlo由此说明：曲柄AB虽

作等速转动，而摇杆CD空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度，这种性质

称为机构的急回特性。

摇杆CD的两个极限位置间的夹角中称为

摇秆的最大摆角，主动曲柄在摇杆处于两个极

限位置时所夹的锐角0称为极位夹角。

在某些机械中（如牛头刨床、插床或惯性筛

等）,常利用机械的急回特性来缩短空回行程的

时间，以提高生产率。

行程速比系数K：从动件空回行程平均速

度V2与从动件工作行程平均速度VI的比值。

K值的大小反映了机构的急回特性,K值愈大，

回程速度愈快。

K=V2/VI

=（C2C1/⑵/（C1C2/H）

=（180°十0）/（180°—。）

由上式可知，K与0有关，当0=0时，K=l,说明该机构无急回特性；当。>

0时，K>1,则机构具有急回特性。

二、死点

以摇杆作为主动件的曲柄摇杆机构。在从动曲

柄与连杆共线的两个位置时，出现了机构的传动角

Y=0,压力角。=90°的情况。此时连杆对从动

由柄的作用力恰好通过其回转中心不能推动曲柄

转动，机构的这种位置称为死点。机构在死点位置

时由于偶然外力的影响，也可能使曲柄转向不定。

死点对于转动机构是不利的，常利用惯性来通过死

点，也可采用机构错排的方法避开死点。

但死点也有可利用的一面，当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位

置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱。

章节授课课班

Topic1凸轮机构的应用和分类讲授裾级中专

名称I0101

教学

了解凸轮机构的应用和分类

目的

教学

凸轮机构的功用，

重点

辄学

难点凸轮机构的功用

辅助模型、挂图麒

手段

第

后

会

一

一、凸轮机构的组成和应用

1、组成

凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个部分所组成。

2、运动规律

凸轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动

或绕某定点的摆动，并依靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律。

3、特点

定点是：只要正确地设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意给定的运

动规律，且结构简单、紧凑、工作可靠。

缺点是：凸轮与从动件之间为点或线接触，不易润滑，容易磨损。

因此，凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构

二、凸轮机构的分类

1、按凸轮的形状分

⑴盘形凸轮

也叫平板凸轮。这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件，当凸轮1绕固定轴转

动时，可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动

(2)移动凸轮

当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时，其转轴也将在无穷远处，这时凸轮将作

直线移动。通常称这种凸轮为移动凸轮。

(3)圆柱凸轮

凸轮为一圆柱体，它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的。曲线轮廓可以开在圆

柱体的端面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽C

2、按从动件的形式分

⑴尖顶从动件

结构最简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而能实现较复杂的

运动，但因尖顶极易磨损，故只适用于轻载、低速的凸轮机构和仪表中。

(2)滚子从动件

在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子。由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩

擦，故磨损较小，改善了工作条件。因此，可用来传递较大的动力，应用也最广泛。

(3)平底从动件

从动件一端做成平底(即平面)，在凸轮轮廓与从动件底面之间易于形成油膜，

故润滑条件较好、磨损小。当不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终与平底垂直，

传力性能较好，传动效率较高，所以常用于高速凸轮机构中。但由于从动件为一平底,

故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构。

早TJ授课课班

Topic2从动件的常用运动规律讲授2中专0101

名称形式时级

教学

了解从动件的常用运动规律

目的

教学

常用运动规律特点和应用

重点

物学

难点运动曲线的绘制

辅助课外

手段作业

课后

体会

一、基本概念

1、基圆：以凸轮轮廓最小半径几所作的圆

2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置

3、推程角：角So,这个行程称为，52称为

4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；

5、回程角：角S2

6、远停程角：角

7、近停程角：角S3

二、凸轮与从动件的关系

凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。

三、从动件的运动规律

1.等速运动规律

当凸轮作等角速度旋转时，从动件卜升或下降的速度为一常数，这种运动规律称

为等速运动规律。

（1）位移曲线（S—6曲线）

若从动件在整个升程中的总位移为h,凸轮上对应的升程角为5。，那么由运动学

可知，在等速运动中，从动件的位移S与时间t的关系为：

S=v•t

凸轮转角5与时间t的关系为：.

则从动件的位移S与凸轮转角6之间的关系为：

v欠-------------------

S=-----O

CD

V和3都是常数，所以位移和转角成正比关系C因此，从动件作等速运动的位移

由线是一条向上的斜直线。

从动件在回程时的位移曲线则与下图相反，是一条向下的斜直线。

（2）等速运动凸轮机构的工作特点

由于从动件在推程和回程中的速度不变，加速度为零，故运动平稳；但在运动开

始和终止时；从动件的速度从零突然增大到V或由V突然减为零，此时，理论上的加

退度为无穷大，从动件将产生很大的惯性力，使凸轮机构受到很大冲击，这种冲击称

刚性冲击。随着凸轮的不断转动，从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击，引起

强烈振动，对凸轮机构的工作十分不利。因此，这种凸轮机构一般只适用于低速转动

和从动件质量不大的场合。

2.等加速、等减速运动规律

当凸轮作等角速度旋转时，从动件在升程（或回程）的前半程作等加速运动，后半

程作等减速运动。这种运动规律称为等加速等减速运动规律。

（1）位移曲线（S—6曲线）

由运动学可知，当物体作初速度为零的等加速度直线运动时，物体的位移方程：

2

在凸轮机构中，凸轮按等角速度/旋转，凸

轮转角5与时间t之间的关系为

t=S/co

则从动件的位移S与凸轮转角6之间的关系

ca父2

为：

式中a和3都是常数，所以位移s和转角6U7-8等加速等减速运动规律位移曲线

成二次函数的关系，所以，从动件作等加速等减速运动的位移曲线是抛物线。因此，

从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成。

（2）等加速等减速运动凸轮机构的工作特点

从动件按等加速等减速规律运动时，速度由零逐渐增至最大，而后又逐步减小趋

近零，这样就避免了刚性冲击，改善了凸轮机构的工作平稳性。因此，这种凸轮机构

适合在中、低速条件下工作。

章节授课课班

TOPIC3盘形凸轮轮廓曲线的设计讲授2中专0101

名称形式时级

教学根据工作要求已经选定从动件的运动规律，并已知凸轮的转向和基圆半径，就可以进行

目的轮廓曲线的设计

教学

反转法

重点

教学

反转法

难点

辅助课外

手段作业

课后

体会

作图原理

反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，

凸轮不动，从动件一方面绕圆心作-3,另一方面在自己的导路中按预定的规律

运动。

尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。

二、作图

1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮

(1)、选取适当比例尺作位移线图和基圆

(2)、作位移线图和基圆取分点保持等分角度一致

(3)、沿导路方向量取各点的位移量

(4)、光滑连接各点，形成轮廓曲线

2、滚子移动从动件盘形凸轮

(1)、同前

(2)、在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心，以滚子半径为半径作若

干个滚子圆，此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。它是实际与滚子

接触的凸轮轮廓，所以称为凸轮的实际轮廓。

章节授课课班

螺纹概述讲授2中专0101

名称TOPIC1形式时级

教学

了解螺纹的应用和分类、代号

目的

教学

了解螺纹的应用和分类、代号

重点

教学

了解螺纹分类、代号

难点

辅助课外

模型

手段作业

课后

体会

螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。

利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置，称为螺旋传动。

一、螺纹的形成

二、螺纹的类型

1、线数分

在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为

单线螺纹。

也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺

纹和三线螺纹。

单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于

双线・皎«)

传动。

2、按螺旋线绕行方向

按螺旋线绕行方向的不同，乂有右.旋螺纹和左旋螺纹之分。

通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。

3、位置分

螺纹有外螺纹和内螺纹之分。在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上

形成的螺纹，称为内螺纹。

普通螺纹又有粗牙和细牙两种。公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，

螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。细牙螺纹比粗牙螺纹

的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙摞纹。

三、螺纹的主要参数

螺纹的士要参数；

(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径(d),对内螺纹是牙底圆柱直

径(D)。标准规定大径为螺纹的公称直径。

(2)小径(d】、D.)——螺纹的最小直径。对外螺纹是牙底圆柱直径(4),对内螺纹是牙顶圆柱

直径①)。

(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想见柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸

起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。此假想圆柱称为中径圆柱。

(4)螺距(P)一—在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

(5)导程(S)——同一螺旋线匕相邻两牙在中径线卜.对应两点之间的轴向距离。对单线螺

纹，S-P：对丁线数为n的多或螺纹，S=npo

(6)牙形角(Q)一—在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。

(7)升角(入)一一在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。

四、螺纹代号与标记

1.普通螺纹

螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。

例M24X—5g6g—L

其中M24一一代表公称直径为24mm的螺纹

1.5----

左一一代表螺纹为左旋螺纹

5g——螺纹中径公差代号

6g——螺纹顶径公差代号

L一一代表螺纹旋合长度

注：(1)粗牙普通螺纹不标螺距

(2)中径与顶径公差代号相同只须标一个。

(3)右旋螺纹旋向不标

(4)中等旋合长度时可不标代号。短旋合长度时标S,长旋合长度时标L,特殊时也

可标出旋合长度数值，

2.管螺纹

非螺纹密封用的管螺纹由螺纹特征代号(G)、尺寸代号和公差等级代号(A、B)组成。

例：GII/2A表示公称直径为I1/2英寸公差等级为A级外螺纹。

Gl1/2表示公称直径为11/2英寸的内螺纹

注：(1)内螺纹不标公差等级代号。

(2)左旋螺纹可附加代号LH。例Gl1/2—LH。

(3)管螺纹的公称直径指管子的内径。

章

节授课课班

TOPIC2螺纹联接的基本类型和螺

名

称形式讲授时2级中专0101

纹联接件

教学

了解螺纹联接的基本类型

目的

教学

螺纹联接的基本类型

重点

教学

难点螺纹联接的基本类型

辅助

外

课

手段

业

模型作

后

会

一

一、螺纹联接件

螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈、防松零件等，它

们多为标准件，其结构、尺寸在国家标准中都有规定。它们的公称尺寸均为螺纹大径

d,设计时应根据标准选用。

1.螺栓(bolt)

螺栓的一部分为制有螺纹的螺杆，另一部分为螺栓头。螺栓头部形状很多，如六

角头、方头、圆柱头和T形头等，应用最多的是六角头。

2.双头螺栓(doubleendslud)

3.螺钉(screw)

4.紧定螺钉(setscrew)

5.螺母(nut)

6.垫片(washer)

二、螺纹联接的基本类型

螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。

1.螺栓联接

螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。螺

栓联接分为普通螺栓联接和配合螺栓联接。前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙，后者螺

栓杆与孔壁之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。

螺栓联接无须在被联接件上切制螺纹孔，所以结构简单，装拆方便，应用广泛。

这种联接通用于被联接件不太厚并能从被联接件两边进行装配的场合。

2.双头螺柱联接

双头螺柱联接是将双头螺柱的一端旋紧在被联接件之一的螺纹孔中，另一端则穿

过其余被联接件的通孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。这种联接通用于被联

接件之一太厚，不能采用螺栓联接或希望联接结构较紧凑，且需经常装拆的场合。

3.螺钉联接

螺钉联接是将螺钉穿过一被联接件的通孔，然后旋入另一被联接件的螺纹孔中。这种联接不

用螺母，有光整的外露表面。它适用于被联接件之一太厚且不经常装拆的场合。

4.紧定螺钉联接

紧定螺钉联接是将紧定螺钉旋入被联接件之一的螺纹孔中，并以其末端顶住另一

被联接件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相互位置。这种联接多用于

轴与轴上零件的联接，并可传递不大的载荷。

章节授课课班

螺纹传动类型和应用讲授1+1中专0101

名称TOPIC4形式时级

教学了解螺纹传动特点和应用。能熟练运用左、右手法则判E析运动方向。

目的掌握螺纹传动移动距离的计算。

教学

能熟练运用左、右手法则判断运动方向。

重点

教学能熟练运用左、右手法则判断运动方向。

难点掌握螺纹传动移动距离的计算。

辅助课外

模型

手段作业

课后

体会

•、概述

螺纹传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动

主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。

螺纹传动特点：结构简单，传动连续、平稳、承载能力大、传动精度高。但在传

动中磨损较大效率低。

二、普通螺旋传动

1.普通螺旋传动：指由螺杆和螺母组成的简

单螺旋副。

2.运动方向的判定

螺杆、螺母的运动方向可根据左右手螺旋法则

来判定：

左旋螺杆（螺母）伸左手，右旋螺杆（螺母）伸右

手。半握拳，四指顺着螺杆（或螺母）的旋转方向，

大母指的指向，即为螺杆［螺母）的移动方向。

若当螺杆（螺母）原地旋转，螺母（螺杆）移动时，螺母（螺杆）

移动方向与大拇指指向相反。

3.移动距离

L=n•S（mm/min）

三、其它螺旋传动

1.差动螺旋传动

差动螺旋传动是指活动螺母与螺杆产生差动的螺旋传动机

构。差动螺旋传动机构可以产生极小的位移，而其螺纹的导程并

不需要很小，加工比较容易.所以差动螺旋机构常用于测微器，

计算机，分度机，以及许多精密切削机床仪器和工具中。

2.滚动螺旋传动

为了提高螺旋传动的效率，螺纹面之间采用滚动摩擦代替滑动摩擦，这种技术就

是滚动螺旋传动。

滚珠螺旋传动，传动效率高，传动时运动平稳，动作灵敏。但结构复杂，制造技

术要求高，外形尺寸较大，成本高。目前主要应用在精密传动的数控机床上，以及自

动控制装置、升降机构和精密测量仪器中。

章节授课课班

带传动概述讲授1中专0101

名称TOPIC1形式时级

教学1、熟悉带传动的特点及类型。

目的2、掌握三角带的构造、标准。

五

学

重

点带传动的特点、

教学

点

难带传动的特点、

辅助课外

手段作业

后

会

一

带传动是由主动轮，从动轮和传动带所组成，靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。

、带传动的特点和类型

1.带传动的特点

与其它传动形式相比较，带传动具有以下特

点：

(1)由于传动带具有良好的弹性，所以能缓

和冲击、吸收振动，传动平稳，无噪声。但因带

传动存在滑动现象，所以不能保证恒定的传动

比。

(2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和

动力的。因此过载时，传动带在轮缘上会打滑,

从而可以避免其它零件的损坏，起到安全保护的

作用。但传动效率较低，带的使用寿命短；轴、轴承承受的压力较大。

(3)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。

⑷结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。但不适用于高温、有易燃易爆物质的场合。

2.带传动的类型

带传动可分为平型带传动、二角带传动、圆形带传动和同步带传动等。

(1)平型带传动

(a)平型带传动(b)三角带传动(c)圆形带传动(d)同步带传动

平型带(flatbelt)的横截面为矩形，已标准化。常用的有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和

化纤带等。

平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动(openbeltdrive)和交

叉式传动(crossedbeltdrive)等。开口式传动，两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动,

两带轮转向相反，传动带容易磨损。

(2)三角带传动

三角带(V—belt)的横截面为梯形，已标准化。三角带传动是把三角带紧套在带轮上的梯形

槽内，使三角带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。

在相同条件下三角带传动比平型带传动的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角带的传动能力

为平带的3倍。故三角带传动能传递较大的载荷，获得了广泛的应用。

(3)圆形带传动

圆形带常用皮革制成，也有圆绳带和圆锦纶带等，它们的横截面均为圆形。圆形带传动只适

用于低速、轻载的机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。

(4)同步带传动

同步带(synchronusbolt)传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动和动力的。由

于钢丝绳受载荷作用时变形极小，又是啮合传动，所以同步带传动的传动比较准确。

二、三角胶带的构造和标准

1.三角胶带的构造

三角胶带都制成无接头的环形。

它由包布层、伸张层、强力层和压缩层四个部分组成，包布层多由胶帆布制成，它是三角带

的保护层。伸张层和压缩层主要由橡胶组成，当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。强力层

由几层棉帘布或一层线绳制成，用来承受基本的拉力。

2.三角胶带的标准

三角胶带是标准件，由专业工厂生产。按截面尺寸的大小，三角胶带分为0、A、B、C、D、

E、F七种型号。线绳结构的三角胶带目前只生产。、A、B、C四种型号。

三角带的内周长度称公称长度。三角带中性层的长度称节线长度。

例如“B2400”表示三角带型号为B型，内周长2400mm。

★-H-

早下授课出捋课班

TOPIC2带传动的工作原理形式讲授时2级中专团①

名称

教学1、了解带传动的受力分析方法，熟悉车在传动的应力分布规律。

目的2、理解弹性滑动、打滑的概念及区别。

教学1、了解带传动的受力分析方法，熟悉带传动的应力分布规律。

重点2、理解弹性滑动、打滑的概念及区别。

教学

理解弹性滑动、打滑的概念及区别。

难点

辅助课外

手段作业

后

会

一

一、带传动的受力分析

1、静止时

带预紧套在带轮上，带轮两边的张紧力相等，为初拉力（F。）。

2、带负载传动时

带与带轮接触面间有摩擦力，带绕上主动轮的一边被拉紧（紧边），拉力由F。增大到R；另

一边（松边）拉力由F。降至F2。

有效拉力：紧边与松边拉力的差值（FLFI为带传动中起传递转矩作用的拉力。又称有效圆

周力Fto

Ft=F-F2=2Fr

实际上有效圆周力等于带与带轮之间的摩擦力总和2Ff。

假定带工作时总长度不变，则F「F。=F0-F2

所以F1+F2=2FO

则紧边拉力FpFo+Ft/2I

松边拉力F2=FO-F./2J

3、临界状态时

在预紧力F。一定时，传递的有效拉力R等于极限摩擦力卜〜巾时。带将打滑。

带能传递的最大圆周力为（I-"3”）

二、带传动的应力分析

传动带工作时产生三种应力：

1、拉应力

工作时由紧边拉力R和松边拉力F2引起的应力。

。尸R/A(MPa)

o2=F2/A(MPa)

2、弯曲应力

传动带弯曲时产生的应力。

3、离心拉应力

传动带绕带轮作圆周运动时带上每一质点都不可避免地受离心力作用而产生离心拉应力

各截面处应力是不相等的，传动带紧边绕入小带轮处应力最大

o3=oi+oM+oc(MPa)

三、滑动分析

1、弹性滑动

传动带具有一定的弹性，受到拉力后要产生弹性伸长，拉力大伸长量也大。传动带工作时，

紧边拉力R比松边拉力F2大，所以紧边比松边的弹性变形量大。

当传动带绕入主动带轮时，轮上的A点和带上的B点更合，线速度相等。随着主动带轮的转

动，带上B点的拉力由件减少到用，带的伸长量也相应地喊少。这样轮上的A点到了8点时，带

上的B点才到R点，，Bi点滞后于8点。由此可见，传动带随主动带轮运动的过程中，由向后的

微小滑动，使带的线速v落后于主动轮的线速度％。传动带绕入从动轮时，带上的C点和轮上的

D点重合。传动带是由松边过渡到紧边的，所以带所受的拉力F2增大到R,带的变形量也逐渐增

加。带上的C点已到G点时，轮上的D点才到Di点，Di点滞后于G点。

可见传动带在从动轮表面有向前的微小滑动，使传动带的速度V大于从动轮的线速度。。

由传动带的弹性变形而引起的滑动称为弹性滑动。弹性滑动在带传动中是不可避免的。因此

带传动不能保证有准确的传动比。

2、打滑

当传动所需要的圆周力大于极限摩擦力时，传动带将在带轮轮缘上产生显著的相对滑动，这

种现象称为打滑。打滑时，传动带的速度迅速下降，使传动失效。带传动正常工作时是不允许打

滑的。

章节三角带传动设计霭讲授《班

TOPIC32"中专0101

名称

教学

知道带传动的失效形式及设计准则，，会设计三角带传动。

目的

教学

重点

教学

熟悉三角带传动的设计步骤

难点

轴

助课外

的

段

作业

课后

体会

一、带传动的失效形式和设计准则

带传动的主要失效形式：打滑，疲劳破坏。

带传动设计准则：既要保证传动带具有足够的传动能力，不打滑；乂要保证传动带具有足

够的疲劳强度，达到预期使用寿命。

二、三角带传动设计的原始数据和主要内容

1、三角带传动的原始数据般为：

(1)传递的功率P(KW)；

(2)大、小带轮的转速加、nMr/min)或传动比；

(3)传动对外廓尺寸的要求；

(4)传动的用途和工作条件。

2、三角带传动主要内容：

(1)确定三角带的型号，根数和长度；

(2)选定传动的中心距；

(3)带轮基准宜径及结构尺寸：

(4)计算初拉力和带对轴的压力。

三、三角带传动的设计步骤

1、确定计算功率Pc

计算功率Pc是根据所传递的名义功率P及三角带传动的工作情况确定的.

Pc=KAP

表9-2工作情况系数KA

原动机

III

工作机一天工作时1百

10-10〜>

W10>16W10

161616

载荷液体搅拌机、离心式水衰、离心式压缩机、

平稳轻型输送机、鼓风机和通风机(W

载荷旋转式水泵、机床、剪床、振动筛、压力

变动小机

螺旋式输送机、斗式提升机、往复式水泵、

载荷变

压缩机、锻锤、粉碎机、锯木机、纺织机、

动较大

饲料压粒机、和木工机械

载荷变碎矿机(旋转式、颗式)、球磨机、棒磨机、

动很大起重机、挖掘机、脱粒滚筒.、橡胶馄压机

表9-3三角带轮最小直径d-n

型号0ABCDEF

d.in71(63)100(90)140(125)200315500800

1、选择三角带型号

根据计算功率Pc和小带轮转速nb由图9-8选取三角带的型号。(若Pc、V的交点落在交线

附近,可同时用两种型号作为两个方案计算,然后比较,选取。)

3.确定大、小带轮的直径di,ch

(1)初选小带轮的直径

当三角带的型号确定后，小带轮直径愈小,结构愈紧凑，三角带的弯曲应力。bi则愈大，三角

帝寿命降低,小愈小，圆周速度愈小，单根三角带传递的功率Po也愈小，故对最小直径加以限

制,d］皿见表9-3。

表9-4三角带轮直径系列(mm)

型号0AC

用优用“用优用可用优用可用优用可用优用可用优用可用优用可

先以先以先以先以先以先以先以

选选选选选选选选选选选选选选

63679095140125200212355375500530710750

7175100106160132224236400425560600800990

带

809011211818015025026545047563067010001250

10011212513220017028030050056071090011201500

轮125140140150250224315355630630800112014001800

1601501602243152804003758097101000140016002240

直2001801802804003005004501000750125015002000

2242003005003556305601120900160018002500

径2502503556303758006001400106020001900

3151.)080045010007101600125025002240

系4005601(X)0560125075020001500

50071060016009001800

6307101120

7圳'J

7501-100

900

(2)校核带的速度V

带速：V=Jidm/60X1000(m/s)

V愈小,单根三角带传递功率Po的能力愈小,传递功率P时,所需带的根数愈多。但V过高，使

离心力过大,带与带轮间的正压力降低,从而使摩擦力减小。故带速在5m/s〜25m/s较合适，否则

要调整带轮的直径，以调整带速。

(3)计算大带轮的直径

d2=(ni/n2)dpidi(mm)

计算后得心值按表9-4圆整。

4.确定带传动的中心距a和带的基准长度L

1)初定中心距aJ

中心距过小，结构紧凑，单位时间绕带轮次数增加,应力循环次数增加，寿命下降，小带轮包角

a「也会减小,降低传动能力.口心距过大,速度大时,会产生颤动，传动尺寸也增大.

i+dz)Wa(iW2(di+cb)

若设计时未提中心距要求,可估算:as

(2)初算带的基准长度L

2

Lo=2ao+n(di+d2)/2+(d2-di)/4a0(min)

根据L。和三角带型号，由表9-1选取相应的Lp。

(3)确定实际中心距a

近似计算：a=ao+(L,-Lo)/2(mm)

考虑调整,补偿的需要，中心距的变化范围：

(4)校核小带轮包角5

小带轮包角近似计算：

a.=180°-(d2-di)X°/a21200

由上式可见，a1与i有关,i愈大,ch-ch的差值愈大，则入愈小.故三角带的传动比一般取i〈7,

必要时可达1()。一般i=2〜5o也可用增大中心距a的方法增大Q।。

5.确定三角带根数Z

Z=Pc/(Po+APo)K«KiKq

Ka一包角系数见表9-5O

Kq—强力层材质系数见表9-6o

b一长度系数见表9-7o

胶带根数Z取整数

为避免载荷分布不均,带的根数不宜过多，一般不宜超过8根。

表9-5包角系数

180170160150140130120110100

包角OOOOOOOOa90°

Ka

见表9-6强力层材质系数。

棉帘布、棉线绳结构的三角带1

合成纤维线绳结构的三角带，如聚氨脂带、锦纶带等

表9-7长度系数

内周长度长度系列K.

Li(nun)0ABCDEF

450

500

560

630

710

800

900

1000

1120

1250

1400

1600

1800

2000

2240

2500

2800

3150

3550

4000

4500

5000

5600

6300

7100

G.确定初拉力Fo

适当的初拉力是保证带正常工作的重要因素。

初拉力不足：摩擦力小，可能打滑。

初拉力过大:会使胶带寿命降低,对轴及轴承的压力增大。

单根三角带初拉力可按下式计算：

Foa-l)+qv2(N)

7.计算带对轴的压力Q

为了设计支承带轮的轴和轴承,需确定带对轴的压力Q,若不考虑拉力差,则压力Q可近似按两

边的张紧力F。的合力来计算。

Q=2ZF(.cos(B/2)

=2ZFoCOS(90°-a^2)

=2ZF0sin(a1/2)(N)

表9—8弯曲影响

系数L

图9—9三角带作用在轴上的力

带的型号Ki.

0X10-3

AX10一3

BX10一3

CXl()7

DX10-3

EX10-3

FX10-3

表9—9传动比系数降

传动比iKi

1-1.041

表9-10包角a=180°平稳工作情况下单根三角带所能传递的功率(KW)

型小常轮股带速度(m/»)

宣任5

号(mm)6678910111213151617181920

50〜630.310.360.420.480530.590.650.710.770.830.880.930.971.011.041.07

710.330.400.470.540.600.660.730.790.850.910.961.021.071.101.141.18

0

800.380.460.520.600.670.740.780.850.920.981.041.091.151.201.251.29

>900.420.500.580.660.740.820.880.951.021.081.141.201.261.311.36