带传动的设计计算

任务一

带传动的设计计算项目三带式输送机传动件的设计机械设计基础

(第四版)带式输送机工程实例

带式输送机电动机V带传动一级齿轮减速器传动滚筒输送带

带式输送机主要由电动机、传动带、一级圆柱齿轮减速器、输送带、传动滚筒、机架等部分组成。工作中通过传动滚筒与输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料在输送带上与输送带一起运动，主要用来输送松散物料或成件物品。

零件根据作用不同分为（1）传动零件带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和螺旋传动等；（2）连接零件螺纹连接、键连接和联轴器连接等；（3）支承零件轴、轴承等。失效如果零件承受的载荷超过材料的承载能力，就会发生过大的变形或断裂而不能继续正常工作。通用机械零件，其强度、刚度、稳定性是主要失效形式，对于高速传动的零件还应考虑振动问题。

强度构件在载荷作用下，抵抗破坏或塑性变形的能力。强度失效构件因强度不足而丧失正常功能。刚度构件在载荷作用下，抵抗变形或保持弹性变形不超过允许数值的能力。刚度失效构件因刚度不足而丧失正常的工作能力。失稳零件承受过大的轴向压力，就会发生弯曲，失去原有稳定的平衡状态的现象。强度失效刚度失效失稳设计准则防止失效和进行设计计算的依据。1、强度准则零件在危险截面处的最大应力不超过允许的限度2、刚度准则零件在载荷作用下产生的弹性变形量不超过机器工作性能允许的极限值≤≤≤≤

3、耐磨性准则零件的磨损量在预定限度内不超过允许量

≤≤≤4、振动稳定性准则避免零件工作时的固有频率和外力振动频率相等或成整数倍＜＞

5、散热性准则零件工作时温度不应超过许用工作温度

≤

由于带式输送机电动机转速高，冲击性载荷比较大，V带传动有减震、吸收冲击性载荷的作用，同时还有过载保护，因此在多级传动系统中，带传动常被放在高速级，带动齿轮减速箱的齿轮进行减速运行，满足工作要求。

（1）掌握带传动的组成、工作原理、特点、应用场合。（2）掌握普通V带与V带轮的结构和标准。（3）理解带传动中的初始拉力、紧边拉力、松边拉力、有效圆周力的含义及其相互之间的关系。（4）理解传动带中三种应力产生的原因及应力分布图。（5）掌握带传动中弹性滑动和打滑产生的原因及其对传动的影响。（6）掌握带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的设计计算方法和参数选择的原则。（7）掌握带传动常用的张紧方法和装置。

（一）带传动组成、类型及特点1.带传动组成组成由主动带轮、从动带轮紧套在两轮上的传动带。带传动组成一、带传动的组成及特点带的传动过程原动机转动主动轮转动驱动主动轮从动轮转动带与轮的摩擦带传动过程

按工作原理分类

（1）摩擦带传动靠传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。（2）啮合带传动靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合来传递运动和动力。摩擦带传动啮合带传动2、摩擦带传动的特点（1）传动平稳，噪声小，缓冲吸振。（2）过载保护其它零件不受损坏。（3）可远距离传动。（4）弹性滑动，使传动比不准确。（5）效率较低，寿命较短，且对轴的压力大。

不适用于高温和易燃等场合。摩擦带3、啮合带传动的特点（1）无相对滑动，传动比准确。（2）强力层强度高，适用于高速传动。（3）可用直径较小的带轮，能获得较大的传动比。（4）传动效率高。（5）初拉力较小，故轴和轴承上所受的载荷小。（6）精度要求较高、成本高。（7）恶劣环境能正常工作。啮合带

（二）常用摩擦带的类型、组成、特点及应用场合摩擦带类型平带传动圆带传动V带传动多楔带传动

按传动带的截面形状分1、平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带2、V带截面形状为梯形，两侧面为工作表面。V带3、多楔带是在平带基体上由多根V带组成的传动带。多楔带4、圆形带横截面为圆形。圆形带（一）V带1、V带的结构2、V带的标准（1）V带的规格二、V带和V带轮节宽bp基准直径dd基准长度Ldbp节面节线（2）V带参数

普通V带和窄V带的标记由带型、基准长度和标记号组成。A－1100GB/T13575.1—2008

国标代号基准长度v带型号A型普通V带，基准长度1100mm。（3）V带标记（二）V带轮1.V带轮的参数BφbofbdδHhfehaddda

槽角φ＝32°、34°、36°、38°2.V带轮的材料带轮材料灰铸铁应用最广。当v≤25m/s时，用HT150或HT200

；当转速较高时，可采用铸钢或钢板冲压焊接结构。传递小功率时，可用铸铝或工程塑料。3.V带轮结构是由轮缘、轮毂、轮辐组成，按V带轮的结构分为实心式、辐板式、孔板式和椭圆轮辐式。按带轮的基准直径的不同，选择带轮结构。S型-实心带轮（dd＜150mm）P型-辐板带轮（dd＝150～450mm）H型-孔板带轮（dd＝150～450mm）E型-椭圆轮辐带轮（dd＞450mm）（一）带传动的受力分析1.带传动的有效拉力初拉力F0

传动带静止时所受拉力。传动带传动时，紧边拉力F1和松边拉力F2。F1＋F2＝2F0；有效圆周力F带两边的拉力差。

F＝F1－F2＝

Ff三、带传动的受力分析和应力分析2.带传动的最大有效圆周力打滑当F≥Ff时，带将在带轮发生相对滑动。

现象打滑使从动轮转速急剧下降，使传动失效。同时也加剧传动带过度磨损而很快松驰。带传动所能传递的最大有效圆周拉力为欧拉公式影响带传动能力的因素:（1）初拉力F（2）摩擦系数f（3）包角α（二）带传动的应力分析1.应力的概念内力物体内部某一部分与另一部分之间的相互作用的力。横截面的内力简称为轴力，用符号N来表示。正的轴力表示受拉；负的轴力表示受压。

杆件的强度不仅与轴力的大小有关，还与横截面的大小有关，即杆的强度取决于内力在横截面上分布的密集程度。

拉伸试验正应力σ垂直于截面的分量

剪应力τ沿截面的分量。应力的单位是帕斯卡，用符号Pa表示，1Pa=1N/m2，1Gpa=103MPa=109Pa

单位面积上的内力，称为应力。ΔAΔFCCτσp应力的分类2.带传动的应力分析

三种应力共同作用，使带处在变应力条件下工作，故带易产生疲劳破坏。（一）带传动的弹性滑动和打滑1.带传动的弹性滑动弹性滑动由于带的弹性变形而引起带与带轮间的局部相对滑动。是带传动所不可避免的特性。四、带传动的弹性滑动、打滑和设计准则

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υ2总是低于主动带轮的圆周速度υ1

。滑差率ε

υ2相对于υ1的降低率。

滑差率ε

=0.01～0.02,其值不大，可不予考虑。ε是变量，故带传动的传动比不准确。

打滑当需要传递的有效圆周力大于极限摩檫力时，带与带轮间将发生全面滑动现象。

后果打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，致使传动失效。带在大轮上包角一般大于在小轮上的包角，所以打滑总是先在小轮上开始。

2.带传动的打滑带轮包角（二）带传动的失效形式和设计准则

≤欲保证带不打滑,则带的最大有效圆周力

失效形式是打滑和疲劳损坏。

设计准则为在保证带传动不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。欲保证带具有一定的疲劳寿命,必须满足强度条件1.设计要求与数据

带式输送机普通V带传动，载荷变动较小。已知电动机额定功率P=3kW，转速n1=960r/min，传动比i=3，每天工作两班制。2.设计内容

选择V带的型号，确定长度、根数、传动中心距、V带轮的基准直径及结构尺寸等。

3.设计步骤、结果及说明

（1）确定计算功率PC由表查得KA=1.2，

PC=KAP=1.2×3=3.6(KW)

（2）选取普通V带型号根据PC=3.6kW，n=960r/min，选用A型普通V带。（3）确定带轮基准直径dd1、dd2根据表选取ddmin=75mm且dd1=100mm>ddmin=75mm大轮带轮基准直径dd2为

d2=id1=3×100=300

mm,选取标准直径dd2=315mm

工况适用范围载荷类型空、轻载启动重载启动每天工作时间/h＜1010～16＞16＜1010～16＞16载荷变动微小液体搅拌机、通风机和鼓风机(P≤7.5KW)、离心机水泵和压缩机、轻型输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动较小带式输送机(不均匀载荷)、通风机(P＞7.5KW)、发电机、金属切削机床、印刷机、冲床、压力机、旋转筛、木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、摩擦机、冲剪机床、橡胶机械、振动器、纺织机械、重型输送机、木材加工机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机、摩擦机、卷扬机、橡胶压延机、压出机1.31.41.51.51.61.8工作情况系数KA

PC/kW

普通V带轮的基准直径（dd）系列

V带轮型号YZABCDEddmin205075125200355500基准直径系列2022.4252831.535.54045505663717580(85)90(95)100106112118125132140150160(170)180200212224(236)250(265)280315355375400(425)450(475)500(530)560630…（4）验算带速m/s带速度在5~25m/s范围内。（5）确定带的基准长度和实际中心距按结构设计要求初步确定中心距

≤≤290.5≤≤830

mm普通V带的基准长度（Ld）系列

V带轮型号LdA630700790890990110012501403155016401750B9301000110012101370156017601950218023002500C15651760195021952420271528803080352040604600实际中心距a为

中心距a的变动范围为

mm

mmmm中心距的变动范围为458～532mm。选取基准长度

mm（6）校验小带轮包角

（7）计算V带的根数z≥根据dd1=100mm，n=960r/min，查表，用内插法得P0=0.958KW

根据dd1=100mm，n=960r/min，i=3，查表，得功率增量Δp0=0.11KW根据带的基准长度Ld

=1640mm，由表查得带长度修正系数KL=0.99

型号小带轮基准直径dd1小带轮转速n14007308009801200146016002000A750.270.420.450.520.600.680.730.84900.390.680.680.790.931.071.151.341000.470.830.830.971.141.321.421.661250.671.191.191.401.661.932.072.441600.941.691.692.002.362.742.943.42B1250.841.341.441.671.932.202.332.501601.322.162.322.723.173.643.864.152001.853.063.303.864.505.155.465.132502.504.144.465.225.045.857.207.87单根普通V带的基本额定功率P0型号传动比i小带轮转速n14007308009801200146016002000A1.35～1.51≥20.040.050.070.090.080.100.080.110.110.150.130.170.150.190.190.24B1.35～1.51≥20.100.130.170.220.200.250.230.300.300.380.360.460.390.510.490.63单根普通V带的额定功率增量ΔP

KL

LdYZABCDE15500.9816400.9917501.00普通V带的基准长度及长度修正系数KL取Z=4根

V带根数z＜10应圆整为整数。根据包角=154.50，由表查得包角系数Kα=0.929

普通带根数包角系数Kα小轮包角α1180°175°170°165°160°155°150°Kα10.990.980.960.950.930.92小轮包角α1145°140°135