第4章带传动和链传动

1、第4章带传动和链传动1 第四章第四章 带传动与链传动带传动与链传动 【能力目标】 【案例导入】 【知识要点】 4.1带传动的类型 、特点与应用 4.2 V带与V带轮 4.3带传动的运动特性分析 4.4带的弹性滑动与打滑 4.5普通V带传动的设计 4.6 带传动的张紧装置 4.7 带传动的使用与维护 4.8 链传动组成 、特点、应用及类型 4.9 链传动的运动特性 4.10 链传动的失效形式 4.11 链传动的布置、润滑与维护 4.12 应用举例 第4章带传动和链传动2 1、了解带传动和链传动的特点与适用场合。 2、正确区分带传动的打滑、弹性滑动等概念。 3、能够分析影响带传动工作能力的因素及带

2、传动的 失效形式。 4、能够正确安装和布置带传动及链传动。 5、能初步设计V带传动。 6、能够分析链传动中的速度不均匀性及失效形式。 7、了解普通V带、带轮、滚子链和链轮的构造。 返回目录 【能力目标能力目标】 第4章带传动和链传动3 返回目录 【案例导入案例导入】 带传动是工程中常用的传动机带传动是工程中常用的传动机 构之一，如图所示为一带式运构之一，如图所示为一带式运 输机，由电动机带动，通过带输机，由电动机带动，通过带 传动及齿轮传动，带动运输带传动及齿轮传动，带动运输带 工作。选择何种类型的带传动工作。选择何种类型的带传动 及如何布置带传动对传动最有及如何布置带传动对传动最有 利？如何

3、保证带传动正常工作利？如何保证带传动正常工作 且有一定的工作寿命？且有一定的工作寿命？ 链传动也是机械工程中一种常链传动也是机械工程中一种常 用的传动机构，自行车及摩托用的传动机构，自行车及摩托 车中所用的就是滚子链传动。车中所用的就是滚子链传动。 第4章带传动和链传动4 带传动通常由主动轮带传动通常由主动轮1、从动轮、从动轮2和张紧在两和张紧在两 轮上的挠性传动带轮上的挠性传动带2组成。按工作原理来的不组成。按工作原理来的不 同，带传动可以分为摩擦型带传动和啮合型同，带传动可以分为摩擦型带传动和啮合型 带传动。带传动。 返回目录 4.14.1带传动的类型带传动的类型 、特点与应用、特点与应用

4、 4.1.14.1.1带传动的类型带传动的类型 图图4-24-2摩擦带传动摩擦带传动 图图4-34-3啮合带传动啮合带传动 第4章带传动和链传动5 摩擦型传动带，按横截面形状可分为平带、摩擦型传动带，按横截面形状可分为平带、V 带、多楔带和圆带等带、多楔带和圆带等 。 返回目录 a) 平带平带b) V带带c)c)多楔带多楔带 d) d)圆带圆带 第4章带传动和链传动6 平带由多层胶帆布构成，其截面为扁平矩形，工作面是与轮面相 接触的内表面（图4-4a）；平带传动的的形式有：开口传动，用 于两带轮轴线平行且转向相同的传动中（图4-5a）；交叉传动， 用于两带轮轴线平行且转向相反的传动中（图4-5

5、b）；半交叉传 动，用于两带轮轴线在空间交错的传动中（图4-5c），交错角通 常为90。 返回目录 1平带传动平带传动 a) 开口带传动开口带传动 b)交叉带传动交叉带传动 c) 半交叉带传动半交叉带传动 a) 开口带传动开口带传动 b)交叉带传动交叉带传动 c) 半交叉带传动半交叉带传动 第4章带传动和链传动7 V带的横截面为等腰梯形，其工作面是与轮槽相带的横截面为等腰梯形，其工作面是与轮槽相 接触的两侧面，而接触的两侧面，而V带与轮槽底并不接触。由于带与轮槽底并不接触。由于 轮槽的楔形效应，初拉力相同时，轮槽的楔形效应，初拉力相同时，V带传动较平带传动较平 带传动能产生更大的摩擦力，故能传

6、递较大的圆带传动能产生更大的摩擦力，故能传递较大的圆 周力。周力。 返回目录 2.V2.V带传动带传动 第4章带传动和链传动8 返回目录 图图4-64-6平带与平带与V V带传动能力比较带传动能力比较 平带与V带的传动能力比较 当平带和当平带和V V带在相同的初拉力作带在相同的初拉力作 用下而受到同样的压紧力用下而受到同样的压紧力F FN N时，时， 平带与带轮接触面上的摩擦力平带与带轮接触面上的摩擦力 为为 ，而，而V V带与带轮接触带与带轮接触 面上的摩擦力为：面上的摩擦力为： fFfF NN 2 sin fF fF fF N N N 式中，为V带轮轮槽角， 为当量摩擦系数。显 然 ，因此

7、在相同条件下，V带能传递较大的功率。V 带传动平稳，且通常是多根带并用，因此应用更广泛,但只 能用于开口传动。 2 sin/ ff ff 第4章带传动和链传动9 多楔带以其扁平部分为基体，上面有几条等距 纵向槽，其工作面是楔的侧面。这种带兼有平 带的弯曲应力小和V带的摩擦力大等优点，常用 于传递动力较大而又要求结构紧凑的场合。 返回目录 3 3多楔带传动多楔带传动 4 4圆带传动圆带传动 圆带的截面为圆形，圆带的传动能力小，常用 于轻载机械和仪表等装置中。 第4章带传动和链传动10 1）适用于中心距较大的传动，但传动的外廓尺寸较大。 2）带具有弹性，可缓冲和吸振；工作时带与带轮间存在弹性滑动，

8、 因此传动比不准确，不能用于要求传动比精确的场合。 3）传动平稳，噪音小。 4）过载时带与带轮间会出现打滑，使得带传动失效。过载打滑可 防止其他零件损坏，起安全保护作用。 5）结构简单，制造容易，维护方便，成本低。 6）传动效率较低； 7）带的寿命较短； 8）带传动常需要张紧装置； 9）带传动中由于摩擦会产生火花，故不能用于有易燃、易爆介质 的危险场合。 返回目录 4.1.24.1.2带传动的特点和应用带传动的特点和应用 第4章带传动和链传动11 普通普通V V带为无接头的环形传动带，均由以下四部分带为无接头的环形传动带，均由以下四部分 组成：组成： 1 1）包布层：由胶帆布制成，起保护作用；

9、）包布层：由胶帆布制成，起保护作用； 2 2）顶胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受拉伸；）顶胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受拉伸； 3 3）底胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受压缩；）底胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受压缩； 4 4）抗拉层：由抗拉强度较高的化学纤维构成。）抗拉层：由抗拉强度较高的化学纤维构成。 返回目录 4.2 V4.2 V带与带与V V带轮带轮 4.2.1普通普通V带的结构和尺寸带的结构和尺寸 第4章带传动和链传动12 返回目录 图图4-8 普通普通V带结构带结构 按结构不同分为绳芯 V带和帘布芯V带两种 承受基本拉伸载荷的 形式。 当V带在带轮上弯曲时，在 带中保持原长度不变的周 线

10、称为节线，由全部节线 构成的面称为节面，带的 节面宽度称为节宽，以bp 表示。带在弯曲时，该宽 度保持不变。 普通V带的带高与节宽 之比（ ）约为0.7， 楔角 。 p bh/ 40 第4章带传动和链传动13 返回目录 4.2.24.2.2普通普通V V带轮的材料和结构带轮的材料和结构 V带轮是普通V带传动的重要零件，它必须 具有足够的强度，但又要重量轻，质量分 布均匀；轮槽的工作面对带必须有足够的 摩擦，又要减少对带的磨损。通常采用铸铁、 钢或非金属制成。一般采用铸铁HT150、 HT200，高速时宜采用钢制齿轮。 第4章带传动和链传动14 返回目录 图图4-94-9带轮结构带轮结构 V带轮

11、一般由轮缘、轮幅（或腹板）和轮 毂三部分组成，在轮缘处有相应的轮槽 （图4-9），各种截型V带轮槽的参数及 尺寸见表4-3。应当指出，各种截型普通 V带的楔角均为40，但V带在不同直径 的带轮上弯曲时，其截面变形，楔角变 小。为使带能有效贴紧在轮槽两侧面上， 应使带轮的轮槽角等于或尽量接近于变 形后的V带楔角，故限定V带轮楔角小于 40，且随带轮直径的减小而减小。带 轮上轮槽宽度等于V带节宽的圆周直径， 称为V带轮的基准直径 。 第4章带传动和链传动15 返回目录 4.34.3带传动的运动特性分析带传动的运动特性分析 4.3.1带传动的受力分析带传动的受力分析 图图4-13 带传动静止时带传动

12、静止时 图图4-14 带传动工作时带传动工作时 带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。静止时，带两边的拉力都等 于初拉力（图4-13）；传动时，由于带与轮面间摩擦力的作用，带 两边的拉力不再相等。绕进主动轮的一边，拉力由F0增加到F1，称 为紧边，F1为紧边拉力；而绕出从动轮边带的拉力由F0减为F2， 称为松边，F2为松边拉力(图4-14)。 第4章带传动和链传动16 返回目录 设环形带的总长不变，则在紧边拉力的增加量设环形带的总长不变，则在紧边拉力的增加量F1-F0F1-F0应等于应等于 在松边拉力的减少量在松边拉力的减少量F0-F2F0-F2 ，故可得，故可得 )( 2 1 210 FFF 带

13、传动正常工作时，紧边和松边的拉力差应等于带与带轮接触带传动正常工作时，紧边和松边的拉力差应等于带与带轮接触 面上产生的摩擦力的总和面上产生的摩擦力的总和 ，称为带传动的有效拉力，数值，称为带传动的有效拉力，数值 上等于带所传递的圆周力上等于带所传递的圆周力F F，即，即 f F 21 FFFF f 圆周力圆周力F F（N N），带速），带速V V（m/sm/s）和传递功率）和传递功率P P（kWkW）之间的关系为：）之间的关系为： 1000 Fv P 第4章带传动和链传动17 返回目录 带传动是靠摩擦力工作的，有效拉力的大小取决于带与带带传动是靠摩擦力工作的，有效拉力的大小取决于带与带 轮接触

14、面上产生的摩擦力总和的大小。在传动正常的情况轮接触面上产生的摩擦力总和的大小。在传动正常的情况 下，此摩擦力属于静摩擦力，并存在一极限值，即最大摩下，此摩擦力属于静摩擦力，并存在一极限值，即最大摩 擦力擦力 ；它的大小决定着带传动的传动能力。当带；它的大小决定着带传动的传动能力。当带 传动传递的功率传动传递的功率P P增大到使圆周力超过最大摩擦力时，带增大到使圆周力超过最大摩擦力时，带 与带轮间就会产生全面而显著的相对滑动，这种现象称为与带轮间就会产生全面而显著的相对滑动，这种现象称为 打滑。出现打滑时，虽然主动轮还在转动，但带和从动轮打滑。出现打滑时，虽然主动轮还在转动，但带和从动轮 都不能

15、正常运动，甚至完全不动，这就使传动失效。经常都不能正常运动，甚至完全不动，这就使传动失效。经常 出现打滑将使带的磨损加剧，传动效率降低，故在带传动出现打滑将使带的磨损加剧，传动效率降低，故在带传动 中应防止出现打滑。中应防止出现打滑。 maxf F 第4章带传动和链传动18 返回目录 在即将打滑的条件下，摩擦力总和达到极限值。带的紧在即将打滑的条件下，摩擦力总和达到极限值。带的紧 边拉力边拉力F F1 1与松边拉力与松边拉力F F2 2之间的关系可用柔韧体摩擦的欧之间的关系可用柔韧体摩擦的欧 拉公式来表示：拉公式来表示： f e F F 2 1 式中，式中，F F1 1、F F2 2为紧边和松

16、边拉力，为紧边和松边拉力，N N；f f为带与轮之间的摩擦系为带与轮之间的摩擦系 数；数； 为带在带轮上的包角，为带在带轮上的包角，radrad。 结合前面的表达式，可得：结合前面的表达式，可得： 1 1 2 0max f f f e e FF 增大包角和增大摩擦系数，都可提高带传动所能传递的圆周力。增大包角和增大摩擦系数，都可提高带传动所能传递的圆周力。 对于带传动，在一定的条件下对于带传动，在一定的条件下f f为一定值，而且为一定值，而且 22 1 1，所以摩，所以摩 擦力的最大值取决于擦力的最大值取决于 1 1。从上式看。从上式看F0F0增大，也能增大传动能力，增大，也能增大传动能力，

17、但初拉力过大将使带过早地失去弹性而缩短带的寿命。但初拉力过大将使带过早地失去弹性而缩短带的寿命。 第4章带传动和链传动19 返回目录 4.3.24.3.2带传动的应力分析带传动的应力分析 带传动时，带中产生的应力有三部分组成。带传动时，带中产生的应力有三部分组成。 (1) 由紧边和松边拉力产生的拉应力 紧边拉应力 松边拉应力 A F1 1 A F2 2 (2) 弯曲应力 b d Eha b 2 (3) 由离心力产生的拉应力 c A qv A FC c 2 第4章带传动和链传动20 返回目录 带的应力分布情况如图所示，从图中可见，带上的应带的应力分布情况如图所示，从图中可见，带上的应 力是变化的

18、。最大应力发生在紧边与小轮的接触处。力是变化的。最大应力发生在紧边与小轮的接触处。 带中的最大应力为：带中的最大应力为： 11maxbc 由于交变应力的作用由于交变应力的作用, ,将引起带的疲劳破坏，这是带将引起带的疲劳破坏，这是带 传动过程中一种常见的失效形式。传动过程中一种常见的失效形式。 第4章带传动和链传动21 返回目录 4.44.4带的弹性滑动与打滑带的弹性滑动与打滑 定义：定义： 由于带的两边弹性变形不等所引起由于带的两边弹性变形不等所引起 的带与带轮之间的微量相对滑动的带与带轮之间的微量相对滑动 产生的原因：产生的原因： 带的弹性、松边与紧边拉力差带的弹性、松边与紧边拉力差变形量

19、改变，相对轮滑动变形量改变，相对轮滑动 弹性滑动的特点：弹性滑动的特点： 弹性滑动不可避免弹性滑动不可避免 F 弹性滑动弹性滑动 弹性滑动范围弹性滑动范围 后果：后果： 带速滞后于主动轮，超前于从动轮带速滞后于主动轮，超前于从动轮v1 v带 带 v2 ， ，v1 v2 带传动传动比不稳定带传动传动比不稳定 F1 F2 紧边紧边 松边松边 第4章带传动和链传动22 返回目录 打滑打滑 n定义：定义： n带沿带轮面发生全面滑动带沿带轮面发生全面滑动 产生的原因：产生的原因： nFeFfmax 弹性滑动扩展到整个接触弧弹性滑动扩展到整个接触弧显著滑动显著滑动(打滑打滑) 特点：特点： n打滑可以避免

20、，而且应当避免打滑可以避免，而且应当避免 n短时打滑起到过载保护作用短时打滑起到过载保护作用 n打滑先发生在小带轮处打滑先发生在小带轮处 后果：后果： n打滑打滑带的剧烈磨损带的剧烈磨损从动轮转速剧烈降低从动轮转速剧烈降低失效失效 如何防止打滑？如何防止打滑？ 第4章带传动和链传动23 返回目录 4.5.14.5.1带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则 失效形式：打滑、带的疲劳损坏失效形式：打滑、带的疲劳损坏 设计准则：设计准则： maxf FF 11maxbc 具体做法：具体做法： n确定单根带所能传递的许用功率确定单根带所能传递的许用功率 n根据带传动的设计功率确定带安全工

21、作的根数根据带传动的设计功率确定带安全工作的根数 设计依据：保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度设计依据：保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度 或寿命或寿命 第4章带传动和链传动24 返回目录 单根单根V V带能传递的功率带能传递的功率 n保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命保证不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度或寿命 不疲劳破坏不疲劳破坏 1000 ) 1 1)( 1 Av e f Cb 1000 ) 1 1 ( 1000 1 0 v e F Fv P f 不打滑不打滑 1000 ) 1 1 ( 1 v e A f n基本额定功率可查表基本额定功率可查表4 4-5

22、 n基本额定功率确定条件：基本额定功率确定条件：i =1,=1,特定带长，工作平稳特定带长，工作平稳 n实际工作中单根带所能传递的许用功率：实际工作中单根带所能传递的许用功率： L KKPPP )( 000 长度系数长度系数 时的功率增量时的功率增量1i 包角系数包角系数 第4章带传动和链传动25 返回目录 4.5.34.5.3普通普通V V带传动的参数选择和计算步骤带传动的参数选择和计算步骤 n已知条件及设计内容：已知条件及设计内容： 设计内容设计内容已知条件已知条件 V V带的型号、长度和根数带的型号、长度和根数 带轮直径和结构带轮直径和结构 传动中心距传动中心距 a 验算带速验算带速 v

23、 和包角和包角 计算初拉力和压轴力计算初拉力和压轴力 传递的名义功率传递的名义功率P P 主动轮转速主动轮转速n n1 1 从动轮转速从动轮转速n n2 2 或传动比或传动比i i 传动位置要求传动位置要求 工况条件、原动机类型等工况条件、原动机类型等 第4章带传动和链传动26 7、计算带的根数、计算带的根数 z 2、根据、根据n1、 Pc 选择带的型号选择带的型号 3、确定带轮基准直径、确定带轮基准直径dd1、dd2 带轮愈小，弯曲应力愈带轮愈小，弯曲应力愈 大，所以大，所以dd1 dmin dd2 = i dd1(1)，圆，圆 整成标准值整成标准值 7 00 KKPP P P P z L

24、cc 具体步骤具体步骤 1、确定计算功率、确定计算功率 Pc KAP 工况系数，工况系数， 查表查表4-6 4、验算带速、验算带速v (v525m/s) N 5、确定中心距、确定中心距 a 及带长及带长 Ld 6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1 N z 7 ？ N Y 8、确定初拉力、确定初拉力 F0 9、计算压轴力、计算压轴力 FQ 10、带轮结构设计、带轮结构设计 问题：带传动适合于问题：带传动适合于 高速级还是低速级？高速级还是低速级？根据图根据图4-17 00 12 0 1 1203.57180 a dd dd 2 0 5 . 2 500qv zvK PK F c 2 sin2 1 0 zFFQ 带基准长度，表带基准长度，表4-2 第4章带传动和链传动27