带传动的类型和特点

1、带传动的类型和特点99第八章 带传动第一节 带传动的类型和特点带传动由主动带轮 1、从动带轮 2 和挠性 带 3 组成，借助带与带轮之间的摩擦或啮合， 将主动轮 1 的运动传给从动轮 2，如图 8-1 所示。带传动的类根据工作原理不图 8-1 带传动示意图同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动 两类。1. 摩擦带传动 摩擦带传动是依靠带与带轮之间的摩擦 力传递运动的。按带的横截面形状不同可分 为四种类型，如图 8-2 所示。100(1)平带传动。平带的横截面为扁平矩形a) b) c) d)图 8-2 带传动的类型(图 a)，内表面与轮缘接触为工作面。常用 的平带有普通平带 (胶帆布带 )、皮革

2、平带和 棉布带等，在高速传动中常使用麻织带和丝 织带。其中以普通平带应用最广。平带可适 用于平行轴交叉传动和交错轴的半交叉传 动。(2) V 带传动。 V 带的横截面为梯形，两侧 面为工作面(图 b)，工作时 V 带与带轮槽 两侧面接触，在同样压力 F Q的作用下， V 带 传动的摩擦力约为平带传动的三倍，故能传 递较大的载荷。(3) 多楔带传动。多楔带是若干 V 带的组 合( 图 c) ,可避免多根 V 带长度不等 ,传力不 均的缺点。101(4) 圆形带传动。横截面为圆形 ( 图 d), 常用皮革或棉绳制成 , 只用于小功率传动。2. 啮合带传动 啮合带传动依靠带轮上的齿与带上的齿 或孔啮

3、合传递运动。啮合带传动有两种类 型，如图 8-3 所示。(1) 同步带传动。 利用带的齿与带轮上的 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，可保持主、从动轮线 速度同步(图 a)。(2) 齿孔带传动。带上的孔与轮上的齿相啮 合，同样可避免带与带轮之间的相对滑动， 使主、从动轮保持同步运动(图 b)。二、带传动的特点 摩擦带传动具有以下特点：(1) 结构简单， 适宜用于两轴中心距较大 的场合。(2) 胶带富有弹性，能缓冲吸振，传动平 稳无噪声。102(3) 过载时可产生打滑、 能防止薄弱零件的 损坏，起安全保护作用。但不能保持准确的 传动比。(4) 传动带需张紧在带轮上， 对

4、轴和轴承的 压力较大。(5) 外 廓 尺 寸 大 , 传 动 效 率 低 ( 一 般 0.940.96) 。根据上述特点，带传动多用于中、小功a) 同步齿形带传动 b) 齿孔带传动 图 8-3 啮合带传动率传动(通常不大于 100KW )；原动机输 出轴的第一级传动(工作速度一般为 525m/s)；传动比要求不十分准确的机 械。第二节 V 带和带轮、 带的构造和标准103标准 V 带都制成无接头的环形， 其横截面 由强力层 1、伸张层 2、压缩层 3 和包布层 4a） 帘布结构 b） 线绳结构 图 8-4 V 带剖面结构帘布结构抗拉构成，如图 8-4 所示。伸张层和压缩层均由 胶料组成，包布层

5、由胶帆 布组成，强力层是承受载 荷的主体，分为帘布结构 （由胶帘布组成）和线绳 结构（由胶线绳组成）两种 强度高，一般用途的 V 带多采用这种结构。 线绳结构比较柔软，弯曲疲劳强度较好，但 拉伸强度低，常用于载荷不大，直径较小的 带轮和转速较高的场合。 V 带在规定张紧力 下弯绕在带轮上时外层受拉伸变长，内层受 压缩变短，两层之间存在一长度不变的中性 层，沿中性层形成的面称为节面，如图 8-5 所示。节面的宽度称为节宽 bp。节面的周长 为带的基准长度 Ld。V 带和带轮有两种尺寸制，即有效宽度制 和基准宽度制。 基准宽度制是以 V 带的节宽104为特征参数的传动体系。普通 V 带和 SP 型

6、 窄 V 带为基准宽度制传动用带。按 GB/T11544-97 规定，普通 V带分为 Y 、105Z、A 、B、C、D、E 七种，截面高度与节宽 的比值为 0.7；窄 V 带分为 SPZ、SPA、SPB、图 8-5 V 带的节面和节线带型节宽顶宽高度质量 q种，截面高度与节宽的比值为楔角0.9。SP 带的截面尺寸如表 8-1 所示，基准长度系列 如表 8-2所示。窄 V 带的强力层采用高强度 绳芯，能承受较大的预紧力，且可挠曲次数增加，当带高与普通 V 带相同时其带宽较普 通 V 带小约 1/ 3, 而承载能力可提高 1.52.5倍。在传递相同功率时，带轮宽度和直径可减小，费用比普通 V 带降

7、低 2040，故应用日趋广泛。 V 带的型号和标准长度都压印 在胶带的外表面上，以供识别和选用。例：B2240GB/T11544-97,表示 B型 V 带，带的基准长度为 2240mm。106普通 V 带窄V带Y5.3640.0340ZSPZ8.5106 80.06 0.07ASPA11.0138 100.11 0.12BSPB14.01711 140.19 0.20CSPC19.02214 180.33 0.37D27.032190.66E32.038231.02表 8-1 V 带的截面尺寸（摘自 GB/T11544-97 ） （mm）注：在一列中有两个数据的，左边一个对应普通 V 带、右边

8、一个对应窄 V 带。下同。二、 V 带轮的材料和结构制造 V 带轮的材料可采用灰铸铁、 钢、铝 合金或工程塑料，以灰铸铁应用最为广 泛。当带速 v 不大于 25m/s 时，采用 HT150 ，v 2530m/s时采用 HT200 ，速度更高的带轮 可采用球墨铸铁或铸钢，也可采用钢板冲压 后焊接带轮。小功率传动可采用铸铝或工程 塑料。带轮由轮缘、轮辐、轮毂三部分组成。V 带轮按轮辐结构不同分为四种型式，如 图 8-6 所示。带轮基准直径 dd（2.53）d0（d0 为带轮轴107基准长度 Ld （mm）KL普通V 带窄V 带YZABCDESPZSPASPBSPC直径）时可采用 S 型（实心带轮

9、, 图 a）；dd 300mm 时可采用 P 型（腹板式带轮， 图 b）； 且当 ddd1 100mm 时，可采用 H 型（孔板 式带轮，图 c）；dd300mm 时可采用 E 型 （轮辐式带轮， 图 d）。每种型式根据轮毂相 对腹板（轮辐）位置不同分为、等 几种，带轮的结构尺寸如表 8-3 所示。带轮的轮缘尺寸如表 8-4 所示。表中 bd 表 示带轮轮槽的基准宽度， 通常与 V 带的节面 宽度 bp相等，即 bd = bp。基准宽度处带轮的 直径称为基准直径 dd，如表 8-4 中的插图所 示。V 带轮的基准直径系列如表 8-5 所示。表 8-2 V 带的基准长度系列及长度系数 KL（摘自

10、 GB/T13575.1-92 ）1082000.812240.822500.842800.873150.893550.924000.960.874501.000.895001.020.915600.946300.960.810. 827100.990.830. 848001.000.850. 860. 819001.030.870.820. 880. 8310001.060.890.840. 900. 8511201.080.910.860. 930. 8712501.110.930.880. 940. 890.8214001.140.960.900. 960. 910.8416001.16

11、0.990.920.831. 000. 930.8618001.181.010.950.861. 010. 950.8820001.030.980.881. 020. 960.900.8122401.061.000.911. 050. 980.920.8325001.091.030.931. 071. 000.940.8628001.111.050.950.831. 091. 020. 960.8831501.131.070.970.861. 111. 04.0.980.9035501.171.090.990.891. 131. 061.000.9240001.191.131.020.911.

12、 081.020.9445001.151.040.930.901. 091.040.9650001.181.070.960.921.060.9856001.090.980.951.081.0063001.121.000.971.101.02表 8-3 V 带轮的结构尺寸结构尺寸计算用经验公式d1 L dk Sh1d1 = (1.8 2)d0，d0为轴 L=(1. 52)d0, 当 B60 47560003880118190315475600偏差30109表 8-4 V 带轮的轮缘尺寸(摘自 GB/ T13575. 1 92)(mm)型c) H 型 d) E-图 8-6 V 带轮的结构110表

13、8-5 V 带轮的基准直径系列（摘自 GB/T 13575.1-92 ） （mm）基准带型基准带型直径YZABCDE直径YZABCDEddSPZSPASPBSPCddSPZSPASPBSPC(c11)外 径 da (h 11)(c11)外 径 da(h 11)2023.2160164165.516717718722.425.61702528.2180184185.52831.2200204205.5*209.620731.534.7212*221.635.538.7224228229.5231233.64043.2236245.6455048.253.2*54250265254255.5257

14、259.65659.2*60280284285.5287289.66366.267300309.67174.275315319320.57579*80.5335322324.6344.68083.284*85.5355359360.5362371.2364.685*90.5375391.29093.29495.5400404405.5407409.6416.295100.5425441.2100106103.2104105.5111.5450475455.5457459.6466.2491.2112115.2116117.5500504505.5507509.6516.2519.2118123

15、.5530549.2125128.2129130.5*132560565.5567607569.6609.6572.2579.2132136137.5*139600616.2619.2140144145.5147630634635.5646.2649.2637639.6150154155.5157670689.2注: * 只用于普通 V带第三节 V 带传动工作能力分析带轮两边8-7a）所示 面紧摩，擦称力为 紧另，一称边为被、带传动的受力分析在带轮上。静止时F1；0 降至a)图 8-7 带传动的受力分析b)111紧边传与递松力边矩拉作力用的的差拉值F力（2，。F1如称图为F2有）8-效7为b拉

16、）带所力传示动。F中紧即起边：F = F 1F2带速为 v（8-1） 若带传递功率为 P（ KW ）、 m/s）则：1000P N v（8-2） 如果近似的认为工作前后胶带总长不变， 则带的紧边拉力增量应等于松边拉力的减少 量，即 F1F0F0F2 ，即：F1 F2 2F0 （8-3） 由式（ 8-1）、（8-3）得：F1 F0 F 2F2 F0 F 2 （8-4） 二、带传动的应力分析带在工作过程中主要承受拉应力，离心应 力和弯曲应力三种应力。三种应力迭加后， 最大应力发生在紧边绕入小带轮处， 其值为：b1max112(8-5) 式中： 1 = F1/A 为紧边拉应力 ( MPa ), A

17、为带的横截面积 (mm2)；b1= Eh/dd 为 带绕过小带轮时发生弯曲而产生的弯曲 应力, E 为带的弹性模量 ( MPa ), h 为带 的 高度 (mm), dd 为 带 轮 的 基准 直 径 (mm) ；C =qv/A 为带绕带轮作圆周运 动产生的离心应力， q 为每米长带的质 量( kg/m)，见表( 8-1)。在带的高度 h 一定的情况下， dd 越小带 的弯曲应力就越大，为防止过大的弯曲应力 对各种型号的 V 带都规定了最小带轮直径 dmin 如表 8-6 所示。表 8-6 V 带轮的最小基准直径型号YZSPZASPABSPBCSPCDEddmin(mm)20506375901

18、25140200224355500三、带的弹性滑动和打滑1. 弹性滑动由于带传动存在紧边和松边，在紧边时带 被弹性拉长，到松边时又产生收缩，引起带 在轮上发生微小局部滑动，这种现象称为弹113性滑动。弹性滑动造成带的线速度略低于带 轮的圆周速度， 导致从动轮的圆周速度 v2 低 于主动轮的圆周速度 v1, 其速度降低率用相 对滑动率 表示。相对滑动率 0.010.02, 故在一般计算中可不考虑，此时传动比计算 公式可简化为：i n1 dd2n2 dd1（8-6）2. 打滑与极限有效拉力 当外载较小时，弹性滑动只发生在带即 将由主、从动轮离开的一段弧上。传递外载 增大时，有效拉力随之加大，弹性滑

19、动区域 也随之扩大，当有效拉力达到或超过某一极 限值时，带与小带轮在整个接触弧上的摩擦 力达到极限，若外载继续增加，带将沿整个 接触弧滑动，这种现象称为打滑。此时主动 轮还在转动，但从动轮转速急剧下降，带迅 速磨损、发热而损坏，使传动失效。所以必 须避免打滑，在设计时应限制带的最大拉力。 当带有打滑趋势时，带与带轮间的摩擦力达114到极限值，即有效拉力达到最大值，这时可 由欧拉公式推导得极限有效拉力为：1 Flim F1（1 f ） e （8-7） 式中：e 为自然对数的底， e 2.718 ；f 为摩 擦系数（ V 带用当量摩擦系数 fv 代替 f ， fv f /sin（ /2） ）； 为

20、包角，即带与带轮接触 弧对应的中心角（ rad ），因大带轮包角 总是大于小带轮包角，故这里应取 为 小带轮包角。第四节 普通 V 带传动设计计算 一、设计准则和单根 V 带的额定功率 1. 设计准则 根据带传动工作能力分析可知，带传动的 主要失效形式有：带在带轮上打滑，不能 传递动力；带发生疲劳破坏（经历一定应 力循环次数后发生拉断、 撕裂、 脱层）。因此 带传动的设计准则为：带在传递规定功率 时不发生打滑 , 即满足式（8-7）。具有一定 的疲劳强度和寿命 ,即满足式（ 8-5）。1152. 单根 V 带所能传递的额定功率。 经推导可得单根 V 带所能传递的额定功率为：P0 ( b1c)(

21、11/e fv)Av10(8-8)式中： v 为带速 m/s。在特定带长、使用寿命、传动比 (i=1、 180 ) 以及在载荷平稳条件下， 通过疲劳试验 测得带的许用应力 后，代入式( 8-8)便可 求出特定条件下的 P0 值，见表 8-7。表 8-7 包角 =180o、特定带长、工作平稳情况下，单根 V 带的额定功率 P0(KW)型 号小带轮 直径 dd1(mm)小 带 轮 转 速 n1 ( r / min )20040073080098012001460160020002400280032003600560.060.110.120.140.170.190.200.250.300.330.3

22、50.37630.080.130.150.180.220.250.270.320.370.410.450.47Z710.090.170.200.230.270.310.330.390.460.500.540.58800.140.200.220.260.300.360.390.440.500.560.610.64900.140.220.240.280.330.370.400.480.540.600.640.68750.160.270.420.450.520.600.680.730.840.921.001.041.08900.220.390.630.680.790.931.071.151.341.

23、501.641.751.831000.260.470.770.830.971.141.321.421.661.872.052.192.28A1120.310.560.931.001.181.391.621.742.042.302.512.682.781250.370.671.111.191.401.661.932.072.442.742.983.163.261400.430.781.311.411.661.962.292.452.873.223.483.653.721600.510.941.561.692.002.362.742.943.423.804.064.194.171250.480.8

24、41.341.441.671.932.202.332.642.852.962.942.801400.591.051.691.822.132.472.833.003.423.703.853.833.63B1600.741.322.162.322.723.173.643.864.404.754.894.804.461800.881.592.612.813.303.854.414.685.305.675.765.524.922001.021.853.063.303.864.505.155.466.136.476.435.954.982241.192.173.593.864.505.265.996.3

25、37.027.256.956.054.47续表 8-7630.200.350.560.600.700.810.931.001.171.321.451.561.66710.250.440.720.780.921.081.251.351.591.812.002.182.33SPZ750.280.490.790.871.021.211.411.521.792.042.272.482.65800.310.550.880.991.151.381.601.732.052.342.612.853.06900.370.671.121.211.441.701.982.142.552.933.263.573.84

26、1000.430.791.331.441.702.022.362.553.053.493.904.264.58116900.430.751.211.301.521.762.022.162.492.773.003.163.261000.530.941.541.651.932.272.612.803.273.673.994.254.42SPA1120.641.161.912.072.442.863.313.574.184.715.155.495.721250.771.402.332.522.983.54.064.385.155.806.346.767.031400.921.682.813.033.

27、584.234.915.296.227.017.648.118.391601.112.043.423.704.385.176.016.477.608.539.249.729.941401.081.923.133.353.924.555.215.546.316.867.157.176.891601.372.474.064.375.135.986.897.338.389.139.529.539.10SPB1801.653.014.995.376.317.388.509.0510.3411.2111.6211.4310.772001.943.545.886.357.478.7410.0710.701

28、2.1813.1113.4113.0111.832242.284.186.977.528.8310.3311.8612.5914.2115.1015.1414.222502.644.868.118.7510.2711.9913.7214.5116.1916.8916.442242.905.198.388.9910.3911.8913.2613.8114.5814.012503.506.3110.2711.0212.7614.6116.2616.9217.7016.69SPC2804.187.5912.4013.3115.4017.6019.4920.2020.7518.863154.979.0

29、714.8215.9018.3720.8822.9223.5823.4719.983555.8710.7217.5018.7621.5524.3426.3226.8025.3719.224006.8612.5620.4121.8425.1527.3329.4029.5325.81型 号小带轮小带轮转速n1(r / min)直径 d1 (mm)100200300400500600730980120014601600180020002001.391.922.412.873.303.804.665.295.866.076.286.342241.702.372.993.584.124.785.896.

30、717.477.758.008.05C2502.032.853.624.335.005.827.188.219.069.389.639.622802.423.404.325.196.006.998.659.8110.7411.0611.2211.043152.864.045.146.177.149.3410.2311.5312.4812.7212.6712.144003.915.547.068.529.8211.5213.6715.0415.5115.2414.0811.953553.015.317.359.2410.9012.3914.0416.3017.2516.7015.6312.974

31、003.666.529.1311.4513.5515.4217.5820.2521.2020.0318.3114.28D4504.377.9011.0213.8516.4018.6721.1224.1624.8422.4219.5913.345005.089.2112.8816.2019.1721.7824.5227.6027.6123.2818.889.595605.9110.7615.0718.9522.3825.3228.2831.0029.6722.0815.135006.2110.8614.9618.5521.6524.2126.6228.5225.5316.255607.3213.

32、0918.1022.4926.2529.3032.0233.0028.4914.52E6308.7515.6521.6926.9531.3634.8337.6437.1429.1771010.3118.5225.6931.8336.8540.5843.0739.5625.9180012.0521.7030.0537.0542.5346.2647.7939.0816.46、带传动设计步骤和参数选择设计 V 带传动的原始数据为带传递的功 率 P, 转速 n1、n2（或传动比 i ）以及外廓尺 寸的要求等。设计内容有： 确定带的型号、 长度、根数、 传动中心距、带轮直径以及带轮结构尺寸等。117设计

33、步骤一般为：1. 确定设计功率 PcPc kAP（8-9）式中： P 为带传递的额定功率（ KW ）； KA为工况系数，见表（ 8-8）。表 8-8 工况系数 KA载荷性质工作机原动机空、轻载启动 重 载 启 动每 天 工 作 小 时 数 h1616载荷变 动微小 式液体搅拌机、 通风机和鼓风机 （ 7.5KW ）、离心 水泵和压缩机、轻型输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小式水 机带式输送机（不均匀负荷） 、通风机（ 7.5KW ）旋 泵和压缩机（非离心式） 、发电机、金属切削 床、旋转筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变 动较大、磨 重制砖机、斗式

34、提升机、往复式水泵和压缩机、起重 粉机、冲剪机床、旋转筛、纺织机械、 载输送机1.21.31.41.41.51.6载荷变 动很大、管破碎机（旋转式、颚式等） 、磨碎机（球磨、棒磨 磨）1.31.41.51.51.61.8注：空轻载启动电动机（交流启动、三角启动、直流并励） 、四缸以上的内燃机、装 有离心式离合器、液力联轴器的动力机；重载启动电动机（联机交流启动、直流复 励或串励） 、四缸以下的内燃机；反复启动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合，KA应乘以 1. 2。2.选择 V 带的型号根据设计功率 Pc 和主动轮转速 n1 由图8-8、9 选择带的型号。3. 确定带轮的基准直径 dd1和 dd

35、2 小带轮直径 dd1 应大于或等于表 8-6所列 的最小直径 dmin 。dd1 过小则带的弯曲应力118设计功率 Pc / （ KW）图 8-8 普通 V 带选型图较大，反之又使外廓尺寸增大。一般在工作允许的情况下，小带轮直径取得大些可119图 8-9 窄 V 带选型图设计功率 Pc / （ KW）减小弯曲应力，提高承载能力和延长带的使用寿命。由式（ 8-6）得：d n1 ddd2 dd1 n2dd1、 dd2 均应符合带轮直径系列尺寸，见 表 8-5 。4. 验算带速 vv dd1n160 1000（8-10） 带速太高离心力增大，使带与带轮间的 摩擦力减小，容易打滑；带速太低，传递功

36、率一定时所需的有效拉力过大，也会打滑。120般应使窄普通V带V 带 否则窄V带5m/s v 25m/s5m/s v1时的额定功率增量 （ KW ），查表（8-9）；K 为包角系数，考虑不是特定长度时，对传动能力的影响，查表（ 8-10）。8. 确定单根 V 带初拉力 F0F0500Pc (2.5 1) zv (K 1)2qv8-17）9. 计算带对轴的压力 FQFQ 2zF0 sin( 1 /2)（8-18） 表 8-9 考虑 i 1 时，单根 V带的额定功率增量 P0（KW）型号 传 动 比 i小 带 轮 转 速 n1 ( r/min )122200400730800980120014601

37、60000024002800320036001.00 1.011.02 1.040.021.05 1.080.001.09 1.121.13 1.180.01Z1.19 1.240.031.25 1.341.35 1.510.021.52 1.990.040.052.0带速 v(m/S)510151.00 1.010.001.02 1.040.020.020.020.030.030.040.04 0.051.05 1.080.010.020.020.030.030.040.040.060.070.080.09 0.101.09 1.120.020.030.030.040.050.060.060.080.100.110.13 0.151.13 1.180.020.040.040.050.070.080.090.110.130.150.17 0.19A1.19 1.240.030.050.050.060.080.090.110.130.160.190.22 0.241.25 1.340.020.030.060.060.070.100.110.130.160.190.230.26 0.291.35 1.510.020.040.070.080.080.110.130.150.190.230.260.30 0.341.52 1.990.02