第五章带传动和链传动

1、52 V带和带和V带轮带轮 53 带传动的受力分析和应力分析带传动的受力分析和应力分析 54 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 第五章第五章 带传动和链传动带传动和链传动 51 带传动的类型和应用带传动的类型和应用 55 普通普通V带传动的设计带传动的设计 56 带传动的张紧和维护带传动的张紧和维护 57 链传动的特点和应用链传动的特点和应用 58 滚子链和链轮滚子链和链轮 59 链传动的运动特性链传动的运动特性 510 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 511 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑 第五章 带传动和链传动 通过中间挠性件传递运动和动

2、力,适用于两轴中心距较大场合 带传动： 组成：带和带轮组成：带和带轮 类型：摩擦式带传动类型：摩擦式带传动 啮合式带传动啮合式带传动 链传动： 组成：链条和链轮组成：链条和链轮 类型：啮合式类型：啮合式 一、带传动的组成及特点 固联于主动轴上的带轮固联于主动轴上的带轮1( 1(主动轮主动轮) )； 固联于从动轴上的带轮固联于从动轴上的带轮3( 3(从动轮从动轮) )； 紧套在两轮上的传动带紧套在两轮上的传动带2 2。 1带传动的组成 51 带传动的类型和应用 啮合传动啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动 从动轮一起转动，并传递动力

3、（同步带传动）。从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。 2传 动 原 理 摩擦传动摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖 动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动）动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动） 。 51 带传动的类型和应用 带传动的优点：带传动的优点： 1. 1. 适用于中心距较大的传动；适用于中心距较大的传动； 2. 2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动； 3. 3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏

4、；件的损坏； 4. 4. 结构简单、成本低廉。结构简单、成本低廉。 带传动的缺点带传动的缺点： 1. 1. 传动的外廓尺寸较大；传动的外廓尺寸较大； 2. 2. 需要张紧装置；需要张紧装置； 3. 3. 由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比； 4. 4. 带的寿命较短；带的寿命较短； 5. 5. 传动效率较低。传动效率较低。 3、传动特点 51 带传动的类型和应用 51 带传动的类型和应用 二、带传动的类型二、带传动的类型 4. 4.应用应用: : 带传动传动的功率带传动传动的功率P100KWP100KW，带速，带速v=5-30m/sv=5-30m/s，

5、平均传动比，平均传动比i7i7， 传动效率为传动效率为94%-96%94%-96%。同步齿形带的带速为。同步齿形带的带速为40-50m/s40-50m/s，传动比，传动比i10i10， 传递功率可达传递功率可达200KW,200KW,效率高达效率高达98%-99%98%-99%。 带传动主要用于要求传动平稳带传动主要用于要求传动平稳, ,传动比要求不严格的中小功率的较传动比要求不严格的中小功率的较 远距离传动远距离传动 按工作原理分为按工作原理分为： 1 1）摩擦型：按带的截面形状）摩擦型：按带的截面形状 a a、平带：扁平矩形，工作面是与轮面相接触的内表面；、平带：扁平矩形，工作面是与轮面相

6、接触的内表面； b b、V V带：等腰梯形，工作面是与轮槽接触的两侧面；带：等腰梯形，工作面是与轮槽接触的两侧面； c c、特殊截面带：多楔带、圆带、特殊截面带：多楔带、圆带 2 2）啮合型：）啮合型：同步带同步带 带传动的主要类型带传动的主要类型 类型类型平带平带V V带带多楔带多楔带圆带圆带同步带同步带 结构结构 特点特点 结构最简结构最简 单、易于单、易于 制造制造 传递摩擦传递摩擦 力大、传力大、传 动比大、动比大、 结构较紧结构较紧 凑凑 传递功率传递功率 大、摩擦大、摩擦 力大、柔力大、柔 性好性好 制造精度制造精度 低、传递低、传递 功率小功率小 传动比准传动比准 确、轴向确、轴

7、向 压力小；压力小； 但安装和但安装和 制造要求制造要求 高高 标准化标准化 已标准化已标准化 已标准化已标准化已标准化已标准化 应用应用 传动中心传动中心 距较大距较大 应用广泛应用广泛 结构要求结构要求 紧凑、变紧凑、变 载荷或冲载荷或冲 击击 人工驱动人工驱动 的机械、的机械、 仪器和家仪器和家 用器械用器械 较高线速较高线速 度，可达度，可达 50m/s50m/s 一、一、V V带的结构和标准带的结构和标准 V V带可分为：普通带可分为：普通V V带、窄带、窄V V带、宽带、宽V V带、大楔角带、大楔角V V带、汽车带、汽车V V带等带等 类型。其中普通类型。其中普通 V V带应用最广

8、。带应用最广。 V V带的规格带的规格 组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。 帘布芯结构帘布芯结构绳芯结构绳芯结构 包布包布 顶胶顶胶 抗拉体抗拉体 底胶底胶 节线节线 节面节面 节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。 节面：全部节线构成的面。节面：全部节线构成的面。 52 V带和V带轮 b bd h =40 =40，h/bdh/bd 0.70.7的的V V带称为普通带称为普通V V带。已经标准化，有带。已经标准化，有 七种型号七种型号。 型型 号号 Y Z A B C D E 顶宽顶宽b 6 10 13 17 22 32 38 节

9、宽节宽 bd 5.3 8.5 11 14 19 27 32 高度高度 h 4.0 6.0 8.0 11 14 19 25 楔角楔角 每米质量每米质量q（kq/m） 0.04 0.06 0. 10 0.17 0.30 0.6 0.87 表表5-1 5-1 普通普通V V带的截型与截面尺寸带的截型与截面尺寸（GB11544-89GB11544-89） 40 在在V V带轮上，与所配用带轮上，与所配用V V带的节面宽度相对带的节面宽度相对 应的带轮直径称为基准直径应的带轮直径称为基准直径d。 d V V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上 的周线长度称为基准长

10、度的周线长度称为基准长度Ld d 。 bd 52 V带和V带轮 52 V带和V带轮 带的标记: Z1400 GB11544-89 带型基准长度标准编号 窄V带 窄v带顶面呈弧形，可使带芯受力后保持直线平 齐排列，因而各线绳受力均匀；两侧呈凹形，带弯 曲后侧面变直，与轮槽能更好贴合，增大了摩擦力； 主要承受拉力的强力层位置较高，使带的传力位置 向轮缘靠近；压缩层高度加大，使带与带轮的有效 接触面积增大，可增大摩擦力和提高传动能力；保 布层采用特制柔性保布，使带绕性更好，弯曲应力 较小。 52 V带和V带轮 因此，与普通v带传动相比，窄v带传动具有传动能力更大、（比同尺寸普通v带 传动功率大501

11、50），能用于高速传动（v=35 45m/s）。效率高（达92 96）、结构紧凑、疲劳寿命长等优点。目前，窄v带传动已广泛应用于高速、 大功率的机械传动装置。 活络V带 中心距不能调整的低速轻载的 场合 52 V带和V带轮 52 V带和V带轮 二、二、V V带轮的材料和结构带轮的材料和结构 1.带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。 2.带轮的结构： 轮辐式-d350 mm； 腹板式-中等直径； 实心式-直径小； 3.带轮的标记: 标准编号标准编号 结构形式代号结构形式代号基准直径基准直径 名称名称槽型槽型 槽数槽数 带轮带轮 A 3A 3100 P GB10412-89100 P

12、GB10412-89 带轮结构 实心式： d 2.5d da dd B L d d1 52 V带和V带轮 实心式： d 2.5d实心式： d 2.5d实心式： d 2.5d 1:25 dd da B C L d1 d 腹板式： d 300mm 52 V带和V带轮 孔板式： D1-d1 100mm 1:25 dd da B d1 d D1 C Ld0 D0 S 52 V带和V带轮 轮辐式： d 300mm h2 dr dk dh b1 L 1:25 dd da B h1 d 52 V带和V带轮 53 带传动的受力分析和应力分析 一、带传动的受力分析和打滑 设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1

13、F0F0F2； 或：F1 F22F0； 记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为 Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。 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和松边拉力为F2。 定义由负载所决定的传动带的有效圆 周力为FeP/v，则显然有FeFf。 53 带传动的受力分析和应力分析 一、带传动的受力分析和打滑 带传动的最大有效拉力Fmax有多大？ f eFF 21 1 1 2 0max f f e e FF 取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有:FeFfF1F2； 因此有：F1F0Fe2；F2F0Fe2； 53 带传动的受力分

14、析和应力分析 1 2 包角的概念 )3 .57(60180 12 1 a DD 打滑: 若带的工作载荷加大，有效圆周力达到临界值Fmax后，则带 与带轮间会发生明显显著全面的相对滑动，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。 切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！ 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。 摩擦系数 f最大有效拉力Fec 包角最大有效拉力Fec 预紧力F0最大有效拉力Fec 由欧拉公式可知： 欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间 的关系，或者说是给

15、出了一个具体的带传动所能提供 的最大有效拉力Fec 。 53 带传动的受力分析和应力分析 带传动在工作过程中带上的应力有： 二、带传动的应力分析 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离 心拉应力； 弯曲应力：带绕在带轮上 时产生的弯曲应力。 53 带传动的受力分析和应力分析 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 ZABC SPZSPASPASPC ddmin/mm 5075125200 6390140224 工作时带在变应力工作状态下工作，随着位 置的不同，应力大小在不断地变化，带将产 生疲劳破坏。 由疲劳强度条件： 1

16、1max cb 带的许用拉应力 53 带传动的受力分析和应力分析 三、带传动的弹性滑动 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而引起的带与带轮间的局部相 对滑动，称为弹性滑动。 54 带传动的弹性滑动和传动比 %100 1 21 v vv 12 )1 (vv 或 )/( 6000 11 1 sm nd v )/( 6000 22 2 sm nd v 其中： 因此，传动比为： 1 2 2 1 )1 ( d d n n i 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来表示： 1 2

17、2 1 d d n n i 理 因带传动的滑动率=0.01-0.02,其值不大，可不予考虑。 54 带传动的弹性滑动和传动比 弹性滑动与打滑的区别 A.现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触 长度上 打滑发生在带与轮的全部接触长度 B.原因：弹性滑动：带两 边的拉力差，带的弹性 打滑：过载 C.结论：弹性滑动不可避免 打滑可避免 54 带传动的弹性滑动和传动比 一、带传动的失效形式及设计准则 带传动的主要失效形式为：带传动的主要失效形式为： 打滑和疲劳破坏 带传动的设计准则为： 在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的 疲劳强度和寿命。 55 普通V带传动的设计 设计的原始数据为：功率P

18、，转速n1、n2（或传动比i），外廓 尺寸要求及工作条件等。 设计内容：确定带的型号、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，材料及张紧方式等。 二、单根二、单根V V带的基本额定功率带的基本额定功率 单根普通v带在试验条件所能传递的功率，称为基本额定功率，用 P1表示 单根普通v带在设计所给定的实际条件下，允许传递的功率，称为 额定功率，用P表示： P=(P1+P1)KKL 式中: P1为单根V带的基本额定功率,kW； 查表55 单根普通v带基本额定功率P1是在特定试验条件（特定的带基准长 度Ld，特定使用寿命，传动比i=1，包角180，载荷平稳）下测 得的带所能传递的功

19、率。一般设计给定的实际条件与上述试验条件 不同，须引入相应的系数进行修正。 P1为功率增量,Kw; 当传动比i1时,带在大轮上的弯曲应力较 小,传递的功率可以增大些。查表56。 K包角修正系数，见教 材表57；KL带长修正系数,见教材表58。 55 普通V带传动的设计 三、三、V V带型号和根数的确定带型号和根数的确定 带型号可由计算功率和小带轮转速n1查教材图10得到。 PC=KAP P为传动的额定功率kW；KA为工作情况系数，查教材表59。 V型带的根数Z可按下式确定： Z=PC/ P= PC/(P1+P1)KKL 一般Z=，max10.以保证受力均匀。 四、主要参数的确定四、主要参数的确

20、定 1. 1. 带轮的基准直径和带速带轮的基准直径和带速 带轮直径小，则传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时，应 取小轮基准直径dd1ddmin。ddmin值见表。 带速Vdd1n1/601000 式中：V的单位m/s; dd1的单位为mm; n1的单位为r/min. 若V太小，由P=FV可知，传递同样功率0.6m/s 。 510 滚子链传动的设计计算 三、链传动的设计计算三、链传动的设计计算 已知：P，载荷性质，工作条件，转速n1、n2；求：链轮齿数Z1、Z2，节距P， 列数，中心距a，润滑方式等。 中、高速链传动（V0.6m/s） 对于中、高速链传动，其主要失效形式是链条的疲

21、劳破坏，它可按功率曲线 图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的P0值加以修正。则 链传动的功率P为： PP0KzKiKKpt/KA 式中：P名义功率，kW； KA为工作情况系数，查表515； Kz为小链轮系数，查表516；Ki为传动比系数，查表517； K为中心距系数，查表518；Kpt为多排链系数，查表519. 低速链传动（V0.60.6m/s） 对于低速传动，其主要失效形式为链条过载拉断，必须对静强度进行计算。 通常是校核链条的静强度安全系数S，其计算公式为： S=FQ/KAF4-8 式中：FQ为极限拉伸载荷，表5-11。F为链的工作拉力，N。 510 滚子链传动的设计计算 四、链传动主要参数的选择 1.链节距 链节距P越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越 大。为使传动平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链，高 速重载时，可选用小节距的多排链。 2链轮齿数 选择小链轮齿数Z1 计算大链轮齿数Z2=iZ1。 小链轮齿数Z1过少运动不平稳严重。 小链轮齿数Z1过大增大了传动的尺寸和质量 。 另为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。 510 滚子链传动的设计计算 计算理论中心距 ) 2 ( 8) 2 () 2 (