《机械设计》讲义(第八版)濮良贵(第8章)

1、组成：主动带轮1，从动带轮2，传动带3。带传动的组成和类型工作原理：靠带和带轮间的摩擦力或啮图8-1带传动示意图§8、1 .2 .3.4.123.、1、2、第八章带传动1概述:合来传递运动和动力。特点：1 ）结构简单，成本低2 ）传动平稳3 ）能缓冲减振类型:同步带平带V带多楔带hI hbbp1顶胶2抗拉体3底胶4包布图8-5普通V带的结构图8-4摩擦型带传动的几种类型）平带传动：优点：结构最简单适用：用于中心距较大的埸合）V带传动：优点：（1）两侧面为工作面，带与带轮间的摩擦力比平带大（2）允许的传动比较大，结构更紧凑（3）V带已标准化，生产量大，成本更低 适用：应用最广泛）多楔带

2、传动：优点：柔性好、摩擦大，兼有平带和V带的优点 适用：传递功率较大、结构要求紧凑的埸合4）同步带传动：优点：靠啮合传动、所需的张紧力小，传动可靠适用：要求传动比准确、结构紧凑等埸合。V带的类型和结构：类型： 普通V带、窄V带、宽V带、齿形V带、联组V带等多种。注：普通V带最常用，以下主要讨论普 通V带。普通V带的结构等：结构：呈无接头环形，横截形为等腰梯形两腰夹角© =40°种类：按抗拉体的不同，分二种：1 )帘布芯V带：抗拉体为帘布，制造较方便。2 )绳芯V带：抗拉体为线绳，柔韧性好，弯曲强度高。型号：分Y、Z、A、B C、D E七种截面尺寸，承载能力T节面：带垂直于底

3、面弯曲时，带中既不伸长也不缩短的中性层面。节宽bp：带节面的宽度轮槽节宽bp： V带轮轮槽与配用V带节宽相等处的槽宽节圆直径dp： V带轮在轮槽节宽处的直径 基准宽度bd：国标规定的V带轮轮槽宽度1 )等于配用V带的节宽，即：bd = b p2 ) bd是一个无公差规定值基准直径dd： V带轮在轮槽基准宽度bd处的直径。计算中，可取：bd = b p基准长度Ld：在规定张紧力下，V带中与V带轮轮槽基准宽度相重合处的周线长度 公称长度：以基准长度Ld表示。P.145.表 8-1.P.146.表 8-2.注：1 ) V带的截面尺寸，2)V带的基准长度系列，与书中略有不同带传动几何关系§8

4、2带传动工作情况的分析：一几何计算：1 .包角：带与带轮的接触弧所对的圆心角/ a = O 1Q >> O2E = (d d2-d d/2 B很小，于是有：sinO2E/a (dd2 dd1)/2aa 1 = n -2 B = n -(d d2-d d1)/a rad =180 ° - 57.3 ° x (dd2-dd1)/aa 2 = n +2 B = n +(dd2-d d1)/a rad=180° + 57.3 ° x (dd2-dd1)/a2.基准长度Ld： t cos2B=1- B /2!B =(d d2-d di)/2aLd2AD

5、 弧(AB)弧(CD) 2a cos色1 (2 )虫(2 )2 2Ld23 2(dd2 dd1)2(d d2 d d1 )4a3.中心距a:1a 2Ld (dd1 dd28)J2Ld (dd1 dd2)2 8(dd2 ddJ2二.带传动的受力分析:1 预紧力Fo:注：2 .摩擦力Ff:注:安装时，带紧套在两轮上而受到的拉力。 带传动不工作时，带两边的拉力均为Fo带传动工作时，主动轮1以n1转动，靠其对带的 带又靠Ff驱使从动带轮2转动。图8-4.）主动带轮1对带的Ff的方向与轮1周速同向。）从动带轮2对带的Ff的方向与轮2周速反向。Ff使带随之运动,（vFf驱使带运动）dpiCFoBAFoDd

6、 e'二 deNW JO /V ! n1 、!AF+dFF2Cn21°、*I iIa i i02/ XF1adp2图8-7带传动的工作原理图3 .紧边，松边：在Ff作用下:紧边：带绕上主动带轮的一边松边：带绕上从动带轮的一边4 . Fo, F1, F2 及 Ff 的关系：带工作时的总长度不变图8-8带与带轮的受力分析拉力由Fo增大到Fi拉力由Fo减小到F2设:(即:1 - F O = F O F 2紧边拉伸量我边放松量），则:又:或 F 1 + F 2 = 2F o：取主动轮一侧的带为分离体，则dp1d p1M01Ff- F2-F12 2(8-1)pipiFe = F f =

7、 F 1 F2 = 1000P/V N(8-2)(8-3)带传动有打滑趋势时,1 .临界摩擦力Fec：Fe （即Ff）达到最大值Fec,可定出如下:F f = F i - F25 .有效拉力Fe： 带与带轮间摩擦力的总和Ff，即:P 带传动传递的功率、kW；v带速、m/s。注：由上式可见，P、V不同，带传动所需有效拉力Fe也不同三.带传动的临界摩擦力Fec：不计离心力时，圆心角dB所对的带微段受力如图8-4。由图得:2222ddfdN Fcos(F dF)cosfdNdF22dFdFfd dNFdfFF! dFF1F2 FfdolnF2fF1F2edd dddN F sin （F dF）sin

8、 F （F dF） Fd(8-4)(8-6)式（8-1）、（8-2）、（8-4）和（8-5）联立求解，得临界摩擦力（即Fe的临界值）Fee：F1Feceff1eF2Fec1f1eF 2F 1ecofe 12 . Fec的影响因素:1）预紧力Fo： Fo/一 Fec/ Fo- Fec2）包角a：a/f Fec/3）摩擦系数f：f/f Fec/但Fo过大，磨损/,寿命。 带传动工作能力不能充分发挥。（带的传动比不可太大，否则a 1；）（ V带传动应用广泛，其fv较大）A 带的横截面积，mm P.145.表 8-12 .拉应力：紧边：c 1= F1/AMPa松边：C2= F2/AMPaF1、F2带的

9、紧边和松边拉力，N3 .弯曲应力c b：c bE h/dd MP ah,E带的高度（mm及弹性模量（MP）dd带轮的计算直径（mm）b （V带轮即为基准直径）四带的应力分析：带传动工作时，带中的应力有三种：1 .离心应力C c：由绕在带轮上的带的离心运动而产生：2c c= qv /A MP aq 单位长度带的质量，kg/m。（P.149. 表 8-4.）v 带的线速度，m/sCT2Ccn2(Tb1TOTDir CmaxC1图8-9带传动工作时的带中应力分布62注：1）带中的最大应力出现在带绕上主动小带轮处（TC 1>C 2,C b1>C b2），且C maXC 1 + C bl+

10、C c（8-11）2 ）带型一定（即h 一定）时，DJ,C bf。为避免C b过大，要求dd> ddminddmin V带轮最小基准直径。P.155. 表8-6.3 ）工作时，带轮一周-应力变化四次-疲劳破坏。五.带的弹性滑动和打滑：1 .带的运动：1 ）在主动带轮1上：带绕上轮1时，受拉力F，带速v=w（轮1周速） 带由A B时，带中拉力F?,弹变带沿轮1后缩. 带于B绕出轮1时，vVV1因为：AB的过程中，带一面随轮绕进，一面沿轮后缩2 ）在从动带轮2上：情况与上相反,带一面随2绕进,一面沿2向前爬伸（TF2/F1）结果使得：v >V2（轮2周速）2 弹性滑动：由于带的弹性变形

11、引起的带与带轮间的相对滑动。1)滑动率£：用于表示弹性滑动的程度:v1v2Vi100%(8-12)般传动中，£ =12%2 )传动比i :vv 1= n ddini/60 X 10002=n dd2n2/60 X 1000=(1- £ )v 1 n 1 dd2 d d2in2 dd1(1) dd1(8-14)3)注:(1) F e较小时，弹性滑动仅发生在带绕出带轮的部分接触弧上。P.151.图8-10 滑动弧带与带轮间存在弹性滑动的接触弧 静弧带与带轮间不存在弹性滑动的接触弧(2) Fe增大，滑动弧延长，静弧缩短(3) F e增大到最大有效拉力Fee时，小带轮的接

12、触弧都成了滑动弧(4) Fe大于最大有效拉力Fee时，小带轮与带将发生显著的相对滑动3 打滑：带与带轮发生显著相对滑动的现象。1 )载荷Fee时，出现打滑。2 )打滑总出现于小带轮上。§8 -3普通V带传动的设计计算：-设计准则和单根V带的基本额定功率1 主要失效形式:2 设计准则：打滑，疲劳损坏在不打滑的前提下，保证具有一定的疲劳强度和寿命。3 单根V带的基本额定功率P。:(V带：f v f )F e= F1-F 2 ， F F, evCT 1 = F1/A ，C ma= C 1+ C b1+ C C 1 1FecF1(1 f)1A(1 f)(b11c)A(1 f)(8-17)于是

13、:Fee v ( bc)(1 1/efv )Av1000 1000kw(8-18)注：1 ) P0是单根V带在临打滑时所能传递的最大功率；2)P0值受许多因素的影响，计算困难，工程中通过实验确定 Pq值;3 )实验条件：a =180°特定带长 工作平稳4 ) R值：普通 V带： P.152. 表 8-4a二单根V带的额定功率P由于工作条件通常与实验条件不一致，所以需对R修正得单根V带的额定功率Pr :Pr = (P 0 + F0) Ka K.(8-19) Pq i工1(即dd2dd1)时，单根V带额定功率的增量；P.153.表8-4bK a包角系数，P.155.表8-5K l 长度系

14、数，P.146.表8-2三.带传动的参数选择1 .中心距a1) at： 优： 包角T、单位时间内带的绕转次数J、带寿命T缺：带松边抖动T、带传动的平稳性J2) a：一般初选ao0.7(dd计dd2)< aoW2(dd什 dd2)2 .传动比i :1) i t：缺： 包角带传动易打滑2) i值：一般要求：i < 7推 荐：i=253 .带轮基准直径dd：1) dd J：优：带传动尺寸J缺：带速J、带传动的有效拉力t、带的根数t、带轮宽度t带弯曲应力t、带寿命J2) dd 值：要 求： d d(d d) min(dd) min :V 带轮的最小基准直径，P.155.表8-64 .带速v

15、：1） v T：优：传动功率P 一定，有效拉力Fe=1000P/vJ，带根数带传动尺寸J 缺：带的离心应力T、单位时间内带的应力循环次数T,带寿命J2 ）v 值： 推荐 v=5 25m/s v ma< 30m/s四.带传动的设计计算1 已知条件和设计内容：1 ）原始数据：传递的功率P,转速ni, n2 （或传动比i ）传动位置要求，工作条件等。2 ）设计内容：确定带型，带长，根数，中心距，带轮直径及其结构尺寸等。2. 设计步骤和方法：1 ）确定计算功率Pa：Pca= KaP kWP 传递的额定功率（如：电机功率），kwK a 工作情况系数。P.156.表8-7.考虑载荷性质工作时间长短等

16、因素2 ）选择带型：按Pea,小带轮转速n1，P.157.图8-11 带型。3 ）确定带轮的基准直径dd1和dd2： 初选dd1：满足dd> （dd）min （d d）min最小基准直径，P.155.表8-6符合V带轮基准直径系列，P.157.表8-8 验算带速 v: v = n dd1 m/60000=525m/sv max < 30m/s 计算 dd2：d d2 = id d1并圆整至符合P.157.表8-8的V带轮基准直径系列。4 ）确定中心距a、带基准长度Ld： 初定 ao：0.7（dd计dd2）< aoW2（dd计 d d2） 定 Ld:估算：L d0 2a0+n

17、（dd1+ d d2）/2+（d d2- d d1）2/4a。定Ld：由Ld0 P.146. 表8-2选取相近的Ld 定 a：a 值：a a 0+（ L d-Ld0 ）/2a的变动范围 :max= a + 0.03L d匕 amin= a 0.015Ld）验算a i：i180）定带数z:z = P）确定初拉力Fo：dd2dd1 57.590aca/Pr = P ca/（P o+A F0）Ka Kl <10 （根）（5 500号令 1）qv2（8-27）新带安装时，预紧力应为上式F0的1.5倍新带易松弛） 式中，Pea,乙V, K a, q等符号意义同前。zFo）求压轴力Fp :1 . 1

18、Fp 2zFo cos2zFo eos（） 2zFo sin -Fp、zFo图8-13压轴力计算示意图2 2 2 2B 带紧边与松边的夹角带的根数。0单根带的初拉力。a 1主动轮上的包角。§8 4 V带轮设计：一. 设计内容根据带轮的基准直径及转速，确定带轮的材料、结构、尺寸、公差及技术要求等二. 带轮材料：1. 一般埸合：铸铁。 常用牌号，HT150 HT2002 .高速处： 铸钢。3 .小功率处：铸铝或塑料。三. 结构尺寸：1 .实心式：适用：d d< 2.5dP.160.图 8-14a.2 .腹板式：dd< 300mmP.160.图 8-14b.3 .孔板式：适用：d d< 300mm 且 D-d > 100mm P.160. 图 8-14c.4 .轮辐式：