第4章 带传动和链传动

1、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21、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。

2、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】 3返回目录【案例导入】【案例导入】 带传动是工程中常用的传带传动是工程中常用的传动机构之一，如图所示为一带动机构之一，如图所示为一带式运输机，由电动机带动，通式运输机，由电动机带动，通过带传动及齿轮传动，带动运过带传动及齿轮传动，带动运输带工作。选择何种类型的带输带工作。选择何种类型的带传动及如何布置带传动对传动传动及如何布置带传动对传动最有利？如何保证带传动正常最有利？如何保证带传动正常工作且有一定的工作寿命？工作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

3、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。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3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4.1.14.1.1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5摩擦型传动带，按横截面形状可分为平带、摩

4、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6平带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）；平带传动的的形式平带传动的的形式有：开口传动开口传动，用于两带轮轴线平行且转向相同的传动中（图4-5a）；交叉传动交叉传动，用于两带轮轴线平行且转向相反的传动中（图4-5b）；半交叉传半交叉传动动，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

5、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7V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V带与轮槽底并不接触。由于轮槽的楔形效应，初拉力相同时，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，故能传递较大的圆周力。返回目录2.V2.V带传动带传动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

6、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：fFfFNN2sinfFfFfFNNN式中，为V带轮轮槽角， 为当量摩擦系数。显然 ，因此在相同条件下，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。2sin/ff ff 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。10n1) 适用于中心距较大的传动，但传

7、动的外廓尺寸较大。n2) 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，因此传动比不准确，不能用于要求传动比精确的场合。n3) 传动平稳，噪音小。n4) 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。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114.1.2带传动的特点和应用带传动的特点和应用n5) 结构简单，制造容易，维护方便，成本低。n6) 传动效率较低；n7) 带的寿命较短；n8) 带传动常需要张紧装置；n9) 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。12n普通V带为无接头的环形传动带，如

8、图4-7所示，均由以下四部分n组成：n1）包布层包布层：由胶帆布制成，起保护作用；n2）顶胶顶胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受拉伸；n3）底胶底胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受压缩；n4）抗拉层抗拉层：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13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称为节线节线，由全部节线构成的面称为节面节面，带的节面宽度称为节宽节宽，以bp表示。带在弯曲时，该宽度保持不变。普通

9、V带的带高与节宽之比（ ）约为0.7，楔角 。pbh/ 4014n普通V带已标准化，根据横截面尺寸不同，分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，各种普通V带的基本参数和尺寸见表4-1。nV带的节线称为基准长度，用Ld表示。每种截型的普通V带都有系列基准长度，以满足不同中心距的需要。各种截型普通V带的基准长度及修改系数见表4-2。15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、HT2

10、00，高速时宜采用钢制齿轮。16返回目录图图4-94-9带轮结构带轮结构V带轮一般由轮缘、轮幅（或腹板）和轮缘、轮幅（或腹板）和轮毂轮毂三部分组成，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槽宽度等于V带节宽的圆周直带节宽的圆周直径径，称为V带轮的基准直径基准直径 。17nV带轮结构带轮结构n实心式实心式：d(2.5

11、-3)d1(d1为轴的直径）;n腹板式腹板式：中等直径d300mm; n轮辐式轮辐式：大直径d350mm18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)。带与带轮接触弧所对应的的中心角称为

12、包角。19返回目录设环形带的总长不变，则在设环形带的总长不变，则在紧边拉力的增加量紧边拉力的增加量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)(21210FFF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，称为带传动的有效拉力有效拉力，数值，数值上等于带所传递的上等于带所传递的圆周力圆周力F F，即，即 fF21FFFFf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

13、 P（kWkW）之间的关系为：）之间的关系为：1000FvP 20返回目录v带传动是靠摩擦力工作的，带传动是靠摩擦力工作的，有效拉力有效拉力的大小取决于带与的大小取决于带与 带轮接触面上产生的带轮接触面上产生的摩擦力总和摩擦力总和的大小。在传动正常的的大小。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，情况下，此摩擦力属于静摩擦力，并存在一极限值， 即即最大摩擦力最大摩擦力 ；它的大小决定着带传动的传动；它的大小决定着带传动的传动 能力。当带传动传递的功率能力。当带传动传递的功率P P增大到使圆周力超过最大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摩擦

14、力时，带与带轮间就会产生全面而显著的相对滑 动，这种现象称为动，这种现象称为打滑打滑。v出现打滑时，虽然主动轮还在转动，但带和从动轮都不出现打滑时，虽然主动轮还在转动，但带和从动轮都不 能正常运动，甚至完全不动，这就使传动失效。经常出能正常运动，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。maxfF21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

15、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： feFF21式中，式中，F F1 1、F F2 2为紧边和松边拉力，为紧边和松边拉力，N N；f f为带与轮之间的为带与轮之间的摩擦系摩擦系数数； 为带在带轮上的为带在带轮上的包角包角，radrad。 结合前面的表达式，可得：结合前面的表达式，可得：1120maxfffeeFF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 2 2 1 1，所以摩，所以摩擦力的最大值取决

16、于擦力的最大值取决于 1 1。从上式看。从上式看F F0 0增大，也能增大传动能力，增大，也能增大传动能力，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。22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 AF11AF22 (2) 弯曲应力bdEhab2 (3) 由离心力产生的拉应力cAqvAFCc223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

17、应力是变化的。力是变化的。最大应力发生在紧边与小轮的接触处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, ,将引起带的将引起带的疲劳破坏疲劳破坏，这是带，这是带传动过程中一种常见的传动过程中一种常见的失效形式。失效形式。244.4 带的弹性滑动与打滑带的弹性滑动与打滑n在主动轮上，带由A点运动到B点时，带中拉力由F1降到F2，带的弹性伸长相应逐渐减小，即带在主动轮上包角范围内逐渐缩短并沿轮滑动，使带的速度小于主动轮的圆周速度（即1)。25n在从动轮上，带从C点到D点时，带中拉力由F2逐渐增加到F1，带在从动轮包角范围

18、内的弹性伸长相应逐渐增大，也会沿轮面滑动，所以，从动轮的圆周速度2又小于带速（即2 v带带 v2 ，v1 v2 带传动传动比不稳定带传动传动比不稳定F1F2紧边紧边松边松边27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，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

19、转速剧烈降低失效失效如何防止打滑？如何防止打滑？ 28返回目录4.5 4.5 普通普通V V带传动的设计带传动的设计1.1.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：maxfFF 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29返回目录单根单根V V带能传递的功率带能

20、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)11)(1AvefCb1000)11 (100010veFFvPf不打滑不打滑1000)11 (1veAfn基本额定功率可查表基本额定功率可查表4 4-5n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：LKKPPP)(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30返回目录3.3.普通普通V V带传动的参数选择和计算

21、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 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317、计算带的根数、计算带的根数 z2、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dd

22、1、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 700KKPPPPPzLcc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4-64、验算带速、验算带速v (v525m/s)N5、确定、确定中心距中心距 a 及带长及带长 Ld6、验算主动轮的包角、验算主动轮的包角1N z 7 ？NY8、确定初拉力、确定初拉力 F09、计算压轴力、计算压轴力 FQ10、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4-16 0012011203.57180adddd 205 . 2500qvzvKPKFc2sin210zFFQ带基准长度，表带基准长度，表4-232返回目录确定中心距确定中心距初定中心距初定中心距 a0 0.7(d1+d2) a0 120（7）计算计算V 带的根数带的根数z，由式（由式（4-25）得）得LocKKPPPz)(009. 606. 190. 0)03. 035. 0(21. 2z取z=6根51（8）计算计算V带合适的初拉力带合