带传动与链传动

1、传动件：带、链、齿轮、蜗轮蜗杆传动件：带、链、齿轮、蜗轮蜗杆12F0F0F0F0挠挠 性性 传传 动动刚刚 性性 传传 动动第八章第八章 带传动与链传动带传动与链传动目的要求：目的要求： 了解带传动的组成、工作原理，传动了解带传动的组成、工作原理，传动特点，分类和使用，能正确选用带轮材料、特点，分类和使用，能正确选用带轮材料、结构型式及结构型式及V带标准；掌握带标准；掌握V带设计准则、带设计准则、选用设计方法。选用设计方法。重点难点：重点难点： 正确选型；带传动的设计。正确选型；带传动的设计。 8-1带传动的类型和应用带传动的类型和应用 一一、组成和工作原理：、组成和工作原理： 1.组成组成

2、: 主动带轮、从动带轮 、传动带-张紧 2.原理原理: 带传动靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的，因此，带与带轮的摩擦面间必须有足够的张紧力。二、带传动特点：二、带传动特点： 优点：优点：1 1）有过载保护作用）有过载保护作用 2 2）有缓冲吸振作用）有缓冲吸振作用 3 3）运行平稳无噪音）运行平稳无噪音 4 4）适于远距离传动（）适于远距离传动（a amaxmax=15m=15m） 5 5）制造、安装精度要求不高）制造、安装精度要求不高 12F0F0F0F0缺点：缺点：1 1）有弹性滑动使传动比）有弹性滑动使传动比i i不恒定不恒定 2 2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大）张

3、紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 3 3）结构尺寸较大、不紧凑）结构尺寸较大、不紧凑 4 4）打滑，使带寿命较短）打滑，使带寿命较短 5 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。易燃、易爆的场合。 在多级传动系统中，通常将它置于高速级（直接与原动机相联），这样可起过载保护作用，同时可减小其结构尺寸和重量。三、三、适用适用 传动平稳、传动比不要求准确，中小功率、大中心距，一般:7255100ismVkwP，/四、四、带传动的类型及应用带传动的类型及应用 带传动按工作原理不同，可分为摩擦带传动和啮合带传动。摩擦带按带的截面形

4、状，又可分为平带、V 带、圆带和多楔带等。啮合带为同步带，本章主要介绍摩擦带传动。 1、平带：矩形截面，结构简单，带轮容易制造。 2、V带 ：截面为梯形，工作面为两侧面，只用于开口传动，由于V带是两侧面工作，所以与平带相比 ，在同样的张紧力下，带与带轮间能产生较大的正压力及摩擦力，所以，V带传动具有较大的传动能力。3、特殊截面带(同步带、多楔带、圆带等）五、V带结构及标准 1.结构 包布 顶胶（伸张层） 抗拉体（a.绳芯结构；b.帘布芯结构） 底胶（压缩层） 2.分类 普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带 3.各部分名称： （1）内周长度：Li (2) 中性层：弯曲时长度和宽度不变。 其宽度b

5、p -节宽. (3) 普通V带：截面相对高度=h/bp0.7， 楔角=4004.标准件，型号7：Y，Z，A，B，C，D，E5.基准长度Ld（公称长度） (1)基准直径(dd)：带轮上和bp相对应的带轮直径； (2)基准长度(Ld)：中性层所在长度6.普通V带的标记：（印在带的外表面） 截形 基准长度标准编号 例 ： B 1000 GB1171-897、带传动的几何参数：一、带传动的张紧一、带传动的张紧 1.调整中心距 1 2 2.张紧轮装置二、带传动的维护与安装二、带传动的维护与安装 1.型号与长度。型号与带轮轮槽尺寸相符，新旧V带不可同时使用。 2.两带轮轴线平行。对应轮槽的中心线重合。 3

6、.按规定的张紧力张紧. 4.多根V带采用配组带配组带。 5.应加防护罩。 6.工作温度 。 7.拆装。8-2 带传动工作情况分析带传动工作情况分析一、带传动的受力与打滑一、带传动的受力与打滑 1.初拉力: 2.紧边：带绕入主动轮的一边， (增大) 3.松边：带绕入从动轮的一边， (减小) -带传动的圆周力或有效拉力。带所传递的功率： 0F10FF 20FF 21FFFtkwVFPt10004.打滑 (带将沿带轮表面全面滑动) 一定的初拉力F0 条件： 后果： 加速带摩损； 从动轮转速急剧降低。5. 拉力的计算(1)欧拉公式6-5（V带即将打滑时): (2)若忽略带的弹性变形，则（6-1） 有（

7、6-6） -不打滑条件下所能传递的最大圆周力。 max摩fmax摩fFt121vfeFF2001FFFF112110maxafftvveeFF5 .57180121aDD二、带的应力分析 工作时，带中应力由三部分组成：1. 拉应力 2.离心拉应力 3.弯曲应力 h:带高带中应力分布图212211(松边：紧边：AFAFAqvC2dbdhE11bcmax发生在紧边与小轮接触处b1maxc12b221bcdefa主动从动带运行一周，应力明显变化四次，当应力循环至一定次数，带会带运行一周，应力明显变化四次，当应力循环至一定次数，带会发生疲劳破坏，这是带的主要失效形式之一。发生疲劳破坏，这是带的主要失效

8、形式之一。带开始绕入主动轮的那点（图中带开始绕入主动轮的那点（图中b点）是应力最大点点）是应力最大点maxmax= = 1 1+c c+b1b1。注意：注意：1、离心应力、离心应力c c使带的传动能力下降，控制带速在使带的传动能力下降，控制带速在525m/s范围内，高速时选轻质带。范围内，高速时选轻质带。2、弯曲应力与带轮直径有关，、弯曲应力与带轮直径有关，dd1b2，应控制带轮直径不要过小。（见表应控制带轮直径不要过小。（见表6-4及及6-7）AqvC2dbdhE三、弹性滑动三、弹性滑动 (1)带是弹性的，受拉后伸长，并随拉力的变化而改变； (2)在紧边绕过主动轮进入松边时: (3)在松边绕

9、过从动轮进入紧边时: 弹性滑动: 由于带的弹性变形而引起的带与带轮面间的 局部相对滑动 从而： （4）速度降低率用 滑动率 表示： （5）带的传动比 边轮松边1VV边轮紧边2VV12VV020010.121VVV)(11221ddnni8-3 普通普通V带传动的设计计算带传动的设计计算一、带传动的主要失效形式和设计准则一、带传动的主要失效形式和设计准则1.主要失效形式： 打滑； 疲劳破坏（脱层、撕裂、拉断）。2.设计准则： 工作中不打滑； 足够的疲劳强度和使用寿命。二、单根二、单根V带的基本额定功率带的基本额定功率1、V带的基本额定功率(P0) 定义：单根带在既不打滑又具有一定的疲劳强度时所能

10、传递功率。 试验值： 包角 ，特定基准长度，平稳载荷 01802.实际工作中，单根V带的额定功率P 功率增量(kw)；包角修正系数；带长修正系数 表表6-5 表表6-7 表表6-2三、三、V带传动的参数选择及设计步骤：带传动的参数选择及设计步骤：1.V带型号的选取 由设计功率 和小转速n1，查图6-9。 KA 工作情况系数（表6-6）LKKPPP)( 00cPPKPAc2、带轮基准直径和带速 选表6-4取标准值 v-525m/s。 过大：离心大，应力循环加快，寿命降低； 过小：P（输入功率）一定时，F增大。3. 中心距a和带长 中心距初选 0.7(dd1+dd2)a030m/s 铸钢； 小功率

11、传动铝合金、塑料。2.带轮（轮缘、轮毂、轮幅组成）的结构 实心带轮(s) 小基准直径； 腹板带轮(P) (孔板带轮)中等基准直径； 椭圆轮副带轮。 3.带轮的标记 名称 槽型 槽数基准直径 带轮结构型式标准编号 带轮 A 3 100 S GB100 4. 结构尺寸计算 例例6 6-1 -1 一车床的电动机和床头箱之间一车床的电动机和床头箱之间采用垂直布置的采用垂直布置的V V带传动。已知电动机功带传动。已知电动机功率为率为P P=7.5kW=7.5kW，转速转速n n1 1=1450r/min=1450r/min，要求要求传动比传动比i i=2.1=2.1，两班制工作；设计此带传两班制工作；设

12、计此带传动。动。 解：解： 计算功率计算功率P Pc c 因载荷变动较小、两班制工作和轻负荷起动，取因载荷变动较小、两班制工作和轻负荷起动，取 K KA A=1.2=1.2，故故kWPKPAc0 . 95 . 72 . 1选择带型选择带型 根据根据P Pc c和和n n1 1，查图选取查图选取B B型。型。 参数选择和设计计算参数选择和设计计算 查表确定查表确定d dd1d1=125mm=125mm，现按现按d dd1d1=125=125、140140、160160、180180分别计算，以分析小带轮直径的选取对设计分别计算，以分析小带轮直径的选取对设计结果的影响，计算结果见下表。结果的影响，

13、计算结果见下表。方案一方案一方案二方案二方案三方案三方案四方案四小带轮节圆直径小带轮节圆直径/mm125125140140160160180180大带轮节圆直径大带轮节圆直径/mm265265300300355355375375带速带速/m/s9.499.4910.6310.6312.1512.1513.6713.67小带轮包角小带轮包角/(o )168.7168.7166.3166.3164.9164.9164164单根单根V带传递的功率带传递的功率/kW2.192.192.812.813.633.634.404.40V带根数带根数5(4.71)5(4.71)4(3.82)4(3.82) 3

14、(2.97)3(2.97) 3(2.49)3(2.49) 讨论：讨论： 由上述结果可知，在合理的带速范围内，由上述结果可知，在合理的带速范围内，V V带的传递功率随带速增加而提高。为了充分发带的传递功率随带速增加而提高。为了充分发挥带的传动能力，在传动尺寸允许的条件下，挥带的传动能力，在传动尺寸允许的条件下，可以选用较大直径的带轮。同时，这样做还可可以选用较大直径的带轮。同时，这样做还可以减少以减少V V带根数，使传动的轴向尺寸减小。在带根数，使传动的轴向尺寸减小。在本例中，若对传动尺寸的大小没有限制，则取本例中，若对传动尺寸的大小没有限制，则取小带轮直径小带轮直径d dd1d1=160=16

15、0mmmm。 例例8-2 8-2 试设计一螺旋运输机的试设计一螺旋运输机的V V带传动；已知电动机额定带传动；已知电动机额定功率功率P P=10kW=10kW，转速转速n n1 1=960 r/min=960 r/min，要求从动轮转速要求从动轮转速n n2 2=480 r/min=480 r/min，两班制，要求结构较为紧凑。两班制，要求结构较为紧凑。 解：解： 计算功率计算功率Pc 因载荷变动较小、两班制工作和负荷起动，查表因载荷变动较小、两班制工作和负荷起动，查表取取 K KA A=1.2=1.2。 故故 Pc=KAP=1.2 10kW=12kW 选择带型选择带型 根据根据P Pc c和

16、和n n1 1，由图知其计算点在，由图知其计算点在B B、C C型界线附近，现型界线附近，现同时选取同时选取B B、C C两种型号的两种型号的V V带分别试算。带分别试算。 参数选择和设计计算参数选择和设计计算 参照表考虑到参照表考虑到B型带取型带取dd1=125mm、140mm时，带的时，带的传动能力较差，传动能力较差，C型带取型带取dd1=250mm、280mm时又造时又造成过大的传动尺寸，不满足结构紧凑的要求，故决定成过大的传动尺寸，不满足结构紧凑的要求，故决定对对B型带取型带取dd1=160mm、180mm，对对C型带取型带取dd1=200mm、224mm共四种情况分别计算。共四种情况

17、分别计算。 为满足结构紧凑的要求，对上列四种情况分别按下为满足结构紧凑的要求，对上列四种情况分别按下式初选中心距式初选中心距 : 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 计算结果见下表计算结果见下表 带带 型型小带轮直径小带轮直径 d dd1d1/mm/mm 计计 算算 项项 目目 BC160180200224大带轮直径大带轮直径 d dd2 d2 /mm/mm带带 速速 v v /m/s/m/s初定中心距初定中心距 a a0 0 /mm/mm带的计算长度带的计算长度L L /mm/mm带的基准长度带的基准长度L Ld d /mm/mm实际中心距实际中心距 a a /mm/mm小带轮

18、包角小带轮包角 / /0 0单根带传递的功率单根带传递的功率P P0 0/kW/kW功率增量功率增量 P P0 0 /kW/kW包角系数包角系数 K Ka长度系数长度系数 KLV V带的根数带的根数3153158.048.045005001840184018001800541541163.6163.62.682.680.2730.2736 6（5.935.93）3553559.059.055505502040204020002000593593161.8161.81.251.250.2730.2735 5（4.854.85）40040010.110.1650650229922992240224

19、0671671162.9162.91.651.650.770.774 4（3.383.38）45045011.311.37007002559255925002500741741162.5162.55.875.870.770.773 3（2.702.70） 带带 型型小带轮直径小带轮直径 d dd1d1/mm/mm 计计 算算 项项 目目 BC160180200224大带轮直径大带轮直径 d dd2 d2 /mm/mm带带 速速 v v /m/s/m/s初定中心距初定中心距 a a0 0 /mm/mm带的计算长度带的计算长度L L /mm/mm带的基准长度带的基准长度L Ld d /mm/mm实

20、际中心距实际中心距 a a /mm/mm小带轮包角小带轮包角 / /0 0单根带传递的功率单根带传递的功率P P0 0/kW/kW功率增量功率增量 P P0 0 /kW/kW包角系数包角系数 K Ka长度系数长度系数 KLV V带的根数带的根数3153158.048.045005001840184018001800541541163.6163.62.682.680.2730.2736 6（5.935.93）3553559.059.055505502040204020002000593593161.8161.81.251.250.2730.2735 5（4.854.85）40040010.110

21、.16506502299229922402240671671162.9162.91.651.650.770.774 4（3.383.38）45045011.311.37007002559255925002500741741162.5162.55.875.870.770.773 3（2.702.70）讨论：讨论： 由计算结果可知，本例选由计算结果可知，本例选B B型或型或C C型带均能满型带均能满足使用要求，若考虑使结构紧凑，则可选用足使用要求，若考虑使结构紧凑，则可选用B B型型带；但如果带传动的轴向尺寸要求较小，则可带；但如果带传动的轴向尺寸要求较小，则可选用选用C C型带。由此可知，带传动

22、设计时，有时要型带。由此可知，带传动设计时，有时要选择两种乃至三种带型并取不同的小带轮直径选择两种乃至三种带型并取不同的小带轮直径d dd d进行计算，以从中选取较满意的结果。进行计算，以从中选取较满意的结果。 带传动的设计计算1.设计功率设计功率 Pca=KAP （表表6-6）2.选择带型和小带轮直径选择带型和小带轮直径dd1 (Pca n1,图图6-9）3.选择大带轮直径（选择大带轮直径（dd2=dd1i, 表表6-4）4.验算带速验算带速V（5-25m/s）5.初定中心距初定中心距 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)6.初定带长初定带长 Ld（公式公式6-20）7.确定带长

23、确定带长Ld（表表6-2）8.确定实际中心距确定实际中心距a (公式公式6-21)9.确定小带轮包角确定小带轮包角 1（P.96）9.确定确定P0（表表6-5）、）、 P0（表表6-5b）、）、K （表表6-7）、KL（表表6-2）插值算法插值算法10.确定带的根数确定带的根数 Z（公式公式6-22） 带带 型型小带轮直径小带轮直径 d dd1d1/mm/mm 计计 算算 项项 目目 BC160180200224大带轮直径大带轮直径 d dd2 d2 /mm/mm带带 速速 v v /m/s/m/s初定中心距初定中心距 a a0 0 /mm/mm带的计算长度带的计算长度L L /mm/mm带的

24、基准长度带的基准长度L Ld d /mm/mm实际中心距实际中心距 a a /mm/mm小带轮包角小带轮包角 / /0 0单根带传递的功率单根带传递的功率P P0 0/kW/kW功率增量功率增量 P P0 0 /kW/kW包角系数包角系数 K Ka长度系数长度系数 KLV V带的根数带的根数3153158.048.045005001840184018001800541541163.6163.62.682.680.2730.2736 6（5.935.93）3553559.059.055505502040204020002000593593161.8161.81.251.250.2730.2735

25、 5（4.854.85）40040010.110.16506502299229922402240671671162.9162.91.651.650.770.774 4（3.383.38）45045011.311.37007002559255925002500741741162.5162.55.875.870.770.773 3（2.702.70）8-10 链传动的特点一、链传动的组成和工作原理一、链传动的组成和工作原理 组成组成主动链轮；主动链轮； 从动链轮；从动链轮；链条（传动链）。链条（传动链）。工作原理工作原理 依靠链节与链轮齿的啮合传递两平行轴间的运动和动力。依靠链节与链轮齿的啮合传递

26、两平行轴间的运动和动力。特点特点:中心距范围大（中心距范围大（amax=8m）；）；传动效率较高，可达传动效率较高，可达0.98平均传动比固定，瞬时传动比周期变化的；平均传动比固定，瞬时传动比周期变化的；张紧力小，对轴压力小，张紧力小，对轴压力小，F（1.21.3）F；耐高温，油污；耐高温，油污；1.传动稳定性差，无过载保护作用，制造成本高。传动稳定性差，无过载保护作用，制造成本高。 4. 适用范围：二、分类1.滚子链：广泛应用； 2. 齿形链：运动平稳，用于高速传动。98. 095. 0/1566100smVmaikwP三、滚子链的结构与标准1.结构: 内链板1、套筒2、销轴3、外链板4、滚

27、子5构成（图6-12）2. 接头： 链节为偶数时（多用），链条的两端正好是外链板与内链板相联接（图6-14a，图6-14b）；链节为奇数，采用过渡链节过渡链节强度较差（图6-14c）。3. 标准： 滚子链已标准化-分A、B两个系列，A系列常用（基本参数见表6-9）4.主要参数 节距P：链条相邻两滚子中心间的距离 节距P，滚子最大外径drmax，排距Pt。 N-链号5. 标记：链号-排数链节数 标准号 10A- 14100 GB1243.1-83 6.材料：碳素钢、合金钢16425. NPd2d1ph2b112345四、链轮四、链轮1.材料：足够的耐磨性和强度，常用：碳钢、灰铸铁，（重要的）合金

28、钢2.结构齿形: 轴向齿廓：两侧成圆弧形 端面齿廓：两段圆弧 结构： 整体实心式（小直径）； 孔板式（中等直径）； 组合式（大直径）。（图8-24） 主要参数 分度圆：标准啮合时，链滚中心所在的圆； 齿顶圆直径 ； 齿根圆直径 。 zpd0180sinWO2O1O2MO3O3O1Vr3edcbaabcdeTHhar1r2180/z/z360180/z 链传动的几何计算 1、链节数2、中心距a )2(8)2()2(421222121ZZZZLZZLPaPPaPZZPaZZLP21221)2(22)(一、链的运动不均匀性812 链传动的运动特性 1000601000602211PnZPnZVVmc

29、onstZZnniim1221当链轮转速为n1、n2时 constWWi21瞬链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀,作有规律的周期性的波动。 d11Avv1v12d2v2v2v主动轮：w1节圆圆周速度：2111dWV cos2cos111dWVVsin2sin111dWVV链条速度： 链条垂直速度： 链节进入啮合后)2,2(11变化情况刚进入啮合达顶点退出啮合21021前进V Vmin Vmax Vmin cos2coscos211222WdVWdV对从动轮讲： 瞬时传动比： constddWWitcoscos1221即使主动轮角速度W1恒定，而W2随 而变

30、化，it不恒定-链传动的多边形效应 二、链传动的动载荷 从动轮角速度变化引起冲击 sin2)sin(221121WDtWddtdva21221maxPWa00mina结论：链轮转速越高，节距越大，齿数Z1越少，动载冲击越严重，噪音越大。当P、Z一定，则必须限制n nL极限转速 链节和轮齿以一定速度相啮合，使链和轮齿受到冲击并产生附加动载荷。张紧不适当，松边垂度过大，起动、制动、反向、突然卸载或超载必出现 惯性冲击，增大了动负荷。 链传动的受力分析 链传动中主要作用力有： 1、工作拉力VPFe10002、离心拉力 Fc=qV2 3、垂度拉力fffFFF ,max4、紧边拉力 F1=Fe+Fc+F

31、f 松边拉力 F2=Fc+Ff5、作用于轴上载荷Q=Fe+2Ff n1P453216 链传动的失效形式及承载能力 一、链传动的失效形式1）链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏2）链节磨损后伸长 3）冲击破坏 4）胶合 5）轮齿过度磨损 6）过载拉断 二、链传动的承载能力 1）极限功率曲线 5良好润滑情况下额定功率曲线, 设计时实际使用的功率曲线6润滑不好或工况恶劣的极限功率曲线,较良好的润滑下低得多。 一、链长度的计算通常是根据已知条件，由规范中选择一、链长度的计算通常是根据已知条件，由规范中选择合适的链条和链轮尺寸，然后进行验算。合适的链条和链轮尺寸，然后进行验算。二、功率曲线图二、功率曲线图1 、链传动中，如果按照推荐的润滑方式进行润滑，速度不同时，失效形式不同；2、通过实验，得出每