第七章摩擦轮传动和带传动

1、第七章第七章 摩擦轮传动和带传动摩擦轮传动和带传动第一节第一节 概概 述述第二节第二节 摩擦轮传动摩擦轮传动第三节第三节 摩擦无级变速器摩擦无级变速器第四节第四节 带传动带传动第五节第五节 同步带传动同步带传动第六节第六节 其他带传动简介其他带传动简介本章要求了解摩擦轮传动的工作原理、特点、传动本章要求了解摩擦轮传动的工作原理、特点、传动比的计算以及无级变速器的应用；掌握带传动的工比的计算以及无级变速器的应用；掌握带传动的工作原理以及齿形带传动的设计计算方法。作原理以及齿形带传动的设计计算方法。重点：带传动的工作原理以及带传动的设计计算。重点：带传动的工作原理以及带传动的设计计算。第一节第一节

2、 概概 述述 摩擦轮传动和绝大多数的带传动，都是借助摩擦轮传动和绝大多数的带传动，都是借助于摩擦力来传递运动和转矩。不同之处：摩擦轮于摩擦力来传递运动和转矩。不同之处：摩擦轮传动是直接接触，而带传动是靠中间挠性件传动是直接接触，而带传动是靠中间挠性件传动带进行传动。传动带进行传动。一、摩擦轮传动和带传动的应用一、摩擦轮传动和带传动的应用圆柱摩擦轮传动圆柱摩擦轮传动 摩擦轮传动和带传动，除可用作定传动比传动摩擦轮传动和带传动，除可用作定传动比传动外，尚可用作变传动比传动。由于它们易于实现无外，尚可用作变传动比传动。由于它们易于实现无级变速，因此，在精密机械中，常用来制成摩擦无级变速，因此，在精密

3、机械中，常用来制成摩擦无级变速器。级变速器。 传动零件的结构简单，易于制造；传动零件的结构简单，易于制造；传动平稳，工作时噪声很小；传动平稳，工作时噪声很小；用作变速传动时，传动比调节简便；用作变速传动时，传动比调节简便；过载时，传动件间产生相对滑动，可防止其它零过载时，传动件间产生相对滑动，可防止其它零件不致因过载而损坏。件不致因过载而损坏。 二、摩擦轮传动和带传动的特点二、摩擦轮传动和带传动的特点1 1、优点、优点不能保持恒定的传动比，传动精度低；不能保持恒定的传动比，传动精度低；不宜传递较大的转矩，此时压紧力必须很大，不宜传递较大的转矩，此时压紧力必须很大，致使传动的外廓尺寸增大，结构不

4、紧凑；致使传动的外廓尺寸增大，结构不紧凑；传动件工作表面磨损较快，寿命低；传动件工作表面磨损较快，寿命低；传动效率较低。传动效率较低。 2 2、缺点、缺点同步带传动同步带传动靠带与带轮上轮齿的啮合来传动的。靠带与带轮上轮齿的啮合来传动的。 同步带传动兼有摩擦传动和啮合传动的某些同步带传动兼有摩擦传动和啮合传动的某些优点，应用广泛。主要用在对传动比要求比较准优点，应用广泛。主要用在对传动比要求比较准确的小型精密机械与仪器中，例如电影机械、电确的小型精密机械与仪器中，例如电影机械、电子计算机的外围设备、医疗器械、复印机和各种子计算机的外围设备、医疗器械、复印机和各种精密测试设备等。精密测试设备等。

5、 第二节第二节 摩擦轮传动摩擦轮传动 摩擦轮传动是利用主动轮与从动轮在直接摩擦轮传动是利用主动轮与从动轮在直接接触处所产生的摩擦力来传递运动和转矩。接触处所产生的摩擦力来传递运动和转矩。 最简单的摩擦轮传动装置是由两个摩擦轮最简单的摩擦轮传动装置是由两个摩擦轮组成。组成。一、传动的工作原理一、传动的工作原理 一个摩擦轮的轴心可以移动，当在此轮上加一个摩擦轮的轴心可以移动，当在此轮上加一推力后，则两轮接触面间将产生法向力一推力后，则两轮接触面间将产生法向力F Fn n，因此，因此，当主动轮当主动轮1 1回转时，由法向力产生的摩擦力将带动回转时，由法向力产生的摩擦力将带动从动轮回转。从动轮回转。

6、在接触面间的摩擦力在接触面间的摩擦力为为fFfFn n，应大于或等于带动应大于或等于带动从动轮从动轮2 2回转所需的工作回转所需的工作圆周力圆周力F Ft t。 两摩擦轮受压后，在接触处因材料的弹性变形两摩擦轮受压后，在接触处因材料的弹性变形而压出一小平面（称为接触区）。传递转矩时，在而压出一小平面（称为接触区）。传递转矩时，在该接触面上将产生摩擦力。摩擦力的方向在从动轮该接触面上将产生摩擦力。摩擦力的方向在从动轮上应与从动轮的线速度方向相同；在主动轮上应与上应与从动轮的线速度方向相同；在主动轮上应与主动轮的线速度方向相反。主动轮的线速度方向相反。 在摩擦力的作用下，主动轮上的表层金属在通在摩

7、擦力的作用下，主动轮上的表层金属在通过接触区的过程中由过接触区的过程中由压缩逐渐变为伸长压缩逐渐变为伸长，而从动轮，而从动轮上对应的表层金属，则由上对应的表层金属，则由伸长逐渐变为压缩伸长逐渐变为压缩。所以。所以两轮接触面间就产生了相对滑动，这种由于材料弹两轮接触面间就产生了相对滑动，这种由于材料弹性变形而产生的滑动，称为性变形而产生的滑动，称为弹性滑动弹性滑动。 由于弹性滑动的影响，在实际传动中，从动由于弹性滑动的影响，在实际传动中，从动轮的圆周速度将轮的圆周速度将小于小于主动轮的圆周速度，其速度主动轮的圆周速度，其速度损失率（滑动率）为损失率（滑动率）为： 在传动正常工作时，对于不同的摩擦

8、轮材料，在传动正常工作时，对于不同的摩擦轮材料，值约为：钢值约为：钢- -钢钢0.20.2，铸铁，铸铁- -铸铁铸铁0.20.2，夹布，夹布胶木胶木- -钢钢1 1，橡胶，橡胶- -钢钢3 3。121vv 设设D D1 1、D D2 2分别为主动轮和从动轮的直径，分别为主动轮和从动轮的直径，n n1 1、n n2 2分别为主动轮和从动轮的实际转速，摩擦轮传分别为主动轮和从动轮的实际转速，摩擦轮传动的实际传动比：动的实际传动比： 1221122211211100060100060DDvDvDDvDvnniDvn100060 在圆锥摩擦轮传动中，主动轮与从动轮轴间在圆锥摩擦轮传动中，主动轮与从动轮

9、轴间的夹角为的夹角为1+2，可以为任意值，但是在绝大多可以为任意值，但是在绝大多数情况下数情况下1+2=90圆锥摩擦轮传动圆锥摩擦轮传动传动比：传动比： 设设T T1 1为主动轮上的转矩，当传动正常工作时，为主动轮上的转矩，当传动正常工作时，在接触面上的诸微小摩擦力之和应等于或大于从动在接触面上的诸微小摩擦力之和应等于或大于从动轮上为克服阻力矩轮上为克服阻力矩T T2 2所需的工作圆周力所需的工作圆周力F Ft t 。T T1 1T T2 2 当圆周力当圆周力F Ft t增大并大于增大并大于最大的摩擦力最大的摩擦力fFfFn n时，主动时，主动轮将带不动从动轮转动，从轮将带不动从动轮转动，从而

10、使主动轮在从动轮表面上而使主动轮在从动轮表面上产生产生全面滑动全面滑动，即在整个接，即在整个接触区上产生了相对滑动，这触区上产生了相对滑动，这种现象称为种现象称为打滑打滑。 在摩擦轮传动中，由于在摩擦轮传动中，由于弹性滑动的存在，将引起弹性滑动的存在，将引起速度的损失，速度的损失，并导致了传动精度和传动效率的降低。并导致了传动精度和传动效率的降低。 实践证明：摩擦轮材料的弹性模量越低，这种现实践证明：摩擦轮材料的弹性模量越低，这种现象就越严重。因此，象就越严重。因此，弹性滑动弹性滑动可通过选用高弹性模量可通过选用高弹性模量材料作轮面的方法予以减轻，但材料作轮面的方法予以减轻，但不能完全根除不能

11、完全根除。而摩。而摩擦轮传动中的擦轮传动中的打滑打滑现象，只要使用正确，是完全现象，只要使用正确，是完全可以可以避避免的。免的。 出现打滑时，摩擦轮传动便不能正常工作。经常出现打滑时，摩擦轮传动便不能正常工作。经常发生打滑，摩擦轮表面还将产生严重磨损，传动寿命发生打滑，摩擦轮表面还将产生严重磨损，传动寿命降低，因此摩擦轮传动在正常工作时是不允许发生打降低，因此摩擦轮传动在正常工作时是不允许发生打滑现象的。滑现象的。 摩擦轮传动在传递功率、传动比、速度和轴间摩擦轮传动在传递功率、传动比、速度和轴间中心距离等方面，都有很大的适用范围。传递功率中心距离等方面，都有很大的适用范围。传递功率可自很小到可

12、自很小到220220kWkW，但多数不超过但多数不超过1818kWkW。在传递功率在传递功率的摩擦轮传动中，传动比一般可到的摩擦轮传动中，传动比一般可到7 7（有时可到（有时可到1010）；）；在手动仪器中，传动比可高达在手动仪器中，传动比可高达2525，多用作微动装置。，多用作微动装置。 二、法向力的计算二、法向力的计算 为了使传动能正常工作，两摩擦轮轮面之间必为了使传动能正常工作，两摩擦轮轮面之间必须有足够的法向力须有足够的法向力F Fn n，F Fn n可根据传递的名义载荷（圆可根据传递的名义载荷（圆周力）周力）F Ft t求出。但由于载荷的不平稳性和为了保证传求出。但由于载荷的不平稳性

13、和为了保证传动的可靠性，引入一载荷系数动的可靠性，引入一载荷系数K K。以以KFKFt t代替代替F Ft t。法向力：法向力： 1 1、圆柱摩擦轮传动、圆柱摩擦轮传动fKFFtn由由F Ft t=1000P/v=1000P/vKK载荷系数。对于功率传动，载荷系数。对于功率传动，K=1.2K=1.21.51.5；对于对于示数传动，示数传动，K=3.0K=3.0。 若取若取K=1.35K=1.35和和f=0.2f=0.2，F Fn n7F7Ft t，即圆柱摩擦轮传即圆柱摩擦轮传动所需的法向力约动所需的法向力约7 7倍于圆周力倍于圆周力F Ft t，这种传动所传递这种传动所传递的功率不宜过大。的功

14、率不宜过大。 若采用摩擦系数大的轮面材料，则法向力可以减小。若采用摩擦系数大的轮面材料，则法向力可以减小。 两轴相互垂直的圆锥摩两轴相互垂直的圆锥摩擦轮传动，两轮接触面间所擦轮传动，两轮接触面间所需的法向力需的法向力F Fn n亦可用上述公亦可用上述公式计算，但其中式计算，但其中D D1 1为主动轮为主动轮的平均直径的平均直径D Dm1m1。 2 2、圆锥摩擦轮传动、圆锥摩擦轮传动三、作用在轴上的载荷三、作用在轴上的载荷 在摩擦轮传动中，进行轴和支承的计算时，要在摩擦轮传动中，进行轴和支承的计算时，要确定作用在轴上的圆周力确定作用在轴上的圆周力F Ft t和接触面间的法向力和接触面间的法向力F

15、 Fn n的大小和方向。的大小和方向。 圆柱摩擦轮传动，圆柱摩擦轮传动，作用在轴上的作用在轴上的径向力径向力F Fr r等于法向力等于法向力F Fn n，其方向其方向永远永远指向轮心指向轮心；圆周力圆周力F Ft t在主动轮上与回转方在主动轮上与回转方向相反，在从动轮上与向相反，在从动轮上与回转方向相同。回转方向相同。fKFFFtnr 圆锥摩擦轮传动，法向力圆锥摩擦轮传动，法向力F Fn n可以分解为可以分解为径向径向力力F Fr r和和轴向力轴向力F Fa a。 1221ararFFFF 圆锥摩擦轮传动中作圆锥摩擦轮传动中作用在轴上的载荷有用在轴上的载荷有圆周力，圆周力，径向力和轴向力径向力

16、和轴向力。轴向力。轴向力的方向则永远背向锥顶的方向则永远背向锥顶( (小端指向大端）。小端指向大端）。21ttFF四、摩擦轮材料四、摩擦轮材料对制造摩擦轮的材制提出了下列要求：对制造摩擦轮的材制提出了下列要求：1 1）弹性模量要大，以减小弹性滑动和滚动摩擦损失。弹性模量要大，以减小弹性滑动和滚动摩擦损失。2 2）摩擦系数要大，以便在传递同样大的圆周力情况下，）摩擦系数要大，以便在传递同样大的圆周力情况下，可减小两轮间的法向压力。可减小两轮间的法向压力。3 3）表面接触强度和耐磨性要好，以保证传动所需的寿）表面接触强度和耐磨性要好，以保证传动所需的寿命。命。4 4）在干摩擦条件下，吸湿性要小。）

17、在干摩擦条件下，吸湿性要小。 在高速、高效率和要求尺寸紧凑的传动中，常在高速、高效率和要求尺寸紧凑的传动中，常采用淬火钢对淬火钢，或淬火钢对表面硬化铸铁相采用淬火钢对淬火钢，或淬火钢对表面硬化铸铁相配的轮面材料。采用这种材料时，为使接触良好和配的轮面材料。采用这种材料时，为使接触良好和减小磨损，要求摩擦轮有较高的制造精度和较小的减小磨损，要求摩擦轮有较高的制造精度和较小的表面粗糙度值。为了提高传动的寿命，通常将其浸表面粗糙度值。为了提高传动的寿命，通常将其浸泡在油中工作，但这时摩擦系数较低，轮面间需要泡在油中工作，但这时摩擦系数较低，轮面间需要较大的法向压力。较大的法向压力。 铸铁对铸铁相配的

18、材料，多用在摩擦轮尺寸不铸铁对铸铁相配的材料，多用在摩擦轮尺寸不受限制，转速较低，并常在开式传动和干摩擦状态受限制，转速较低，并常在开式传动和干摩擦状态下工作。为了提高传动的工作能力，铸铁表面可用下工作。为了提高传动的工作能力，铸铁表面可用急冷或表面淬火的方法进行硬化处理。急冷或表面淬火的方法进行硬化处理。 钢或铸铁对布质酚醛层压板、橡胶、压制石钢或铸铁对布质酚醛层压板、橡胶、压制石棉或其它工程塑料的相配材料，具有较大的摩擦棉或其它工程塑料的相配材料，具有较大的摩擦系数，对零件的制造精度和表面粗糙度要求不高，系数，对零件的制造精度和表面粗糙度要求不高，但强度较低，常用于干摩擦下的小功率传动和仪

19、但强度较低，常用于干摩擦下的小功率传动和仪器中。为使磨损均匀，一般来说，器中。为使磨损均匀，一般来说，轮面较软的摩轮面较软的摩擦轮最好用作主动轮擦轮最好用作主动轮，否则打滑时，将使从动轮，否则打滑时，将使从动轮轮面遭受局部磨损，影响传动质量。轮面遭受局部磨损，影响传动质量。 第三节第三节 摩擦无级变速器摩擦无级变速器 无级变速装置通称为无级变速器。无级变速装置通称为无级变速器。现代的无级变速器有机械的、电动的和现代的无级变速器有机械的、电动的和液压的。多数的机械无级变速器利用了液压的。多数的机械无级变速器利用了摩擦传动的原理。摩擦无级变速器具有摩擦传动的原理。摩擦无级变速器具有结构简单、紧凑和

20、转动惯量小等特点。结构简单、紧凑和转动惯量小等特点。 无级变速器主要应用于下列场合：无级变速器主要应用于下列场合：1 1）为适应工艺参数多变或连续变化的要求，运转）为适应工艺参数多变或连续变化的要求，运转中需经常连续地改变速度，如切削不同直径的棒中需经常连续地改变速度，如切削不同直径的棒料，线、纸、布的卷绕等。料，线、纸、布的卷绕等。2 2）探求最佳工作速度，如试验设备，自动线的试）探求最佳工作速度，如试验设备，自动线的试调等。调等。3 3）某些仪器和设备中的计算装置和测试装置。）某些仪器和设备中的计算装置和测试装置。4 4）缓速起动。）缓速起动。 摩擦无级变速器的主要类型摩擦无级变速器的主要

21、类型 摩擦无级变速器通常由摩擦无级变速器通常由传动机构传动机构1 1、2 2；加压；加压装置装置3 3、1 1和调速机构和调速机构4 4、5 5组成。组成。 滚轮式盘形变速器（相互垂直的两轴之间的无级滚轮式盘形变速器（相互垂直的两轴之间的无级变速）变速） 不考虑两轮之间的滑动时，主动轮不考虑两轮之间的滑动时，主动轮D D1 1由由D D2min2min移移到到D D2max2max位置，则其传动比位置，则其传动比: : 第四节第四节 带带 传传 动动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

22、上的传动带紧套在两轮上的传动带2 2。1 1带传动的组成带传动的组成 由于环形带张紧在带轮上，带中产生初拉力由于环形带张紧在带轮上，带中产生初拉力F F0 0，带与带带与带轮在接触处产生正压力，当主动轮在驱动力矩作用下转动时轮在接触处产生正压力，当主动轮在驱动力矩作用下转动时，轮与带轮之间产生摩擦力，并带动带运动，同样带又带动，轮与带轮之间产生摩擦力，并带动带运动，同样带又带动从动带轮克服工作阻力而转动，这样就可把主动轮的运动和从动带轮克服工作阻力而转动，这样就可把主动轮的运动和动力传到从动轴上。动力传到从动轴上。 一、带传动的类型一、带传动的类型2 2带传动的特点带传动的特点但摩擦式带传动有

23、弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。但摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。 带传动是一种常用的、成本较低的动力传动装置。带传动是一种常用的、成本较低的动力传动装置。带传动具有传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）的带传动具有传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）的特点，具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便。特点，具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便。与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低、疲劳与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低、疲劳寿命较短。然而，对于传动带强力层材料的改善，如寿命较短。然而，对于传动带强力层材料的改善，如采用钢丝、尼龙、聚酯纤维等，带传动也可用于某些采用

24、钢丝、尼龙、聚酯纤维等，带传动也可用于某些只有链传动或齿轮传动才适合的动力传输。只有链传动或齿轮传动才适合的动力传输。带传动是工业广泛使用的一种传动零件，仅次齿轮传动。带传动是工业广泛使用的一种传动零件，仅次齿轮传动。 传传动动带带平平 带带 带带多楔带多楔带同步带同步带普通平带普通平带片基平带片基平带普通带普通带窄带窄带齿形带齿形带宽带宽带3 3带传动的类型带传动的类型平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。较大的场合应用较多。在一般机械传动中，应用最广的带传动是带传动，在同在一般机械传动中，应用最广的带传动是带传动

25、，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。工作面是与轮面相接触的内表面工作面是与轮面相接触的内表面, ,结构简单，易制造。结构简单，易制

26、造。 平带的带体薄、软、轻，具有良好的耐弯曲性能，适用于平带的带体薄、软、轻，具有良好的耐弯曲性能，适用于小直径带轮传动。高速运行时，带体容易散热，传动平稳。过小直径带轮传动。高速运行时，带体容易散热，传动平稳。过去多采用丝、麻、合成纤维等编织物用耐磨胶粘合而成。近年去多采用丝、麻、合成纤维等编织物用耐磨胶粘合而成。近年来，普遍采用以尼龙薄片为强力层的片基复合胶带，可用于高来，普遍采用以尼龙薄片为强力层的片基复合胶带，可用于高速的磨床、电影放映机、精密包装机等高速装置的传动速的磨床、电影放映机、精密包装机等高速装置的传动 平带用于高速传动时，平带应制成无接头环形平带。带轮平带用于高速传动时，平

27、带应制成无接头环形平带。带轮的轮缘表面应有中凸度，可使高速传动平带在运转时自动保持的轮缘表面应有中凸度，可使高速传动平带在运转时自动保持在带轮中部，以防滑移脱落。在带轮中部，以防滑移脱落。 对一般用途的普通平带传动，带体可按传动中心距的要求对一般用途的普通平带传动，带体可按传动中心距的要求临时对接成环形带。临时对接成环形带。平平 带带特点：特点： 普通普通V V带是在一般机械传动中应用最为广泛的一种传动带，带是在一般机械传动中应用最为广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮间是其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮间是V V形形槽面摩擦，靠两侧面产生的摩擦力工作

28、槽面摩擦，靠两侧面产生的摩擦力工作, ,工作面是与轮槽相接工作面是与轮槽相接触的两侧面触的两侧面, ,可产生比平型带更大的摩擦力（约为倍），故可产生比平型带更大的摩擦力（约为倍），故具有较大的拉曳能力。在一般机械传动中，应用最广的带传动具有较大的拉曳能力。在一般机械传动中，应用最广的带传动是带传动。是带传动。普通普通V V带带特点：特点：特点：特点： 齿形带，工作时是靠侧面实现摩擦传动，其截面形状与齿形带，工作时是靠侧面实现摩擦传动，其截面形状与一般带的截面形状相同。所增加的齿形是为了提高带的纵向一般带的截面形状相同。所增加的齿形是为了提高带的纵向柔度，使其可在较小的带轮上工作，并不至降低带的

29、横向刚度。柔度，使其可在较小的带轮上工作，并不至降低带的横向刚度。当齿形带用于普通场合时，遵循普通带的标准；当用于汽当齿形带用于普通场合时，遵循普通带的标准；当用于汽车传动时，遵循汽车车传动时，遵循汽车V V带的标准。齿形带的标准。齿形V V带的齿高约为带总高的带的齿高约为带总高的三分之一，其齿的形状暂无标准规定，具体由用户与生产厂家三分之一，其齿的形状暂无标准规定，具体由用户与生产厂家协商。协商。齿形带齿形带齿形齿形V V带结构带结构 多楔带兼有带和平带二者的优点，既有平带的柔软、韧性多楔带兼有带和平带二者的优点，既有平带的柔软、韧性好的特长，又有带结构紧凑、高效率的优点。因此应用广泛，好的

30、特长，又有带结构紧凑、高效率的优点。因此应用广泛，其主要特点有：其主要特点有：、带体为整体，传动时长短不一现象可消除，充分发挥了胶带、带体为整体，传动时长短不一现象可消除，充分发挥了胶带的作用；的作用；、空间相同时、空间相同时, ,多楔带比普通多楔带比普通V V带的传动功率提高带的传动功率提高3030；、带体薄，柔软性好，能适应于小带轮传动；、带体薄，柔软性好，能适应于小带轮传动；、适用于高速传动，带速可高达、适用于高速传动，带速可高达4040m ms s，发热少，运转平稳。发热少，运转平稳。多楔带多楔带特点：特点：多楔带传动（北京切诺基轿车发动机）多楔带传动（北京切诺基轿车发动机） 同步带传

31、动综合了带传动、链传动和齿轮传动的优点。由同步带传动综合了带传动、链传动和齿轮传动的优点。由于带的工作面呈齿形，与带轮的齿槽作啮合传动，并由带的抗于带的工作面呈齿形，与带轮的齿槽作啮合传动，并由带的抗拉层承受负载，故带与带轮之间没有相对滑动，从而使主、从拉层承受负载，故带与带轮之间没有相对滑动，从而使主、从动轮间能作无滑差的同步传动。动轮间能作无滑差的同步传动。 同步带现已在各种仪器、计算机、汽车、工业缝纫机、纺同步带现已在各种仪器、计算机、汽车、工业缝纫机、纺织机和其它通用机械中得到广泛应用。织机和其它通用机械中得到广泛应用。同步带同步带特点：特点：同步带传动（桑塔纳轿车发动机）同步带传动（

32、桑塔纳轿车发动机）二、二、V V带和带轮带和带轮1. 1. V V带带 V V带由强力层（抗拉体）带由强力层（抗拉体）1 1 、填充物、填充物2 2和外包层和外包层3 3组成。强力层的结构分为组成。强力层的结构分为帘布芯帘布芯v v带和带和绳芯绳芯v v带两种。带两种。帘布芯帘布芯v v带带, ,制造较方便。绳芯制造较方便。绳芯v v带柔韧性好，抗弯强带柔韧性好，抗弯强度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮直径较小的度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮直径较小的场合。场合。 楔角为楔角为4040，相对高度约（，相对高度约（h/bh/bp p）为为0 0.7.7的的V V带称为带称为普通普通V V

33、带带。 普通普通V V带是标准件，属无接头的环带是标准件，属无接头的环形带。有形带。有Y Y，Z Z，A A，B B，C C，D D，E E七种七种型号。型号。截面尺寸见表截面尺寸见表7-27-2带采用带采用基准基准宽度制宽度制，即用带的，即用带的基准线的位置和基基准线的位置和基准宽度来确定带在准宽度来确定带在轮槽中的位置和轮轮槽中的位置和轮槽的尺寸。槽的尺寸。b bp p为基准宽度为基准宽度 带受到垂直于其底面的弯曲时，顶胶伸长而带受到垂直于其底面的弯曲时，顶胶伸长而变窄，底胶缩短而变宽，带中变窄，底胶缩短而变宽，带中长度及宽度长度及宽度尺寸与自尺寸与自由状态时相比保持不变的那个面由状态时相

34、比保持不变的那个面( (类似于梁的类似于梁的中性层中性层) )称为带的称为带的节面（基准面）节面（基准面）, ,节面的宽度称为节面的宽度称为节宽（基节宽（基准宽度）准宽度）b bp p。 带轮在基准宽度处的直径是带轮的带轮在基准宽度处的直径是带轮的基准直径基准直径D D。相应带的长度为带的相应带的长度为带的基准长度基准长度L Ld d （表（表7-37-3）。）。2 2、V V带轮带轮1 1）实心轮）实心轮 带轮基准直径带轮基准直径2.52.5d d（d d为轴的直径，单位为为轴的直径，单位为mmmm）时，可采用实心式结构。时，可采用实心式结构。2 2）辐板轮）辐板轮当当2.52.5d dD

35、D300mm300mm时，带轮常采用腹板式带轮结构。时，带轮常采用腹板式带轮结构。3 3）孔板轮）孔板轮当当D D1 1- -d d1 1100mm100mm时，带轮通常采用孔板式结构。时，带轮通常采用孔板式结构。三、带传动的几何关系三、带传动的几何关系88224223 .571802122121221221121DDDDLDDLaaDDDDaLaDDd包角的概念包角的概念 带传动装置中，带包在带带传动装置中，带包在带轮上的部分所对应的圆心角称轮上的部分所对应的圆心角称为包角（如图所示）。为包角（如图所示）。 四、带传动的受力分析四、带传动的受力分析带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为带传动尚

36、未工作时，传动带中的预紧力为F F0 0。 0FF1F00F02尚未工作状态尚未工作状态 nFfF1F1F1F1222n2工作状态工作状态 带在工作时，设主动轮以带速带在工作时，设主动轮以带速n n1 1转动，带与带轮的接触面转动，带与带轮的接触面间便产生摩擦力，主动轮作用在带上的摩擦力间便产生摩擦力，主动轮作用在带上的摩擦力F Ff f的方向和主动的方向和主动轮的圆周速度方向相同轮的圆周速度方向相同, ,主动轮即靠此摩擦力驱动带运动；带主动轮即靠此摩擦力驱动带运动；带作用在从动轮上的摩擦力的方向，显然与带的运动方向相同，作用在从动轮上的摩擦力的方向，显然与带的运动方向相同，带同样靠摩擦力带同

37、样靠摩擦力F Ff f而驱动从动轮以转速而驱动从动轮以转速n n2 2转动。转动。 传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力发生传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力发生了变化：带绕上主动轮的一边被拉紧，叫做了变化：带绕上主动轮的一边被拉紧，叫做紧边紧边，紧，紧边拉力由边拉力由F F0 0增加到增加到F F1 1；带绕上从动轮的一边被放松，带绕上从动轮的一边被放松，叫做叫做松边松边，松边拉力由，松边拉力由F F0 0减小到减小到F F2 2。由于带的变形处由于带的变形处于弹性变形范围内，其总长度不变，带的紧边拉力的于弹性变形范围内，其总长度不变，带的紧边拉力的增加量，应等于松变拉力的减小量。增加

38、量，应等于松变拉力的减小量。F F1 1F F0 0F F0 0F F2 2；或：或：F F1 1 F F2 22 2F F0 0tffFFFFDFDFDF2111211222 以主动轮一段为分离体，则有总摩擦力以主动轮一段为分离体，则有总摩擦力F Ff f和两边和两边拉力对轴心的力矩的代数和为零，得出拉力对轴心的力矩的代数和为零，得出 在带传动中，带和带轮接触面上的总摩擦力在带传动中，带和带轮接触面上的总摩擦力F Ff f等于带所传递的等于带所传递的有效拉力（有效圆周力）有效拉力（有效圆周力）F Ft t。 带传动所能传递的功率（主动轮的输入功率）带传动所能传递的功率（主动轮的输入功率）P

39、P（单位为单位为kWkW）P PF Ft tv v/1000/1000因此有：因此有：F F1 1F F0 0F Ft t2 2； F F2 2F F0 0F Ft t2 2tFFF21F F1 1F F0 0F F0 0F F2 2；或：或：F F1 1 F F2 22 2F F0 0；由由 带借助带与带轮的张紧，使主动轮上输入功率转带借助带与带轮的张紧，使主动轮上输入功率转化为带两边的拉力差化为带两边的拉力差F Ft t，从而克服从动轮上阻力矩，从而克服从动轮上阻力矩，带动从动轮。带动从动轮。 带传动的工作原理带传动的工作原理 F F1 1和和F F2 2的大小，取决于预紧力的大小，取决于

40、预紧力F F0 0和带传动的有效和带传动的有效拉力拉力F Ft t。在带传动的传动能力范围内，在带传动的传动能力范围内，F Ft t的大小又和的大小又和传动的功率传动的功率P P及带速及带速v v有关。有关。P PF Ft tv v/1000/1000 当其它条件不变且当其它条件不变且预紧力预紧力F F0 0一定一定时，这个时，这个摩擦力摩擦力F Ft t有一极限值有一极限值（临界值）。这个极限值就限制着带传（临界值）。这个极限值就限制着带传动的传动能力。动的传动能力。 若机器出现过载，若机器出现过载，F Ft t不能克服从动轮上的阻力不能克服从动轮上的阻力矩，带将沿轮面全面滑动，从动轮转速急

41、剧降低甚矩，带将沿轮面全面滑动，从动轮转速急剧降低甚至不动，这就是至不动，这就是打滑打滑，是带传动的主要失效形式之，是带传动的主要失效形式之一。一。F F1 1F F0 0F Ft t2 2； F F2 2F F0 0F Ft t2 2P PF Ft tv v/1000/1000当带沿带轮有打滑趋势时，摩擦力达到最大值。当带沿带轮有打滑趋势时，摩擦力达到最大值。vfeFF21 带所能传递的最大圆周力为：带所能传递的最大圆周力为： 1120vvffteeFF2sinffv1120vvffteeFF与带传动的最大有效拉力有关的因素：与带传动的最大有效拉力有关的因素：1 1。预紧力。预紧力F F0

42、02 2。包角。包角3 3。摩擦系数。摩擦系数预紧力预紧力F F0 0最大有效拉力最大有效拉力F Ft t 因为因为F F0 0越大，带与带轮间的正压力越大，则传动越大，带与带轮间的正压力越大，则传动时的摩擦力就越大，最大有效拉力时的摩擦力就越大，最大有效拉力F Ft t也就越大。但也就越大。但F F0 0过大时，将使带的磨损加剧，以至过快松弛，缩短带过大时，将使带的磨损加剧，以至过快松弛，缩短带的工作寿命。若的工作寿命。若F F0 0过小，则带传动的工作能力得不到过小，则带传动的工作能力得不到充分的发挥，运转时容易发生跳动和打滑。充分的发挥，运转时容易发生跳动和打滑。 包角包角最大有效拉力最

43、大有效拉力F Ft t 因为因为越大，带和带轮的接触面上所产生的总越大，带和带轮的接触面上所产生的总摩擦力就越大，传动能力也就越高。由于小带轮上摩擦力就越大，传动能力也就越高。由于小带轮上的包角的包角1 1较小，因此带传动的最大有效拉力较小，因此带传动的最大有效拉力F Ft t取决取决于小带轮上的包角于小带轮上的包角1 1的大小。的大小。 摩擦系数摩擦系数 f f最大有效拉力最大有效拉力F Ft t 因为摩擦系数越大，则摩擦力就越大，传动能因为摩擦系数越大，则摩擦力就越大，传动能力就越高。而摩擦系数与带及带轮的材料和表面状力就越高。而摩擦系数与带及带轮的材料和表面状况、工作环境条件等有关。况、

44、工作环境条件等有关。V V带与带轮间的当量摩带与带轮间的当量摩擦系数大约是平带与带轮间摩擦系数的擦系数大约是平带与带轮间摩擦系数的3 3倍，因此倍，因此V V带传动的承载能力就较高。带传动的承载能力就较高。 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；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；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。弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。五、带传动的应力分析五、带传动的应力分析 带在小带轮上的弯曲应力大于绕在大带轮上的带在小带轮上的弯曲应力大于绕在大带轮上的弯

45、曲应力。为了不使带所受到的弯曲应力过大，应弯曲应力。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。限制带轮的最小直径。 1 1）带是在变应力状态下工作的，所以失效为疲劳破坏。）带是在变应力状态下工作的，所以失效为疲劳破坏。 2 2）带中最大应力发生在）带中最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处带的紧边开始绕上小带轮处。 3 3）为保证带传动在给定的具体条件下不疲劳断裂，必须）为保证带传动在给定的具体条件下不疲劳断裂，必须使：使： cb11max带传动在工作时，从带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的

46、。的弹性变形也是变化的。 当紧边在当紧边在A A1 1点绕上主动轮时，其所受的拉力为点绕上主动轮时，其所受的拉力为F F1 1，此时带的线速度和主动轮的此时带的线速度和主动轮的圆周速度圆周速度( (均指带轮的节圆圆周速度均指带轮的节圆圆周速度) ) 相等。在带由相等。在带由A A1 1点转到点转到C C1 1点的过程中，带所受点的过程中，带所受的拉力由的拉力由F F1 1逐渐降低到逐渐降低到F F2 2，带的弹性变形也就随之逐渐减小，因而带沿带轮的运动带的弹性变形也就随之逐渐减小，因而带沿带轮的运动是一面绕进、一面向后收缩，所以带的速度便过渡到逐渐低于主动轮的圆周速度。是一面绕进、一面向后收缩

47、，所以带的速度便过渡到逐渐低于主动轮的圆周速度。这就说明了带在绕经主动轮缘的过程中，在带与主动轮缘之间发生相对滑动。这就说明了带在绕经主动轮缘的过程中，在带与主动轮缘之间发生相对滑动。六、弹性滑动、打滑和滑动率六、弹性滑动、打滑和滑动率 相对滑动现象也发生在从动轮上，但情况相反，带绕过从动轮时，拉力由相对滑动现象也发生在从动轮上，但情况相反，带绕过从动轮时，拉力由F F2 2增增大到大到F F1 1、弹性变形随之逐渐增加，因而带沿带轮的运动是一面绕进、一面向前伸长，弹性变形随之逐渐增加，因而带沿带轮的运动是一面绕进、一面向前伸长，所以带的速度便过渡到逐渐高于从动轮的圆周速度，亦即带与从动轮间也

48、发生相对所以带的速度便过渡到逐渐高于从动轮的圆周速度，亦即带与从动轮间也发生相对滑动。滑动。 这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动，称为带传动的动，称为带传动的弹性滑动弹性滑动。弹性滑动是带传动正常。弹性滑动是带传动正常工作时的固有的特性，工作时的固有的特性，不可避免不可避免。%100121vvv12)1 (vv或或因此，传动比为：因此，传动比为：弹性滑动导致：从动轮的圆周速度弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v v2 2主动轮的主动轮的圆周速度圆周速度v v1 1，速度降低的程度可用速度降低的程度可用滑动率（滑差率）滑动率（滑差率）来表示，这种由

49、于弹性滑动引起的从动轮圆周速度来表示，这种由于弹性滑动引起的从动轮圆周速度相对降低率，称为相对降低率，称为滑动率滑动率（1%1%2%2%）。）。11221DDnni 在正常情况下，带的弹性滑动并不是发生在相对于全部包在正常情况下，带的弹性滑动并不是发生在相对于全部包角的接触弧上。当有效拉力较小时，弹性滑动只发生在带离开角的接触弧上。当有效拉力较小时，弹性滑动只发生在带离开带轮以前的那一部分接触弧上，称之为带轮以前的那一部分接触弧上，称之为滑动弧滑动弧。未发生弹性滑。未发生弹性滑动的接触弧则称为动的接触弧则称为静弧静弧。随着有效拉力的增大，弹性滑动的区。随着有效拉力的增大，弹性滑动的区段也将扩大

50、。当弹性滑动的区段扩大到整个接触弧时，带传动段也将扩大。当弹性滑动的区段扩大到整个接触弧时，带传动的有效拉力即达到最大的有效拉力即达到最大临界值临界值F Ft t 。若带的工作载荷进一步加大，当工作载荷所产若带的工作载荷进一步加大，当工作载荷所产生的圆周力大于带与小带轮生的圆周力大于带与小带轮接触弧上的全部摩擦力接触弧上的全部摩擦力时，时，带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打打滑滑。打滑是由于过载引起的。打滑将使带的磨损加。打滑是由于过载引起的。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，剧，从动轮转速急速降低，带传动失效带传动失效，这种情况，这种情况应

51、当避免。应当避免。(1)(1)从现象上看：弹性滑动是局部带在带轮的局部接触弧从现象上看：弹性滑动是局部带在带轮的局部接触弧面上发生的微量相对滑动；打滑则是整个带在带轮的全部接触面上发生的微量相对滑动；打滑则是整个带在带轮的全部接触弧面上发生的显著相对滑动；弧面上发生的显著相对滑动；(2)(2)从本质上看：弹性滑动是由带本身的弹性和带传动两从本质上看：弹性滑动是由带本身的弹性和带传动两边的拉力差边的拉力差( (未超过极限值未超过极限值) )引起的，带传动只要传递动力，两引起的，带传动只要传递动力，两边就必然出现拉力差，所以弹性滑动是不可避免的。而打滑则边就必然出现拉力差，所以弹性滑动是不可避免的

52、。而打滑则是带传动载荷过大使两边拉力差超过极限摩擦力而引起的，因是带传动载荷过大使两边拉力差超过极限摩擦力而引起的，因此打滑是可以避免的。此打滑是可以避免的。弹性滑动和打滑的区别：弹性滑动和打滑的区别：张紧的目的张紧的目的 根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；能正常工作； 运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。七、张紧装置七、张紧装置 常见的张紧装置有：常见的张紧装置有：定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。定期张紧装置

53、、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。1 1）定期张紧装置）定期张紧装置采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力，使带重新张紧。采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力，使带重新张紧。 将装有带轮的电动机安装在装有滑将装有带轮的电动机安装在装有滑道的基板上。通过旋动左侧的调节螺钉，道的基板上。通过旋动左侧的调节螺钉，将电动机向右推移到所需位置后，拧紧将电动机向右推移到所需位置后，拧紧电动机安装螺钉即可实现张紧。电动机安装螺钉即可实现张紧。 将装有带轮的电动机安装将装有带轮的电动机安装可调的摆架上可调的摆架上2 2）自动张紧装置）自动张紧装置 将装有带轮的将装有带轮的电动机安装在浮动电动机安装在浮动的

54、摆架上，利用电的摆架上，利用电动机的自重，使带动机的自重，使带轮随同电动机绕固轮随同电动机绕固定轴摆动，以自动定轴摆动，以自动保持张紧力。保持张紧力。 3 3）采用张紧轮张紧装置）采用张紧轮张紧装置当中心距不能调节时，当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧。张可采用张紧轮将带张紧。张紧轮一般应放在松边的内侧，紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲（避免反使带只受单向弯曲（避免反向弯曲降低带的寿命）。同向弯曲降低带的寿命）。同时张紧轮应尽量靠近大轮，时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。带轮的相同

55、。 张紧轮也可以放在张紧轮也可以放在松边的外侧，应尽量靠松边的外侧，应尽量靠近小轮，增大在小带轮近小轮，增大在小带轮上的包角。上的包角。八、普通带传动的设计与计算八、普通带传动的设计与计算带传动的主要失效形式带传动的主要失效形式: :打滑和传动带的疲劳破坏。打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。的疲劳强度和寿命。设计的原始数据为设计的原始数据为：传递的功率：传递的功率P P，主、从动轮转速主、从动轮转速n n1 1、n n2 2（或传动比或传动比i i），），传动位置要求及工作条件等。传动位置要求及工作

56、条件等。设计内容：设计内容：确定带的类型、带的长度确定带的类型、带的长度L L、根数根数Z Z、传动传动中心距中心距a a、带轮基准直径及其它结构尺寸等。带轮基准直径及其它结构尺寸等。1 1、选择、选择V V带型号带型号设计步骤和方法设计步骤和方法1 1）按工作情况确定工作情况系数，确定计算功率）按工作情况确定工作情况系数，确定计算功率PKPAd2 2）根据）根据P Pd d和和n n1 1从图中确定带的型号从图中确定带的型号min1DD 2 2、确定带轮的基准直径、确定带轮的基准直径D D1 1、D D2 2V V带轮的最小基准直径带轮的最小基准直径1112112DnniDD算出数值后要按带

57、轮基准直径算出数值后要按带轮基准直径系列圆整（表系列圆整（表7-77-7）。3 3、验算带速、验算带速10006011nDv若不能满足，应改选若不能满足，应改选D D1 15 5m/sm/sv v1 125m/s 25m/s 初选中心距初选中心距2102127 . 0DDaDD然后选取与标准相近的基准长度然后选取与标准相近的基准长度d d（表表7-37-3）。4 4、确定基准长度、确定基准长度如果中心距未给出，可根据传动的结构需要初定中心距如果中心距未给出，可根据传动的结构需要初定中心距a a0 0，取取a a0 0取定后，根据带传动的几何关系，按下式估算所需带的基准取定后，根据带传动的几何关

58、系，按下式估算所需带的基准长度长度L L： aDDDDaL422212215 5、确定实际中心距、确定实际中心距20LLaad 6 6、验算小带轮的包角、验算小带轮的包角3 .57180121aDD不应小于不应小于120。7 7、确定、确定V V带的根数带的根数ldKKPPPz00包角系数包角系数K K（表表7-97-9）、带长修正系数带长修正系数K KL L（表表7-37-3）。单根单根V V带的基本额定功率带的基本额定功率P P0 0是根据特定的实验和分析确定的是根据特定的实验和分析确定的实验条件：传动比实验条件：传动比i i=1=1、包角包角180180、特定长度、特定长度、平稳的工作载

59、荷。平稳的工作载荷。由于单根带基本额定功率由于单根带基本额定功率P P0 0是在特定条件下经是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的带的基设计时，应根据这一具体的条件对所选定的带的基本额定功率本额定功率P P0 0进行修正，以满足设计要求。进行修正，以满足设计要求。0P 确定单根带所传递功率的增量确定单根带所传递功率的增量 （表（表7-107-10）ldKKPPPz008 8、计算作用在轴上的力、计算作用在轴上的力2sin210zFFz2015 . 2600qvzvPKFd 为了设计安装带

60、轮的轴和轴承，必须确定带传动作为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的力，如果不考虑带的两边的拉力差，则压轴用在轴上的力，如果不考虑带的两边的拉力差，则压轴力可以近似地按带的两边的预紧力力可以近似地按带的两边的预紧力F F0 0的合力来计算。的合力来计算。 在带传动中，预紧力在带传动中，预紧力是通过在带与两带轮的切是通过在带与两带轮的切点跨距的中点点跨距的中点M M，加上一加上一个垂直于两轮上部外公切个垂直于两轮上部外公切线的适当载荷线的适当载荷G G，使带沿使带沿跨距每长跨距每长100100mmmm所产生的所产生的挠度挠度y y为为1.61.6mm(mm(即挠角为即挠角为1.8