第6章带传动链传动

1、第第6 6章章 带传动和链传动带传动和链传动6.1 带传动的类型、特点及应用6.2 带传动的受力分析和应力分析6.3 带传动的弹性滑动和传动比6.4 V带和V带轮6.5 V带传动的失效形式及设计计算6-6 同步带传动简介6.7 带传动的张紧、安装与维护6.8 链传动的基本知识本章知识导读本章知识导读 1.1.主要内容主要内容 带传动的类型、应用、运动及受力分析，带传动的设计。链传动简介。 2.2.重点、难点提示重点、难点提示 带传动的运动及受力分析。带的失效形式和计算准则。普通V带传动的设计。6.1 6.1 带传动的类型、特点及应用带传动的类型、特点及应用 带传动是由主动轮1、从动轮2及传动带

2、3组成。带是挠性件，张紧在两轮上，通过它将主动轮1的运动和动力传递给从动轮2。带传动带传动 摩擦带传动摩擦带传动平带、平带、V V带、多楔带、圆带等带、多楔带、圆带等啮合带传动：啮合带传动：同步带同步带按工作原理分按工作原理分6.1.1 6.1.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用6.1.1 6.1.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用 1.1.平带传动平带传动 截面形状为矩形，其工作面为内表面。常用的平带为橡胶帆布带。平带传动多用于中心距较大的场合。6.1.1 6.1.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用 2.V2.V带传动带传动 截面形状为等腰梯形，其工作面为两侧面，V带与平带

3、相比，当量摩擦系数大，能传递较大的功率，且结构紧凑，在机械传动中应用最广。6.1.1 6.1.1 带传动的类型和应用带传动的类型和应用 3.3.多楔带传动多楔带传动 是在平带基体上由多根V带组成的传动带。能传递的功率更大，且能避免多根V带长度不等而产生的传力不均的缺点。故适用于传递功率较大且要求结构紧凑的场合。 4.4.圆形带圆形带 横截面为圆形。只用于小功率传动。平带的摩擦力为：平带的摩擦力为：fFNfFNfV带的摩擦力为：带的摩擦力为：vNNffFfFNfF2/sin2f v 当量摩擦系数，显然当量摩擦系数，显然 f v f相同条件下，相同条件下，V V带的摩擦力大于平带，传动能力更大带的

4、摩擦力大于平带，传动能力更大普通普通V V带与平带带与平带摩擦力之比较摩擦力之比较6.1.2 6.1.2 带传动的特点带传动的特点 (1)弹性带可缓冲吸振，故传动平稳，噪声小。 (2)过载时，带会在带轮上打滑，从而起到保护其他传动件免受损坏的作用。 (3)带传动的中心距较大，结构简单，制造、安装和维护较方便，且成本低廉。 (4)由于带与带轮之间存在弹性滑动，导致速度损失，传动比不稳定，且传动效率较低。 (5)带为非金属元件，故不宜用在酸、碱等恶劣工作环境下。 1、带传动的受力分析、带传动的受力分析安装时，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上安装时，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上.Ffn2FfF1

5、带工作前：带工作前：带工作时：带工作时：F0F0此时，带只受此时，带只受初拉力初拉力F0作用作用n1F2F2松边松边 退出主动退出主动轮的一边轮的一边紧边紧边 进入进入主动轮的一边主动轮的一边紧边拉力紧边拉力 - - 由由 F F0 0 增加到增加到 F F1 1；松边拉力松边拉力 - - 由由 F F0 0 减小到减小到 F F2 2 。Ff 带轮作用于带轮作用于带的摩擦力带的摩擦力F16.2 6.2 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6.2 6.2 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 因为带的总长近似不变，所以紧边拉力的增加量F1-F0应等于松边拉力的减

6、少量F0-F2。 即即 F F0 0=1/2(=1/2(F F1 1+ +F F2 2) (6-1) 紧边和松边的拉力之差F称为带传动的有效圆周力。 即即 F F= =F F1 1- -F F2 2 (6-2)带传动所传递的功率为：带传动所传递的功率为：P P= =FvFv/1000 (6-3)/1000 (6-3) 当传递的有效圆周力F超过摩擦力时，带就开始在带轮上全面滑动，即打滑。 6.2 6.2 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 当传动带和带轮间有全面滑动趋势时，摩擦力就会达到最大值，即有效圆周力达到最大值。 此时，紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系可用欧拉公式表示

7、为 F1/F2=ef （忽略离心力）(6-4)6.2 6.2 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 影响带所传递的圆周力的因素有影响带所传递的圆周力的因素有: : (1) (1)初拉力初拉力F F0 0 F与F0成正比，初拉力F0越大，F就越大。但F0过大会加剧带的磨损，致使带过快松弛，缩短其工作寿命。 (2)(2)摩擦系数摩擦系数f f f越大，摩擦力也越大，F就越大。V带因用当量摩擦系数fv取代平带的摩擦系数f(fvf)，所以V带传递能力远高于平带。 (3)(3)包角包角 F随的增大而增大。由于大带轮的包角2大于小带轮的包角1，故打滑首先发生在小带轮上。一般要求1120。可

8、得带传动在不打滑条件下所能传递的最大圆周力为 F Fmaxmax= =F F1 1(1-1/e(1-1/eff) ) (6-6)1120ffeeFF（6-5）6.2.2 6.2.2 带传动的应力分析带传动的应力分析1.由紧边拉力和松边拉力产生的拉应力AFAF2211松边拉应力紧边拉应力2.由离心力FC产生的离心拉应力C C=FC/A=qv2/Ab=Eh/dd 3.由带弯曲变形产 生的弯曲应力b6.2.2 6.2.2 带传动的应力分析带传动的应力分析 当带由紧边绕入小带轮时所受的应力达到最大值，其值为 max=1+C+b1 带的疲劳强度条件是 max=1+C+b1 带工作时的应力分布情况带工作时

9、的应力分布情况 两种滑动现象：两种滑动现象：打打 滑滑 当传递的有效圆周力F超过摩擦力时，带就开始在带轮上全面滑动，即打滑。是带传动的一种失效是带传动的一种失效形式，应当避免。形式，应当避免。弹性滑动弹性滑动 由于带的弹性变形及拉力差而产生的带由于带的弹性变形及拉力差而产生的带与带轮间的滑动称与带轮间的滑动称。不可避免。不可避免。 弹性滑动是如何弹性滑动是如何产生的？产生的？因因 F1 F2故松紧边单位长度故松紧边单位长度上的变形量不等。上的变形量不等。6.3 6.3 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 当带绕过主动当带绕过主动轮时，由于拉力逐轮时，由于拉力逐渐减小，所以带逐渐减

10、小，所以带逐渐缩短，这时带沿渐缩短，这时带沿主动轮的转向相反主动轮的转向相反方向滑动，使带的方向滑动，使带的速度速度V落后于主动落后于主动轮的圆周速度轮的圆周速度V1.同样的现象也发生在从同样的现象也发生在从动轮上。但情况有何不动轮上。但情况有何不同？同？弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的。弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的。由此可见：由此可见： 当带绕过从动轮时，由当带绕过从动轮时，由于拉力逐渐增大，所以带于拉力逐渐增大，所以带逐渐伸长，这时带沿从动逐渐伸长，这时带沿从动轮的转向相同方向滑动，轮的转向相同方向滑动，使带的速度使带的速度V超前于从动轮超前于从动轮的圆周速度的圆周速度V2.6.3

11、 6.3 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 带的弹性滑动使从动轮圆周速度小于主动轮的圆周速度，其速度的降低率称为带传动的滑动滑动率率表示。 传动比为：6.3 6.3 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 弹性滑动与打滑的区弹性滑动与打滑的区别别6.4 V6.4 V带和带和V V带轮带轮 6.4.1 6.4.1 普通普通V V带的结构和尺寸规标准带的结构和尺寸规标准 标准普通V带的横截面结构由抗拉体顶胶底胶以及包布层4组成。 普通V带已标准化，按截面尺寸从小到大可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。普通V带的结构：4132帘布结构线绳结构1包布层；2顶胶；3抗拉体

12、；4底胶；型 号YZABCDE顶宽b6101317223238节宽bd5.3 8.51114192732高度h4.0 6.0 8.011141925V带楔角40每米质量q/(kg/m)0.040.060.100.170.300.60.87 普通普通V V带两侧面的夹角均为带两侧面的夹角均为4040 ，带轮轮槽，带轮轮槽的楔角比皮带截面夹角小，其目的是为了使皮带的楔角比皮带截面夹角小，其目的是为了使皮带在弯曲后仍能紧贴轮槽的两面。一般轮槽的楔角在弯曲后仍能紧贴轮槽的两面。一般轮槽的楔角等于等于3232 、3434 、3636 或或3838 。三、带轮楔角与皮带截面夹角的关系三、带轮楔角与皮带截面

13、夹角的关系基本概念n节面：V带弯曲时，外层被拉长，内层被压短，两层之间存在一层既不伸长又不缩短的中性层，称为n节宽bp：节面的宽度。n带轮的基准直径dd：V带装在带轮上，和节宽bp相对应的带轮直径称为n带的基准长度Ld： V带在规定的张紧力下，带与带轮基准直径相配合处的周长称。标记：标记：由截面代号和基准长度组成，由截面代号和基准长度组成，如如A1600表示表示A型型V带，带，基准长度为基准长度为1600mm。皮带的公称长度皮带的公称长度Li：皮带的内周长度。6.4.2 6.4.2 普通普通V V带轮的结构带轮的结构1.1.带轮材料带轮材料 普通V带轮最常用的材料是灰铸铁。当带的速度v25m/

14、s时，可用HT150;当带速v=2530m/s时，可用HT200;当v35m/s时，可用铸钢制造。传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料。实心带轮腹板带轮孔板带轮轮辐带轮2.2.带轮的结构带轮的结构6.4.2 6.4.2 普通普通V V带轮的结构带轮的结构1 1）、实心）、实心带轮带轮d dd d(1.5(1.53)d3)d0 02 2）、辐板带轮）、辐板带轮d d0 0轴的直径轴的直径d dd d 300 300 mmmm6.4.2 6.4.2 普通普通V V带轮的结构带轮的结构3 3）. .孔板带轮孔板带轮4 4）. .椭圆轮辐带轮椭圆轮辐带轮d dd d 400 mm400 mmd dd d

15、 400 400 mmmm6.4.2 6.4.2 普通普通V V带轮的结构带轮的结构6.5 V6.5 V带传动的失效形式及设计计算带传动的失效形式及设计计算maxfFF 6.5.1 6.5.1 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在保证带传动不打滑的条在保证带传动不打滑的条件下，保证件下，保证V V带具有一定的带具有一定的疲劳寿命。疲劳寿命。设计准则设计准则失效形式失效形式打滑打滑疲劳破坏疲劳破坏不打滑不打滑不发生疲劳破坏不发生疲劳破坏11maxCb 带传动的计算准则带传动的计算准则具体做法：具体做法：确定计算功率确定计算功率pc确定单根带所能传递的许用功率确定单根带所能传递的

16、许用功率p0确定带安全工作的根数确定带安全工作的根数0ppzc P73表表65列出了在列出了在特定条件特定条件下单根普通下单根普通V带所能传递的功率，称为基本额定功率带所能传递的功率，称为基本额定功率 P0 。特定条件：特定条件：传动平稳；传动平稳；i 1，12；特定带长特定带长Ld 当当实际工作条件与特定条件实际工作条件与特定条件不同时，要对不同时，要对P0 值加值加以修正，即可得到实际工作条件下，以修正，即可得到实际工作条件下，单根单根普通带所能普通带所能传递的功率，称为传递的功率，称为许用功率许用功率 P0 ：LaKKPPP)(0006.5.2 单根单根V带传递的功率带传递的功率确定单根

17、带所能传递的许用功率确定单根带所能传递的许用功率已知条件一般为：已知条件一般为：原动机的性能传动用途传递的功率两轮的转速n1、n2（或传动比i12）工作条件及外廓尺寸要求等。 6.5.3 V6.5.3 V带传动设计计算带传动设计计算设计内容：设计内容：确定普通V带的型号、基准长度Ld和根数z；确定带轮的材料；基准直径dd1、dd2及结构尺寸；确定传动的中心距a；计算初拉力F0及作用在轴上的压力FQ；选择张紧装置。 1.确定计算功率确定计算功率pc 工作情况系数，工作情况系数，查表查表682.选择选择V带的型号带的型号设计步骤和参数选择如下：设计步骤和参数选择如下：pc=KAp根据计算功率根据计

18、算功率PC和主动轮转速由图和主动轮转速由图6-7选选选择选择V V带的型号带的型号根据计算功率Pc和小带轮转速n1，按下图选择普通V带的型号。一般取 ，若过小则带的弯曲应力太大而导致带的寿命降低；反之，则带传动的外廓尺寸增大。普通V带轮的最小基准直径如下：表6-21m indddd2121(1)dddi d带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。普通V带轮的基准直径系列 20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212

19、 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 900 1000 （3 3）确定带轮的基准直径）确定带轮的基准直径d dd1d1、d dd2d2大带轮的基准直径由下式计算:带型d d minYZABCDE205075125200355500要求要求:一般应使一般应使V=525m/s10006011ndv离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，传递载荷能力传递载荷能力，传动易打滑。，传动易打滑。V太小太小:由由P=FV可知，传递同

20、样功率可知，传递同样功率P时，圆周力时，圆周力F太大，带的根数增加。太大，带的根数增加。 V太大太大:4.验算带速验算带速v5.确定中心距a和带的基准长度Ld02122100210214)()(22)(2)(7 . 0addddaLddadddddddddd查表查表6-3选定与计算值选定与计算值L0相近的带的基准相近的带的基准长度长度Ld 的标准值，在由下式确定实际中的标准值，在由下式确定实际中心距心距a200LLaad考虑到安装调整和张紧的需要，中心距应考虑到安装调整和张紧的需要，中心距应有调整量。一般取有调整量。一般取3 .57180121addddddLaaLaa03. 0015. 0m

21、axmin 6.验算小带轮包角验算小带轮包角 1一般一般120，若不满足此条件，可采用适，若不满足此条件，可采用适当增大中心距或加张紧轮等措施改进。当增大中心距或加张紧轮等措施改进。7.计算V带根数zLccKKPPPPPz)(000带的根数应圆整为整数，根数过多，易使各带受力不均匀，一般应满足z108.计算单根计算单根V带的初拉力带的初拉力F 020) 15 . 2(500qvKzvPFc由于新带易松弛，对非自动张紧的普通由于新带易松弛，对非自动张紧的普通V带带传动，安装新带时的初拉力传动，安装新带时的初拉力F 0应为计算值应为计算值的的1.5倍倍1002cos2sin22QFF zF z（9

22、） 计算作用在带轮轴上的压力计算作用在带轮轴上的压力FQ10.带轮结构设计带轮结构设计由表由表6-86-8查得查得k kA A=1.2=1.2例如：例如：P Pc c=k=kA AP=1.2P=1.28=9.6 8=9.6 kWkW设计某机床用普通设计某机床用普通V V带传动。已知电动机额定功率带传动。已知电动机额定功率P=8P=8kWkW，转速，转速n n1 1=1480=1480r/minr/min，n n2 2=650=650r/minr/min，每天两班制工作，每天两班制工作(2).(2).选取选取V V带型号带型号解：解：选用选用A A型型V V带带（1 1）. .确定计算功率确定计

23、算功率P Pc c(3).(3).确定两带轮基准直确定两带轮基准直径径合适合适由表由表6-26-2在在5 %5 %的范围内的范围内d dd1d1= 112 = 112 mmmm表表6-26-2取取 d dd2 d2 = 250 = 250 mmmmmmdnnddd 25511265014801221min/68.66323.2148023.2112250112rinnddidd%1 . 2%100650663.68650从动轮的转速误差率从动轮的转速误差率为为由表由表6-36-3取取L Ld d=1600=1600mmmm（4 4）. .验算验算V V带速度带速度在在5 52525m/sm/s

24、内内(5).(5).基准长度基准长度L Ld d和中心距和中心距a a 取取a a0 0=500=500mmmmm/s11 67.8100060148011214.3100060ndvd0.70.7（d dd1d1+d+dd2d2)a)a0 02(d2(dd1d1+d+dd2d2) )253.4253.4mmmmaa0 0724724mmmmmmddddaddaL86.15775004)112250(2)250112(14. 350024)d()d(22021221200486160015. 0510015. 0mindLaammLLaa511286.157716005002mmLaad558

25、160003. 051003. 0max由式（由式（6-15）得实际中心距）得实际中心距取a=510mm由表由表6-76-7内插得内插得 k k= 0.958= 0.958(6).(6).包角包角11由表由表6-36-3得得 k kL L= 0.99= 0.99(7).V(7).V带的根数带的根数Z Z由表由表6-56-5内插得：内插得：P P0 0=1.64=1.64由表由表6-66-6得：得：PP0 0=0.174KW=0.174KWooodoad1201643 .57d180d121LccKKPPPPPz)(00010. 599. 0958. 0)174. 064. 1 (6 . 9)(

26、000LccKKPPPPPz取取5 5根根(8).(8).初拉力初拉力F F0 0由表由表6-16-1得得 q q =0.1=0.1kg/mkg/m(9).(9).轴上的载荷轴上的载荷F FQ Q(10).(10).绘制绘制V V带轮的工作图带轮的工作图NvqkvZPFd89.170 15 .2( 50020）NZFFQ27.16922sin2106.6 6.6 同步带传动简介同步带传动简介6.6.16.6.1：同步带传动的特点及应用：同步带传动的特点及应用同步带与同步带传动同步带与同步带传动 同步带传动是将啮合传动原理应用于带传动领域的一种传动，具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。 6.6.

27、1同步带的特点和应用 同步带综合了带传动和链传动的特点。由1强力层(抗力体）、2带齿、3带背组成同步带的优点：无相对滑动、能保证准确的传动比带薄而轻，强度高，适合 高速传动能获得较大的传动比，传动效率高耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长同步带的缺点：制造、安装精度要求高、成本高同步带的用途：主要用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如计算机、录音机、磨床和纺织机械等6.6.2.6.6.2.同步带的尺寸规格同步带的尺寸规格同步带有单面有齿和双面有齿两种，简称单面带和双面带。 在规定张紧力下，相邻两齿中心线的直线距离称为节距，以p表示。节距节距 当同步带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的周

28、线称为节线，节线长以Lp表示。 节线节线6.6.3.同步带传动的设计同步带传动的设计 同步带传动的设计主要是限制单位齿宽的拉力，必要时才校核工作齿面的压力。 6.7 6.7 带传动的张紧、安装与维护带传动的张紧、安装与维护带传动的张紧装置带传动的张紧装置6.7.1 6.7.1 带传动的张紧与调整带传动的张紧与调整 1.1.调整中心距调整中心距 (1)定期张紧;(2)自动张紧 2.2.采用张紧轮采用张紧轮 （1）定期张紧（2）自动张紧6.7.2 6.7.2 带传动的安装与维护带传动的安装与维护张紧轮装置图张紧轮装置图 带轮安装的位置带轮安装的位置 张紧轮安装张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单

29、向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。 5.5.保持清洁，避免遇酸、碱或油污使带老化。保持清洁，避免遇酸、碱或油污使带老化。注意事项：注意事项：1.1.安装：减小中心距，松开张紧轮，装好后再调整。安装：减小中心距，松开张紧轮，装好后再调整。2.V2.V带注意型号、基准长度。带注意型号、基准长度。4.4.定期检查。不同带型、不同厂家生产、不同新旧程度定期检查。不同带型、不同厂家生产、不同新旧程度 的的V V带不易同组使用。带不易同组使用。3.3.两带轮中心线平行，带轮断面垂直中心线，主、两带轮中心线平行，带轮断面垂直中心线，主、 从从 动轮

30、的槽轮在同一平面内，轴与轴端变形要小。动轮的槽轮在同一平面内，轴与轴端变形要小。6.7.2 6.7.2 带传动的安装与维护带传动的安装与维护6.8 6.8 链传动基本知识链传动基本知识 链传动广泛应用于矿山链传动广泛应用于矿山机械、农业机械、起重运输机械、农业机械、起重运输机械、机床传动及轻工机械机械、机床传动及轻工机械中。中。 链传动由主动链轮链传动由主动链轮1 1、从、从动链轮动链轮2 2和绕在链轮上的链条和绕在链轮上的链条3 3组成。通过链条与链轮轮齿组成。通过链条与链轮轮齿相啮合传递运动和动力。相啮合传递运动和动力。链传动链传动6.8.1 6.8.1 链传动的组成、特点、分类及应用链传

31、动的组成、特点、分类及应用链传动优点链传动优点1 1、没有滑动，平均传动比、没有滑动，平均传动比准确；准确；2 2、作用在轴上的载荷较小；、作用在轴上的载荷较小；3 3、传递功率较大；、传递功率较大；4 4、能适应温度较高、湿度、能适应温度较高、湿度较大及低速的工作环境；较大及低速的工作环境；单击单击缺点：缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。性较差，有一定的冲击和噪声。 滚子链 齿形链 起重链传动链输送链类型：按用途：类型：按用途：n传动链可分为：滚子链、齿形链传动链可分为：滚子链、齿形链滚子链滚子链 齿形链齿形链

32、 双排滚子链或多排滚双排滚子链或多排滚子链适用于传递功率较大的子链适用于传递功率较大的场合。但实际运用中排数不场合。但实际运用中排数不宜过多，一般不超过宜过多，一般不超过4，以免，以免各排受载不均匀。各排受载不均匀。配合状况配合状况:v内链板、套筒之间内链板、套筒之间过盈配合过盈配合v外链板、销轴之间外链板、销轴之间过盈配合过盈配合v套筒、销轴之间套筒、销轴之间间隙配合间隙配合，使内外链板能相对转动使内外链板能相对转动v链板形状的特点链板形状的特点等强度等强度内链板内链板 外链板外链板 套筒套筒 销轴销轴 滚子滚子1 滚子链（套筒滚子链）滚子链（套筒滚子链）组成组成:v内、外链板，套筒，销轴，滚子内、外链板，套筒，销轴，滚子套筒滚子链的剖面结构：套筒滚子链的剖面结构：滚子滚子套筒套筒销轴销轴内链板内链板外链板外链板参数参数n节距节距p相邻两销轴中心之距离相邻两销轴中心之距离 n 链节数为偶数时，刚链节数为偶数时，刚好内、外链板相连，再好内、外链板相连，再用开口销或弹簧夹锁住用开口销或弹簧夹锁住活动销轴；为奇数时，活动销轴；为奇数时，采用过渡链节采用过渡链节 （用过渡链节联接）（用过渡链节联接）奇数奇数（直接联接）（直接联接）偶数偶数 pL 滚子链的接头形式见下图。滚子链的接头形式见下图。 当链节数为当链节数为偶数偶数时时, 采用图开口