第11章 带传动

1、机械传动机械传动（啮合、摩擦传动）（啮合、摩擦传动）电传动电传动流体传动流体传动（气压、液压传动）（气压、液压传动） 传动类型传动类型 传动装置传动装置的作用的作用 分配与传递能量分配与传递能量改变运动形式或运动速度改变运动形式或运动速度主要性能指标主要性能指标效率、运动性能效率、运动性能、外廓尺寸、重量及符合实际生产条件等。、外廓尺寸、重量及符合实际生产条件等。机组的组成：机组的组成：动力机动力机传动装置传动装置工作机工作机动力机与工作机之间可采用单流、分流和汇流等传动方案。动力机与工作机之间可采用单流、分流和汇流等传动方案。带传动带传动链传动链传动齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动传动比传动

2、比i:i:主动轮转速主动轮转速n n1 1与从动轮转速与从动轮转速n n2 2之比，即之比，即i= ni= n1 1 / n / n2 2 传动比传动比i i可以是固定的或可调的，在可调传可以是固定的或可调的，在可调传动比中，根据动比中，根据i i的变化是否连续，又可分为有级的变化是否连续，又可分为有级调速和无级调速。调速和无级调速。 注注 意意1 1）在多级传动中，传动链应力求短些。）在多级传动中，传动链应力求短些。带传动宜带传动宜布置在高速级，链传动宜布置在低速级。布置在高速级，链传动宜布置在低速级。2 2）在工作中可能出现过载的设备，应在传动链中）在工作中可能出现过载的设备，应在传动链中

3、布置一级带传动，以便起过载保护作用。布置一级带传动，以便起过载保护作用。3 3）要求两轴严格同步时，不宜采用摩擦传动或流）要求两轴严格同步时，不宜采用摩擦传动或流体传动。体传动。 第第1111章章 带传动带传动 11.1 11.1 概述概述应用示例应用示例主动轮主动轮 从动轮从动轮 传动带传动带 1.1.组成组成2.2.工作原理工作原理摩擦带传动：摩擦带传动：带紧套在带轮上带紧套在带轮上, ,依靠依靠二者之间的二者之间的摩擦来传摩擦来传递运动或力。递运动或力。啮合啮合带传动：带传动：（同步带传动）（同步带传动）优点优点 远距离传动远距离传动（a amaxmax=15m=15m）制造安装精度制造

4、安装精度要求不高、成要求不高、成本低廉。本低廉。过载保护过载保护缓冲吸振缓冲吸振平稳无噪音平稳无噪音缺点缺点 i i不恒定不恒定张紧力、张紧力、压压轴力轴力较较大。大。轮廓尺寸大轮廓尺寸大打滑打滑寿命较短。寿命较短。 有放电现有放电现象，不宜象，不宜高温、易高温、易燃场合。燃场合。3.3.特点特点简单，适简单，适合于中心合于中心距较大的距较大的传动。传动。简单简单, ,适适合于小功合于小功率传动。率传动。摩擦力摩擦力较大较大, ,应用最应用最广。广。 传递功率传递功率较大，结较大，结构紧凑。构紧凑。1)1)按传动带的横截面形状分类按传动带的横截面形状分类4.4.带传动类型带传动类型2)2)按传

5、动形式按传动形式11.2 带和带轮带和带轮1.1.平带和带轮平带和带轮 平带有胶帆布带、编织平带有胶帆布带、编织带、高速胶带、强力锦纶带、高速胶带、强力锦纶带等。胶帆布平带应用最带等。胶帆布平带应用最广，通常整卷出售，使用广，通常整卷出售，使用时时需要用接头需要用接头联接成环形联接成环形, , 其尺寸见表其尺寸见表11.2(11.2(注意小带注意小带轮直径轮直径D Dlminlmin的限制的限制) )。平带带轮轮缘尺寸平带带轮轮缘尺寸见表见表11.311.3。2.V2.V带和带轮带和带轮1) V1) V带带顶胶顶胶 承载层承载层 底胶底胶 包布层包布层 帘布芯结构帘布芯结构绳芯结构绳芯结构V

6、V带节线带节线：V V带垂直于底边弯曲时，在带中保持原长带垂直于底边弯曲时，在带中保持原长度不变的一条周线。度不变的一条周线。 带轮基准直径带轮基准直径d d：与所配用：与所配用V V带的节面宽度带的节面宽度b bp p相对应相对应的带轮直径。的带轮直径。V V带基准长度带基准长度L Ld d：V V带在规定的张紧力作用下，位于带在规定的张紧力作用下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度。带轮基准直径上的周线长度称为基准长度。普通普通V V带带窄窄V V带带宽宽V V带带常用类型常用类型 V V带制成无接头的环形带制成无接头的环形, ,基准长度已系列化，基准长度已系列化，见图见图11.41

7、1.4。 普通普通V V带有带有Y Y、Z Z、A A、B B、C C、D D、E E七种型号，七种型号，窄窄V V带有带有SPZSPZ、SPASPA、SPBSPB、SPCSPC四种型号。四种型号。V V带横截面尺寸见表带横截面尺寸见表11.411.4，楔角均为楔角均为4040。 带带轮由三部分组成带带轮由三部分组成: :轮缘、轮缘、轮毂、轮辐或腹板。轮毂、轮辐或腹板。 轮缘尺寸见表轮缘尺寸见表11.4,11.4,槽角应小槽角应小于于4040。2) V2) V带带轮带带轮带轮材料带轮材料 钢钢 高速高速303045m/s45m/sHT200低速低速30m/s30m/s其他其他 铝合金、工程塑料

8、铝合金、工程塑料 3.3.带轮轮辐计算带轮轮辐计算带轮设计要求带轮设计要求 重量轻重量轻结构工艺性好结构工艺性好 无过大的铸造内应力无过大的铸造内应力 质量分布均匀质量分布均匀 轮槽表面精细加工轮槽表面精细加工 带轮结构类型带轮结构类型 带轮的设计步骤：带轮的设计步骤： 根据带轮直径根据带轮直径根据带的型号根据带的型号根据经验公式根据经验公式选择结构形式选择结构形式 确定轮槽尺寸确定轮槽尺寸 其它尺寸其它尺寸 确定带轮直径确定带轮直径 根据根据V带型号、带型号、i、Dmin等。等。11.3 11.3 带传动的几何计算带传动的几何计算1.1.主要参数主要参数 带轮直径带轮直径 D D1 1、D

9、D2 2；包角；包角；中心距；中心距a a； 基准长度基准长度L Ld d 。)3 .11(8)DD(8)DD(L2)DD(L2a21222121中心距中心距a a)4 .11(3 .57180122, 1aDD包角包角)2 .11(a4)DD(a2)DD(2L21221带长带长L L注：对于注：对于V V带传动，带传动，L L应为基准带长应为基准带长L Ld d。2.2.计算公式计算公式说明说明教材中推导公式时教材中推导公式时, ,因因较小，取较小，取sin(/2)/2sin(/2)/2。2DD2DDDa2aDD1212m12工作前工作前两边拉力相等，均为初拉力两边拉力相等，均为初拉力F F

10、0 0( (张紧力张紧力) )11.4 11.4 带传动的计算基础带传动的计算基础一、受力分析一、受力分析 1.1.带传递的力带传递的力 工作时工作时两边拉力发生变化：两边拉力发生变化：紧边紧边F F0 0FF1 1（加大）（加大）松边松边F F0 0FF2 2 （减小）（减小）离心拉力离心拉力F Fc c有效圆周拉力有效圆周拉力F F为为(F=(F=F Ff f) )： F = FF = F1 1 F F2 2 = 1000P/v (11.5= 1000P/v (11.5） 当当F Ff f 达到极限值达到极限值Fflim时，小带轮处于即将时，小带轮处于即将打滑打滑的临界状态的临界状态。此时

11、。此时F F1 1 达到达到最大，最大，有效圆周力有效圆周力F达到达到最大，最大，而而F F2 2 达到最小达到最小 。（F= FF= F1 1- F- F2 2）影响影响F Ff f的因素的因素 带的材料带的材料 张紧程度张紧程度 包角大小包角大小 带轮表面带轮表面粗糙度粗糙度 说明说明：若令包角若令包角180180，=0.3 =0.3 （v v=0.51=0.51），）， 则平带则平带: F: F1 1 /F/F2 2e e2.62.6； V V带带:F:F1 1 /F/F2 2e ev v55。显然显然, ,V V带的传动能力明显强于平带。带的传动能力明显强于平带。 联立求解式联立求解式

12、11.511.5和和11.611.6可得：可得： )7.11(121qveFeF)8.11(122qveFF)e11)(qvF(F21欧拉公式）欧拉公式）(/21eFF若若v10m/sv10m/s，可忽略离心力，可忽略离心力qv2，则有：，则有： F1、F2的关系可表示为：的关系可表示为： )6 .11(eqvFqvF22212.2.由离心力所产生的拉力由离心力所产生的拉力 F0 (F1 F 2) / 2F1 F0 FF2 F0 F 由于带是弹性体，工作前后可以认为总长度保持由于带是弹性体，工作前后可以认为总长度保持不变不变, ,于是有：于是有：则带的离心拉力则带的离心拉力F Fc c为为:

13、:F Fc c=qv=qv2 2 (11.9)(11.9)由由dldl微弧段的受力平衡得微弧段的受力平衡得: :2dsinF2rv)rd(qc22d2dsin当当dd很小时很小时: :二、带的应力二、带的应力 )10.11(A/FA/FA/F002211张紧应力松边紧边1. 1. 拉应力拉应力)12.11(vAqvAF22CC2. 2. 离心拉应力离心拉应力)13.11(ryEb3. 3. 弯曲应力弯曲应力y为节线至带最外层的距离为节线至带最外层的距离r为曲率半径为曲率半径 紧边与松边的应力差紧边与松边的应力差为为: :)11.11(AF21)14.11(11maxb最大应力最大应力maxma

14、x紧边开始进入小轮处紧边开始进入小轮处三、三、 弹性滑动、打滑和滑动率弹性滑动、打滑和滑动率1. 弹性滑动、打滑弹性滑动、打滑思考思考:1.弹性滑动和打滑是否都属于失效形式？弹性滑动和打滑是否都属于失效形式？2. 打滑首先发生在哪个带轮上？打滑首先发生在哪个带轮上？弹性滑动弹性滑动 打滑打滑 v2v1,v2v1,温度升温度升高，效率降低高，效率降低 无法工作无法工作严重磨损严重磨损可降低，可降低，不可避免不可避免可以避免可以避免 拉力差拉力差超过超过F Fflim flim 拉力差引起拉力差引起局部弹性局部弹性滑动滑动全面弹性全面弹性滑动滑动打滑首先发生在小轮上打滑首先发生在小轮上（因为（因为

15、1 1 ( (例如：当例如：当 =0.3 =0.3， =35=35时，时，v v 0.51) 0.51)QvQNF)2/cos(2/sinFF2FV带的摩擦力为：)18.11()2/cos(2/sinv)2/cos(2/sinFF2QN1)1)确定计算功率确定计算功率 P Pc c =K=KA AP P 工况系数工况系数K KA A可查表可查表11.511.52.2.传动参数的选择传动参数的选择 已知条件：已知条件：功率功率P P；转速；转速n n1 1、n n2 2（或（或i i）；）；传动尺寸要求；工作条件。传动尺寸要求；工作条件。 2)2)根据根据n n1 1、P Pc c选择带的型号选

16、择带的型号( (图图11.1511.15，图，图11.16 )11.16 )3)3)确定带轮基准直径确定带轮基准直径D D1 1、D D2 2 带轮愈小，弯曲应力愈大。设计时根据带的型带轮愈小，弯曲应力愈大。设计时根据带的型号确定号确定D Dminmin （表（表11.611.6），并使），并使D D1 1 D Dminmin ，并圆整，并圆整成系列值。成系列值。5)5)验算主动轮的包角验算主动轮的包角1 1）（至少（至少01900 0120120 初定中心距初定中心距 a0 初算带长初算带长L 计算实际中心距计算实际中心距 a 取基准带长取基准带长 Lda a过小，带短，易疲劳过小，带短，易

17、疲劳, ,且且1 1较小；较小；a a过大，易引起带的颤动。过大，易引起带的颤动。通常：通常：0.55(D0.55(D1 1+D+D2 2)+ha)+ha0 02(D2(D1 1+D+D2 2) )L Ld d为系列值为系列值 a a的调整范围的调整范围:(:(a-0.015La-0.015Ld d)(a+0.03L)(a+0.03Ld d) )20LLaad4)4)确定中心距确定中心距a a及带长及带长L Ld d7 7）确定初拉力）确定初拉力F F0 0)21.11(qv)kk5 . 2(vzP500F2c08 8）计算带的根数）计算带的根数z z（圆整）（圆整） )22.11(10kkP

18、PPPPzL00cc P P0 0特定条件下单根特定条件下单根V V带能传递的功率；带能传递的功率；PP0 0功率增量，功率增量，i1i1时，时，b2b2b1b1，传递功率能力，传递功率能力 有所增加；有所增加； k k包角系数；包角系数； k kL长度系数。长度系数。6)6)验算带速验算带速v v （v v5 525m/s25m/s）9 9）计算压轴力）计算压轴力 F FQ Q1010）带轮结构设计）带轮结构设计)23.11(2sinzF2F10Q例题例题11.111.111.7 11.7 带传动的张紧装置带传动的张紧装置张紧的目的：保持正常工作。张紧的目的：保持正常工作。传动带是非完全弹性体，塑性伸长后会松弛，导致张紧力降低。传动带是非完全弹性体，塑性伸长后会松弛，导致张紧力降低。张紧方法：张紧方法：定期张紧；定期张紧；自动张紧；张紧轮张紧。自动张紧；张紧轮张紧。1、定期张紧、定期张紧2、自动张紧、自动张紧张紧轮靠近小带轮行吗张紧轮靠近小带轮行吗? ?3、张紧轮张紧、张紧轮张紧设计一带式运输机中的普通设计一带式运输机中的普通V V带传动带传动原动机为原动机为Y112M-4Y112M-4异步电动机，其额定功率异步电动机，其额定功率P=4kWP=4kW，满载转速，满载转速n