带传动课本资料

1、带带 传传 动动第第4 4章章 带带 传传 动动 4.1 4.1 概概 述述 4.2 4.2 带传动的力分析和运动特性带传动的力分析和运动特性 4.3 4.3 普通普通V V带传动的设计带传动的设计 4.4 4.4 带传动的张紧和维护带传动的张紧和维护 4.1 4.1 概概 述述 带传动是一种应用很广的机械传动形式，主要用于传递两轴之间的运动和动力传递两轴之间的运动和动力。一般由主动带轮、从动带轮和传动带等组成，因传动带属于挠性件，故带传动也称为挠性传动，常用于减速传动装置中。带传动的主要类型带传动的主要类型 根据工作原理的不同，带传动分为摩擦摩擦型型和啮合型啮合型两大类。 摩擦型摩擦型（按带

2、的横截面形状 ）平带传动 平带 V带多楔带圆带圆带传动 V带传动 多楔带传动摩擦型带传动的工作原理摩擦型带传动的工作原理 安装时传动带张紧在两个带轮上，此时带受初拉力作用并使带与带轮的接触面间产生正压力。当主动轮回转时，依靠带与带轮间产生的摩擦力使带运行，并驱动从动轮转动，从而将主动轴O1的运动和动力传递给从动轴O2。各型带的特点各型带的特点 平带的横截面为扁平矩形，其工作面是与带轮轮面相接触的内表面，有普通平带、编织平带和高速环形平带等多种形式，其中以普通平带应用最广。平带传动结构简单，带轮制造方便，平带质轻且挠曲性好，故多用于高速和中心距较大的传动。 V带的横截面为等腰梯形，其工作面是与带

3、轮轮槽相接触的两侧面。根据楔面摩擦原理，在初拉力相同的情况下，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，从而具有更大的牵引能力。而且V带允许的传动比较大，结构紧凑，故在一般机械中已取在一般机械中已取代平带传动代平带传动。 多楔带是在平带基体下接有若干纵向V形楔的环形带，工作面为楔的侧面。这种带兼有平带挠曲性好和V带摩擦力较大的优点。常用于传递功率较大且要求结构紧凑的场合。 圆带的横截面呈圆形。其传动能力小，常用于仪器、玩具、医疗器械、家用器械等场合。 啮合型带传动依靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合来传递运动和动力，如同步带传动。它除了保持摩擦带传动的优点外，还具有传递功率大，传动比准确等特点，

4、故多用于要求传动平稳，传动精度较高的场合。其主要缺点是制造、安装精度要求较高，成本高。同步带 啮合型带传动啮合型带传动摩擦型带传动的主要特点和应用摩擦型带传动的主要特点和应用 （1） 适用于中心距较大的传动。特点：特点：（2）带具有弹性，能缓冲吸振，传动平稳，无噪声。（3）过载时，带与带轮会出现打滑，可防止传动零件损坏，起到过载保护作用。（4）结构简单，维护方便，无需润滑，且制造和安装精度要求不高，成本低廉。（5）由于带的弹性滑动，不能保证准确的传动比。 一般适用于中小功率、无需保证准确传动比和传动平稳的远距离场合。在多级减速传动装置中，带传动通常置于与电动机相联的高速级。其中V带传动应用最为

5、广泛带传动应用最为广泛，一般允许的带速v = 525 m/s，传动比i 7，传动效率0.900.95。 （6）传动效率较低，带的寿命较短。（7）传动的外廓尺寸、带作用于轴上的压力等均较大。（8）不适宜在高温、易燃及有油、水的场合使用。应用：应用：4.2 4.2 带传动的力分析和运动特性带传动的力分析和运动特性 带传动的受力分析带传动的受力分析 如前所述，带在安装时必须张紧安装时必须张紧在两个带轮上，此时带受初拉力作用并使带与带轮的接触面间产生正压力。 静止时，带两边的拉力都等于初拉力F0 传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等 。F1（紧边拉力 ） F2（松边拉力 ）紧边松边 在带总长

6、不变时，紧边拉力的增量F1F0应等于松边拉力的减少量F0F2，即2210FFF 紧边和松边的拉力差值紧边和松边的拉力差值F1F2即为带传动的有即为带传动的有效拉力，也就是带所传递的圆周力效拉力，也就是带所传递的圆周力F。在数值上它等于带与带轮接触面间产生的静摩擦力值的总和Ff ，即 f21FFFF 圆周力F（N）、带速v（m/s）和传递功率P（kW）之间有 以下关系：1000vFP 当初拉力F0一定时，带与带轮接触面间产生的静摩擦力值的总和Ff总有一个极限值Fflim 。当带所需传递的圆周力F超过极限值Fflim时，带将在带轮上发生全面的滑动全面的滑动，这种现象称为打滑。 当带传动即将出现打滑

7、时，紧边拉力F1与松边拉力F2的差值达到最大（带的传动能力达到最大），此时F1与F2有如下关系： feFF21挠性体摩擦的基本公式（欧拉公式） 打滑将使带的磨损加剧，传动效率显著降低，致使传动失效，所以在正常的传动过程中应避免出现打滑。 打滑：打滑：f带与轮面间的摩擦系数；（V带用当量 摩擦系数 f代替 f , ） 式中：2sinff联解以上各式，得：1120ffeeFF11ffeeFF112feFFfeFFFF11121e自然对数的底，e2.718。带轮的包角（带与带轮接触弧所对的中心角 ）/rad； 由以上各式可知：增大包角、摩擦系数和增大包角、摩擦系数和初拉力初拉力 ，都能提高带传动的传

8、动能力，都能提高带传动的传动能力。 在开口传动（两轴平行且要求回转方向相同 ）中，一般情况下传动比i1，所以小带轮包角1小于大带轮包角2 ，故计算带传动所能传递的圆周力时，应取为1。 带传动的应力分析带传动的应力分析 带传动工作时，在带的横截面上受到三种应力的作用： （1） 拉力产生的拉应力 紧边拉应力 松边拉应力 AF11AF22式中，A为带的横截面面积，单位为mm2 。 沿转动方向，绕在主动轮上的带所受的拉应力由1渐渐地降到2 ，绕在从动轮上的带所受的拉应力则由2渐渐上升为1。 （2） 离心力产生的拉应力 带绕过带轮作圆周运动时将产生离心力，该离心力将使带全长受拉力Fc作用，从而在截面上产

9、生拉应力，其大小为 AvqAF2cc式中：q带每米长的质量/（kg/m）； v带速/（m/s）。 （3） 由弯曲产生的弯曲应力 带绕过带轮时，由于弯曲变形而产生弯曲应力。由材料力学公式得带的弯曲应力为 dyE2by带弯曲时其中性层到最外层的垂直距离/mm； 式中：E带的弹性模量/MPa； d带轮直径（对V带轮，d为基准直径 dd）/mm。 上述三种应力在带上的分布情况如图所示。 c1b1max带的应力分布图 由图可知，在传动过程中，带受循环变应力带受循环变应力作用作用，最大应力发生在紧边与小带轮的接触处，其值为 带传动的弹性滑动与传动比带传动的弹性滑动与传动比 传动带在拉力的作用下产生的弹性变

10、形量随拉力的增加而增加。传动时，由于紧边拉力F1大于松边拉力F2，因此带在紧边的伸长率大于松边的伸长率。当主动轮依靠摩擦力使带一起运转并绕过主动轮时，带的伸长率逐渐减小，也就是说带相对于轮面在向后收缩，从而使带与轮面间产生相对滑动，导致带的运动速度落后于主动轮的圆周速度。类似的现象也出现在从动轮上，只不过是带依靠摩擦力使从动轮一起运转，此时带的伸长率逐渐增大，带相对于轮面在逐渐伸长，从而使带的运动速度超前于从动轮的圆周速度。这种由于带的弹性变形而产由于带的弹性变形而产生的带与轮面间的滑动称为弹性滑动生的带与轮面间的滑动称为弹性滑动。 带的弹性滑动使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1

11、，其速度的降低率用滑动率表示，112211121ndndndvvv式中： n1、n2分别为主动轮、从动轮的转速/（r/min）； d1、d2分别为主动轮、从动轮的直径/mm，对V带传动则为带轮基准直径dd1、 dd2 。 由此得带传动的传动比 11221ddnni即或从动轮的转速 21121ddnn 由于带传动的滑动率随所传递圆周力的大小而变化，不是一个定值，故无法得到准确的传动比。正常工作时，带传动的滑动率= 0.010.02，一般传动计算时可不予考虑。 应该注意注意：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就

12、必然会产生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免的。 4.3 4.3 普通普通V V带传动的设计带传动的设计 V带类型普通V带窄V带宽V带大楔角V带 汽车V带 以普通V带应用最广，窄V带的应用也日趋广泛。本节主要介绍普通V带传动的计算。 V带的规格和尺寸标准带的规格和尺寸标准 结构结构帘布结构 线绳结构 标准V带通常制成无接头的环形带，由包布、顶胶、抗拉体和底胶四部分组成。抗拉体是抗拉体是V带工作带工作时的主要承载部分时的主要承载部分，有帘布和线绳两种结构形式。抗拉体上下的顶胶和底胶为橡胶材料制成，分别承受弯曲时的拉伸和压缩。V带的外层用胶帆布包覆成型。 V带的尺寸已标准化带的尺寸已标准化（GB/T

13、115441997），按截面尺寸由小到大，普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，具体尺寸见表4.1。在同样条件下，截面尺寸大则能传递的功率就大。 V带的规格和尺寸带的规格和尺寸V带与带与V带轮的尺寸参数带轮的尺寸参数 V带绕在带轮上产生弯曲，外层受拉伸变长，内层受压缩短，两层中间存在一长度不变的中性层。中性层面称为节面，节面的宽度称为节宽节宽bp 。 V带的截面高度h与其节宽bp的比值h/bp称为相对高度相对高度，普通V带的相对高度约为0.7。 V带轮上，与节宽bp相对应的槽形轮廓宽度称为基准宽度基准宽度bd 。基准宽度处的带轮直径称为基准直径基准直径dd 。在规定的张紧力下，V带位

14、于带轮基准直径上的周线长度称为带的基准长度基准长度Ld 。普通V带的基准长度系列见表4.2。 V带截面尺寸参数 V带两侧面工作面的夹角称为带的楔角楔角，40。当带工作时，V带的横截面积变形，楔角变小，为保证变形后V带仍可贴紧在V带轮的轮槽两侧面上，应将轮槽楔角适当减小，如表4.3所示。 窄V带的相对高度h/bp约为0.9，有SPZ、SPA、SPB、SPC四种型号，见表4.1。窄V带具有普通V带的传动特点，由于其抗拉体采用高强度的绳芯，因而较普通V带能承受更大的拉力，适用于传递大功率而又要求传动装置紧凑的场合。 窄窄V带带窄V带的结构 V带的标记带的标记 普通V带和窄V带的标记由型号型号、基准长

15、度基准长度和标标准号准号组成。 例1：A型普通V带，基准长度为1400mm，其标记为 A1400 GB/Tll5441997 例2：SPA型窄V带，基准长度为1600mm，其标记为 SPA1600 GB/Tll5441997 带的标记通常压印在带的顶面，便于选用识别。 普通普通V带轮的材料和结构带轮的材料和结构 V V带轮的材料带轮的材料 V带轮的材料常采用铸铁、铸钢、铝合金、铸铁、铸钢、铝合金、工程塑料工程塑料等，其中灰铸铁应用最广。 带速v25m/s时常用HT150； 带速v = 2530m/s时常用HT200。 带速更高或特别重要的场合可采用铸钢。 铝合金和塑料带轮多用于小功率的带传动。

16、 V V带轮的结构带轮的结构 普通V带轮一般由轮缘轮缘、轮毂轮毂及轮辐轮辐三部分组成。轮缘截面上轮槽的尺寸见表4.3。 实心式结构腹板式结构 根据轮辐结构的不同，V带轮有实心式、腹板式、孔板式和轮辐式四种典型型式。 孔板式结构轮辐式结构 V带轮的结构型式及腹板（轮辐）尺寸的确定可根据V带型号、带轮的基准直径和轴孔直径，按机械设计手册提供的图表选取。 单根普通单根普通V带的许用功率带的许用功率 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 带的疲劳破坏（脱层、撕裂或拉断等） 设计准则： 在保证传动不打滑的条件下使带具有一定的疲劳强度和寿命。 单根普通单根普通V V带的许

17、用功率带的许用功率 为了保证带传动不出现打滑，单根普通V带能传递的功率 10001110veFPf1000111veAf为了使带具有一定的疲劳寿命，应使 c1b1max即 c1b1 两式联解，得到带传动在既不打滑又有一定寿命时，单根普通V带能传递的功率 100011c1b0AvePf 在包角=180、特定带长、工作平稳的条件下，单根普通V带所能传递的功率P0，称为单根普通V带的基本额定功率基本额定功率，见表4.4。 实际工作条件与上述特定条件不同时，应对P0值加以修正，得到实际工作条件下单根普通V带所能传递的功率P0，称为许用功率许用功率。 许用功率的计算式为 L000KKPPP式中： P0功

18、率增量，考虑传动比i1时，带在大带轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同条件下，可增大传递的功率。P0值见表4.4。 K包角修正系数，考虑1180时对传动能力的影响，见表4.5。 KL带长修正系数，考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见表4.6。 普通普通V带传动的设计计算带传动的设计计算 设计的原始条件设计的原始条件 传动用途，载荷性质，传递的功率，带轮的转速（或传动比），传动的位置要求及外廓尺寸要求，原动机的类型等工作情况。 设计内容设计内容 选择合理的传动参数，确定V带的型号、长度、根数，确定带轮的材料、结构、和尺寸等。 设计的具体步骤和方法设计的具体步骤和方法 （1） 确定计算功率Pc

19、PKPAcP 带所传递的额定功率/kW； KA工作情况系数，见表4.7。 式中： （2） 选择带型 根据计算功率Pc和小带轮转速n1，按右图的推荐选择普通V带的型号。 普通V带选型图 （3） 确定V带轮的基准直径 小带轮的基准直径dd1应满足dd1ddmin （ddmin 为带轮的最小基准直径），如表4.8所示。大带轮的基准直径 11d2ddid应按表4.8所列带轮基准直径系列进行圆整。 （4） 验算带速 10006011dndv设计时一般应使带速v在525 m/s的范围内。 如dd1过小，则带的弯曲应力将过大而导致带的寿命降低；但取得过大，虽能延长带的寿命，但会导致带传动的外廓尺寸过大。 （

20、5） 确定带的基准长度Ld和中心距a 一般推荐按下式初步确定中心距a0 ，即 2d1d02d1d27 . 0ddaddV带基准长度的计算值L0由下式求得 021d2d2d1d00422addddaL再按下式近似计算所需的中心距a，即 20d0LLaa 根据求得的L0 ，查表4.2选定带的基准长度Ld ， 考虑带传动的安装、调整和张紧的需要，中心距应有一定的调节范围，即 dmin015. 0Laadmax03. 0Laa（6） 验算小带轮的包角 小带轮的包角1由下式计算 3 .571801d2d1add 为保证带传动的传动能力，一般应使1 120，否则可加大中心距或增设张紧轮。 （7） 确定V带

21、的根数 V带的根数由下式计算 L00c0cKKPPPPPz z应取整数。为使各根V带受力均匀，其根数不宜太多，一般z10 。 （8） 确定单根V带的初拉力 适当的初拉力是带传动正常工作的首要条件。初拉力过小，带传动的工作能力低，极易出现打滑；初拉力过大又将增大轴和轴承上的压力，并降低带的寿命。 单根普通V带适宜的初拉力可按下式计算 2c015 . 2500qvKvzPF式中， q为普通V带每米长的质量，单位为kg/m，见表4.8。 （9） 带传动作用在带轮轴上的压力 在后续设计带轮轴和选用轴承的过程中，需要确定轴上的外载荷，因此必须计算带轮作用在轴上的压力FQ 。如图所示。2sin210QzF

22、F作用在带轮轴上的压力 FQ可按下式近似计算 （10） 带轮的结构设计 带轮的结构设计请参见图4.11和机械设计手册，据此可绘制出带轮的零件图。 例例: 设计某螺旋输送机使用的普通V带传动。选用异步电动机驱动，其额定功率P = 5.5 kW，转速n1 = 1440 r/min，从动轴转速n2 = 450 r/min。工作机载荷变动很小，三班制工作，要求带传动中心距a 500 mm。 解：解： （1） 确定计算功率Pc kw6 . 65 . 52 . 1AcPKP查表4.7得KA = 1.2 ，故（2） 选择带型 根据计算功率Pc = 6.6 kW和小带轮转速n1 = 1440 r/min，按图

23、4.12选择 A型带 （3） 确定V带轮的基准直径 查表4.8知A型带的ddmin = 75mm。取dd1 = 100 mm 。11d212ddnndmm31302. 011004501440查表4.8，取dd2 = 315 mm 。（4） 验算带速 sm54. 7100060144010010006011dndv带速v在525 m/s的范围内，合适。 （5） 确定带的基准长度Ld和中心距a 按设计要求，初取中心距a0 = 450mm，符合 2d1d02d1d27 . 0ddadd021d2d2d1d00422addddaLmm15784504100315315100245022查表4.2，取

24、Ld = 1600 mm。 实际中心距 mm46121578160045020d0LLaa 考虑安装、调整和补偿张紧力的需要，中心距应有一定的调节范围， 即mm4371600015. 0461015. 0dminLaamm509160003. 046103. 0dmaxLaa带长（6） 验算小带轮的包角 3 .571801d2d1add，1201533 .57461100315180合适。（7） 确定V带的根数 查表4.4，得P0 = 1.32 kW，P0 = 0.17 kW；查表4.5，取K = 0.93；查表4.6，得KL = 0.99。 L00c0cKKPPPPPz81. 499. 093. 017. 032. 16 . 6取 z = 5 根。 （8） 确定单根V带的初拉力 查表4.8，得q = 0