第08章带传动

1、第8章 带 传 动8.1 8.1 概概 述述v 带传动带传动是利用张紧在带轮上的带，靠它们与带轮之是利用张紧在带轮上的带，靠它们与带轮之间的摩擦或啮合，在两轴间的摩擦或啮合，在两轴( (或多轴或多轴) )间传递运动或动间传递运动或动力的装置。如图力的装置。如图8-18-1所示，带传动一般由主动轮、从所示，带传动一般由主动轮、从动轮、传动带及机架组成。当原动机运动驱动主动动轮、传动带及机架组成。当原动机运动驱动主动轮转动时，由于带与带轮间摩擦或啮合的作用，使轮转动时，由于带与带轮间摩擦或啮合的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。图图8-1

2、8-1 带传动带传动8.1.1 8.1.1 带传动的类型带传动的类型(1) (1) 传动带。用来传动运动和动力。传动带。用来传动运动和动力。(2) (2) 输送带用。来输送物品。输送带用。来输送物品。2按用途分按用途分(1) (1) 摩擦带传动。靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动摩擦带传动。靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动(2) (2) 啮合带传动。靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合带传动。靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动啮合实现传动1按传动原理分按传动原理分(1) (1) 平带平带 (2) V(2) V带带 (3) (3) 多楔带多楔带 (4) (4) 圆形带圆形带 (5) (5

3、) 同步带同步带3按传动带的截面形状分按传动带的截面形状分8.1.2 8.1.2 带传动的特点和应用带传动的特点和应用v 带传动是利用具有弹性的挠性带来传递运动和动力的，故具有带传动是利用具有弹性的挠性带来传递运动和动力的，故具有以下特点。以下特点。v (1) (1) 弹性带可缓冲吸振，故传动平稳、噪声小。弹性带可缓冲吸振，故传动平稳、噪声小。v (2) (2) 过载时，带会在带轮上打滑，从而起到保护其他传动件免过载时，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。受损坏的作用。v (3) (3) 带传动的中心距较大，结构简单，制造、安装和维护较方带传动的中心距较大，结构简单，制造、

4、安装和维护较方便，且成本低廉。便，且成本低廉。v (4) (4) 由于带与带轮之间存在弹性滑动，导致速度损失、传动比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。不稳定。v (5) (5) 带传动的传动效率较低，带的寿命一般较短，不宜在易燃带传动的传动效率较低，带的寿命一般较短，不宜在易燃易爆场合下工作。易爆场合下工作。v 一般情况下，带传动的传动功率一般情况下，带传动的传动功率P P100kW100kW，带速，带速v=5v=525m/s25m/s，平均传动比平均传动比i i5 5，传动效率为，传动效率为94%94%97%97%。高速带传动的带速可。高速带传动的带速可达达60601

5、00m/s100m/s，传动比，传动比i i7 7。同步齿形带的带速为。同步齿形带的带速为404050m/s50m/s，传动比传动比i i1010，传递功率可达，传递功率可达200kW200kW，效率可达，效率可达99%99%。8.2 V8.2 V带的结构和尺寸标准带的结构和尺寸标准v 8.2.1 8.2.1 V V带的结构带的结构 普通普通V V带为无接头的环形带带为无接头的环形带( (如图如图8-78-7所示所示) )，由伸张层、，由伸张层、强力层、压缩层和包布层组成。包布层由胶帆布制成，起强力层、压缩层和包布层组成。包布层由胶帆布制成，起保护作用；伸张层和压缩层由橡胶制成，当带弯曲时承受

6、保护作用；伸张层和压缩层由橡胶制成，当带弯曲时承受拉伸和弯曲作用；强力层的结构型式有帘布结构拉伸和弯曲作用；强力层的结构型式有帘布结构( (如图如图8-8-7(a)7(a)所示所示) )和线绳结构和线绳结构( (如图如图8-7(b)8-7(b)所示所示) )两种。两种。 帘布结构抗拉强度高，承载能力较强，但柔韧性及抗帘布结构抗拉强度高，承载能力较强，但柔韧性及抗弯强度不如线绳结构好；线绳结构柔韧性好，抗弯强度高，弯强度不如线绳结构好；线绳结构柔韧性好，抗弯强度高，但承载能力较差。但承载能力较差。 帘布结构帘布结构V V带适用于载荷大、带轮直径较大的场合；线带适用于载荷大、带轮直径较大的场合；线

7、绳结构绳结构V V带适用于转速高、带轮直径较小的场合。带适用于转速高、带轮直径较小的场合。 为了提高为了提高V V带抗拉强度，近年来已开始使用合成纤维带抗拉强度，近年来已开始使用合成纤维( (锦纶和涤纶等锦纶和涤纶等) )绳芯作为强力层。绳芯作为强力层。图图8-7 V8-7 V带的结构带的结构8.2 V8.2 V带的结构和尺寸标准带的结构和尺寸标准v 8.2.2 8.2.2 V V带尺寸带尺寸 带带的尺寸已经标准化，其标准有截面尺寸和的尺寸已经标准化，其标准有截面尺寸和V V带基准长度。带基准长度。( (二二) V) V带的基准长度带的基准长度V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度

8、称为基准长度Ld。普通V带的标记为：带型基准长度标记编号。 ( (一一) )截面尺寸截面尺寸V带按其截面尺寸由小到大的顺序排列，共有Y、Z、A、B、C、D、E 7种型号。在相同条件下，截面尺寸越大，传递的功率就越大。8.3 V8.3 V带轮的结构及材料带轮的结构及材料v 8.3.1 8.3.1 V V带轮的结构带轮的结构 V V带轮是由轮缘带轮是由轮缘( (带轮的外缘部分带轮的外缘部分) )、轮毂、轮毂( (带轮与轴相配合带轮与轴相配合的部分的部分) )和轮辐和轮辐( (轮缘与轮毂相连的部分轮缘与轮毂相连的部分)3)3部分组成的。其中轮缘部分组成的。其中轮缘部分加工有轮槽，用来装部分加工有轮槽

9、，用来装V V带。带。 V V带轮按轮辐结构的不同可分为实心式、腹板式、轮辐式，带轮按轮辐结构的不同可分为实心式、腹板式、轮辐式，如图如图8-88-8所示。带轮直径较小时所示。带轮直径较小时( (d dd d(2.5(2.53)3)d d，d d为轴径为轴径) )，常采，常采用实心结构；用实心结构；d dd d300mm300mm时，常采用腹板式结构，当时，常采用腹板式结构，当d d2 2- -d d1 1100mm100mm时，为了便于吊装和减轻质量，可在腹板上开孔；而时，为了便于吊装和减轻质量，可在腹板上开孔；而d dd d300mm300mm的的大带轮一般采用轮辐式结构。大带轮一般采用轮

10、辐式结构。图图8-8 V8-8 V带轮结构带轮结构8.3 V8.3 V带轮的结构及材料带轮的结构及材料v 8.3.2 8.3.2 带轮的材料带轮的材料 普通普通V V带轮最常用的材料是灰铸铁。当带的速度带轮最常用的材料是灰铸铁。当带的速度v v25m/s25m/s时，可用时，可用HT150HT150；当带的速度；当带的速度v v=25=2530m/s30m/s时，时，可用可用HT200HT200；当带的速度；当带的速度v v35m/s35m/s时，可用铸钢制造。时，可用铸钢制造。传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料。传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料。8.4 8.4 带传动的受力分析和应力分析带

11、传动的受力分析和应力分析v 8.4.1 8.4.1 带传动的受力分析带传动的受力分析 为为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力套在保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力套在带轮上。当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，称为带轮上。当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，称为初拉力初拉力F F0 0，如图，如图8-9(a)8-9(a)所示。当传动带传动时，由于带与带轮接触面之所示。当传动带传动时，由于带与带轮接触面之间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等，如图间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等，如图8-9(b)8-9(b)所示。一所示。一边被拉紧，拉力由边被拉紧，拉力由F F0 0增

12、大到增大到F F1 1，称为，称为紧边紧边；一边被放松，拉力由；一边被放松，拉力由F F0 0减小到减小到F F2 2，称为，称为松边松边。图图8-9 8-9 传动带的受力分析传动带的受力分析8.4 8.4 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v 8.4.1 8.4.1 带传动的受力分析带传动的受力分析 紧边拉力紧边拉力F1F1和松边拉力和松边拉力F2F2之差称为有效拉力之差称为有效拉力F F，有效拉，有效拉力与总摩擦力相等力与总摩擦力相等。 若若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量，减量，即即 所以所以 带传动带传动传递

13、的功率表示为传递的功率表示为12FFF1002FFFF0121()2FFF1000FvP 8.4 8.4 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v 8.4.1 8.4.1 带传动的受力分析带传动的受力分析 当当传动带与带轮表面间即将打滑，摩擦力达到最大值，即传动带与带轮表面间即将打滑，摩擦力达到最大值，即有效圆周力达到最大值。此时，忽略离心力的影响，紧边拉力有效圆周力达到最大值。此时，忽略离心力的影响，紧边拉力F1F1和松边拉力和松边拉力F2F2之间的关系可用欧拉公式表示，之间的关系可用欧拉公式表示，即即 所以所以 带带所传递的圆周力所传递的圆周力F F与下列因素有关与下列因素有

14、关。(1) (1) 初拉力初拉力F F0 0。(2) (2) 摩擦系数摩擦系数f f。(3) (3) 包角包角。12efFF0e12e1ffFF8.4 8.4 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v 8.4.2 8.4.2 带传动的应力分析带传动的应力分析 传动工作时，带中的应力由以下传动工作时，带中的应力由以下3 3部分组成。部分组成。(一一)由离心力产生的离心拉应力由离心力产生的离心拉应力 (二二)由拉力产生的拉应力由拉力产生的拉应力(三三)弯曲应力弯曲应力 8.5 8.5 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比v 8.5.1 8.5.1 带传动的弹性滑动带传动的

15、弹性滑动 带带是弹性体，受力不同时，带的变形量也不相同。如图是弹性体，受力不同时，带的变形量也不相同。如图8-128-12所示，所示，在主动轮上，当带从紧边在主动轮上，当带从紧边a a点转到松边点转到松边b b点时，拉力由点时，拉力由F F1 1逐渐降至逐渐降至F F2 2，带，带因弹性变形变小而回缩，带的运动滞后于带轮，即带与带轮之间产生了因弹性变形变小而回缩，带的运动滞后于带轮，即带与带轮之间产生了相对滑动。相对滑动同样发生在从动轮上，但带的运动超前于带轮。这相对滑动。相对滑动同样发生在从动轮上，但带的运动超前于带轮。这种因带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动，称为种因带的弹性变形而引起

16、的带与带轮之间的滑动，称为弹性滑动弹性滑动。弹性。弹性滑动和打滑是两个完全不同的概念，打滑是因为过载引起的，因此打滑滑动和打滑是两个完全不同的概念，打滑是因为过载引起的，因此打滑可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是传动中不可可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是传动中不可避免的现象避免的现象。 由由弹性滑动引起从动轮圆周速度的相对降低率称为滑动率，弹性滑动引起从动轮圆周速度的相对降低率称为滑动率，用用 表示，即表示，即图图8-12 8-12 带的弹性滑动带的弹性滑动2d 21211d11n dvvvn d8.5 8.5 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传

17、动比v 8.5.2 8.5.2 带传动的传动比带传动的传动比 带传动的传动比带传动的传动比 从动轮转速从动轮转速 因带传动的滑动率因带传动的滑动率 通常为通常为0.010.010.020.02，在一般计，在一般计算中可忽略不计，视算中可忽略不计，视=0=0，因此可得带传动的传动比，因此可得带传动的传动比为为d212d1(1)dnindd121d 2(1)dnndd212d1dnind8.6 8.6 带传动的设计计算带传动的设计计算v 8.6.1 8.6.1 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 由由带传动的工作情况分析可知，带传动的主要失效形带传动的工作情况分析可知，带传动的主

18、要失效形式为打滑和带的疲劳破坏式为打滑和带的疲劳破坏( (如脱层，撕裂或拉断如脱层，撕裂或拉断) )等。因此等。因此带传动的设计准则是，在传递规定功率时不打滑，同时具带传动的设计准则是，在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命，即满足式有足够的疲劳强度和一定的使用寿命，即满足式(8-8)(8-8)和和(8-10)(8-10)。maxc1b12ccFqvAA8.6 8.6 带传动的设计计算带传动的设计计算v 8.6.2 8.6.2 带传动参数选择及设计计算带传动参数选择及设计计算 普通普通V V带传动设计计算时，通常已知条件为传动的工作情况，带传动设计计算时，通常已知条件为

19、传动的工作情况，传递的功率传递的功率P P，两轮转速，两轮转速n n1 1、n n2 2( (或传动比或传动比i i) )和外廓尺寸要求等。和外廓尺寸要求等。 设计内容有带的型号、长度和根数，带轮的尺寸、结构和材设计内容有带的型号、长度和根数，带轮的尺寸、结构和材料，传动中心距，带的初拉力和压轴力，张紧和防护等。料，传动中心距，带的初拉力和压轴力，张紧和防护等。具体设具体设计步骤如下。计步骤如下。(1) (1) 确定计算功率确定计算功率 。(2) (2) 选定选定V V带的型号。带的型号。(3) (3) 确定带轮基准直径确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d2。(4) (4) 验算带速验

20、算带速v v。(5) (5) 确定中心距确定中心距a a和基准长度和基准长度L Ld d。(6) (6) 验算小带轮包角验算小带轮包角 。(7) (7) 确定带的根数确定带的根数z z。(8) (8) 确定初拉力确定初拉力F F0 0并计算作用在轴上的载荷并计算作用在轴上的载荷F FQ Q。8.7 8.7 带传动的使用与维护带传动的使用与维护v 8.7.1 8.7.1 带传动的张紧带传动的张紧 带传动带传动工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛，使工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，这时必须要重新张紧。常用初拉力减小，传动能力下降，这时必须要重新张紧。常用的张紧方式

21、可分为调整中心距方式与张紧轮方式两种。的张紧方式可分为调整中心距方式与张紧轮方式两种。若带传动的轴间距不可调整时，可采用张紧轮装置。若带传动的轴间距不可调整时，可采用张紧轮装置。常用的张紧轮装置有调位式和摆垂式常用的张紧轮装置有调位式和摆垂式两种。两种。张紧轮一般设置在松边的内侧且靠近大轮处。若设置在外侧时，张紧轮一般设置在松边的内侧且靠近大轮处。若设置在外侧时，则应使其靠近小轮，这样可以增加小带轮的包角，提高传动能力。则应使其靠近小轮，这样可以增加小带轮的包角，提高传动能力。1 1定期张紧定期张紧2 2自动张紧自动张紧1调整中心距方式调整中心距方式2张紧轮方式张紧轮方式8.7 8.7 带传动的使用与维护带传动的使用与维护v 8.7.2 8.7.2 带传动的安装带传动的安装 ( (二二) )传动带的安装传动带的安装(1) 通常应通过调整各轮中心距的方法来装带和张紧。(2) 在带轮轴间距不可调而又无张紧轮的场合下，安装聚酰胺片基平带时，应在带轮边缘垫布以防划破