第09章 带传动-

1、第第9 9章章 带传动带传动9.1 带传动的类型和特点 带传动一般是由带传动一般是由主动轮主动轮、从动轮从动轮、紧套在两轮、紧套在两轮上的上的传动带传动带及及机架机架组成。当原动机驱动主动带轮转组成。当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，使从动带动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，使从动带轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型按传动原理分：按传动原理分：（1 1）摩擦带传动摩擦带传动：靠传：靠传动带与带轮间的摩擦力动带与带轮间的摩擦力实现传动，如实现传动，如V V带传动、带传动、平带传动

2、等；平带传动等；（2 2）啮合带传动啮合带传动：靠带靠带内侧凸齿与带轮外缘上内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。如同步带传动。9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型按传动带的截面形状分：按传动带的截面形状分：（1 1）平带平带：平带的截面形状为矩形，：平带的截面形状为矩形，内表面内表面为工作面。为工作面。（2 2）V V带带：截面形：截面形状为梯形，状为梯形，两侧面两侧面为工作表面。为工作表面。9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型（4 4）圆形带圆形带： 横截面为圆形。横截面为圆形。只用于小功率传动。只用于小功率传动。 （5

3、5）齿形带齿形带（同步带）：（同步带）：（6 6）齿孔带：齿孔带：（3 3）多楔带多楔带：它是在平带基体上由多根：它是在平带基体上由多根V V带组成的传动带。可带组成的传动带。可传递很大的功率。传递很大的功率。按传动带的截面形状分：按传动带的截面形状分：9.1 带传动的类型和特点9.1.1 带传动的类型按用途分：按用途分：（1 1）传动带传动带 传递动力用；传递动力用；（2 2）输送带输送带 输送物品用。输送物品用。本章仅讨论传动带。本章仅讨论传动带。9.1 带传动的类型和特点9.1.2 带传动的特点 能吸收振动，缓和冲击能吸收振动，缓和冲击, ,传动平稳，噪音小；传动平稳，噪音小； 过载时，

4、带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过载过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过载保护作用；保护作用； 结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；u带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传动带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低；比，传动精度和传动效率低；u由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；u带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；u带的寿命较短，需要经常更换；带的寿命较短，需要经常更换；u不适用于高温

5、、易燃及有腐蚀介质的场合。不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。 9.2 带传动的工作情况分析9.2.1 带传动的受力分析 把一根或多根环形把一根或多根环形V V带张紧套装在主动轮带张紧套装在主动轮1 1和从动轮和从动轮2 2上，使带与带轮的接触面间产生压上，使带与带轮的接触面间产生压力。工作时，靠带与带轮间的摩擦力传递运动力。工作时，靠带与带轮间的摩擦力传递运动与动力。在一定的条件下，摩擦力有一极限值，与动力。在一定的条件下，摩擦力有一极限值，如果工作阻力超过了摩擦力的极限值，带将在如果工作阻力超过了摩擦力的极限值，带将在带轮面上带轮面上，带传动将不能正常工作。，带传动将不能正常工作。9.2

6、 带传动的工作情况分析9.2.1 带传动的受力分析当当传动带静止时，带两边承受相传动带静止时，带两边承受相等的拉力，称为等的拉力，称为。当传动带传动时，由于带与带轮当传动带传动时，由于带与带轮接触面之间摩擦力的作用，带两接触面之间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。一边被拉紧，边的拉力不再相等。一边被拉紧，拉力由拉力由F0增大到增大到F1，称为，称为；一；一边被放松，拉力由边被放松，拉力由F0减少到减少到F2，称，称为为。设环形带的总长度不变，则紧边设环形带的总长度不变，则紧边拉力的增加量拉力的增加量F1-F0应等于松边拉应等于松边拉力的减少量力的减少量F0-F2。9.2 带传动的工作情况分析

7、9.2.1 带传动的受力分析 带两边的拉力之差带两边的拉力之差称为带传动的称为带传动的。实际上。实际上F F是带与带轮之间摩擦力的总和，在最大静摩擦力范围内，带传是带与带轮之间摩擦力的总和，在最大静摩擦力范围内，带传动的有效拉力动的有效拉力F F与总摩擦力相等，与总摩擦力相等，F F同时也是带传动所传递的同时也是带传动所传递的。 在一定的初拉力在一定的初拉力F F0 0作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总和作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总和有一极限值。当带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦有一极限值。当带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力的总和的极限值时，带与带轮将发生明显的相对滑动

8、，这种力的总和的极限值时，带与带轮将发生明显的相对滑动，这种现象称为现象称为。带打滑时从动轮转速急剧下降，使传动失效，。带打滑时从动轮转速急剧下降，使传动失效，同时也加剧了带的磨损，应避免打滑。同时也加剧了带的磨损，应避免打滑。9.2 带传动的工作情况分析9.2.2 带的应力分析1. 紧边和松边拉力产生的拉应力紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力：紧边拉应力：松边拉应力：松边拉应力：式中：式中：A带的横截面积，带的横截面积，mm2。9.2 带传动的工作情况分析9.2.2 带的应力分析2. 离心力产生的拉应力离心力产生的拉应力式中：式中：q传动带每米长的质量，传动带每米长的质量，kg/m； v带

9、的线速度，带的线速度，m/s。9.2 带传动的工作情况分析9.2.2 带的应力分析3. 弯曲应力弯曲应力式中：式中：y带的中性层到带的最外层的垂直距离，带的中性层到带的最外层的垂直距离，mm； E带的弹性模量，带的弹性模量，MPa； d带轮直径，带轮直径，mm。最大应力发生在紧边与小带轮接触处：最大应力发生在紧边与小带轮接触处：9.2 带传动的工作情况分析9.2.3 带传动的弹性滑动和传动比 传动带是弹性体，受到拉力后会产生弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化传动带是弹性体，受到拉力后会产生弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化而改变。带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力由而改变。带由紧边绕过主动轮进

10、入松边时，带的拉力由F F1 1减小为减小为F F2 2，其弹，其弹性伸长量也减小。带在绕过带轮的过程中，相对于轮面向后收缩，带与带性伸长量也减小。带在绕过带轮的过程中，相对于轮面向后收缩，带与带轮轮面间出现局部相对滑动，导致轮轮面间出现局部相对滑动，导致。 由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为。p 当带由松边绕过从动轮进入紧边时，拉力增加，带逐渐被拉长，沿轮面产当带由松边绕过从动轮进入紧边时，拉力增加，带逐渐被拉长，沿轮面产生向前的弹性滑动，使生向前的弹性滑动，使。9.2 带传动的工作情况分析9.2.3 带传动的弹性滑动和传动比u 由于弹性

11、滑动引起的从动轮圆周速度的降低率称为由于弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率称为带传动的带传动的。 考虑弹性滑动时的考虑弹性滑动时的传动比传动比为为 ：一般带传动的滑动系数一般带传动的滑动系数，因值很小，非精，因值很小，非精确计算时可以忽略不计。确计算时可以忽略不计。9.2 带传动的工作情况分析9.2.3 带传动的弹性滑动和传动比l 弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。l 打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。l 而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。9.3 V带传动的设计9.3.1 V带的规格V带有普通带有普通V带、窄带、窄V带、

12、宽带、宽V带、汽车带、汽车V带、带、大楔角大楔角V带等。带等。其中以普通其中以普通V带和窄带和窄V带应用较广。带应用较广。9.3 V带传动的设计9.3.1 V带的规格1.V1.V带的规格标准带的规格标准 普通普通V带已标准化，按截面尺寸从小到大可分为带已标准化，按截面尺寸从小到大可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。标准七种型号。标准V带都制成无接头的环形带，其横带都制成无接头的环形带，其横截面结构如图所示。抗拉体的结构形式有帘布结构和绳芯结构。截面结构如图所示。抗拉体的结构形式有帘布结构和绳芯结构。9.3 V带传动的设计9.3.1 V带的规格p 带绕在带轮上时产生弯曲，外层受拉伸长，内层

13、受压缩短，带绕在带轮上时产生弯曲，外层受拉伸长，内层受压缩短，内外层之间必有一长度不变的内外层之间必有一长度不变的中性层中性层，其宽度，其宽度b bp p称为称为节宽节宽。p V V带轮上与带轮上与b bp p相应的带轮直径相应的带轮直径d d称为称为基准直径。基准直径。p 与带轮基准直径相应的带的周线长度称为与带轮基准直径相应的带的周线长度称为基准长度基准长度，用，用L Ld d表表示。示。p 两带轮轴线间的距离两带轮轴线间的距离a称为称为中心距中心距，带与带轮接触弧所对应的，带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角中心角称为包角。 129.3 V带传动的设计9.3.2 单根普通V带的许用功率

14、在包角在包角=180、特定带长、工作平稳的条件下，单根普通、特定带长、工作平稳的条件下，单根普通V带带的基本额定功率的基本额定功率P0（实验所得）见表（实验所得）见表9-3。 当实际工作条件与确定当实际工作条件与确定P0值的特定条件不同时，应对查得的值的特定条件不同时，应对查得的P0值进行修正。修正后得实际工作条件下单根值进行修正。修正后得实际工作条件下单根V带所能传递的带所能传递的功率功率P0：LKKPPP)(000P0 实验条件下单根普通实验条件下单根普通V带的基本额定功率带的基本额定功率(kW)； P0i1时单根普通时单根普通V带额定功率增量带额定功率增量(kW)，表，表9-4 ；K包角

15、修正系数，表包角修正系数，表9-5；KL带长修正系数，表带长修正系数，表9-2。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法已知条件一般为：已知条件一般为： 原动机的性能原动机的性能 传动用途传动用途 传递的功率传递的功率 两轮的转速两轮的转速n1、n2（或传动比（或传动比i12） 工作条件及外廓尺寸要求等。工作条件及外廓尺寸要求等。 9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法设计内容：设计内容： 确定普通确定普通V带的型号、基准长度带的型号、基准长度Ld和根数和根数z； 确定带轮的材料；确定带轮的材料； 基准直径基准直径d1、d2及结构尺寸；及结构尺寸； 确定传

16、动的中心距确定传动的中心距a； 计算初拉力计算初拉力F0及作用在轴上的压力及作用在轴上的压力FQ； 选择张紧装置。选择张紧装置。 9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（1 1）确定计算功率）确定计算功率 PKPAcPC计算功率计算功率(kW)；KA 工作情况系数，表工作情况系数，表9-6； P 传递的额定功率传递的额定功率(kW)。 9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（2 2）选择）选择V V带的型号带的型号u 根据计算功率根据计算功率PC和小带轮转速和小带轮转速n1，按下图选择普通，按下图选择普通V带的型号，带的型号，图图9-11。9.3 V带传

17、动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法 一般取一般取d1dmin，若过小则带的弯曲应力太大而导致带的寿，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命降低；反之，则带传动的外廓尺寸增大。普通普通V带轮的带轮的最小基准直径如下（表最小基准直径如下（表9-7）：）：带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。（3 3）确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径d1、d2p 大带轮的基准直径由下式计算大带轮的基准直径由下式计算: :带型dminYZABCDE2050751252003555009.3 V带传动的设计9.3.3 V

18、带传动的设计步骤和方法（4）验算带速）验算带速v 带速一般限制在带速一般限制在525m/s之间。之间。d1小带轮的基准直径小带轮的基准直径(mm)；n1小带轮的转速小带轮的转速(r/min) 。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法u 初步确定初步确定中心距中心距a0：设计时设计时如无特殊要求，可按下式：如无特殊要求，可按下式：（5）确定中心距和带的基准长度）确定中心距和带的基准长度Ld 实际中心距实际中心距a：考虑到安装、张紧的调整，中心距考虑到安装、张紧的调整，中心距变动范围为：变动范围为：(a-0.015Ld) (a+0.03Ld)0.7(d1+d2)a02(d1+d

19、2) u 基准长度计算：基准长度计算：由带传动的几何关系可得带的计算公式：由带传动的几何关系可得带的计算公式： L0带的基准长度计算值，查表带的基准长度计算值，查表9-2选定带的基准长度选定带的基准长度Ld。9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（6）验算小带轮包角）验算小带轮包角1 u 一般要求一般要求1120，若不能满足，可增大中心，若不能满足，可增大中心距或设置张紧轮。距或设置张紧轮。 9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（7）确定带的根数）确定带的根数 z000()ccLPPzPPP K K带的根数应取整数。为使各根带受力均匀，带的带的根数应取

20、整数。为使各根带受力均匀，带的根数不能太多，一般根数不能太多，一般25根为宜，最多不多于根为宜，最多不多于10根。否则应加大带轮基准直径或选择较大型号的根。否则应加大带轮基准直径或选择较大型号的带，重新设计。带，重新设计。 9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（8）确定单根带的初拉力）确定单根带的初拉力 F0 保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。初拉力保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。初拉力过小，则传动时摩擦力过小易打滑；过大则降低带的寿命，过小，则传动时摩擦力过小易打滑；过大则降低带的寿命，并增大了轴和轴承的压力。单根并增大了轴和轴承的压力。单根V带的

21、初拉力可按下式计算：带的初拉力可按下式计算：q为每米带长的质量为每米带长的质量(kg/m)，表，表9-1。 9.3 V带传动的设计9.3.3 V带传动的设计步骤和方法（9）计算作用在带轮轴上的压力）计算作用在带轮轴上的压力FQ l 为了设计轴和轴承，必须求出为了设计轴和轴承，必须求出V V带作用在轴上的带作用在轴上的压力。可按下式计算：压力。可按下式计算： 9.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-19.3 V带传动的设计例9-1

22、9.3 V带传动的设计例9-19.4 V带轮的结构设计要求：设计要求：p质量小且质量分布均匀；质量小且质量分布均匀；p足够的承载能力；足够的承载能力；p良好的结构工艺性；良好的结构工艺性；p轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；p各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。布较为均匀等。 9.4 V带轮的结构结构设计：结构设计：带轮由带轮由轮缘、腹板（轮辐）轮缘、腹板（轮辐）和轮毂和轮毂三部分组成。轮缘三部分组成。轮缘是带轮的工作部分，制有是带轮的工作部分，制有梯形轮槽。轮毂是带轮与梯形轮槽。轮毂是

23、带轮与轴的联接部分，轮缘与轮轴的联接部分，轮缘与轮毂则用轮辐（腹板）联接毂则用轮辐（腹板）联接成一整体。成一整体。 V V带轮按腹板带轮按腹板结构的不同分为以下几种结构的不同分为以下几种型式：型式：实心带轮、腹板带实心带轮、腹板带轮轮 、孔板带轮、轮辐带轮。、孔板带轮、轮辐带轮。 直径较小时可采用实心式；中等直径带轮采用腹板式；直径直径较小时可采用实心式；中等直径带轮采用腹板式；直径大于大于350mm时可采用轮辐式。轮毂与轮辐尺寸按经验公式计时可采用轮辐式。轮毂与轮辐尺寸按经验公式计算，轮缘尺寸见表算，轮缘尺寸见表9-8。 9.4 V带轮的结构带轮的材料：带轮的材料：u 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或或HT200,允许的最大圆周速度为允许的最大圆周速度为25m/s；转；转速较高时宜采用铸钢（或