第九章带传动

1、机械设计基础机械设计基础任课教师：王明燕任课教师：王明燕9-1 带传动机构的概述带传动机构的概述9-2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析9-3 带传动的设计计算带传动的设计计算9-4 同步带传动简介同步带传动简介9-5 链传动机构概述链传动机构概述9-6 链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析9-7 链传动机构的设计链传动机构的设计9-8 链传动的布置、张紧、防护和润滑链传动的布置、张紧、防护和润滑 v带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，所以称之为挠性机构。适用于两轴中心距较大的的，所以称之为挠性机构。适用于两轴中心距较大的

2、场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。廉等优点。9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述v组成：组成：主动带轮、从动带轮、张紧在两轮上的环形传动带主动带轮、从动带轮、张紧在两轮上的环形传动带9.1.19.1.1 带传动的工作原理及特点带传动的工作原理及特点v根据工作原理不同，分为根据工作原理不同，分为摩擦型带传动摩擦型带传动和和啮合型带传动啮合型带传动；v工作原理（摩擦型）工作原理（摩擦型）：安装时带以一定的初拉力张紧在带轮上，使得带安装时带以一定的初拉力张紧在带轮上，使得带与带轮之间产生压力。当主动轮转动时，依靠带轮与带之间

3、的摩擦力将与带轮之间产生压力。当主动轮转动时，依靠带轮与带之间的摩擦力将运动和动力传递给从动轮，带动从动轮同向回转。运动和动力传递给从动轮，带动从动轮同向回转。 啮合型啮合型：带和带轮上均有牙齿，主动轮转动时，由于带和带轮间牙齿：带和带轮上均有牙齿，主动轮转动时，由于带和带轮间牙齿的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带）的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带） 9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述9.1.19.1.1 带传动的工作原理及特点带传动的工作原理及特点v优点优点：结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振、过载保护、适合结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振、

4、过载保护、适合大中心距传动。大中心距传动。v缺点缺点：摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定；带轮摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定；带轮轴受较大的压力；带的寿命较短；带与带轮之间易产生摩擦放电现象，轴受较大的压力；带的寿命较短；带与带轮之间易产生摩擦放电现象，不适合高温、易燃、易爆场合。不适合高温、易燃、易爆场合。带传动的特点带传动的特点9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述9.1.29.1.2 带传动的主要类型和应用带传动的主要类型和应用v带传动的类型带传动的类型类型类型平带传动平带传动V V 带传动带传动多楔带传动多楔带传动摩擦型摩擦型啮合型啮合型 - -同

5、步带传动同步带传动 - -摩擦牵引力大摩擦牵引力大 - -摩擦牵引力大摩擦牵引力大9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述 伸张层伸张层( (顶胶顶胶) )、 强力层强力层( (抗拉体抗拉体) )、 压缩层压缩层( (底胶底胶) )、 包布层包布层NfFfv2)2/sin( NfF )2/sin(/ ffv NfFfNfF平带较平带能产生更大的带较平带能产生更大的摩擦力摩擦力 应用最广应用最广9.1.39.1.3 V V带及其标准带及其标准平当fNfvFFfFff33340v9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述9.1.39.1.3 V V

6、带及其标准带及其标准 节面节面当当V V带受纵向弯曲时，长度不变的中性层带受纵向弯曲时，长度不变的中性层40bpbh 楔角：均为楔角：均为4040 带轮基准直径带轮基准直径d d带轮上与带轮上与V V带节宽带节宽b bp p相对应的相对应的直径（表直径（表9-29-2） 带的基准长度带的基准长度L Ld dV V带在带轮上张紧后，带在带轮上张紧后，位于带轮基准直径位于带轮基准直径d d上的周线长度（表上的周线长度（表9-39-3） b 顶宽顶宽 b bp p 节宽节宽dbpda 环形、无接头（传动平稳）环形、无接头（传动平稳）普通普通V V带的截面高度带的截面高度h h和节宽和节宽b bp p

7、的比值为的比值为0.70.7；窄窄V V带的带的h/bh/bp p值为值为0.90.9 h：截面高度：截面高度9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述40bpbh V V带标准型号带标准型号Y Y、Z Z、A A、B B、C C、DD、E E大大A AY YZ ZE EB BC CD D 普通普通v 带：七种带：七种 窄窄v 带：四种带：四种 普通普通V带和窄带和窄V带的标记带的标记A1400 GB1154489v带型号带型号基准长度基准长度国标代号国标代号SPZSPZ、SPASPA、SPBSPB、SPCSPC9.9.1 1 带传动机构概述带传动机构概述9.1.4 9.1.4 带的张紧方法

8、带的张紧方法摆架式张紧装置摆架式张紧装置调整螺钉调整螺钉滑道式张紧装置滑道式张紧装置调整螺钉调整螺钉自动张紧装置自动张紧装置 销轴销轴张紧轮张紧轮定期张紧定期张紧_ _调整中心距调整中心距自动张紧自动张紧_ _调整中心距调整中心距采用张紧轮采用张紧轮1 2 注意：注意： 带与带轮接触弧所对应的中心角带与带轮接触弧所对应的中心角2 1 ad1d2 2add2sin12 )(12radadd 01203 .57180 add“”适用大轮包角适用大轮包角 2， “”适用小轮包角适用小轮包角 1普通普通V V带传动的参数带传动的参数1 、2 包角包角9.9.2 2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况

9、分析 3 .571803 .57180122121addadd 即即： ADCB普通普通V V带传动的参数带传动的参数 带长带长L d：)()(2cos21221dddda Ld 2AB + BC + AD 带张紧状态时的中心距带张紧状态时的中心距 a代代入入上上式式，得得：及及将将add2211122 sincosaddddaLd4)()(2221221 9.9.2 2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析9.9.2 2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析9.2.1 9.2.1 带传动的受力分析带传动的受力分析 静止时：带张紧在带轮上静止时：带张紧在带轮上 ，产生正压力，产生正压力

10、，紧边紧边增增F0F1松边松边减减F0F2带两边受力均为带两边受力均为F F0 0 F0F0F0F0F1F1F2F2FfFfn1n2FfFfn1n2 运动时运动时：产生摩擦力：产生摩擦力 摩擦力作用，带一边被拉紧，一边被放松摩擦力作用，带一边被拉紧，一边被放松变形协调条件：带总长不变，变形协调条件：带总长不变，紧边拉力增量紧边拉力增量 = = 松边拉力减量松边拉力减量即：即：F F1 1- -F F0 0= =F F0 0- -F F2 2F F1 1+ +F F2 2=2=2F F0 0紧边紧边松边松边初拉力初拉力紧边拉力紧边拉力松边拉力松边拉力9.9.2 2 带传动的工作情况分析带传动的工

11、作情况分析9.2.1 9.2.1 带传动的受力分析带传动的受力分析取主动轮一端取主动轮一端带带为研究对象为研究对象FF = 0= 0012 FFFf取取主动轮主动轮为研究对象为研究对象M = 0M = 00211 DFTfF1F2Ffn1T T1 1Ff211DFTe 又知：又知：21FFFFfe vPFe1000Fe 有效圆周力（克服负载的拉力）有效圆周力（克服负载的拉力）FfF2F1D121FFFf 1000vFPe 0212FFF 21FFFe 2/01eFFF 2/02eFFF 9.9.2 2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析9.2.2 9.2.2 带传动的最大有效圆周拉力及其

12、影响因素带传动的最大有效圆周拉力及其影响因素v以平带传动为例建立微分方程：以平带传动为例建立微分方程：dFFFddl 、微微弧弧两两端端的的拉拉力力分分别别为为，包包角角取取微微弧弧 2sin)(2sin: ddFFdFdFN 带轮给微弧段的正压力带轮给微弧段的正压力2cos2cos2cos)(: ddFdFddFFfdFN 力力为为带带与与轮轮面面间间的的极极限限摩摩擦擦代代入入上上两两式式则则有有：并并略略去去二二阶阶微微量量，很很小小，可可取取因因, 12cos,22sin dddddFfdFFdFN ,dN fdFdF 9.9.2 2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析又知又知F

13、 Fe e =F=Ff f= = F F1 1- - F F2 2 ，则最大圆周力：则最大圆周力：)11(1 ffceceFFF 9.2.2 9.2.2 带传动的最大有效圆周拉力及其影响因素带传动的最大有效圆周拉力及其影响因素2sin/ ffV 012fdFdFFF fFF 21ln feFF21 两两边边积积分分，得得：对对 fdFdF 9.9.2 2 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析又知：又知：F F1 1=F=F0 0+ + F Fe e/2/2 F F2 2=F=F0 0- F- Fe e/2 /2 )12-(12)11-(200 ffffceceFeeFFF由上可知：带传动所

14、能传递的有由上可知：带传动所能传递的有效圆周力与初拉力、包角及摩擦效圆周力与初拉力、包角及摩擦系数有关系数有关分析：分析：初拉力初拉力F F0 0最大有效拉力最大有效拉力F Fec ec 摩擦系数摩擦系数 f最大有效拉力最大有效拉力F Fec ec 包角包角最大有效拉力最大有效拉力F Fec ec 具体到一根皮带传动具体到一根皮带传动, ,F Fecec是一定值是一定值打滑打滑 时时载荷增大，所需的有效圆周力载荷增大，所需的有效圆周力 ececF F9.2.2 9.2.2 带传动的最大有效圆周拉力及其影响因素带传动的最大有效圆周拉力及其影响因素)11(1 ffceceFFF 9.9.2 2 带

15、传动的工作情况分析带传动的工作情况分析9.2.3 9.2.3 带的弹性滑动与打滑带的弹性滑动与打滑1 1、带的弹性滑动、带的弹性滑动1 1V VV V Ddmin=125mm9.9.3 3带传动的设计计算带传动的设计计算大轮带轮基准直径D2为: mmDnnD35.497)02. 01(1404001450)1(1212 按表9-2，选取标准直径D2=500mm,实际传动比i、从动轮的实际转速分别为644. 3)02. 01(140500)1(12 DDi从动轮的转速误差率为%5 . 0%100400400398 在 以内，为允许值%5min/398644. 3/1450/12rinn 已知：电

16、动机额定功率P=10kW，n1=1450r/min，n2 =400r/min，中心距约为1000mm，每天工作24h 。 9.9.3 3带传动的设计计算带传动的设计计算4）验算带速VsmnDv/63.10100060145014010006011 带速度在525m/s范围内。 5）确定带的基准长度Ld和实际中心距a 按结构设计要求初步确定中心距 mma10000 初步计算带的基准长度为：02212104)()(22aDDDDaLd mm9 .302615004)140500()500140(2100022 查表9-3，取带的基准长度Ld=3150mm已知：电动机额定功率P=10kW，n1=14

17、50r/min，n2 =400r/min，中心距约为1000mm，每天工作24h 。 9.9.3 3带传动的设计计算带传动的设计计算由式（9-25）计算实际中心距a为： mmLLaadd106229 .30263150100020 中心距a的变动范围为： dLaa015. 0min 3150015. 01062 mm1002 )03. 0()015. 0(ddLaLa dLaa03. 0max mm1182315003. 01062 中心距a的变动范围为：1015mm1157mm6）校验小带轮包角 由式（9-8）得 12058.1603 .5710621405001803 .57180121a

18、DD 已知：电动机额定功率P=10kW，n1=1450r/min，n2 =400r/min，中心距约为1000mm，每天工作24h 。 9.9.3 3带传动的设计计算带传动的设计计算7）计算V带的根数z 由式（9-27）得 LCKKPPPz 00 根据 ，n1=1450r/min，查表9-5得: mmD1401 由表9-7查得功率增量 P P0 0=0.46kW kWP82. 20 由表9-8查得包角系数K=0.95，由表9-3查得带长度修正系数KL=1.07，则V带根数： 根根90. 307. 195. 046. 082. 213 z取z=4根 已知：电动机额定功率P=10kW，n1=145

19、0r/min，n2 =400r/min，中心距约为1000mm，每天工作24h 。 9.9.3 3带传动的设计计算带传动的设计计算8）求初拉力F0及带轮轴上的压力N由表9-4查得B型普通V带的每米质量q=0.17kg/m，根据式9-28得单根V带的初拉力为： NqvKzvPFC63.26863.1017. 0195. 05 . 263.10413500)15 . 2(500220 由式9-29可的作用在轴上的压力FQ NzFFQ3 .2118258.160sin463.26822sin210 已知：电动机额定功率P=10kW，n1=1450r/min，n2 =400r/min，中心距约为100

20、0mm，每天工作24h 。 9）带轮的结构设计（设计过程及带轮工作图略）。 7.7.计算带的根数计算带的根数 z z2.2.根据根据n n1 1、 P Pca ca 选择选择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 D1 1、D D2 2带轮愈小，弯曲应力愈带轮愈小，弯曲应力愈大，所以大，所以D D1 1 D Dminmin D D2 2 = = i i D D1 1(1(1) )，圆整成标准值圆整成标准值带传动设计选型的具体步骤带传动设计选型的具体步骤1.1.确定计算功率确定计算功率 P Pca ca K KA AP P工况系数，工况系数，查表查表9-69-64.4.验算带速验算带速v v ( (v v5 525m/s)25m/s)N N5.5.确定中心距确定中心距 a