第四章带传动设计

1、第四章带传动设计4-1 带传动类型和应用4-2 带传动工作情况分析4-3 普通V带传动设计1. 带传动的类型、结构及特点； . 本章主要内容2. 带传动受力分析、运动分析及应力分析（重点）3. 带传动设计一. 带传动的组成及工作原理带传动的组成主动带轮1从动带轮2环形胶带3vv主动轮1传动带3从动轮2n2n112摩擦型带传动的工作原理 依靠带与带轮之间的摩擦 力传动运动和动力的间接摩擦传动4-1 带传动的类型和应用1小轮包角2大轮包角n1小轮转速 （r/min）n2大轮转速 （r/min）v带速 （m/s）二. 带传动的类型vvn2n112摩擦型带传动啮合型带传动同步带同步带轮同步带轮摩擦型带

2、传动利用带与带之间的摩擦力进行传动啮合型带传动利用带上凸齿与带轮齿槽啮合进行传动一）按工作 原理分平带V带多楔带圆带/2Fn/2 FnFQ平带：Fn = FQ ，Ff = Fnf = FQf 承载能力小FQFnV带：承载能力大V带多楔带圆带平带二）按带的剖 面型状分V带是无接头的环形带，其种类有普通V带、窄V带、宽V带等。三. V带的结构及尺寸1伸张层3压缩层4包布层1伸张层3压缩层4包布层压缩层（橡胶填充而成）包布层（橡胶帆布构成）伸张层（橡胶制成）帘布结构容易制造粗绳结构挠曲性好强力层有V带由四部分组成2强力层(粗绳结构）2强力层(帘布结构）一）V带的结构分析二）V带截面型号及尺寸YZ(S

3、PZ)A（SPA） B（SPB） CDE.普通V带、窄V带的截面型号： 2. V带截面尺寸:hbP 节宽 (节面宽度)b 顶宽高度带楔角， =40bpb各种型号V带的剖面尺寸见表4-1。带的型号大，则剖面尺寸大，带的承载能力就高。3. V带的长度外周长基准长度Ld内周长带轮基准直径d四.带传动的特点和应用带有弹性，能缓冲减振，故传动平稳，噪声小；过载时，带在带轮上打滑，可防止其它零件损坏； 适用于两轴中心距较大的传动； 结构简单，易于制造和安装，故成本低。 优点缺点 由于弹性滑动和打滑，传动比不恒定； 传动效率较低，寿命较短，外廓尺寸较大； 由于需要施加张紧力，轴和轴承受力较大。 特点应用：用

4、于中心距较大，传动比无严格要求的场合，在多级传动系统中通常用于高速级传动，如机床中由电动机到主轴箱的第一级传动。 啮合型传动带一般以细钢丝绳、玻璃纤维绳或芳纶纤维绳为强力层，以聚氨酯或氯丁橡胶为基体，在工作表面上制成凸齿的无接头环形带。同步带分为仅在一面有齿的单面同步带和两面都有齿的双面同步带，齿的形状有梯形齿和弧齿等。 五. 啮合型传动带（亦称同步齿形带）的结构同步带结构12341 包布层2 带齿3 带背4 承载绳中心距:小轮包角： 2六. 带传动的几何尺寸计算1BACD带 长：L= + + ABCD2BC一带传动的受力分析4-2 带传动的工作情况分析一）带传动的有效拉力Fe 工作前：带中各

5、处均受到一定的初拉力FO O2O1F0F0F0F0紧边Ff2-带松边Ff1-带 O1O2n2T2F1F1F2F2T1 n1工作时：主动边被进一步拉紧，拉力由F0增大到F1，称为紧边；另一边拉力减少到F2，称为松边。 紧边拉力与松边拉力的差值称为带传动的有效拉力Fe:Fe =F1一F2 = Ff带传动工作时，有效拉力Fe与初拉力Fo、紧边拉力F1、松边拉力F2关系： F1 + F2= 2FoF1一F2 = Fe由 F1=FO+ Fe/2F2=F0- Fe/2 得二）带传动的极限有效拉力Felim及其影响因素 带在带轮上即将打滑时：F1 + F2= 2FoF1一F2 = Fe由得1）初拉力F0 F

6、0，正压力，Ffmax， Felim 但F0，磨损加快，带的寿命；2）小轮包角11，包围弧，Ffmax，Felim 1大小取决于设计参数i、d1、d2及a；3）摩擦系数f f，Ffmax，Felim，f取决于 带和带轮的材料 影响Felim的因素二. 带的应力分析一）带传动工作时，带截面上的应力种类 2.拉应力紧边拉应力：1=F1/A MPa松边拉应力：2=F2/A MPaF1F2123.弯曲应力 带绕过小带轮时：式中: E 带的当量弯曲弹性模量； y 带的最外层到中性层的距离； dd2 、dd1 大小带轮节圆直径。 1.离心拉应力：c=Fc/A =qv2/A MPa离心拉应力 作用于带的全长

7、。 带绕过大带轮时：当传动比i1时, dd2 dd1 , b2 b1 二) 带中应力分布情况b212b11 2 n1n2CCB =C+2+b1C =C+2+b2D=C+1+b2max =A =C+1+b1Emax =A =C+1+b1三）带的应力变化性质e1. 带中应力变化带绕一周带的最大应力发生在紧边开始绕上小轮处（A点） 大小为：max =A =C+1+b1 3 .变应力对带的影响引起带的疲劳破坏（脱层和疲劳 断裂）2. 带中应力变化性质周期性变化的循环变应力eamaxb21cbcdb1b22c1 cb1带相对2轮的滑动方向带相对1轮的滑动方向2CD二带传动的运动分析 带传动的运动特性存在

8、弹性滑动和打滑 一）弹性滑动及其特性1.弹性滑动: 是带的弹性变形量的变化而引起带与带轮之间微 量相对滑动的现象，称为弹性滑动。12vvn1n21AB带相对2轮的滑动方向带相对1轮的滑动方向2CDvvn1n21ABF1F1F2F211) 带是弹性体，受力后会产生弹性变形，在带的弹性极限内，变形：=F/EA，当带的截面积A一定时，F，2）摩擦型带传动依靠摩擦力传递运动和动力，必然存在 拉力差，即：紧边拉力F1大于松边拉力F2，则带在紧 边的伸长量1大于松边的伸长量2。 2.弹性滑动产生原因2是微量滑动，只发生在带离开带轮前的那部分接 触弧AB和CD(称为滑动弧) 。是摩擦型带传动正常工作时不可避

9、免的固有特性3弹性滑动的性质带相对2轮的滑动方向带相对1轮的滑动方向2CDvvn1n21ABF1F1F2F2121A2c 1)降低传动效率(V带传动效率=0.91 0.96)，使带与带轮摩损增加和温度升高。 4弹性滑动对传动的影响 2)使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，即： v2 v1 。 从动轮圆周速度相对降低量称为滑动率。滑动率：F则，正常工作时， =1% 2%3) 传动比不为常数即：常数二）带传动打滑 打滑当传递的有效拉力达到极限值Felim时，过载引起的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。2CDvvn1n21ABF1F1F2F2带与带轮2整个接触弧上发生相对滑动带与带轮

10、1整个接触弧上发生相对滑动12三）弹性滑动与打滑的本质区别发生在带和带轮的全部接触弧上。弹性滑动打 滑是带传动正常工作时不可避免的固有特性；是带传动的失效形式，设计时必须避免；只发生在带离开带轮前的那部分接触弧上；2CD1BAn121弹性滑动打 滑2CD1BAn1n221三. 带传动的失效形式和计算准则2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）max 引起失效一）带传动的失效形式 1）过载打滑由F实传Flim引起的失效二）带传动的计算准则 带传动的计算准则是：保证带传动不打滑的前提下，充分发挥带的传动能力，并使传动带具有足够的疲劳强度和寿命。即应满足：不打滑条件：F实传疲劳强度条件：4-3 V带传动的设计

11、式中： 由带的疲劳寿命决定的许用拉应力，由实验得出，在108 109 次应力循环下，V带的许用应力为： 式中：C由V带的材质和结构决定 的实验常数LdV带的基准长度，m；jnV带绕行一周时绕过带轮的数目thV带的预期寿命，h；m指数，对普通V带，m=11.1。疲劳强度条件：根据不打滑条件：F实传kW同时满足两条件的带传动许用功率：一在特定条件下，单根V带的基本额定功率P0 将 、b、c 代入，取当量摩擦系数f=0.51,可得V带传动许用功率的计算公式： kW 载荷平稳 1= 2 = 1800 ，即：i=1Ld为特定长度一）特定条件二）单根V带的基本额定功率P0表4-4P0可根据V带型号、小带轮

12、直径d1及小轮转速n1由表4-4查出。V带型号特定长度Y450Z800A1700B2240C3750D6300E7100表4-4 单根普通V带的基本额定功率P0 如：Z型V带、d1=80 mm 、n1=1420 r/min时，P0 = 0.35 kWA型V带、d1=100 mm 、n1=1420 r/min时，P0 = 1.31 kW带型d1 mmn1 r/min 800950120014601600Z630.150.200.220.180.230.260.220.270.300.250.310.360.270.330.397180A75 0.450.680.83 1.00 1.19 0.51

13、 0.770.95 1.15 1.37 0.600.931.14 1.39 1.66 0.68 1.07 1.32 1.611.93 0.73 1.151.42 1.742.07 90100112125100A1.31142080Z0.35式中： 额定功率增量，考虑传动比i1时，带在大带轮 上的弯曲应力较小，在相同寿命的条件下，额定 功率可比i =1时的传动功率大。根据V带型号、n1 及i查表4-5 当使用条件与特定条件不符时，需引入附加项和修正系数。经过修正后单根V带许用功率P0为：二. 实际使用条件下单根V带的许用功率K包角系数，考虑1800时对传动能力影响， 根据小带轮包角1查表4-9K

14、L 长度系数，考虑带长不为特定长度时对传动能力 的影响，KL根据V带型号及基准带长Ld查表4-8表4-5 单根普通V带额定功率的增量 P0kW带型传 动 比 i带速m/sv1.001.011.021.041.051.081.091.121.131.181.191.241.251.341.351.511.521.992.0P1kWA0.000.010.020.030.050.090.100.110.150.170.190.240.292.556.78.31012.51517.520250.020.030.030.040.050.060.060.080.100.020.040.040.050.07

15、0.080.090.110.130.030.050.050.060.080.090.110.130.160.030.060.060.070.100.110.130.160.190.040.070.080.080.110.130.150.190.230.040.080.090.090.130.150.170.220.260.020.020.030.030.040.040.060.070.020.020.020.030.03 0.102.0v =7.44m/sA表4-3查法如：i = 3.62v=7.44m/sP = 0.095 kw 0.1 kw A型带小轮包角18017517016516015

16、5150145140135130125K10.990.980.960.950.930.920.910.890.880.860.84表4-9 包角系数K1520.924表4-7 普通V带的基准长度系列和长度系数KL基准长度Ld mm 型 号 ZABC400450500560630710800900100011201250140016001800 0.870.890.910.940.960.991.001.031.061.08 1.11 1.141.161.18 0.850.870.890.910.930.96 0.99 1.01 0.820.840.860.880.900.920. 950.83

17、0.86 如：Ld=1250 mmZ型带KL =1.11Ld=1800 mmA型带KL =1.0112501.11Z1800 1.01A三.V带传动正常工作条件及提高带传动承载能力的措施一） V带传动正常工作的条件原动机类型工作机的载荷性质每天工作时间取值KA 工况系数，取决于 若出现P能传 Pca 时，则传动不能正常工作，必须采取措施提高V带传动承载能力。P V带传动需要传递的名义功率，一般为已知条件。 式中：Z V带的根数；Pca V带传动的计算功率；二）提高V带传动承载能力的措施1. 增加V带根数：2. 提高单根V带 的额定功率P0 3. 增大摩擦系数 fv铸铁带轮皮革带=0.595，

18、fv铸铁带轮胶带=0.51； 4. 采用新型带：多楔带，齿形带。1传递的功率P，工作条件；2主、从动轮转速n1和n2或传动比i；3对传动位置和外部尺寸的要求。1确定带的型号、长度和根数，带轮直径，传动中心距；2计算初拉力和作用在轴上的压力；3带轮的材料选择及结构设计。四普通V带传动的设计及参数选择一）普通V带传动设计的原始数据：二）普通V带传动设计内容：三）普通V带传动设计步骤和选择参数：1确定计算功率Pc ： Pc=KAP kW原动机类型（如：轻载启动）工作机的载荷性质（如：载荷变动小）每天工作时间（如：=8小时）由表查出KA=1.1工况系数KA根据工 况KA空轻载启动重载启动每天工作时间（h）1616载荷变动最小液体搅拌机等1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机等1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大起重机等1.21.31.41.41.51.6载荷变动最大破碎机等1.31.41.51.51.61.8轻