第8章 带传动和链传动

第8章带传动

1)

按传动原理分8.1带传动的类型、结构和主要尺寸8.1.1带传动的类型和特点

1.带传动的分类摩擦型带传动n1n2传动带从动轮主动轮(1)摩擦型带传动8.1带传动的类型、结构和主要尺寸8.1.1带传动的类型和特点

1.带传动的分类(1)摩擦型带传动(2)啮合型带传动1)

按传动原理分8.1带传动的类型、结构和主要尺寸8.1.1带传动的类型和特点

1.带传动的分类平带(1)平带1)

按传动原理分2)

按带的截面形状分V带8.1带传动的类型、结构和主要尺寸8.1.1带传动的类型和特点

1.带传动的分类(1)平带1)

按传动原理分2)

按带的截面形状分(2)V带8.1带传动的类型、结构和主要尺寸8.1.1带传动的类型和特点

1.带传动的分类多楔带(1)平带1)

按传动原理分2)

按带的截面形状分(2)V带(3)多楔带(4)圆带带传动的应用大理石切割机中的平带传动带传动的应用手扶拖拉机中的普通V带传动带传动的应用

汽车发动机中的同步带传动带传动的应用

汽车发动机中的多楔带传动带传动的应用

工业机器人关节的同步带传动平带传动的布置形式常用的平带包括有接头的胶帆布带、皮革带、编织带等，因此转动不平稳，不适合用于高速。高速转动时需采用无接头的环形带。FQFNFQFNFNφFf=FNf=FQf

V带是没有接头的环状带，其横截面为梯形，两侧面为工作面，带轮上有相应的轮槽与之匹配。在同等条件下V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。缺点是磨损较快，价格较贵，传动效率较低且只能用于开口传动。类型传递功率P/kW传动比圆周速度v/(m/s)传动效率平带传动≤40≤55-30≈0.96V带传动≤75≤75-25≈0.95平带传动和V带传动的常用范围

2.带传动的特点

优点

传动平稳、噪音小、缓冲、吸振、过载保护、结构简单、成本低，尤其适用于两轴中心距较大的场合。

缺点

外廓尺寸大，不能保证准确的传动比，效率低(弹性滑动)，不宜用于高温、易燃易爆的场合。

应用在多级传动中，带传动常被放在高速级。一般情况下，传递功率P

75kW，带速v

5~25m/s，传动比i

7。

啮合型带传动则兼有摩擦型带传动和链传动的优点，带与带轮之间无弹性滑动，可以保证准确的传动比，传动效率可达0.98~0.99，因此广泛应用于家用电器、计算机、仪器及机床等机械中。8.1.2V带和V带轮1.V带V带的结构顶胶包布承载层底胶1)等腰梯形;2)底面不和带轮接触;3)两侧面为工作面。4)普通V带按截面基本尺寸由小至大分为Y、Z、A、B、C、D、E等七种型。bbph

型号Z

ABCDEF顶宽b10131722323850节宽bp

8.5111419273242

高度h6810.513.51923.530

楔角φ每米质量q（kq/m）0.060.010.170.300.620.901.5240˚在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。dV带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld

。φbp

2.V带轮（1）带轮的材料带轮的常用材料是灰铸铁，如HT150、HT200。转速较高时，可用铸钢或钢板焊接；小功率时可用铸造铝合金或工程塑料。V带轮的组成（2）带轮的结构轮缘轮辐轮毂带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；d0dHL实心式腹板式----中等直径；dh=(1.8-2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2-0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一带轮的结构实心式----直径小；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2轮辐式----d>350mm；腹板式----中等直径；带轮的结构

实心式----直径小；h2=0.8h1a1=0.4h1

a2=0.8a1

f1≥0.2h1

f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n转速A轮幅数h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh18.1.3V带传动的主要几何尺寸

主要几何参数

中心距a、带长Ld、包角

和带轮直径d等。O1O2

1

2

ad2d18.1.3V带传动的主要几何尺寸

近似关系

O1O2

1

2

ad2d18.1.3V带传动的主要几何尺寸

近似关系

O1O2

1

2

ad2d1F0F0F0F08.2带传动的受力分析和运动特性8.2.1带传动的受力分析

未工作时，带的拉力处处相等，等于初拉力F0。O2O1F18.2带传动的受力分析和运动特性O2O1n1n2

工作时，由于带与带轮接触面间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。F2F2F1主动轮从动轮O2O1n1n2

工作时，由于带与带轮接触面间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。8.2带传动的受力分析和运动特性松边紧边

有效拉力F为：

F

F1

F2F等于摩擦力的总和，是带传动的有效圆周力。F1O2O1n1n2F2F2F1主动轮从动轮

带传动工作时，从动轮上工作阻力矩所产生的圆周阻力F2T2/d2

正常工作时，有效拉力圆周阻力F

相等。在一定条件下，带和带轮接触面间所能产生F和的最大摩擦力(最大有效圆周力)Fmax

。当Fmax

F

时，带传动才能正常运转。如所需传递的圆周阻力超过这一极限值时，传动带将在带轮上打滑。即将开始打滑时，紧边拉力F1和松边拉力F2之间满足挠性体摩擦的欧拉公式，即为假设：工作前后带的总长度不变，

即紧边的伸长量等于松边的缩短量，则其紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量：F1

F0

F0

F2

或

F1

F22F0得到带传动所能传递的最大有效圆周力Fmax与F0、

及

f有关。F0、

、f等愈大，则最大有效圆周力也愈大。其中F0的影响最大，但如F0过大，将使带的使用寿命缩短。8.2.2传动带的应力分析

传动带在工作过程中产生的三种应力

1.紧边拉应力

1和松边拉应力

22.弯曲应力

b3.离心拉应力

cO1O2n2n1

c

1

2

2

c

1

c

b1

b2

1

2

max带传动的应力分布

结论

带运行时，作用在带上某点的应力是随它所处位置不同而变化的，所以带是在变应力下工作的，当应力循环次数达到一定数值后，带将产生疲劳破坏。在紧边进入主动轮处带的应力最大，其值为

max

1

b1

c

8.2.3带传动的弹性滑动及传动比

由于带的弹性变形及紧边与松边的拉力差而引起的带与带轮之间的滑动，称为弹性滑动。

弹性滑动是带传动中无法避免的一种正常的物理现象。由于弹性滑动的存在，使得带与带轮间产生摩擦和磨损；从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1，即产生了速度损失。这种速度损失还随外载荷的变化而变化，这就使得带传动不能保证准确的传动比。通常以滑动率

表示速度损失的程度，即

一般

0.01~0.02，带传动的传动比为8.3普通V带传动的设计8.3.1带传动的失效形式和设计准则

失效形式

带传动靠摩擦力工作。当传递的圆周阻力超过带和带轮接触面间所能产生的最大摩擦力时，传动带将在带轮上产生打滑而使传动失效。另外，带在运行过程中由于受循环变应力的作用会产生疲劳破坏。

带传动的设计准则

在保证带传动不打滑的前提下，使传动带具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。传递的功率为：单根带所能传递的有效拉力为：为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得：

在α=π，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得P0称为单根带的基本额定功率。8.3.2单根普通V带所能传递的功率

单根普通V带所能传递的功率是指在一定的初拉力作用下，带传动不发生打滑且有足够疲劳寿命时所能传递的最大功率。

●

i1(

180)，特定带长，载荷平稳时，单根Ｖ带所能传递的基本功率为P1(表8

5)。●当i

1时，V带绕过从动轮时的弯曲应力比i

1时小，带的工作能力有所提高，则对同样使用寿命的V带，传递的功率增大∆P1(表8

5)。●i不等于1(即

180)，还要引入包角修正系数K

(表8

6)。●带长不等于特定带长，需引入带长修正系数KL(表8

3)。在实际工况下，单根V带所能传递的额定功率为[P1]

(P1+

P1)K

KLKα

—包角系数。实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正。修正结果称为许用功率[P0]KL—长度系数；∆[P0]--功率增量；

包角修正系数

包角α1180˚170˚160˚150˚140˚130˚120˚110˚100˚90˚

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.698.3.3设计计算步骤

已知条件传动的用途、工作情况和原动机类型；传递的功率P；大小带轮的转速n1和n2；对传动的尺寸要求。

设计的主要内容确定V带的型号、长度和根数；确定带轮间的中心距；确定带轮基准直径及结构尺寸；计算作用在轴上的压力等。

设计计算步骤

1.确定计算功率Pc

Pc

KAP

2.选择V带型号(图815)普通V带选型图

设计计算步骤

1.确定计算功率Pc

Pc

KAP

2.选择V带型号(图815)

3.确定带轮基准直径d1和d2(表8

8)4.验算带速

带速v一般在5~25m/s内为宜。

5.确定中心距和V带基准长度0.7(d1

d2)

a0

2(d1+d2)

V带基准长度

实际中心距

6.验算小带轮包角

1

7.确定V带根数z

8.确定初拉力F0

9.确定作用在轴上的压力FQ

1

zF0zF08.3.4V带传动的张紧装置

由于传动带不是完全的弹性体，带工作一段时间后，会因伸长变形而产生松驰现象，使初拉力降低，带的工作能力也随之下降。因此，为保证必需的初拉力，应经常检查并及时重新张紧。常用的张紧方法是改变带传动的中心距。滑道式张紧装置摆架式张紧装置自动张紧装置张紧轮装置第9章链传动9.1概述9.1.1链传动的特点和应用

链传动由主动链轮、从动链轮和绕在两轮上的封闭链条所组成，依靠链条与链轮齿之间的啮合来传递运动和动力。n1n2从动链轮链条主动链轮

优点结构紧凑，工作可靠，作用在轴上的载荷小，承载能力高，效率较高(

98%)，能保持准确的平均传动比。

缺点

瞬时传动比不恒定，传动不平稳，工作时有冲击和噪声，对安装精度要求较高

应用

两轴相距较远，要求平均传动比不变但对瞬时传动比要求不严格，工作环境恶劣(多油、多尘、高温)等场合。一般情况下，链传动传递功率P

100kW，带速v

15m/s，传动比i

8。9.1.2链传动的类型

链有多种类型，按用途可分为传动链、起重链和牵引链三种。在一般机械中，最常用的是传动链。传动链有滚子链和齿形链等类型。滚子链齿形链9.1.3滚子链与链轮

1.滚子链

内链板滚子销轴外链板套筒

内链板与套筒间、外链板与销轴间均为过盈配合，套筒与销轴间则为间隙配合，工作时内、外链节间可以相对挠曲，套筒则绕销轴自由转动。滚子活套在套筒外面，啮合时滚子沿链轮齿廓滚动，以减小链条与链轮轮齿间的磨损。内、外链板均制成8字形，以使链板各横截面的抗拉强度大致相同，并减轻链条的重量及惯性力。

相邻两销轴轴心线间的距离为节距p，是链的主要参数。p

传递功率较大时，为减小链传动的外廓尺寸，减小冲击、振动，可采用小节距的多排链。

链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接，这时可采用开口销或弹簧夹将接头上的活动销轴固定。

当链节数为奇数时，可采用过渡链节连接。链条受力后，过渡链节的链板除受拉力外，还受附加弯矩，其强度较一般链节低。所以在一般情况下最好不用奇数链节。过渡链节

滚子链已标准化，分A、B两个系列，我国以A系列为主。滚子链标记示例12A-2100GB/T60692002

表示滚子链链号为12A，双排，链节数100，标准编号为GB/T60692002的滚子链。

2.滚子链链轮

链轮端面齿形

滚子链与链轮属非共轭啮合，故链轮的齿槽形状设计具有较大的灵活性。链轮轮齿的齿形应保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，尽量减小啮合时链节的冲击和接触应力，且便于加工。

国家标准GB/T60692002规定了滚子链链轮的齿形，实际使用时允许齿形在一定范围内变化。

标准参数

齿面圆弧半径re

齿沟圆弧半径r1

齿沟角

链轮节距pdrer1

d1p

主要尺寸计算

分度圆直径d

360

z

齿顶圆直径dada

p(0.54cot(180/z))

齿根圆直径dfdf

d

d1dadfbfra

链轮轴向齿形

单排链轮轴面齿形rxbababf1bf2bf3ptrapt多排链轮轴面齿形

链轮常用结构

实心式链轮

链轮常用结构

孔板式链轮9.1.4链传动的布置和张紧

1.链传动的布置

布置原则●两链轮的回转平面必须布置在同一垂直平面内。●

两链轮中心连线最好水平，或与水平面成小于45°的倾斜角，尽量避免垂直传动，以免链条与下链轮啮合不良或脱离啮合。●一般应使链的紧边在上、松边在下，以防松边下垂量过大影响链轮轮齿发生干涉，或松边与紧边发生碰撞。布置原则：链传动的