机械设计基础 第五章 带传动与链传动

机械设计基础柴鹏飞

主编第五章带传动与链传动第五章带传动与链传动目

录第一节

概述第三节

带传动的弹性滑动第四节V带传动的设计第二节

带传动的失效分析第五节

带传动的张紧、安装与维护第六节

链传动第五章带传动与链传动实例分析

1）具备各种带传动应用场合的判断能力。

2）具备具带标准、带轮标准的应用能力。

3）具备带传动设计的能力。

4）具备带传动张紧、安装与维护的能力。

5）具备链传动布置、张紧与润滑的能力。能力目标

1）掌握带传动与链传动的类型、工作原理、特点及应用。2）掌握具带的结构、类型标记及具带轮的结构。3）掌握具带工作应力分析方法与弹性滑动现象。4）掌握带传动设计的计算方法。5）了解链传动。6）熟知带传动与链传动的安装与维护常识。知识目标教学要求第五章带传动与链传动学习重点与难点1）带传动的弹性滑动。2）带传动设计计算。

1）通过进行带传动、链传动的安装与维护，培养学生规范操作、严谨细致的职业素养，强化目标意识、质量意识。

2）通过了解“O型封环”事件，培养学生严格遵守工作规范的职业精神。价值情感目标第五章带传动与链传动

图5-1所示为手扶拖拉机上的柴油发动机的带传动，通过带传动将柴油机的动力传递给拖拉机的传动部分，驱动拖拉机正常工作。在各种机械和各种运输设备上广泛应用着带传动和链传动。图5-1柴油发动机的带传动点击播放第五章带传动与链传动引言

链传动则广泛应用于各类运输设备上，自行车就是应用链传动最典型的例子，见图9-2。图5-2自行车返回目录第五章带传动与链传动

带传动

带传动是一种应用很广的机械传动，一般由主动带轮、从动带轮和紧套在两带轮上的传动带组成，如右图所示。带传动有摩擦式和啮合式两种。摩擦式带传动是依靠紧套在带轮上的传动带与带轮接触面间产生的摩擦力来传递运动和动力的，应用最为广泛。第一节

概

述第五章带传动与链传动一、带传动的工作原理、类型及特点同步带传动

啮合式带传动是靠传动带与带轮上齿的啮合来传递运动和动力的。比较典型的是右图所示的同步带传动，它除保持了摩擦带传动的优点外，还具有传递功率大，传动比准确等优点，故多用于要求传动平稳、传动精度较高的场合。点击播放第五章带传动与链传动平带以内周为工作面，主要用于两轴平行、转向相同的较远距离的传动。平带传动V带传动

平带以内周为工作面，主要用于两轴平行、转向相同的较远距离的传动。

V带以两侧面为工作面，在相同压紧力和相同摩擦因数的条件下，V带产生的摩擦力要比平带约大3倍，所以V带传动能力强，结构更紧凑，在机械传动中应用最广泛。第五章带传动与链传动圆带传动多楔带传动

多楔带相当于平带与几根V带的组合，兼有两者的优点，多用于结构要求紧凑的大功率传动中。

圆带仅用于如缝纫机、仪器等低速、小功率场合。第五章带传动与链传动摩擦式带传动的特点是：l）带是挠性体，富有弹性，故可缓冲、吸振，因而工作平稳、噪声小。2）过载时，传动带会在小带轮上打滑，可防止其他零件的损坏，起到过载保护作用。3）结构简单，成本低廉，制造、安装、维护方便，适用于较大中心距的场合。

4）传动比不够准确，外廓尺寸大，传动效率较低，不适用于有易燃、易爆气体的场合中。因此，带传动多用于机械中要求传动平稳、传动比要求不严格、中心距较大的高速级传动。一般带速v＝5～25m/s

，传动比i≤5

，传递功率P≤50kw，效率η＝0.92～0.97。第五章带传动与链传动普通

V带的结构如图5-5所示，由包皮层、拉伸层、强力层、压缩层四部分组成。强力层分帘布芯和绳芯两种。图5-5V带的结构二、普通V带与带轮1.普通V带轮的结构及标准第五章带传动与链传动

普通V带（楔角θ＝40°,h/bp≈0.7）已标准化，按截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，如图所示，其尺寸见表5-1。普通V带的型号第五章带传动与链传动返回69页第五章带传动与链传动

在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度，称为V带的基准长度，用Ld

表示，它是V带的公称长度（表5-2）。V带基准长度的尺寸系列见5-2。返回67页第五章带传动与链传动图5-6普通V带的标记

普通V带的标记是由型号、基准长度和生产厂家三部分组成，v带的标记通常都压印在带的顶面，如图5-6所示。第五章带传动与链传动普通

V带轮一般由轮缘、轮毂及轮辐组成。根据轮辐结构的不同，常用V带轮分为三种类型，如图5=7所示。2.普通V带轮a）实心轮图5-7V带轮的典型结构形式d）椭圆辐轮c）孔板轮b）腹板轮第五章带传动与链传动

普通V带的楔形角θ为40°，当绕过带轮弯曲时，会产生横向变形，使其楔形角变小，为使带轮轮槽工作面和V带两侧面接触良好，一般轮槽制成后的楔角都小于40°，带轮直径越小，所制轮槽楔角也越小。V带轮常用的材料有灰铸铁、铸钢、铝合金、工程塑料等，其中灰铸铁应用最广。当v≤30m/s时，用HT200;v≥25～45m/s时，用孕育铸铁或铸钢；小功率传动可选用铸铝或工程塑料。返回目录第五章带传动与链传动第二节带传动的失效分析图5-8V带传动的受力分析

带在工作前紧套在带轮上，带受的力称为初拉力F0。工作时，主动边的拉力由F0增至F1

；从动边的拉力由F0降至F2

，形成紧边和松边。紧边和松边的拉力差值（F1-F2）即为带传动传递的有效圆周力，用F表示。有效圆周力在数值上等于带与带轮接触弧上摩擦力值的总和ΣFf

，即

F=Fl-F2

＝ΣFf

一、带传动的受力分析与打滑未工作时工作时第五章带传动与链传动

当初拉力F0一定时，带与轮面间摩擦力值的总和有一个极限值为ΣFflim。当传递的有效圆周力F超过极限值ΣFflim时，带将在带轮上发生全面的滑动，这种现象称之为打滑，打滑一般出现在小带轮上，打滑使传动失效，应予避免。带传动所能传递的最大圆周力与初拉力

F0、摩擦因数

f和包角α等有关，而

F0和

f不能太大，否则会降低传动带寿命。包角α增加，带与带轮之间的摩擦力总和增加，从而提高了传动的能力。因此，选用时为了保证带具有一定的传动能力，要求V带在小轮上的包角αl≥120°。。

第五章带传动与链传动带传动工作时，在带的横截面上存在三种应力：

2.由离心力产生的离心应力（σc）

3.由于弯曲变形而产生弯曲应力（σb）图5-9V带截面上的应力分布

最大应力发生在紧边刚绕入小带轮的a处，其值为σmax=σb1+σc+σl

1.由拉力产生的拉应力(σ)二、带传动的应力分析与疲劳强度为了保证带传动正常工作，应在保证带传动不打滑的条件下，使V带具有一定的疲劳强度和寿命。返回目录第五章带传动与链传动

传动带是弹性体，在拉力作用下会产生弹性伸长，其弹性伸长量随拉力而变化。传动时，紧边拉力F1大于松边拉力F2，因此紧边产生的弹性伸长量大于松边的弹性伸长量。第三节带传动的弹性滑动图5-10带传动的弹性滑动由于带的弹性变形而引起带在轮面上滑动的现象，称为弹性滑动。第五章带传动与链传动V带的传动比

带传动正常工作时，带的弹性伸长所引起的影响很小，一般情况下可略去不计，故带的传动比

。返回目录第五章带传动与链传动第四节V带传动的设计由带传动的工作情况分析，带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳损坏。

带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。实际工作条件下单根V带所能传递的功率〔P1〕计算公式为

一、V带传动的设计准则第五章带传动与链传动返回68页第五章带传动与链传动返回68页第五章带传动与链传动

设计的已知条件一般为：传动功率P，主动轮、从动轮的转速n1、n2(或传动比i），传动的用途和工作要求，传动的位置及原动机的类型等。

设计的内容包括：确定V带的型号、基准长度和根数、传动中心距，带轮直径及结构尺寸，初拉力及对轴的压力，画出带轮工作图。

二、V带传动的设计1.设计的已知条件及设计的内容第五章带传动与链传动2.设计方法和步骤

返回66页式中P——所需传递的名义功率（kW）KA——工况系数，如表5-6所示。（1)确定设计功率Pd并选择V带型号第五章带传动与链传动根据计算功率PC和小带轮转速n1，由图5-11选择V带型号。图5-11普通V带的选型图返回66页第五章带传动与链传动返回66页（2）确定带轮基准直径1）选小带轮基准直径dd1第五章带传动与链传动2)验算带速

设计时应使带速在5～25m∕s之间。当传递功率一定时，提高带速，所需有效拉力将减小，可减少带的根数。但带速过高，离心力过大，使摩擦力减小，传动能力反而降低，并影响带的寿命。因此，带速一般应在5～25m∕s之间。第五章带传动与链传动3)计算并确定大带轮直径dd2初选中心距a0初算带长L0（按表5-2取基准长度Ld）（3）确定中心距和带长返回67页第五章带传动与链传动计算实际中心距a

考虑到安装时调整和带松弛后张紧的需要，中心距应当可调并留有调整余量，其变动范围为有一定的调节范围，即返回67页第五章带传动与链传动（4）验算小带轮包角（5）确定V带根数一般取z=2～5根，最多不能超过8～10根，否则应改选型号重新设计。要求α≥120º，否则应重新设计。第五章带传动与链传动返回68页（6）确定初拉力F0（7）带传动作用在带轮轴上的压力（8）带轮结构设计(5-14)返回69页返回目录第五章带传动与链传动1.张紧装置图5-13a）是通过调节螺钉来调整电动机位置，加大中心距，以达到张紧目的。此法常用于水平布置的带传动,当带传动发生松弛时，通过调节螺钉移动电动机，以便来张紧V带。a）调节螺钉调整第五节

带传动的张紧、安装与维护一、张紧装置及初拉力F0的测定第五章带传动与链传动b)

调节摆动架位置图5-13b）是通过调节摆动架（电动机轴中心）位置，加大中心距而达到张紧目的，常用于近似垂直布置的带传动，此法需在调整好位置后，锁紧螺母。第五章带传动与链传动c)

自动调整中心距

图5-13c）是靠电动机和机座的重量，自动调整中心距达到张紧的目的，此法常用于小功率带传动，近似垂直布置的情况。第五章带传动与链传动d)张紧轮张紧图5-13d)是利用张紧轮张紧，张紧轮安装于松边的内侧，以避免带受双向弯曲。为使小带轮包角不减小得过多，张紧轮应尽量靠近大带轮安装，此法常用于中心距不可调节的场合。第五章带传动与链传动2.初拉力的测定与控制第五章带传动与链传动二、安装与维护1）安装时，两带轮轴线应相互平行，两轮相对应的V带型槽应对齐，其误差不得超过20'，如图5-15所示。图5-15带轮的安装要求第五章带传动与链传动2）安装V带时，如图5-13所示，应先拧松调节螺钉和电动机与机架的固定螺栓，让电动机沿滑道向靠近工作机方向移动，缩小中心距，将V带套入槽中后，再调整中心距，把电动机沿滑道向远离工作机的方向移动，在拧紧电动机与机架的固定螺栓的同时将V带张紧。不应将带硬往带轮上撬，以免损坏带的工作表面和降低带的弹性。图5-13V带的安装第五章带传动与链传动图5-16

V带在轮槽中的正确位置3）V带在轮槽中应有正确的位置（图5-16）,带的顶面应与带轮外缘平齐，底面与带轮槽底间应有一定间隙，以保证带两侧工作面与轮槽全部贴合。第五章带传动与链传动图5-17V带的张紧程度4）V带的张紧程度要适当。实践证明在中等中心距情况下，V带安装后，用大拇指能够将带按下15mm左右，则张紧程度合适，如图5-17所示。第五章带传动与链传动8）切忌在有易燃、易爆气体的环境中(如煤矿井下)使用带传动，以免发生危险。5）为避免带受力不均匀，选用时一般V带不应超过10根。6）使用中应对带作定期检查，发现有一根带松弛或损坏就应全部更换新带，不能新、旧带混用。7）为了便于带的装卸，带轮应布置在轴的外伸端。带传动要加防护罩，以免发生意外事故，并保护带传动的工作环境，以防酸、碱、油落上而玷污传动带以及日光曝晒。第五章带传动与链传动拓展内容第五章带传动与链传动返回目录第五章带传动与链传动图5-18链传动

链传动由主动链轮、从动轮和绕在链轮上的链条

及机架组链成,如图5-18a）所示。工作时，通过链条与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。图5-18b）

所示为变速车上的链传动。第六节

链传动一、概述第五章带传动与链传动1）链传动是有中间挠性件的啮合传动，与带传动相比，无弹性伸长和打滑现象，故能保证准确的平均传动比，传动效率较高，结构紧凑，传递功率大，张紧力比带传动小。

一般链传动的应用范围为：传递功率P≤100kW,链速v≤15m/s，传动比i≤7，中心距a≤5～6m，效率η=0.92～0.97。

2）与齿轮传动相比，链传动结构简单，加工成本低，安装精度要求低，适用于较大中心距的传动，能在高温、多尘、油污等恶劣的环境中工作。

3）链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，有冲击和噪声。二、链传动的特点和应用第五章带传动与链传动1.滚子链和链轮

滚子链是由内链板、外链板

、销轴

、套筒及滚子五部分组成，如图5-19所示。图5-19滚子链的结构

链板制成“

8”字形，目的是使各截面强度接近相等，且能减轻重量及运动时的惯性。三、滚子链和链轮第五章带传动与链传动图5-20双排链当传递较大的动力时，可采用双排链，如图5-20所示，或多排链。多排链由几排普通单排链用销轴联成。第五章带传动与链传动链条上相邻两销轴中心的距离

p称为节距，它是链条的主要参数。链条长度常用节数表示，节数一般取为偶数。a）开口销b）弹簧卡c）过渡链节接头处可用开口销（图5-21a）或弹簧卡（图5-21b）锁紧。当链节为奇数时，需用过渡链节（图5-21c）才能构成环状。图5-21滚子链连接形式第五章带传动与链传动

由于链节数常取偶数，为使链条与链轮的轮齿磨损均匀，链轮齿数一般应取与链节数互为质数的奇数。链传动的标注示例如下：第五章带传动与链传动第五章带传动与链传动2.链轮齿形、结构和材料

（l）链轮的齿形

链轮的齿形应保证链轮与链条接触良好、受力均匀，链节能顺利地进入和退出与轮齿的啮合，GB/T1243-2006规定了链轮端面齿形。图5-22链轮的结构实心式孔板式组合式

（2）链轮的结构

链轮的结构见图5-22，小直径链轮可制成实心式，中等直径可制成孔板式，直径较大时可用