福船院机械设计基础课件03常用机械传动-8带传动

§8.1概述§8.2V带和带轮的结构§8.3带传动的工作能力分析§8.4

V带传动的设计§8.5同步带传动§8.6带传动的张紧、安装与维护8带传动单元三常用机械传动8.1概述带传动一般是由主动轮、从动轮紧套在两轮上的传动带及机架组成。原动机转动带的传动过程：主动轮转动驱动主动轮从动轮转动带与轮的摩擦8.1概述8.1.1

带传动的类型8.1概述演示带传动点击小图看运动图8.1概述8.1.2

带传动的特点和应用传动平稳,噪声小,可缓冲吸振,有过载保护,可远距离传动,结构简单,制造、安装和维护方便,但传动比不准确,效率较低,寿命较短,且对轴的压力大。特点：应用：常应用于传动比不要求准确、功率P<100kW、v=5~25m/s、传动比i<5以及有过载保护的场合.8.1概述8.1.3

带传动的形式8.2V带和带轮的结构8.2.1

普通V带的结构和尺寸标准普通V带和窄V带的标记由带型、基准长度和标记号组成，见如下示例：A－1400GB11544－89国标代号基准长度v带型号8.2V带和带轮的结构8.2V带和带轮的结构8.2.2

普通V带轮的结构1.V带轮槽尺寸标准当v≤25m/s时，用HT150；当v=25～30m/s时用HT200；当≥25～45m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料.2.带轮的材料8.2V带和带轮的结构S型-实心带轮P型-腹板带轮H型-孔板带轮E型-椭圆轮辐带3.带轮的结构8.3带传动的工作能力分析8.3.1

带传动的受力分析带必须以一定的初拉力F0张紧在带轮上。带传动时，紧边和松边的拉力差形成有效拉力F。以传动动力和运动。在带传动过程中，有效拉力不能超过带与轮面间F摩擦力综合的极限值否则带传动会发生打滑，导致传动失效。动画演示在带即将打滑的临界紧边拉力和松边拉力的关系符合欧拉公式：可推知带传动有效拉力F的大小为：8.3带传动的工作能力分析表明，带所传递的圆周力F与下列因素有关：初拉力F0摩擦系数f包角a带传动在不打滑条件下所能传递的最大圆周力为：8.3带传动的工作能力分析8.3.2

带传动的应力分析通过分析可知，带传动时，皮带中存在着三种应力由拉力产生的拉应力s由离心力产生的离心拉应力sC（作用于带的全长）由皮带绕过带轮因弯曲而产生的弯曲应力sb（只发生在带绕在带轮上的部分）三种应力共同作用，使带处在变应力条件下工作，故带易产生疲劳破坏。8.3带传动的工作能力分析皮带中的应力最大值为：smax=s1+sc+sb1为保证带有足够的疲劳寿命，应使带中的最大应力smax小于等于带材料的许用应力[s]。即smax=s1+sc+sb1≤[s]8.3带传动的工作能力分析(位于带的紧边开始绕上小带轮处);

皮带中的应力最小值为：

σmin=σ2+σc(位于带的松边)。8.3.3

带传动的弹性滑动和传动比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。带传动时，带与轮面之间存在着弹性滑动,这使得从动带轮的圆周速度v2总是低于主动带轮的圆周速度v1。v2相对于v1的降低率称为带传动的滑动率e：8.3带传动的工作能力分析带由于是弹性体，且紧、松边的拉力不同，因此，它们的弹性伸长量也不一样。主动轮：

当带由A→B，拉力由F1↘F2，带的伸长量也减小，即带沿带轮一面绕进，一面向后收缩，使v带

<v1，带沿轮面滑动；从动轮：

当带由C→D，拉力由F2↗F1，带的伸长量也增大，即带沿带轮一面绕进，一面向前伸长，使v带

>v2，带沿轮面滑动。1.带的弹性滑动

2.弹性滑动的后果

定义：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的相对滑动称为弹性滑动，这是带传动中固有的特性。

A.v2<v1；

B.引起带的磨损；

C.使带的温度升高。***弹性滑动与打滑的关系***带传动的传动比为从动轮的转速为随载荷变化而变化。因是变量，故带传动的传动比不准确。弹性滑动是带传动所不可避免的特性,不同于打滑失效。8.3带传动的工作能力分析3.带传动的传动比i

v2相对于v1的降低率称为带传动的滑动率e：8.4V带传动的设计8.4.1

带传动的失效形式和设计准则带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则：在传递规定功率是不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。8.4.2单根V带传递的功率

带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。实验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。8.4V带传动的设计8.4.2V带传动的设计步骤和方法设计的已知条件为：传动的工作情况，功率P，转速n1、n2（或传动比i）以及空间尺寸要求设计内容：确定V带的型号、长度L和根数Z、传动中心距a及带轮基准直径，画出带轮零件图等。1.确定计算功率式中：

传递的名义功率（如电动机的额定功率，KW）

工作情况系数8.4V带传动的设计工作情况系数KA工作情况KA软启动硬启动每天工作小时数/h＜1010～16＞16＜1010～16＞16载荷变动微小离心式水泵和压缩机、轻型输送机等1.01.11.21.11.21.3载荷变动小压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、木工机械等1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、起重机、冲剪机床、纺织机械、橡胶机械、重载输送机、磨粉机等1.21.31.41.41.51.6载荷变动大破碎机、摩碎机等1.31.41.51.51.61.88.4V带传动的设计2.选择V带的型号

根据计算功率Pc和主动轮（通常是小带轮）转速n1

由右图选择V带型号。当所选取得结果在两种型号的分界线附近，可以两种型号同时计算，最后从中选择较好的方案点击小图看大图8.4V带传动的设计3.确定带轮基准直径

带轮直径小可使传动结构紧凑，但另一方面弯曲应力太大，使带的寿命降低。设计时应取小带轮的基准直径dd1≥ddmin，ddmin

的值查表忽略弹性滑动的影响，dd2=dd1•n1/n2，dd1、dd2宜取标准值8.4V带传动的设计4.验算带速离心力增大，带轮间摩擦力减小，容易打滑

带速不宜过高，否则单位时间内绕过带轮的次数也增多，降低传动带的工作寿命

带速不宜过低，否则当传递功率一定时，传递的圆周力增大，带的根数增多8.4V带传动的设计5.初定中心距a和基准带长Ld

按下式初步确定中心距a0初选a0后，可根据下式计算v带的初选长度L08.4V带传动的设计根据初选长度L0，由表选取与相近的基准长度Ld作为所选带的长度，然后就可以计算出实际中心距a，即

考虑到安装调整和带松弛后张紧的需要，应给中心距留出一定的调整余量。中心距的变动范围为

8.4V带传动的设计6.验算小带轮包角

小带轮包角可按下式计算

一般要求，否则应适当增大中心距或减小传动比，也可以加张紧轮。

7.确定V带根数Z带的根数应取整数。为使各带受力均匀，根数不宜过多，一般应满足z<10。如计算结果超出范围，应改V带型号或加大带轮直径后重新设计。8.单根V带的初拉力F0

8.4V带传动的设计由于新带易松弛，对不能调整中心距的普通V带传动，安装新带时的初拉力应为计算值的1.5倍

9.带传动作用在带轮轴上的压力FQ

8.4V带传动的设计10.带轮设计

带轮设计包括以下内容：确定结构类型结构尺寸轮槽尺寸材料画出带轮工作图。

8.4V带传动的设计例8.1设计某鼓风机用普通V带传动。一支电动机额定功率P=10kW，转速n1=1450r/min，从东轴转速n2=400r/min，中心距约为1500mm，

每天工作24h。解：

1）确定计算功率

由表8.21查得KA＝1.3，由式（8.21）得2）选取普通V带型号根据P=13kW，n=1450mm，由图8.13选用B型普V通带。

3）确定带轮基准直径dd1、dd2

根据表8.6和图8.13选取dd1=140mm且dd1=140mm>ddmin=125mm8.4V带传动的设计大轮带轮基准直径dd2为按表8.3，选取标准直径dd2=500mm,实际传动比i、从动轮的实际转速分别为n2=n1/i=1450/3.57r/min=406r/min从动轮的转速误差率为在以内，为允许值8.4V带传动的设计4）验算带速V带速度在5~25m/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由式（8.15）得8.4V带传动的设计由表（8.16）的实际中心距a为中心距a的变动范围为=1427mmamax=a+0.03Ld

=(1487+0.03*4000)mm=1607mm8.4V带传动的设计6）校验小带轮包角由式（8.17）得7）计算V带的根数z由式（8.18）得8.4V带传动的设计根据，n=1440r/min，查表8.10，用内插法得P0=2.82KW由式8.11得功率增量∆P0

由查表8.18查得根据传动比i=3.57，查表8.19得Ki=1.1373则8.4V带传动的设计由表8.4查得带长度修正系数Ki=1.13，由图8.11查得包角系数Ka=0.97，得普通带根数取z=4根8）求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ

由表查得B型普通V带的每米质量q=0.17kg/m，根据式(8.19)得单根V带的初拉力为8.4V带传动的设计由式(8.20)可的作用在轴上的压力FQ

9）带轮的结构设计（设计过程及带轮工作图略）。选用4根B-4000GB1171—89V带，中心距a=1487mm，带轮直径dd1=140，dd2=500，轴上压力FQ=2067.4N。

10）设计结果8.5带传动的张紧、安装与维护根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；张紧的目的运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。1.定期张紧装置8.5.1带传动的张紧2.自动张紧装置8.5带传动的张紧、安装与维护

张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。3.张紧轮装置8.5带传动的张紧、安装与维护8.5.2带传动的安装与维护1.平行轴传动时，各带轮的轴线必须保持规定的平行度8.5带传动的张紧、安装与维护2.安装皮带时，应通过调整中心距使皮带张紧，严禁强行撬入和撬出，以免损伤皮带。3.不同厂家的V带和新旧不同的V带，不能同组使用4.按规定的张紧力张紧（测定方法如右图）5.加防护罩以保护安全，防酸、碱、油及不在60°以上的环境下工作8.6同步带传动8.6.1同步带传动的特点和应用同步带综合了带传动和链传动的特点。由1强力层、2带齿、3带背组成同步带的优点：无相对滑动、带长不变，传动比稳地带薄而轻，强度高，适合高速传动带的柔性好可用直径较小的带轮，能获得较大的传动比传动效率高初拉力较小，故轴和轴承上所受的载荷小8.6同步带传动同步带的缺点：制造、安装精度要求高、成本高同步带的用途：主要用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如计算机、录音机、磨床和纺织机械等8.6同步带传动8.6.2同步带的参数、型式、尺寸和标记1.同步带的参数：(1)节距pb：(2)模数m：8.6同步带传动2.同步带的型式、尺寸和标记：同步带从结构上分为单面带和双面带。双面带的带齿排列分为DA型和DB型两种形式。此外还有用于特殊用途的特殊结构同步带例8.2设计一液体搅拌机的同步带传动。已知该设备由额定功率

P=2.2kW、转速的鼠笼式电动机驱动，搅拌机转速