内科大机械设计基础课件第12章 带传动

第12章带传动12.1概述

12.2带传动工作情况的分析12.3普通V带传动的设计计算12.4V带轮的结构设计12.5其它带传动简介第12章带传动一、带传动的工作原理及特点1、传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力2、优点：1）有过载保护作用2）有缓冲吸振作用3）运行平稳无噪音4）适于远距离传动（amax=15m）5）制造、安装精度要求不高缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大3）结构尺寸较大、不紧凑4）打滑，使带寿命较短5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。a.平型带传动——最简单，适合于中心距a较大的情况b.V带传动——三角带c.多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合d.同步带传动——啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。二、主要类型与应用三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弛现象，使初拉力降低，带的工作能力也随之降低。因此，为保证初拉力，带传动必须有张紧装置。常用方法：如中心距可调，则可改变带传动的中心距；如中心距不可调整，则采用张紧轮装置。张紧轮一般是放置在带的松边，以减少张紧力。

V带传动常将张紧轮压在松边的内侧并靠近大带轮，以免使带承受反向弯曲，降低带的寿命，且不使小带轮上的包角减少过多。四、带传动的主要几何参数带传动的主要几何参数有：包角a

，基准长度Ld，中心距及带轮直径（基准直径d1、d2主要参数近似关系（以开口传动为例）基准长度：（mm）中心距：（mm）12.2带传动工作情况的分析12.2.1带传动的受力分析带传动安装时，传动带必须张紧在带轮上，使带与带轮接触面间产生足够的正压力。此时，带受到初拉力F0的作用，且两边的拉力相等。带传动工作时：带在主动轮段所受摩擦力方向与主动轮转向n1相同，带在从动轮段所受摩擦力方向与从动轮转向n2相反。此时，由于摩擦力作用使两边带的拉力不再相等。即带传动所能传递的圆周力。定义为紧边拉力与松边拉力之差，Fec=F1-F2。有效拉力实际上就是带和带轮接触面间摩擦力的总和。当初拉力F0一定时，摩擦力的总和有一定极限值Fmax。正常工作时，有效拉力F与从动轮上的圆周阻力F’相等，且Fmax>=F’。当Fmax<F’时，传动带将在带轮上发生全面的相对滑动，这种现象称为打滑，此时，传动失效。打滑产生的结果为：带的磨损加剧，带和从动轮处于不稳定运动状态，因此设计带传动时应避免打滑。由于带轮与传动带间摩擦力Ff的作用，传动带两边的拉力发生了变化。绕上主动轮的一边被拉紧，拉力由F0增加到F1，称为紧边；绕上从动轮的一边被放松，拉力由F0减少到F2，称为松边。设带工作时带的总长度不变，则紧边拉力的增加量F1-F0等于松边拉力的减少量F0-F2，即挠性体摩擦的欧拉公式来表示一般假设：代入欧拉公式可得在即将打滑时的最大有效拉力：由上式可知，带传动的最大有效拉力即极限摩擦力总和与带的初拉力，包角和摩擦系数有关。增大初拉力、包角和摩擦系数，有利于提高带的工作能力，但初拉力过量则会导致带的承载能力降低。中f以f‘代入，即得V带传动的最大有效拉力Fec。由于f‘>f，故在相同条件下，与平带传动相比，V带传动的最大有效拉力Fec较大，因而能传递的功率也较大。12.2.2带的应力分析⒈拉应力在接触弧上，传动带上的拉应力介于σ1和σ2之间。⒉离心力所产生的拉应力⒊弯曲应力h越大、d越小时，带的弯曲应力就越大。因此，平带的弯曲应力要小于V带带在工作过程中在各点的应力情况是不同的，最大应力发生在紧边绕上小带轮处，最大值为s1s2scscsb1sb212.2.3带传动的弹性滑动由于带工作时，带上弯曲段中的拉力从一端拉力F1变化到另一端拉力F2，导致带的变形随之变化。当带绕过主动轮时，带的拉力从F1逐渐减少为F2

，则带的弹性伸长量随之减小，带将后缩，而此时主动轮圆周速度v1保持不变，所以带的速度逐渐落后于v1

，从绕上主动轮时的v1逐渐降至v2，此时，带和带轮之间局部出现相对滑动。此现象亦发生在从动轮上。ABCD弹性滑动：带传动这种因带的两边拉力不等而使弹性变形不等，引起带与带轮之间的局部微小相对滑动称为弹性滑动。显然，弹性滑动是靠摩擦力工作的带传动不可避免的物理现象。由于弹性滑动，使得v2低于v1，致使不能保证带传动准确的传动比，且易使带磨损和降低传动效率。当外载荷增加时，弹性滑动也增大。通常用滑动率e来表示带传动传动比的不准确性：此时，传动比为：

若带传动的有效圆周力达到最大值，当载荷再进一步增大时，带和带轮间将发生打滑。当带传动出现打滑时，就不能正常工作，传动失效。弹性滑动打滑相同点带是弹性体，受力后产生弹性伸长，使带与带轮在接触弧上产生相对滑动不同点受力正常工作时，受紧边拉力F1与松边拉力F2作用要求带所传递的圆周力超过了带与带轮间的摩擦力极限值，即过载现象带受力后产生弹性伸长，带相对于带轮在接触弧上局部的滑动带受力后产生弹性伸长，带相对于带轮在接触弧上全面滑动（即由滑动角扩大到几何包角）性质是正常现象，不可避免是失效形式，必须避免影响不能保证准确的传动比，因为v1>v>v2降低传动效率，因为有速度损失引起带的磨损引起带发热，容易疲劳，寿命短使带的磨损加剧从动轮转速急剧降低，使传动失效可防止损坏其他零件，起保安作用三、V带的结构V带的物理结构：包布、顶胶、抗拉体及底胶。抗拉体由多层帘布或一排线绳组成，主要承受工作拉力。帘布结构：抗拉强度高，制造方便。线绳结构：柔软易弯，适用转速较高、带轮直径较小的场合；但承载能力没有帘布结构的传动带高。V带结构V带及带轮的几个几何特征（概念）节线：V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的一条周线。节面：全部节线构成节面。节宽（bp）：节面宽度。基准直径(Pitchdiameters)dd：在V带轮上，与所配用V带的节面宽度bp相对应的带轮直径。基准长度(PitchLengths)Ld：V带在规定的张紧力作用下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度（以标准化）。V带的标准化V带已标准化：以截面高度h和节宽bp的比值来划分：

Y型Z型A型C型B型D型E型宽V带：窄V带：普通V带：半宽V带：V带V带的基准长度系列（表7-2）200224250280315355400450500560630710800900100011201250140016001800200022402500280031503550400045005000560063007100800090001000011200125001400016000基准长度Ld（mm）基准长度Ld（mm）型号楔角φ=40°、相对高度约为0.7的V带称为普通V带。普通V带已标准化，按截面尺寸的不同，分为Y、Z、A、B、C、D、E七种12.3.2设计准则及单根V带的基本额定功率主要失效形式：打滑以及传动带在循环变应力作用下的疲劳破坏。计算准则：保证带传动工作时不发生打滑，同时传动带具有足够的疲劳强度（寿命）。即可得单根V带能传递的功率ΔP0──功率增量，考虑传动比i≠1时，Kα──考虑包角α≠180°时的影响系数，称为包角系数KL──考虑带长不为特定长度时的影响系数，称为带长系数，K

12.3.3普通V带的型号和根数的确定设带传动传递的额定功率为P，KA为工作情况系数，则计算功率为根据计算功率Pc和小带轮转速n1由图12-11选定带型。

12.3.4主要参数的选择和计算⒈选择带轮直径dd1、dd2，验算带速v⒉选择中心距a和带的基准长度Ld，验算小轮的包角α1⒊确定带的初拉力F0⒋计算压轴力Q12.4V带轮的结构设计

对V带轮的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量均匀，轮槽工作面具有较高的表面精度，轮槽的尺寸和角度具有一定的精度。对铸造和焊接带轮，内应力要小。带轮的常用材料是铸铁，如HT150，HT200等。

铸铁制造的V带轮，当基准直径dd

≤（2.5～3）d（d为轴的直径）时，可采用实心式（图12-13a）；dd≤300mm时，可采用腹板式（图12-13b）或孔板式（图12-13c）；dd>300mm时，应采用轮幅式实心式带腹板式带孔板式带其他带轮结构12.5其它带传动简介12.5.1高速带传动高速带传动系指带速v>30m/s、高速轴转速n1=10000～50000r/min的传动。主要用于增速以驱动高速机床、粉碎机、离心机等机器。高速带传动的增速比为2～4，有时可达到8。高速带轮要求质量小且分布均匀对称，通常用钢或铝合金制造，工作表面的表面精度要高，并要求进行动平衡试验。为防止掉带，带轮一般制成鼓形或2˚左右的双锥面（图12-14a）。为了防止运转时带与带轮工作表面间形成气垫，带轮表面应开环行槽，图12-14b所示。12.5.2同步带传