武理工机械设计基础教案05带传动

第八次课带传动（一）教学内容1.带传动的类型、特点与应用场合；2.带传动的弹性滑动；3.带传动的受力分析与极限有限拉力。教学要求1.了解带传动的类型、特点与应用场合；2.掌握带的弹性滑动与打滑；3.掌握带传动受力分析和极限有效拉力的确定。教学的重点和难点重点：带传动的工作原理，受力分析；极限有效拉力及其影响因素；带的弹性滑动；难点：带传动的弹性滑动与打滑的区别；极限有效拉力的确定。教学方式与手段：充分利用多媒体教学手段。注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

教学过程组织：复习旧课：盘形凸轮机构轮廓曲线的设计方法，盘形凸轮轮廓设计时要注意的几个问题：基圆大小和压力角的关系，滚子半径的选取。引入新课：机构中的原动件一般是由电机带动的，但是电机出来的转速一般很高，不能直接和执行机构相连，通常要经过传动机构进行减速。今天要讲的是一种传动机构——带传动。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.特点a传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲击，使传动平稳、噪音小;b当过载时,传动带与带轮之间可发生相对滑动而不损伤其它零件，保护作用;c适合于主、从动轴间中心距较大的传动;d由于有弹性滑动的存在，故不能保证固定的传动比;e由于需要施加张紧力，所以会产生较大的压轴力，使轴和轴承受力较大。3.带传动的主要类型与应用a.平型带传动b.V带传动——三角带—三角带传动c.多楔带d.同步带传动4．V带及其标准V带构造：帘布芯结构；绳芯结构V带结构

V型带标准，三角胶带规格、尺寸、使用等要求已有国家标准。按截面尺寸从小到大共有如下类型：YZABCDE

带传动的工作情况分析：1．带传动的受力分析1）​

工作前（预紧）——两边初拉力F0=F02）工作时（传递扭矩T）——两边拉力变化：①紧力F0→F1；②松边F0→F2仅以主动轮边带为对象（隔离体）分析：根据平衡条件：——拉力差=传递的有效圆周力。工作中，紧边伸长，松边缩短，总长不变，但总带长不变。这个关系反应在力关系上即拉力差相等（增量=减量）即：（1）由于拉力差即为接触弧上产生的摩擦力的总和，必与传递有效圆周力平衡：（取带轮为隔离体即得）：∴（2）F——有效圆周力Ff——摩擦力的总和又根据：周向力与功率的关系，得：讨论：F1与F2与F0和F有关，F又与P有关，当P↑时，F↑，即Ff↑，但对一定的带传动其摩擦力Ff有一个极限值Fmax→由Fmax决定了带传动的传动能力。2.带传动的最大有效圆周力（极限有效拉力）及其影响分析带在即将打滑时,紧边拉力F1与松边拉力F2的关系。得到挠性体摩擦的基本公式，V很小时，得欧拉公式：式中：fv—摩擦系数（对V型带）—包角（rad）一般为主动轮（小轮包角）e—自然对数的底（e=2.718……）

讨论：影响因素分析①F0：F0大，最大有效拉力大，但是F0若太大会减少带的寿命。②与：大接触弧长，Fmax大，传递Fmax大→传递扭矩T越大③f：V带fv>平带f，∴V带承载能力大。3弹性滑动与打滑弹性滑动：分析：主动轮上，带边走边收缩（∵力越来越小），由此带的变形逐步下降，带在开始进入轮时与轮贴紧，而出轮时则落后于轮，∴带速落后于轮速。动画演示弹性滑动。V1>V——带相对于轮的相对滑动速度；从动轮上，恰恰相反，带边走边伸长，带连高于轮速。V2<V∴V1-V2=VS——带对轮的相对滑动速度，这种现象称弹性滑动。结论：弹性滑动是在外力作用下通过摩擦力引发拉力差而使得带的弹性变形量改变而引起的带在轮面上的局部相对滑动现象（使带与轮的速度有变化，使从动轮速度低于主动轮）。弹性滑动后果：①从动轮速度V2小于主动轮速度V1，使传动比不恒定。②传动效率η↓。③带的磨损加剧。打滑：（动画演示）打滑总是首先产生在小带轮上，（因为小轮上包角小）③当P↑↑↑F↑↑↑,F>Fmax时，开始全面打滑弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起，是带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允许的。是可以避免也是应该避免的。弹性滑动的影响：影响传动比i，使i不稳定，常发热、磨损。打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递T，不能正常工作。滑动率ε：一般为1%~2%，可忽略不计。课堂讨论：打滑是失效形式之一，不允许的，应当避免的，但又有过载保护作用，是否矛盾？（过载保护作用与打滑是否矛盾？）小结：1、​

带传动的类型和特点；2、​

带传动的受力分析和极限有效拉力；3、​

弹性滑动与打滑的区别。作业：V带传动传递的功率P=7.5kw，平均带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍（即F1=2F2），试求紧边拉力F1、有效拉力F及初拉力F0。第九次课带传动（二）教学内容1.带传动的应力分析；2.V带传动的失效形式和设计准则；3.普通V带传动的设计方法及主要参数的选择；4.带传动的张紧措施。教学要求1.掌握带的应力分析及其变化规律；2.掌握V带传动的失效形式及设计准则；3.掌握普通v带传动的设计计算方法及主要参数选择；4.了解带的张紧与维护。教学重点和难点重点：带的应力分析；带传动的失效形式和设计计算准则；带传动的设计计算方法。难点：带传动的应力分析。带传动设计中参数的选取，保证带具有一定疲劳寿命的条件和影响因素。教学方式与手段在教学过程中，要强调从力的变化情况、过载情况分析出带传动的设计准则。注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

授课过程组织：复习旧课：带传动的特点，带传动的极限有效拉力，带传动的弹性滑动与打滑。引入新课：在设计机械产品时，一个很重要的问题就是保证该机械在工作期限内不发生破坏，这和强度有很大的关系，而强度与应力有很大的关系。工作应力分析：式中：q——单位带比质量（N），g——重力加速度g=9.8m/s2

V——带的线速度（m/s）（在整个带长上相同）（3）弯曲应力——，作用在带绕在带轮段。弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上，带轮直径越小，弯曲应力越大，所以基准直径不能过小。应力分布情况

（4）带中应力分布情况工作时带中的应力是周期性变化的，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，∴带容易产生疲劳破坏。带传动的失效形式与设计计算：失效形式（主要）：1）打滑；过载(F

＞

Fmax)引起2）带的疲劳破坏：带受变应力的循环作用设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命。单根带的所能传递的功率：式中：P1——单根带带传递的临界功率（KW）V——带速（m/s）——一定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力。

课堂讨论：V带传动不打滑条件及下所能传递的最大有效拉力与哪些因素有关？

V带传动设计：已知：P，n1，n2或i传动布置要求（中心距a）工作条件要求是：带：型号，把数，长度轮：Dmin，结构，尺寸中心距（a）轴压力Q等设计步骤与方法（主要参数的选择方法）（1）确定计算功率Pca

：KA—工况系数，（2）选择带型号：Pca，n1（3）定带轮直径（验算带速V）小带轮的基准直径dd1应大于或等于教材表5-9所示的ddmin。若dd1过小，则带的弯曲应力将过大而导致带的寿命降低；反之，虽能延长带的寿命，但带传动的外廓尺寸却随之增大。根据i可得大带轮的基准直径为：dd2=idd1(1-ε)dd1和dd2都需取标准值(表5-9)。滑动率的影响在一般的带传动中可忽略，重要传动时需考虑。（4）验算带速V要求：，最佳带速V=20~25m/s如V太小，由P=FV可知，传递同样功率<P时，圆周力F太大，带的根数太多，且P1太小，弯曲↑，寿命↓，措施：应D1↑且轴承尺寸↑）V太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力↓，传递载荷能力↓，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降，这时D1应↓，否则寿命太短。如V不合适，则应重选D1（5）求中心距a和带的基准长度Ld

——包角系数；KL——长度系数考虑带的长度不同的影响因素。（8）确定带的初拉力F0（单根带）保持适当初拉力是带传动正常工作的首要条件。初拉力不足，会出现打滑；初拉力过大将增大轴和轴承上的压力，并降低带的寿命。单根普通V带合宜的初拉力：（9）求带作用于轴的压力为便于计算，带对轴的压力通常按静止的情况计算。所以压轴力为：例：（flash动画演示）

带传动的结构设计：1、带轮结构设计带轮常用铸铁制造，有时也采用钢或非金属材料(塑料、木材)。铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s。速度更高时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接。带轮直径较小时可采用实心式(图a)；中等直径的带轮可采用腹板式(图b)；直径大于350mm时可采用轮辐式(图c)。图中列有经验公式可供带轮结构设计时参考。

带轮结构2、带的张紧措施

带传动常用的张紧方法有调节中心距和采用张紧轮。调节中心距张紧轮小结：1、带传动的应力组成与最