V带传动(NXPowerLite)

1、8.1 概述 8.1.1 带传动的类型 V带传动（也称三角皮带传动）是带传动中的一种。如图8-1的带传动，通常是靠张紧在带轮1、带轮2上的环形皮带3与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。带传动还有平型带传动、多楔带传动和同步齿形带传动（后两种多用于汽车的时规带传动）。,O,D,A,B,C,优点： 1、能用于两轴中心距较大的场合； 2、带传动有一定的弹性，因此可缓和冲击和吸收 振动； 3、过载时，带在轮上打滑，可防止损坏其它零 件； 4、结构简单、成本低。 缺点： 传动的外廓尺寸大；传动比不能保证；需要安装带的张紧结构；带的寿命短；效率较低；传动比不大。,8.1.3 包角和带长 包角：1=180（

2、d2d1）/a57.30 带长：L=2 a（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a 8.1.4 V带的标准 见P173表8-1。选用长度时要注意选标准长度。,要了解表8-1 V带截面尺寸（GB/T11544-1997）和表8-2 V带的基准长度（GB/T11544-1997）。（参考机械设计师手册第十二章带传动837页）,B型皮带上边宽b=17.0mm，节圆宽度bp= 14mm，高度h=11.0 mm，皮带锥度400，（注意所有皮带的锥度角均为400 ），表8-2中的皮带长度Ld基准长度是指节圆处皮带长度。,定义有效拉力，即带所传递的圆周力 F=F1-F2 带传动依靠有效拉力F 产生转矩实现

3、功率P的 传递。,最大圆周力F与F0成正比，但F0过大将使皮带发热和磨损加剧；如F0过小，则带传动的工作能力不能正常发挥，运转时易调动和打滑；F又随包角a和摩擦系数f的增大而增大。,传动时，带中应力由以下三部分组成： a 由于传递圆周力而产生的拉应力 b 由于离心力而产生的拉应力 c 由带的弯曲而产生的弯曲应力 带在运转过程中，经受变应力作用，最大应力发生在紧边与小轮接触处的横截面中。,当带刚绕上主动轮时，带和带轮相应的表面速度是相等的，但绕上后，由于带的拉力由F1减小到F2，所以带的伸长变形随着运转过程而逐步减小，也就是说，带在逐渐缩短，因而带速小于轮速，带与带轮表面间即产生相对滑动。 由于

4、带的弹性变形引起的滑动称为弹性滑动。,从动轮与主动轮线速度的相对降低率称为滑动系数，用表示，即 由此而得出带传动的传动比 或从动轮的转速 通常V带传动的滑动系数=0.010.02，在一般计算中可不予考虑。,带传动的失效形式主要是打滑和疲劳损坏。 a 打滑 若带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间的极限摩擦力的总和时，带就会沿着轮面发生全面的显著滑动，这种现象称为打滑。 打滑如是短期过载引起的，只要负载正常即可消除。增大带的初拉力F0也可阻止打滑的出现。但F0的值是有一定限度的，因此在设计带传动时，应保证带在小轮上有一定大小的包角，使带轮间在传动时有足够的摩擦力，避免打滑。,带每绕过带轮一次，应力

5、就由小至大，再由大至小地变化一次。带绕过带轮的次数愈多（如带轮转速愈高或带愈短时），带上的应力变化也愈频繁，工作一段时间后传动带就会出现胶皮脱层，撕裂或拉断等，这就是带的疲劳损坏。 疲劳损坏出现得愈快，带的寿命就愈短，为此设计时应限制带速（v25m/s）和疲劳应力。,V带传动计算是以试验为基础的。在一定的试验条件下：载荷平稳、传动比i=1、包角=1800、带长一定、承载层材质为棉质纤维时，单根V带所能传递的功率P1可从P178表8-3中查得。 n1主动轮转速； d1主动带轮直径； i传动比（从动轮/主动轮）； v皮带的线速度。,（见表8-3、178页）例如B型皮带当转速为1450转/分时，皮带

6、轮直径为200mm时，单根皮带的传递动力为5.13，该表使用方法在下节课还会讲到。从表8-3中可以看出，Z型皮带最小皮带轮直径为50mm，最大皮带轮直径为90mm，当带轮直径超过90mm时，应选用A型皮带，依此类推。,实际工作条件与上特定条件不同时，应对P1值加以修正。修正后即得工作条件下，单根V带所能传递的功率，称许用功率P1： P1=（P1P1）KkL 式中：P1功率增量，当传动比不为1时，大带轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同条件下，许用功率会有一个增量，见表8-3；,P1额定功率，从表8-3查得； K包角修正系数，包角小于1800，系数小于1； KL带长修正系数。（表8-5） （Y型皮带

7、的基准长度为450mm，小于450mm 系数小于1，大于450mm 系数大于1；Z型皮带的基准长度为800mm，小于800mm 系数小于1，大于800mm 系数大于1；A型皮带的基准长度为1600mm； B型皮带的基准长度为2240mm；C型皮带的基准长度为3550；D型皮带的基准长度为6300mm；E型皮带的基准长度为7100mm）,KL带长修正系数,见表8-5。 表8-5 带长修正系数（P180）,8.3.1 设计依据和设计内容 设计V型带传动的原始条件和数据一般是：传动用途、载荷性质、传递的功率P，带轮的转速n1、n2（或传动比i12）以及传动外廓尺寸的要求等。 设计内容包括：选择合理的

8、传动比，确定V带的型号、长度和根数，确定带轮的材料、结构和尺寸。,A、确定设计功率Pd，选择V带型号 设计功率Pd系根据要求传递的名义功率P，并考虑其工作情况而确定的。 Pd =KAP 式中KA工况系数，可从P181表8-6中查出。 根据设计功率Pd和小轮转速n1（由母机转速或电机转速而定），按图8-10的推荐，选择普通V带的型号和小轮的初定直径。,注意：当选型点在两种型号交界线（图中粗实线）附近时，可以对两种型号 同时进行计算,如Pc=4.4 kW与n1=1420 r/min交点G2处，可选Z、A型带 同时计算，最后择优选定。,（1）小轮直径的确定 由初定的小轮的直径根据P182表8-7确定

9、小轮直径（带轮直径小，皮带的弯曲应力大，带轮直径大，皮带轮的外型尺寸大，耗材多）。 （2）大轮直径的确定 d2=（n1/n2）d1（1） 式中一般取0.02 （3）带速校证 =（d1n1）（601000） 各种类型的V带的带速参见P178表8-3，一般情况下，带速在525m/s的范围内。,C 确定中心距a和带长Ld，并验算包角1 初步确定中心距0 0.7（d1d2）a02（d1d2） 由P172式（8-2）初定V带基准长度： Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0 根据Ld0由表8-2选取接近的基准长Ld，再近似算出所需的中心距： aa0（LdLd0）/ 2 小轮包角按P

10、172式（8-1）计算： 1=1800（d2d1）/2a600 一般应使11200。否则应加大中心轮距或增加张紧轮。,Z=Pd/（P1P1）KKL F 确定初拉力F0及作用在轴上的力Q 考虑到离心力的不利影响，单根V带所需的初拉力应为：,以式8-5代入，并引用包角修正系数Ka q为V带每米长的质量，表8-1中可查得。 作用在轴上的力Q为： 此力为设计安装带轮的轴和轴承的依据。,例1：一台大型车床的电机功率为22千瓦，电机转速为1450转/分，每天连续工作8小时，车床的输入轴的转速为750转/分，试选用皮带型号和确定皮带轮的直径。 需要解决的问题： 1、带轮直径是多少？ 2、选用什么型号的皮带？

11、 3、需要几根皮带？,1、设计功率的确定： 车床的运转较平稳，根据表8-6（181页）工况系数为1.2，则设计功率为： Pd =KAP=221.2=26.2千瓦 2、皮带型号的选定： 根据图8-10查得应选用C型皮带，带轮（最小）直径在200315mm,3、确定小轮和大轮的直径并验证带速 （1）小轮直径的确定 由初定的小轮的直径根据P182表8-7确定小轮直径（带轮直径小，皮带的弯曲应力大，带轮直径大，皮带轮的外型尺寸大，耗材多）。 （2）大轮直径的确定 d2=（n1/n2）d1（1） 式中一般取0.02 （3）带速校证 =（d1n1）（601000） 各种类型的V带的带速参见P178表8-3

12、，一般情况下，带速在525m/s的范围内。,该车床为减速，初选小轮直径为200 mm，则大轮直径为2001450750=386 mm 带速：=（d1n1）(601000) = （3.142001450(601000) =15.17m/s（符合要求）,4、确定中心距a和带长Ld，并验算包角1 初步确定中心距0 0.7（d1d2）a02（d1d2） 由P172式（8-2）初定V带基准长度： Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0 根据Ld0由表8-2选取接近的基准长Ld，再近似算出所需的中心距： aa0（LdLd0）/ 2 小轮包角按P172式（8-1）计算： 1=1800（

13、d2d1）/2a600 一般应使11200。否则应加大中心轮距或增加张紧轮。,带轮中心距：0.7（d1d2）a02（d1d2） 0.7（200386）a02（200386） 410a01172 取a0=800mm V带基准长度：Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0 =28003.142（200386）（200386）2/4800 =1600920107=2627mm 从表8-2中查得带长2800mm,实际中心距：aa0（LdLd0）/ 2 =800（28002627）/ 2 =886 mm 小轮包角：1=1800（d2d1）/2a600 =1800（386200）/28

14、86600 =18006.30=173.70,4、按许用功率计算V带根数z Z=Pd/（P1P1）KKL 因为1=173.70，由表8-4查得包角系数K=0.98 又因为Ld=2800mm，由表8-4查得包角系数KL=0.95 当带轮直径为200mm时，转速为1450转/分，由表8-3查得单根C型皮带的额定功率为P1=5.84千瓦，P1=1.14千瓦，所以： Z=26.2/（5.841.14）0.980.95 = 26.2/6.5=4.03（根） 应取5根。,A、带轮材料 带轮常用铸铁制造，因其铸造性能好，摩擦系数较钢大。用HT150、HT200牌号铸铁制成的带轮，允许最大圆周线速度25m/s

15、，速度更高时可选用铸钢，速度小的也可使用铸铝或塑料。 B、结构尺寸 带轮直径较小的用实心式的结构（见184页图8-13）；带轮直径中等的使用辐板式结构（见184页图8-12和8-14）；带轮直径较大的采用辐条式结构（185页见图8-15），具体结构尺寸见P185表8-8。,轮缘：是带轮外圈的环形部分，制有楔形环槽，槽数等于V带的根数z。 轮毂：是带轮与轴配合的部分。 轮辐：是把轮缘和轮毂连成一体的部分。根据带轮直径的大小，可以是辐板、辐条和实心三种形式。,基准宽度,基准线上槽深,槽间距,第一槽对称面 至端面的距离,轮缘厚,外径da=dd+2ha,B=（Z1）e2f （见185页表8-8/） 张

16、紧装置见186页。,例：设计一摩擦压力机的V带传动装置，已选定电动机的功率P=10KW，转速n1=970r/min，传动比i=3.75，工作时有轻微震动，每天工作10h。,解： 根据工况和工作时间，从P181表8-6中确定KA=1.2，再设计功率： Pd =KAP=1.210=12KW 根据电机的转速和设计功率，从P182图8-10中确V带的型号：B； 小带轮节圆直径d1的确定：由P182图8-10，表8-3可知，小带轮节圆直径d1在125140之间；取d1=140,4、大带轮节圆直径d2的确定：d2=3.75140=525，按表8-7圆整得560； 5、带速验证： =（d1n1）（60100

17、0）=（3.14140970）（601000）=7.11m/s25m/s； 6、实际传动比：d2=（n1/n2）d1（1） i= d2（1）d1= 560（10.02）140=4.087,7、初定中心距a0： 07（d1d2）a02（d1d2） 07（140560）a02（140560） 490a01400取640 8、初定胶带节线长度Ld0： Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0=26403.14（140560）2（560140）2/4 640=2447根据表8-2取Ld =2500 9、中心距a：aa0（LdLd0）2=640（25002447）2=666.5；,1

18、0、小带轮包角1： 1=1800（d2d1）/2a600=1800（560140）（2666.5）600=18018.9=161120 11、单根V带传递功率： 选用B型V带，n1=970r/min和d1=140，从表8-3查得：P1=2.12KW 12、单根胶带传递功率的增量P1： 选用B型V带，n1=970r/min和d1=140，i=3.75，从表8-3查得：P1=0.31 KW,13、胶带根数z计算： 根据1=1610 由表8-4查得：K=0.95 根据Ld =2500，由表8-5查得：KL=1.03 Z=Pd/（P1P1）KKL=12（2.120.31）0.951.03=122.38

19、=5.04 取六根 14、带轮结构尺寸： 从表8-8中查得：e=19；f=11.5 带轮总宽 B=（Z1）e2f =（6-1）19211.5=118,1、图 (a)为减速带传动，图 (b)为增速带传动，中心距相同。设带轮直径d1=d4，d2=d3，带轮1和带轮3为主动轮，它们的转速均为n。其他条件相同情况下，试分析： (1)哪种传动装置传递的圆周力大?为什么? (2)哪种传动装置传递的功率大?为什么? (3)哪种传动装置的带寿命长?为什么?,解（1）两种装置传递的圆周力一样大。因为根据 而两种传动装置的最小包角a是一样， 摩擦系数f和初拉力F0也相同，故F相等。 （2）（b）传动装置传递的功率大。因为d1d3，所以 又P=Fv/1000，而Fa=Fb，故PaPb (3) (a)传动装置的带寿命长。因为两种传动装置传递的圆周力相同，但vavb，单位时间内（b）装置带的应力循环次数多，容易疲劳破坏。,2.设计一带式运输机传动系统中第一级用的V带传动。已知:电动机型号为Y112M-4，额定功率P=4kW，转速n1=1440r/min，n2=400 r/min，每天运转时间不超过10h。,工况系数KA,计算功率PC（kW),选V带型号,小轮直径d1（mm）,验算带速v（m/s）,大轮直径d2（mm）,表8-6,V带型号图,PC = KAP,表8-7