项目7带传动 机械设计基础课件

主动轮作用在带上的力与n1转向相同，而从动轮作 用在带上的作用力与n2相反。这就造成皮带两边的拉力 发生变化：皮带进入主动轮的一边被拉紧，我们称作紧
边，其拉力由F0增加到F1；皮带进入从动轮的一边被放 松，叫做松边，其拉力由F0减小到F2，如图b所示。
我们定义传动带两边拉力之差为有效圆周力
Fe 。 取主动轮一边的皮带为分离体，设总摩擦力
带长根据带轮的基准直径和要求的中心距
a 0 计算：L d02a02(dd1dd2)(dd24 ad 0d1)2
称为“打滑”，从而导致带传动不能正常工作，
也即传动失效。
传动带在工作时，受到拉力的作用要产生弹
性变形。由于紧边和松边所受到的拉力不同，其 所产生的弹性变形也不同，如图所示。当传动带 绕过主动轮时，其所受的拉力由F1减小至F2，传 动带的变形程度 也会逐渐减小。
由于此弹性变形量的变化，造成皮带在传动 中会沿轮面滑动，致使传动带的速度低于主动轮 的速度（转速）。同样，当传动带绕过从动轮时， 带上的拉力由F2增加到F1，弹性变形量逐渐增大， 使传动带沿着轮面也产生滑动，此时带的
由此可以得到：
F
1
F
2
F0 F0
1
2 1
2
Fe Fe
……………………(2)
由此式可以看出：F1和F2的大小，取决于 初拉力F0及有效圆周力Fe；而Fe又取决于传递 的功率P及带速V。
显然，当其它条件不变且F0一定时，这个 摩擦力Ff不会无限增大，而有一个最大的极限 值。如果所要传递的功率过大，使 Fe Ff ， 带就会沿轮面出现显著的滑动现象。这种现象
2）离心造成的离心应力σc：
当传动带以切线速度v沿着带轮轮缘作圆周 运动时，带本身的质量
将引起离心力。由于离 心力的作用，使带的横 剖面上受到附加拉应力。
由离心力引起得拉应力
为
c
mv2 A
(MPa)
3）弯曲应力：
b
h E
ddLeabharlann (MPa)E— 带的拉压弹性模量（MPa） h— 带厚（mm） dd—带轮基准直径（mm） 注：在材料力学中，弯曲应力
图3
平带 V带
带传动中的力分析
V带传动是利用摩擦力来传递运动和动力的，因此我们在 安装时就要将带张紧，使带保持有初拉力F0，从而在带
和带轮的接触面上产生必要的正压力。此时，当皮带没
有工作时，皮带两边的拉力相等，都等于初拉力F0如图 所示。
当主动轮以转速 n1旋转，由于皮带和带轮 的接触面上的摩擦力作用，使从动轮以转速n2 转动。
为Ff（也就是有效圆周力），则有：
Fe
D 21 F1D 21 F2
D1 2
即：Fe Ff F1F2
而皮带传递的功率为：
P Fev (kw) 1000
v——带速（m/s）
如果认为带的总长不变，则两边带长度的 增减量应相等，相应拉力的增减量也应相等，
即： F1F0F0F2
也即：F0 12(F1 F2) ………………………(1)
设计步骤
1、确定设计功率 Pd
根据传递的功率P、载荷性质、原动机种
类和工作情况等确定设计功率： Pd KAP
其中：Pd 为设计功率（KW）；KA为工况系
数；P为所需传递的功率（KW） 对于反复启动、正反转频繁、工作条件恶
劣等场合，其KA应乘上1.2。
2、选择带型 根据带传动的设计功率 Pd 和小
带轮转速n1按图表初步选择带型。所 选带型是否符合要求，需要考虑传
动的空间位置要求以及带的根数等 方面最后确定。
3、确定带轮基准直径 d d 1 和 d d 2 普通V带传动的国家标准中规定了带轮的最
小基准直径和带轮的基准直径系列见教材上表格。 当其它条件不变时，带轮基准直径越小，带
传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的 疲劳强度下降，传动效率下降。
机械设计基础
项目七 带传动
❖ 任务1：带传动设计；
重点：V带和同步带传动的工作原理，V带传动 的设计，带传动的张紧、安装与维护。
难点：V带传动的设计 。
摩擦型带传动又可以分为：
平带：工作面为 ，内 弯表 曲面 应力小。 V带：工作面梯形 面的 ，两 传侧 动功率比 。平带 多楔带：工作面 两是 端楔 的形 侧面，具 两有 个上 优 圆形带：牵引力 用小 于， 仪多 表和家电中。
速度高于从动轮 的速度。这种由 于传动带的弹性 变形而造成的滑
动称作弹性滑动。
带传动的应力分析
皮带传动在工作时，皮带中的应 力有三部分组成：因传递载荷而产生 的拉应力σ；由离心力产生的离心应 力σc；皮带饶带轮弯曲产生的弯曲应 力σb；
1)拉应力
紧边拉应力 1
松边拉应力
2
F1
A F2
A
A—皮带横断面积（mm2）
选择小带轮基准直径时，应使 d d 1 ≥ d d min，并
取标准直径。传动比要求精确时，大带轮基准
直一滑径般 动依情率据况的：下影，响dd可 ，2 以 则i忽 有d d1略 ：(1d)d 2 n n1 2id dd d1 1(1 nn12)dd1
4、验算带速
带速的计算式为：
v dd1n1
601000
E
所以
b
E
h dd
y h dd
带上的最大应力产生在皮带的紧边进入小轮 处，其值为：
ma xl b1c(M)Pa
皮带是在交变应 力状态下工作的， 所以将使皮带产生 疲劳破坏，影响工 作寿命。
传动带工作时得 应力分布如图所示
设计任务
设计某车床上电动机和床头箱间的普通V 带传动。
工作条件：电动机功率4kW，转速n1=1440r/min 从动轴转速n2=680r/min 两班制工作 中心距在950mm左右
5、确定中心距和带长
中心距a的大小，直接关系到传动尺寸和带 在单位时间内的绕转次数。中心距大，则传动 尺寸大，但在单位时间内绕转次数可以减少， 可以增加带的疲劳寿命，同时使包角增大，提 高传动能力。一般可以按下式进行初选中心
距 a 0 ： 0 . 7 ( d d 1 d d 2 ) a 0 2 ( d d 1 d d 2 )
式中：d d 1 的单位是mm；n1的单位是r/min； v 的单位是m/s
带速v太高则离心力大，使带与带轮之间的
正压力减小，传动能力下降，容易打滑。带速 太低，则要求有效拉力F越大，使带的根数过 多。一般取v＝5～25m/s之间。当v＝10～ 20m/s时，传动效能可得到充分利用。若v过低 或过高，可以调整 d d 1 或n1的大小。