机械设计带轮

四．传动带的类型
平带
普通平带 片基平带
普通Ｖ带
窄Ｖ带 传 Ｖ带
动
齿形Ｖ带
带 宽Ｖ带
多楔带
同步带
§8-1带传动概述
带传动概述3
§8-1带传动概述
思考：为什么V带比平带具有更大的传递能力？
带传动概述4
平带： Ff f .N fQ
Q
V带：
Ff 2 fN 2 f f' f f
2 sin
Qf '
§8-1带传动概述
3. 应用
带传动概述(工程应用1）7
在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确
要求的场合。
§8-1带传动概述
带传动概述（工程应用2）8
§8-1带传动概述
带传动概述（工程应用3） 9
§8-1带传动概述
带传动概述（工程应用4） 10
§8-1带传动概述
带传动概述（工程应用5） 11
槽型 Z
A
B
C
SPZ
SPA
SPA
SPC
50
75
125
200
ddmin/mm
63
90
140
224
§8-2带传动的工作情况分析
四、带的弹性滑动和打滑
工作情况分析(运动分析1)
1.弹性滑动 （演示→ ）
带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为 弹性滑动。
2.弹性滑动引起的后果 •从动轮的圆周速度低于主动轮，即v2 ＜ v1； •降低了传动效率； •引起带的磨损； •使带的温度升高，不适于易燃的场合。
V带传动的设计4
§8-3Ｖ带传动的设计计算
（9） 确定带的预紧力F0
V带传动ห้องสมุดไป่ตู้设计5
考虑离心力的不利影响时，单根V带所需的预紧力为：
F0
1 2
Fec
e fv e fv
1 1
qv2
将
Fec
1000Pca zv
代入上式得：
F0
1 2
Fec
e fv e fv
1 qv2 1
zF0
（10） 计算带传动作用在轴上的力（压轴力）Fp
•V带：截面为等腰梯形，两侧是工作面。应用最广，在同样 的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。
•多楔带：平行带为基体，下面有许多纵向楔子，兼有平带 传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传 递大功率而结构要求紧凑的场合。
•同步带：带和带轮都有齿，靠带内侧的凸齿和带轮的齿啮合 传动。优点：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好， 所用带轮直径可较小。
六.带传动的优缺点及应用
§8-1带传动概述
带传动概述6
1.优点：
• 具有良好的吸振、缓冲作用； •运行平稳无噪音； •结构简单； •过载打滑，以防引起其它零件的损坏； •适用于较大的中心距（可达15米）。 2.缺点 •传动比有波动，不是常数，但一般可忽略这一影响； •外形结构尺寸和作用在轴上的力大； •带的寿命比较短。（受循环交便应力）
课程设计第一讲
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取主动轮一端为分离体，将力对圆心o1取矩，得：
Ff
d p1 2
F1
d p1 2
F2
d p1 2
0
即：
Ff F1 F2
整个接触面上的总摩擦力Ff = 带所传递的有效拉力，即：
Fe Ff F1 F2 （8-2）
§8-2 带传动的工作情况分析
联立式（8-1）与（8-2）得：
F1
F0
Fe 2
(8-3)
§8-2带传动的工作情况分析
二、带传动的最大有效拉力及影响因素 工作情况分析（力分析4)
当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值，即有效拉力达到最大值。
带传动的最大有效拉力Fec由欧拉公式确定：
F1 F2e f
Fec
2F0
e f e f
1 1
由欧拉公式可知：
包角的概念
预紧力F0↑→最大有效拉力Fec ↑
§8-3Ｖ带传动的设计计算
单根V带所允许传递的许用功率为：
V带传动的设计2
P0
(
b1
c
)1
1000
1 e fv
Av
(kw)
——带的许用应力，取决于带的材质和循环次数；
11.1
CLd 3600 jLhv
Ld——带的基准长度 j——绕过带轮的数目 Lh——V带的寿命，小时h C——由带的材质和结构决定的实验常数，MPa
（a) 滑道式
(b) 摆架式
二、自动张紧装置
带传动的张紧装置
带传动的张紧2
三、采用张紧轮张紧装置
（1）张紧轮一般应放在内侧，使带只受单向弯曲。（2）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。（3）张紧轮一般放在松边， 容易张紧。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同,直径小于小带轮的直径。
问题思考（1）
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。（P0→ ）
特定条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。
循环次数：108-10
三、设计步骤
§8-3Ｖ带传动的设计计算
V带传动的设计3
（一）设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及 工作条件等。
二．带轮的材料
•通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。 •转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。 •小功率时可用铸铝或塑料。 三．结构与尺寸
1.V带轮的典型结构有：实心式、 腹板式、 孔板式和 轮辐式。（详细介绍）
2.带轮结构设计步骤： •由带轮的基准直径，选择结构型式； •由带的型号，确定轮槽尺寸； •按所列经验公式确定其它尺寸；
作用在带上的摩擦力Ff为。
§8-2 带传动的工作情况分析
3)带两边拉力发生变化：
工作情况分析（力分析2）
绕进主动轮的一边被拉紧：拉力由F0 至F1，称为紧边。 绕进从动轮的一边被放松：拉力由F0 至F2 ，称为松边。 设带总长度不变，紧边拉力的增量=松边拉力的减量，即：
F1－F0＝F0－F2；或：F1 ＋F2＝2F0； （8-1）
Fp
2zF0 cos
2
2zF0 cos( 2
1 )
2
2
zF0
sin
1
2
β α1
Fp
设计实例
zF0
一．V带轮设计的要求
§8-4 Ｖ带轮结构设计
带轮结构设计
1）质量小； 2）结构工艺性好； 3）无过大的铸造内应力； 4）质量分布均匀，转速高时要进行动平衡。 5）轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。
问题思考（2）
问题思考（3）
问题思考（4）
课堂讨论：
1、分析下列参数对带传动的影响。
D1，Vmin， Vmax , i, a, F0，Z， 1
2、带速越高，离心力越大，故带传动一般布置在低速级， 对吗？ 3、现有一V带传动，发现在运转中从动轮丢转太多，有 时甚至时转时停。试分析原因并提出解决的办法。 4、由双速电机与V带组成的传动装置，使输出轴得到两 种转速。若输出轴功率不变，V带传动应按哪种转速设计？
•打滑是可以避免，且必须避免。
• 避免打滑的措施：1）足够的 f, α,和F0；2）Fe<Fec。
§8-3Ｖ带传动的设计计算
一、带传动的失效形式和设计准则
V带传动的设计1
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：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
二、单根V带的基本额定功率
•Fe ↑
F1-F2 ↑
1 '↑ ' 1
" 2
当Fe=Fec达到极限值时， " 0 即：弹性滑动扩大到整个接触弧。
如果Fe进一步扩大>Fec，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。
•打滑后果：
1）严重磨损；2）运动的不稳定；3）传动失效，带传动不能工作。 结论：
•弹性滑动不可避免，选用弹性模量大的带可降低弹性滑动；
第八章 带传动
§8-1 带传动概述 §8-2 带传动的工作情况分析 §8-3 Ｖ带传动的设计计算 §8-4 Ｖ带轮结构设计 §8-5 带传动的张紧装置 §8-6 带传动设计实例
问题思考
三．带传动的类型
§8-1带传动概述
带传动概述2
•平带传动：截面为矩形，内侧是工作面。结构简单，带轮 容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。
•绘制零件图，注明技术条件。
§8-5带传动的张紧装置
张紧的目的
带传动的张 紧1
◆ 根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；
◆ 带不是完全弹性体，运转一定时间后，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。
一、定期张紧装置
讨论：
n2 dd1(1 )
•带传动的实际传动比：i实
•理论传动比： i理
n1 n2
n1
d
n2
d2
dd1
dd2
dd1(1 )
i实 > i理
一般传动中， 1 — 2% ，可不计。
4.打滑
• C1B1、C2B2 C1A1、C2A2
滑动弧 静弧
§8-2带传动的工作情况分析
滑动角 1'
静角
" 2
工作情况分析(运动分析3)
2
sin
2
五. V带的型号和规格
§8-1带传动概述
带传动概述5
1. 型号 •普通V带： Y、Z、A、B、C、D、E •窄V带： SPZ、SPA、SPB、SPC
Ｖ带的截面尺寸
2. 基准长度和基准直径 •沿V带的节面量得的节线周长为基准长度Ld,也称V带的公称长度。 •V带轮上，与所配V带的节宽bp相对应的带轮直径，称为基准直径dd
包角α↑→最大有效拉力Fec ↑
2
摩擦系数 f↑→最大有效拉力Fec ↑
1
当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。
§8-2带传动的工作情况分析
三、带传动的应力分析
工作情况分析(应力分析1)
带传动在工作过程中带上的应力有： ◆ 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力；
◆ 离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力；
§8-1带传动概述
带传动概述（工程应用6） 12
§8-1带传动概述
带传动概述（工程应用7） 13
§8-1带传动概述
带传动概述14
§8-2 带传动的工作情况分析
带传动的工作情况分析是指带传动的受力分析、应力分工析作情、况分析运（力动分析1分） 析。 带传动是一种挠性传动，其工作情况具有一定的特点。
（二）设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基 准直径及其它结构尺寸等。
由于单根Ｖ带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在 针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的Ｖ 带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。
§8-3Ｖ带传动的设计计算
3.传动比计算
滑动率：由于弹性变形而引起的从动轮圆周速度的降低率。用 表示：
§8-2带传动的工作情况分析
工作情况分析(运动分析2)
v1 v2 100% v1
或
v2 (1 )v1
其中：
v1
dd1n1
6000
(m
/
s)
v2
d d 2 n2
6000
(m
/
s)
带传动比为： i n1 dd 2
一、受力分析
F0 1
F0 2
F0
F0
尚未工作状态
1. 带不工作时，传动带中的预紧力为F0。 2. 带工作时，由于带和带轮间的摩擦力的作用，带的拉力要变化。
首先分析摩擦力的方向：
1)主动轮：主动轮作用在带上的摩擦力Ff，带作用在主动轮的摩擦力Ff’； 2)从动轮：带作用于从动轮上的摩擦力Ff’，与带线速度同向，从动轮
1.保证不打滑的条件：即带将打滑时传动的最大有效拉力为，
Fec F1(1
传递的最大有效功率：
1 e fv
)
1 A(1
1 e fv
)
P
Fecv
1 A(1
1 )v
fv
1000
1000
2.满足疲劳强度的要求： max
max 1 c b1
极限情况下：1 c b1
◆ 弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。分析详见→ 结论：
•最大应力发生在紧边开始绕上小带轮处，C： max c b1 1 最小应力发生在松边： min c 2
•带处于变应力下工作，当应力循环达到一定值时，常产生疲劳破坏。
为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。
F2
F0
Fe 2
带所传递的功率（kw)： P Fev
1000
讨论：
工作情况分析（力分析 3）
Fe——有效拉力，单位 N
v ——带的线速度，m/s
（8-4）
•F1、 F2大小取决于F0和Fe；
•Fe的大小与P及v有关。P
Fe 即:所需的Ff增大；
•当其它条件不变,且F0一定时, Ff 有一极限值,该极限值限制了带的传动能力。