机械设计V带传动设计及其计算

F2<F0 (松边)
n2
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Ff
α1 O1 n1
Ff' Ff O2 α2
F1>F0 (紧边)
工作时
A
16
3、带传递的有效工作力Fe
a、带两边所受的力F1，F2之差即为有效拉力Fe（从 动轮上看）。
Fe＝F1－F2
b、有效拉力Fe由带和轮之间接触弧上摩擦力的总和 Ff承受（接触弧段看）。
Fe＝Ff
c、效拉力Fe与功率之间的关系（传递运动功率看）
带在带轮上全面滑动，导致带严重磨损、带的运动处
于不稳定状态，这种现象称为打滑。
A
28
③ α1 < α2
打滑发生在小带轮处
A
29
四、失效形式和计算准则
1. 失效形式： 打滑、带疲劳破坏
2. 计算准则： 在不打滑前提下，具有一定的疲劳强度和
寿命。
若按打滑、带疲劳破坏两种失效形式分别建立计算 公式，设计公式复杂且不便应用。这里采用单根带能 传递功率的方式来建立带传动的强度计算公式。
A
9
1. 普通V带
A
10
2、 平形带
A
11
3、多楔带
A
12
4、 同步齿形带
A
13
§ 5-2 带传动理论基础
★ 受力分析 ★ 应力分析 ★ 带的滑动现象 ★ 失效形式和计算准则 ★ 承载能力确定
A
14
一、受力分析
1、预紧时带两边所受的力F0 在带传动预紧时，带的两边只受预紧拉力F0的作用。
q υ 2，
σ
，
1
σ
中包含
2
σ
。）
c
A
21
3. 弯曲应力 （发生于带与带轮接触的圆弧部分）
σb
E2c D
D σb
σb1 σb2
E ----带的弹性模量
D ----带轮的直径
C ----带边缘到中性层距离
A
22
应力分布图
A
23
4. 最大应力： 等于拉应力（包括离心应力）与弯曲应力和;最
大应力发生于紧边进入小带轮处。
Fe＝F1－F2＝100P0
由（1）、（2）两式可得：
（2）
F1F0Fe/2
F2F0Fe/2
A
17
讨论：Fe和 Ff关系
当Fe↑→ Ff ↑，始终保证Fe＝ Ff 。然而，在一 定条件下，Ff 是有一个极限值Ff max。当Fe> Ff max时，
导致打滑，欧拉公式可描述这种极限状况。
Fem ax Ffmax20 ( Fqυ2)e e 1 1
❖ 由于带的弹性和拉力差引起的带与带轮之间的滑动，称为 弹性滑动。
A
25
③后果：a. 效率降低；b. 带磨损；c. 带温升高；
d. v2<v1 传动比不准确
④滑动率:从动轮相对于主动轮圆周速度的降低率：
ε υ1 υ2 πn1D1πn2D2
υ1
πn1D1
1D2 n2 1D2 1
D1 n1
D1 i
(一般1为 ～2％）
F c ＝ q υ （2 离心拉力）
离心力 dC 发生于圆周部分
离心拉力
F c 作用于整个带长
③离心应力：
A
20
2
F
＝
c
q υ （2 离心拉力）
离心力 dC 发生于圆周部分
离心拉力
F c 作用于整个带长
③离心应力：
＝
c
Fc ＝ A
qυ 2 A
（作用于全带长，
F 1 ， F 2 中包含
F c＝
机械设计
（带传动）
A
1
第五章 带传动
§5-1 概述 §5-2 带传动理论基础 §5-3 带传动设计（V带） §5-4 张紧装置 §5-5其它带传动简介
带传动设计实例
A
2
§5 -1 概述
带传动是利用张紧在带轮上的带，借助它们之 间的摩擦或啮合，进行两轴或多轴间运动和动力的
传递。 演示1、演示2
★ 特点、应用 ★ 分类 ★ 带的结构、型号和长度
F0
α1 O1 F0
α2 O2
预紧时
A
15
2、工作时带两边所受的力F1，F2
在带传动工作时，带两边的拉力F0发生变化，一边的拉力增 加到F1，称为紧边拉力；另一边减小到F2，称为松边拉力。带 的总长不变。因此，紧边拉力的增长量与松边拉力的减少量也 相等。则有:
F1F0F0F2 即：F1F2 2F0 （1）
A
26
2. 打滑 （过载失效，必须避免）
A
27
分析：弹性滑动到打滑的发展过程
①不是全部接触弧均发生
相对滑动时，接触弧分为滑动弧α′和静弧α″ （带进入带轮一侧）两部分。
② 接触 弧的变化： 未加载时： α′＝0 加载工作时： Fe ↑ 载荷极限时: Fe＝Femax
α″＝ α α′ ↑ α″ ↓ α′＝ α α″＝0
①dC带沿d 弧面q运(R C 动d ，q 微α弧) ( υ α 2 ) R υ R q2 υ d 2 d q α υ 段2 d dlα 产( q生：离心k力g(q /： m k ) d C/g m )
②在垂直方R向建立力平衡关系： ②根据力平衡关系：
2 F c sin
dα ＝ qυ 2dα 2
sin d α d α 2 2
A
3
一、特点和应用
1 、优点
A
4
2 、缺点
A
5
3、 应用
A
6
二、 类 型
1、按传动原理：摩擦和啮合。 2、按带的形状:如下分类
Standard V-belt
A
7
3、按传动形式分： 开口传动 交叉传动 半交叉传动 张紧轮传动
见表5-1
A
8
三、带的结构、型号和长度
1. 普通V带 2. 平形带 3. 多楔带 4. 同步齿形带
此时F1＝ ：F0
Fem 2
a＝ x Fem eμα
eμα
ax
1
qυ2
F2＝F0－Fe2ma＝ x eFμeαma1xqυ2
A
18
二、应力分析
1.拉应力 FF12 σσ12FAF1A2
(带绕过小轮时， 由σ拉 1 应 σ2力 ) (带绕过大轮时， 由σ拉2 应σ1力 )
A
19
2. 离心应力
①带沿弧面运动，微段dl产生离心力dC：
σ max
σ 1 σ b1
F1 A
σ
b1
1 A
Fe eμ α
μα
1
qυ
2 σ
b1
1 A
Fe eμ α
μα
1
σ
c
σ
b1
A
24
三、带的滑动现象
1.带的弹性滑动 （固有的、不可避免的正常现象）
① ①紧 松 紧 松边 边 边 边应 应 应 应 εε变 变 ε1ε2＝ ＝ 变 变 12＝ ＝ σσA A ： ： 12σσA A ： ： 12 ε1εε12ε2 ② ②带 带 带 带绕 绕 绕 绕过 过 过 过从 主 从 主 εε动 动 12εε 动 动 12 轮 轮 ε ε（ （ 21轮 轮 εε（ （ ： ： 21逐 逐： ： 逐 逐 渐 渐渐 渐 伸 缩长 短 伸 缩） ） 长 短 滑 滑， ， ） ） 动 动 滑 滑 沿 沿 υυ， ， 带 带动 动 轮 轮 υυ沿 沿 υυ12υ面 面 带 带 1 轮 轮 υυυ212υ面 面 1υ2