挠性传动
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第9章 挠性传动[92页]
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F F1 F2
F1 F2 2F0
Ff F1 F2 F
P F v 1000
当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值，此时的拉力差(有效拉力)为带所能传递的
最大圆周力。
带的紧边拉力与松边拉力二者的临界值之间的关系，可由柔韧体摩擦的欧拉公式确
定：
F1 e f F2
e为自然对数的底
F1 F2 F
1
d1
a
2
d2
L
2a
2
(d1
d2
)
(d2
d1)2 4a
.带传动的张紧
带工作一段时间后，因永久伸长松弛，应将带重新张紧。 方法：调节中心距或采用张紧轮。
水平张紧
张紧轮张紧
.带传动优点
1 、带具有挠性和弹性，可吸收振动、缓和冲击，使传动平稳、 噪音小；
2、 当过载时,带与带轮之间可发生相对滑动而不损伤其它零件，有 过载保护作用；
3 、适合于主、从动轴间中心距较大的传动 4、 结构简单，成本低廉 。
用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。 带速 5~25m/s, 传动比≤7。
缺点
1、外廓尺寸较大 2、摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，不能保证固
定的传动比， 3、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， 4、带的寿命较短，传动效率较低。
机械设计基础
主编：王 毅 程 强 薛云娜 陈照强
目录
第9章 挠性传动
• 9.1 挠性传动概述
• 9.2 带传动概述
• 9.3 普通带传动的工作性能分析
• 9.4 V带传动设计
• 9.5 同步齿形带和高速带传动简介
• 9.6 链传动
• 9.7 挠性传动的历史、现状及发展趋势简介
《挠性传动设计》课件
材料应具有良好的耐腐蚀性和 耐高温性，以适应恶劣的工作 环境
材料应具有良好的加工性能和 焊接性能，以方便制造和维修
挠性传动的结构设计
挠性传动的基 本结构：包括 挠性元件、固 定元件和运动
元件
挠性元件的设 计：考虑挠性 元件的材质、
形状和尺寸
固定元件的设 计：考虑固定 元件的材质、
形状和尺寸
运动元件的设 计：考虑运动 元件的材质、
挠性传动的应用场景
航空航天领域：用于卫星、航天器等设备的挠性传动设计 医疗器械领域：用于医疗设备、手术器械等设备的挠性传动设计 汽车工业领域：用于汽车传动系统、悬挂系统等设备的挠性传动设计 电子设备领域：用于电子设备、通信设备等设备的挠性传动设计
挠性传动的设计原则
挠性传动的设计要求
挠性传动应满足强度、刚度和稳定性要求
挠性传动设计
汇报人：
单击输入目录标题 挠性传动的定义和分类 挠性传动的设计原则 挠性传动的主要部件 挠性传动的优化设计 挠性传动的未来发展
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挠性传动的定义和分类
挠性传动的定义
挠性传动具有结构简单、制 造成本低、易于安装和维护 等优点。
挠性传动是一种通过挠性元 件（如皮带、链条等）传递 动力和运动的传动方式。
提高生产效率
挠性传动的未来发展
挠性传动的技术发展趋势
材料创新：开发新型挠性材料，提高传动效率和寿命 结构优化：改进挠性传动结构，提高稳定性和可靠性 智能化：引入智能控制技术，实现挠性传动的自动化、智能化 环保节能：提高挠性传动的环保性能，降低能耗和污染
挠性传动在各领域的应用前景
航空航天领域： 挠性传动在航 天器中的广泛 应用，如太阳 能帆板、天线
挠性链条：用于传递动力和 改变运动方向
第10章 挠性传动
§10.4
摩擦带传动的工作情况分析
10.4.3 带的应力分析
传动时，带中应力有三种。 1．由拉力作用产生的拉应力 紧边拉应力σ1=F1/A 松边拉应力σ2=F2/A 式中A为带的横截面积，单位为mm2。 2．由离心力引起的离心应力 当带绕过带轮时，会产生离心力 Fc = qv2 虽然离心力只产生在带作圆周运动的部分，但由此产生的 离心拉应力却作用于带的全长。 σc=qv2/A 式中q为每米带长的质量，单位为kg/m 。
v1
v1 v2 100% v1 d d 1n1 d d 2 n1
60 1000 , v2
60 1000
考虑弹性滑动时带的传动比计算公式为：
dd 2 n1 i n2 d d 1 (1 )
通常V带传动ε=1%～2%，可以忽略，即： n1 d d 2 i n2 d d 1
§10.2
摩擦型带传动的应用
带传动
圆带
平带
V带
多楔带
应用举例：大理石切割机的平带传动
应用举例：拖拉机V带传动
应用举例：电影放映机交叉平带
应用举例：桑塔纳轿车中同步带
§10.2
带传动
摩擦带传动的特点 1）结构简单，制造成本低，安装维护方便。 2）挠性带具有缓冲、吸振作用，故传动平稳、噪音很小。 3）过载时带会打滑，对其他装置具有保护作用。 4）可以用于传动中心距较大的场合。 5）工作时带会发生弹性滑动，不能保证瞬时传动比恒定。 6）滑动摩擦会损失功率，传动效率一般为0.94～0.96。 7）对轴和轴承产生的压力较大，轮廓尺寸也较大。 8）不适用于高温、易爆及有腐蚀介质的场合。
摩擦带传动的应用 要求传动平稳、传动比不严格，且一般用 于高速级传动。 一般情况下，传动功率 P≤100k Ｗ，带速在5～25m/s，传动比≤7。
第六章挠性传动
一、同步带结构
• 组成： • 1. 强力层：多采用钢丝绳或玻璃纤维。布置在
带的节线位置。 • 2. 基体：带齿—与带轮轮齿啮合 • 带背—用来粘结包覆强 • 力层。常用材料为聚氨脂 • 和氯丁橡胶。
• 国产同步带采用周节制，也有采用模数制。
产生的应力；由离心力产生的应力以及由于带在带 轮上弯曲产生的应力。
1.张紧拉应力：1
F1 A
；
2
F2 A
2.离心拉应力： c
F A
qv 2 A
;q
每米带长的质量
3.弯曲应力： b
Mb W
E
;
D
带厚
最大应力发生在带紧边进入小带轮处：
max 1 b1 c
6.5、同步带传动简介
• 运行时，带齿与带轮的齿槽相啮合传递运动 和动力。综合了皮带传动、链传动和齿轮传 动各自优点的新型带传动。
优点：轴承载荷小，包角小或中心距小而传动比大。 缺点：带的弯曲损失大，挤压发热大。
6.3带传动中的主要几何参数
(1)包角a 带和带轮的接触弧对应的中心角称为包角， 以a表示。
a1
180
2
1800
D2
D1 a
1800
1800
D2
D1 a
57.30
(2)带的长度L
L 2 a2 ( D2 D1 )2 D2 ( 2 ) D1 ( 2 )
挠性带传动比
在带与带轮无相对滑动时，皮 带传动的传动比称为名义传动比 ：
i n1 D2 n2 D1
当外载荷大到一定值时，带与带轮间产生全面滑动
滑动率－从动轮速度的降低率：
V1 V2 100 %
V1
弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递
机械设计基础第6章 挠性件传动
6.4.1 普通V 标准普通V带的横截面结构如图6.5所示，由 抗拉体2、顶胶1、底胶3以及包布层4组成。抗拉 体是承受载荷的主体，有如图6.5（a）所示的线绳 结构和如图6.5（b）所示的帘布结构两种。 帘布 结构抗拉强度高，线绳结构柔韧性好，抗弯曲强度 高。顶胶、底胶的材料为橡胶，包布层材料为橡胶 帆布。
38
图6.8
FQ
39
40
41
6.6 6.6.1 （1 1）定期张紧 2）自动张紧 (2)
42
图6.9 带传动的张紧装置
43
6.6.2 1） 安装V带时，首先缩小中心距将V带套入 轮槽中，再按初拉力进行张紧。 2） 安装时两轮轴线必须平行，且两带轮相 应的V型槽的对称平面应重合，误差不得超过±20′ ，如图6.11所示。 3） 带传动装置的外面应加防护罩，以保证 安全，防止带与酸、碱或油接触而腐蚀传动带。
14
15
16
17
18
19
20
21
6.4.2 普通V带轮的结构 （ 1） V 1 2）锻件要求形状简单、体积较小，截面变化 要尽量缓慢过渡、棱角和转角处都要有足够大的圆 (2) (3)
22
图6.5 V带的横截面结构
23
图6.6 V带轮的典型结构
24
6.5
V
6.5.1 由带传动的工作情况分析可知，带传动的主要 失效形式是打滑和带的疲劳损坏。因此，带传动的 设计准则为在保证带传动不打滑的前提下，使带具
33
(1)确定计算功率Pc (2)选择V 3)确定两带轮的基准直径dd1 , dd2 (4)验算带速v （5）确定中心距a和带的基准长度Ld （6）验算小带轮包角α1 （7）计算V带根数z （8）计算单根V带的初拉力F0及带传动作用 在带轮轴上的压力FQ （9
机械设计基础第5章挠性传动
②滚子链的标准
滚子链已标准化,分为A、B两种系列，常用A系列 滚子链的标记:链 号—排数-链节数国家标 准编号 例如:标记为 08A—1 -88 GB/T 1243—1997， 表示A系列、齿距为 12.70 mm、单排、88节 的滚子链
（2）滚子链的链轮
链轮的端面齿槽形状
链轮的结构
直径小的链轮制成实心式,直径大的链轮制成 孔板式,直径很大的制成组合式，可将齿圈焊 接到轮毂上，或采用螺栓连接
5.4.2 单根普通 V带的基本额定功率 通过实验和理论分析，可求得单根 普通V带的基本额定功率P1 在实际使用条件与实验条件不相符时， 应对P1值进行修正，单根普通V带在实 际工作条件下所允许传递的功率为
5.4.3 设计计算
已知条件:传动的用途和工作情况；传递的功 率；主动轮的转速n1和从动轮的转速n2（或传动 比）；原动机的类型以及对外廓尺寸的要求 设计内容:带的型号、长度和根数；带轮的尺 寸、结构和材料；传动的中心距；带的初拉力和 压轴力、张紧及防护和带轮设计
V带的结构和标准 2. V带的结构和标准
普通 V带为无接头的环形结构，由顶胶、抗拉 体、底胶、包布组成 抗拉体有帘芯和线芯两种结构 普通V带的规 格、尺寸、性能、 使用要求都已标 准化.按截面尺寸 分为七种型号Y、 Z、A、B、C、D、 E，其中Y型截面 最小，E型截面最 大
普通V 普通V带的结构
5.2 带传动的运动分析
由于带的弹性变形引起的局部相对滑动现象称为弹性 滑动 带的弹性滑动使从动轮圆周速度小于主动轮的圆周速 度，其速度的降低率称为带传动的滑动率 滑动率表示。 滑动率
传动比为 传动比
打滑
带与带轮之间的摩擦力总和有一个极限值，当传递 的有效拉力F的值超过极限值时，带将在带轮上发生相 对滑动，这种现象称为打滑
机械设计基础第7章挠性件传动
第十二页，编辑于星期日：十五点 三分。
带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时欧拉公
式
F1 F2e f1
联立以上各式，可得传动带所能传递的最大有效圆周力
Fmax
Fmax
2F0
1 1
1 e f1 1 e f1
影响带传动最大有效圆周力Fmax的主要因素有：
初拉力、小轮包角、摩擦系数
第十三页，编辑于星期日：十五点 三分。
寿命：107~108次
第二十六页，编辑于星期日：十五点 三分。
7.4 普通V带传动的设计计算
普通V带传动的设计主要是：
选择带的型号，计算带的根数以及合理的确 定有关参数等
设计V带传动的一般已知条件是： 传动用途和工作条件；传动的功率P；主动轮
、从动轮的转速n1和n2或传动比i，对传动位置和外 部尺寸要求等
第七章 挠性件传动
挠性件传动特点：
1、靠摩擦或啮合传动，
2、传递运动或动力， 3、结构简单， 4、中心距大。
平带传动
第一页，编辑于星期日：十五点 三分。
普通V带传动
链传动
第二页，编辑于星期日：十五点 三分。
7.1 带传动概述 一、摩擦型带传动的工作原理和特点
带传动的组成：
1、主动轮
2、从动轮
3、传送带
z
( 2.5 K K
)
m 2
N
第三十三页，编辑于星期日：十五点 三分。
初拉力的测试: G与F0有关
9 、计算作用在轴上的力Q
Q
2F0 z cos 2
2
F0
z
sin
1
2
第三十四页，编辑于星期日：十五点 三分。
7.5 V带轮
带轮组成: 轮缘 轮毂
带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时欧拉公
式
F1 F2e f1
联立以上各式，可得传动带所能传递的最大有效圆周力
Fmax
Fmax
2F0
1 1
1 e f1 1 e f1
影响带传动最大有效圆周力Fmax的主要因素有：
初拉力、小轮包角、摩擦系数
第十三页，编辑于星期日：十五点 三分。
寿命：107~108次
第二十六页，编辑于星期日：十五点 三分。
7.4 普通V带传动的设计计算
普通V带传动的设计主要是：
选择带的型号，计算带的根数以及合理的确 定有关参数等
设计V带传动的一般已知条件是： 传动用途和工作条件；传动的功率P；主动轮
、从动轮的转速n1和n2或传动比i，对传动位置和外 部尺寸要求等
第七章 挠性件传动
挠性件传动特点：
1、靠摩擦或啮合传动，
2、传递运动或动力， 3、结构简单， 4、中心距大。
平带传动
第一页，编辑于星期日：十五点 三分。
普通V带传动
链传动
第二页，编辑于星期日：十五点 三分。
7.1 带传动概述 一、摩擦型带传动的工作原理和特点
带传动的组成：
1、主动轮
2、从动轮
3、传送带
z
( 2.5 K K
)
m 2
N
第三十三页，编辑于星期日：十五点 三分。
初拉力的测试: G与F0有关
9 、计算作用在轴上的力Q
Q
2F0 z cos 2
2
F0
z
sin
1
2
第三十四页，编辑于星期日：十五点 三分。
7.5 V带轮
带轮组成: 轮缘 轮毂
第5章 挠性传动
5.4.2设计步骤和参数的选择
⑴ 选择带的型号 V带的型号可根据计算功率Pc及小轮转速n1，由图5-17选取。
5.4.2设计步骤和参数的选择
⑴ 选择带的型号17选取。
5.4.2设计步骤和参数的选择
⑵ 确定带轮的基准直径 确定带轮的基准直径d1和d2，并验算带速，d1应大于或等于表5-8中
• ⒉ 打滑 带传动工作时，当传动功率过大（带速υ一定）或过载，带将在 轮面上发生全面滑动，这种现象称为打滑。打滑使传动失效，应 当避免。
5.4 V带传动的设计计算
设计准则及额定功率 设计步骤和参数选择
教学指导
习题解答
5.4.1 设计准则及额定功率
• 带传动的失效形式为打滑、疲劳破坏和 磨损。因此，V带传动的设计准则是： ⑴ 保证带与带轮间不发生打滑， ⑵ 带在一定时限内不发生疲劳损坏。
5.4.1 设计准则及额定功率
• 满足不打滑条件，带传动传递的功率为
• 满足疲劳强度条件应有
5.4.1 设计准则及额定功率
• 因此单根V带所能传递的功率为
5.4.1 设计准则及额定功率
• 在载荷平稳，带长为特定长度的条件下， 可求得的单根V带的额定功率列于表5-6。
5.4.1 设计准则及额定功率
5.2.4 V带轮的材料和结构
5.3摩擦带传动的基本理论
受力分析 应力分析 弹性滑动和打滑
教学指导
习题解答
5.3.1 带传动的受力分析
5.3.1 带传动的受力分析
• 工作前，带是紧套在两轮上，故带两边具有相 同的初拉力F0，带与轮接触弧上产生压紧力。
• 工作时，依靠轮与带接触弧上的摩擦力，主动 轮带动带运动，运动的带通过带与从动轮之间 的摩擦力，将动力和运动传递给从动轮。摩擦 力使进入主动轮一边的带被拉紧，带拉力增加, 退出主动轮一边的带被放松，带拉力由F0减小. 这样就形成紧边和松边。带的紧边拉力与松边 拉力之差，为带所能传递的圆周力，称为带的 有效拉力Ft，即 Ft ＝F1 －F2＝Ff
第5章-挠性传动
dd2 = i dd1 (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
带速v=dd1n1/60000 (m/s)
一般应使v在5～25m/s的范围内。
v↑，离心力↑，带轮间摩擦力↓ ，容易打滑；
单位时间内绕过带轮的次数↑，带的工作寿命↓
PC
P' ( P1 P1 )Ka K L
8、确定初拉力
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：
F0
500 (2.5 Ka )PC Ka zv
38
节宽bp/mm 高度h/mm
5.3 8.5
11
14
19
27
32
4.0 6.0 8.0
11
14
19
25
楔角a
40˚
每米质量q/(kg/m) 0.04 0.06 0.10 0.17 0.30 0.6 0.87
§5-2带传动的几何计算及基本理论
一、带传动的几何计算
B
L=2AB+AD+BC
A
=
2a cos
带轮直径越小， 弯曲应力越大，
2．离心拉应力
当带绕过带轮时，在微弧段上产生的离心力
所以基准直径 不能过小
σc＝Fc/A ＝qv2/A
式中：q为带每米长的质量(kg/m)；v为带速(m/s)。
离心拉(应)力作用于带的整个周长，且处处相等
3．弯曲应力
σb1＝Eh/dd1 σb2＝Eh/dd2
式中：h为带的高度(mm)；E为带的弹性模量(MPa)；dd为带轮基准直径。
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
带速v=dd1n1/60000 (m/s)
一般应使v在5～25m/s的范围内。
v↑，离心力↑，带轮间摩擦力↓ ，容易打滑；
单位时间内绕过带轮的次数↑，带的工作寿命↓
PC
P' ( P1 P1 )Ka K L
8、确定初拉力
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：
F0
500 (2.5 Ka )PC Ka zv
38
节宽bp/mm 高度h/mm
5.3 8.5
11
14
19
27
32
4.0 6.0 8.0
11
14
19
25
楔角a
40˚
每米质量q/(kg/m) 0.04 0.06 0.10 0.17 0.30 0.6 0.87
§5-2带传动的几何计算及基本理论
一、带传动的几何计算
B
L=2AB+AD+BC
A
=
2a cos
带轮直径越小， 弯曲应力越大，
2．离心拉应力
当带绕过带轮时，在微弧段上产生的离心力
所以基准直径 不能过小
σc＝Fc/A ＝qv2/A
式中：q为带每米长的质量(kg/m)；v为带速(m/s)。
离心拉(应)力作用于带的整个周长，且处处相等
3．弯曲应力
σb1＝Eh/dd1 σb2＝Eh/dd2
式中：h为带的高度(mm)；E为带的弹性模量(MPa)；dd为带轮基准直径。
挠性传动设计
挠性传动设计挠性传动，带有中间挠性件的传动方式，包括：带传动、链传动和绳传动。
根据工作原理分为摩擦传动（平带、V 带、多楔带、圆带等）和啮合传动（同步带、链传动等）。
1.V 带传动设计计算1.1已知条件及设计内容1.2设计步骤1.确定计算功率P d ＝K A P 2.根据n 1、P d 选择带的型号 3.确定带轮基准直径d d1、d d2•带轮愈小，弯曲应力愈大，所以d d1≥ d min•d d2= i d d1(1 -ε），圆整成标准值 4.验算带速v （v ＝5～25m/s ）5.确定中心距a 及带长L d 6.验算主动轮的包角α17.计算带的根数z8.确定初拉力F 09.计算压轴力F Q10.带轮结构设计已知条件传递的名义功率P ；主动轮转速n1 ；从动轮转速n2 或传动比 i ；传动位置要求 ；工况条件、原动机类型等；设计内容 V 带的型号、长度和根数； 带轮直径和结构； 传动中心距 a ； 验算带速 v 和包角α ； 计算初拉力和压轴力；注意：•步骤4.如带速v不满足（v＝5～25m/s），则重新步骤3；•步骤5.初定中心距a，0.7(d d1+d d2) < a0 < 2(d d1+d d2)，过小，带短，易疲劳；a过大，易引起带的扇动；初定带长，查表取基准带长L d；计算实际中心距并圆整；•步骤7.如带根数z ≥ 7，则重新步骤2、3；2.链传动简介2.1与带传动相比，链传动的特点：•可在恶劣的环境下工作；•传递功率比带传动大，效率较高；•适用的速度比带小，v ≤ 15 m/s ；•瞬时速比变化，振动、噪声大。
2.2链传动主要参数的选择•链轮齿数小链轮齿数z1 愈多，传动愈平稳，动载荷减小。
通常取z1 ≥ 17，且传动比i 越小，z1可越多。
大链轮齿数z2 ＝i z1，常取z2 ≤ 120，以防止脱链。
•节距p节距p 越大，承载能力越大。
但p 过大，运动越不均匀，冲击越大，且结构庞大。
第二章 挠性传动(带传动)
开口传动
交叉传动
半交叉传动
多从动轮传动
第二章 带传动
三.V带
1. V带截面尺寸：
V带已标准化，截面呈等腰梯形，普通V带共七种型号 (GB/T1313575.1-92)
Y、Z、A、B、C、D、E
小
大
Y型截面最小，E型最大。 窄V带共四种型号 ：SPZ、SPA、SPB、SPC 2.V带的构成:
V带由顶胶、抗拉体、底胶和 包布等4部分组成。
ΣFf
1.组成：
ΣFf
主动轮
n2
从动轮 挠性带
n1
T1
主动轮
从动轮
2.工作原理：
挠性带紧套在带轮上，使带与带轮接触面间作用有正压力，靠带与带轮间的
摩擦力ΣＦｆ传递运动和动力。
第二章 带传动
二、带传动的类型
1 . 按带的截面形状分
平带 V型带 多楔带 圆形带
第二章 带传动
2.按带的传动方式分
开口传动 交叉传动 半交叉传动 多从动轮传动
解：有效拉力 Fe=1000P/v =∑Ff = F1 - F2
P=0.5KW时
Fe=1000P/v =1000×0.5/4=125N
P=1.0KW时
Fe=1000P/v =1000×1.0/4=250N
P=1.5KW时
Fe=1000P/v =1000×1.5/4=375N
P=2.0KW时
Fe=1000P/v =1000×2.0/4=500N
•通常情况下为保证 α 1≥120°，常使带传动的传动比i≤7； • 因为小轮包角 α 1 小于大轮包角α 2，计算F max 时应以α 1代入式（4）； •如果打滑，首先发生在小轮上。
第二章 带传动
挠性传动设计上PPT课件
2)使从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速 度v1，即： v2< v1 。
从动轮圆周速度相对降低量称为滑动率ε。
滑动率ε： v1 v2 100 % v1
F↑则ε↑，正常工 作时， ε=1% ～ 2%
3) 传动比不为常数即：
i n1 n2
d2
d11
≠常数
二）带传动打滑
打滑——当传递的有效拉力达到极限值Fflim时，过载引起
0.30 0.33
80
0.22 0.26 0.30 0.35
0.35 0.39
75
0.45 0.51 0.60
0.68 0.73
90
0.68 0.77 0.93
1.07 1.15
AA
110000 0.83 0.95 1.14
1.31 1.32 1.42
112
1.00 1.15 1.39
1.61 1.74
打滑
是带传动的失效形式，设计时必须避免； 发生在带和带轮的全部接触弧上。
B αβ11
n1
A
C
n2
α2
β2
D
弹性滑动
B n1
βα1 1
A
C
α2
β2
D
打滑
三. 带传动的失效形式和计算准则
一）带传动 的失效形式
1）过载打滑——由F实传＞Flim引起的失效
2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）—σmax ＞[σ] 引 起失效
B
C
0.85
0.87
0.82
0.89
0.84
0.91
0.86
m/s v≦
∆P1kW
0.01
0.02
0.03
机械设计基础第八章 机械挠性传动
图8-3 平带传动
二、带传动的类型
图8-4 各种类型的V带 a)窄V带 b)大楔角V带 c)齿形V带 d)联组V带
e、f)接头V带 g)双面V带
二、带传动的类型
如图8-5所示，普通V带的截面呈梯形，由包布层、顶胶层、底胶层和抗拉层(强力 层)组成。抗拉层又有帘布结构和线绳结构两种。前者由几层帘布(纬线较稀的织物)， 后者由一层线绳组成。线绳结构的抗拉能力较高些，故适用于带轮直径较小、转速较高 的场合，且寿命较长。抗拉层的材料有棉质，也有尼龙、人造丝等化学纤维，后者强度 较高。
如图8-8所示，带中的最大应力发生在带的紧边绕入小带轮处，此处的最大应 力可近似地表示为
四、带的弹性滑动
因为带是弹性件，受拉后会产生弹性变形。而带工作时，带的紧边与松边拉力不 同，因而带的弹性变形也不同。如图8-9所示，当带在紧边刚绕入小轮时，带与小带 轮在A(A′)处重合，转过α″1角时，虽然传动带拉力逐渐减小，带亦逐步回缩，但 不明显，故认为带轮上的B与带上的B′仍近似重合，α″max，带重新正常工作。
如图8-7所示，带传动的有效圆周力Ft由下式求得 带传动传递的功率P(kW)为
图8-7 带传动的受力分析
可以证明，带在出现打滑趋势而尚未打滑的临界状态时，带的紧边拉力F1与松边 拉力F2之间满足柔性体的欧拉公式
式中 e——自然对数的底(e=2.71828…)； f——摩擦因数，对V带，用当量摩擦因数fv代替f； α——工作时，带与带轮接触弧所对的圆心角，简称包角，单位为rad。
图8-5 V带截面结构 a)帘布结构 b)线绳结构 1—顶胶层 2—抗拉层 3—底胶层 4—包布层
第二节 带传动的工作原理和工作能力分析
一、工作原理 二、带传动的受力分析 三、带的应力 四、带的弹性滑动
二、带传动的类型
图8-4 各种类型的V带 a)窄V带 b)大楔角V带 c)齿形V带 d)联组V带
e、f)接头V带 g)双面V带
二、带传动的类型
如图8-5所示，普通V带的截面呈梯形，由包布层、顶胶层、底胶层和抗拉层(强力 层)组成。抗拉层又有帘布结构和线绳结构两种。前者由几层帘布(纬线较稀的织物)， 后者由一层线绳组成。线绳结构的抗拉能力较高些，故适用于带轮直径较小、转速较高 的场合，且寿命较长。抗拉层的材料有棉质，也有尼龙、人造丝等化学纤维，后者强度 较高。
如图8-8所示，带中的最大应力发生在带的紧边绕入小带轮处，此处的最大应 力可近似地表示为
四、带的弹性滑动
因为带是弹性件，受拉后会产生弹性变形。而带工作时，带的紧边与松边拉力不 同，因而带的弹性变形也不同。如图8-9所示，当带在紧边刚绕入小轮时，带与小带 轮在A(A′)处重合，转过α″1角时，虽然传动带拉力逐渐减小，带亦逐步回缩，但 不明显，故认为带轮上的B与带上的B′仍近似重合，α″max，带重新正常工作。
如图8-7所示，带传动的有效圆周力Ft由下式求得 带传动传递的功率P(kW)为
图8-7 带传动的受力分析
可以证明，带在出现打滑趋势而尚未打滑的临界状态时，带的紧边拉力F1与松边 拉力F2之间满足柔性体的欧拉公式
式中 e——自然对数的底(e=2.71828…)； f——摩擦因数，对V带，用当量摩擦因数fv代替f； α——工作时，带与带轮接触弧所对的圆心角，简称包角，单位为rad。
图8-5 V带截面结构 a)帘布结构 b)线绳结构 1—顶胶层 2—抗拉层 3—底胶层 4—包布层
第二节 带传动的工作原理和工作能力分析
一、工作原理 二、带传动的受力分析 三、带的应力 四、带的弹性滑动
第六章挠性传动
• 节线：指当同步带垂直其底边弯曲时，在带 中保持原长度不变的周线，通常位于承载层 的中线上。
• 梯形齿同步带分为单面同步带（常用）和 双面同步带两种。
• 同步带按节距不同分为最轻型MXL、超轻 型XXL、特轻型XL、轻型L、重型H、特重 型XH、超重型XXH七种。
• 同步带的标记内容和顺序为带长代号、带 型、宽度代号，如XXL型单面带的标记：
6.7 带的张紧与维护
一、带的张紧方法
定期张紧法，加张紧轮法 张紧轮位置：①松边常用内侧靠大轮
②松边外侧靠小轮
滑道式
摆架式
张紧轮
二、带的维护
①安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上） ②带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带， 不能曝晒 ③不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀 ④防护罩 ⑤定期张紧 ⑥安装时两轮槽应对准，处于同一平面
带工作中会跑偏。
• 二、带轮设计
• 带轮的结构设计，主要是根据带轮的节圆 直径、轴间距及安装形式确定结构形式及尺 寸。
• 三、同步带传动的设计计算
• 已知：传动的用途、传递的功率、大小带 轮的转速或传动比以及传动系统的空间尺寸 范围等。
• 设计：同步带的型号、带的长度及齿数、 中心距、带轮节圆直径及齿数、带宽及带轮 的结构和尺寸。
中带比较薄，比较轻。
齿孔带传动
三、V带及其标准
中性层(节面)
带轮基准直径D 基准长度Ld(公称长度)
1.强力层（帘布、线绳）2。拉压层（橡胶） 3.保布层（胶帆布）
标注：例 A 2240——A型带 公称长度 Li=2240mm
工作时三角带将陷入带轮的梯形槽内，通过楔形效应在 两侧面上产生摩擦闭合作用。这样可以产生很大的摩擦力， 不易打滑。承载能力比平带传动要大。
• 梯形齿同步带分为单面同步带（常用）和 双面同步带两种。
• 同步带按节距不同分为最轻型MXL、超轻 型XXL、特轻型XL、轻型L、重型H、特重 型XH、超重型XXH七种。
• 同步带的标记内容和顺序为带长代号、带 型、宽度代号，如XXL型单面带的标记：
6.7 带的张紧与维护
一、带的张紧方法
定期张紧法，加张紧轮法 张紧轮位置：①松边常用内侧靠大轮
②松边外侧靠小轮
滑道式
摆架式
张紧轮
二、带的维护
①安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上） ②带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带， 不能曝晒 ③不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀 ④防护罩 ⑤定期张紧 ⑥安装时两轮槽应对准，处于同一平面
带工作中会跑偏。
• 二、带轮设计
• 带轮的结构设计，主要是根据带轮的节圆 直径、轴间距及安装形式确定结构形式及尺 寸。
• 三、同步带传动的设计计算
• 已知：传动的用途、传递的功率、大小带 轮的转速或传动比以及传动系统的空间尺寸 范围等。
• 设计：同步带的型号、带的长度及齿数、 中心距、带轮节圆直径及齿数、带宽及带轮 的结构和尺寸。
中带比较薄，比较轻。
齿孔带传动
三、V带及其标准
中性层(节面)
带轮基准直径D 基准长度Ld(公称长度)
1.强力层（帘布、线绳）2。拉压层（橡胶） 3.保布层（胶帆布）
标注：例 A 2240——A型带 公称长度 Li=2240mm
工作时三角带将陷入带轮的梯形槽内，通过楔形效应在 两侧面上产生摩擦闭合作用。这样可以产生很大的摩擦力， 不易打滑。承载能力比平带传动要大。
五.挠性传动汇总
平带的摩擦力为：
Ff Nf FN f
V带的摩擦力为：
Ff 2Nf
FN
sin
f /
2
FN
fv
f v — 当量摩擦系数，显然 f v > f
相同条件下，V带的摩擦力大于平带，传动能力更大
三、带传动的几何尺寸
带受纵向弯曲时，在带中 保持原长度不变的任一条周线 称为节线；由全部节线构成的 面称为节面。
弹性滑动
打滑
弹性滑动引起的不良后果：
● 使从动轮的圆周速度低于主动轮 ，即 v2 < v1； ● 产生摩擦功率损失，降低了传动效率 ；
● 引起带的磨损，并使带温度升高 ；
2、传动比
滑动率ε— 弹性滑动引起的从动轮圆周速度的相对降低量
v1 v2 dd1n1 dd 2n2 1 dd 2 n2
b
2 yE dd
MPa 显然：dd↓ →σb ↑ 故：σb 1 > σb 2
带横截面的应力为三部分应力之和。 各剖面的应力分布为： 应力分析
最大应力发生在 紧边开始进入小带轮处:
max 1 c b1
由此可知，带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。
(四)、带传动的弹性滑动和传动比
紧边拉伸增量 ＝ 松边拉伸减量
紧边拉力增量 ＝ 松边拉力减量＝ △F
因此：
F1 ＝ F0 ＋△F F2 ＝ F0 －△F
F0 ＝(F1 ＋F 2) / 2
由F = F1 – F2，得：
F1 ＝ F0 ＋F/2 F2 ＝ F0 －F/2
带所传递的功率为： P ＝ F v /1000 kW v 为带速
P 增大时， 所需的F (即Ff )加大。但Ff 不可能无限增大。
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2．工作原理
两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动
3.链传动的特点及应用
优点： 平均速比im准确，无滑动； 结构紧凑，轴上压力小； 传动效率高η=98%； 承载能力高P=100KW； 可传递远距离传动amax=8m； 成本低。
缺点： 瞬时传动比不恒定； 传动不平稳； 传动时有噪音、冲击； 对安装精度要求较高。
Y、Z、A、B、C、D、E
小
大
YZ
A
B
C
D
E
普通V带的截面尺寸 GB/T11544-1997 （2）长度标准
基准长度为标准值（公称长度）。
4．标记
由带型号、基准长、标准号（GB/T11544-1997）组成。如 B-4000GB/T11544-1997。 通常打印在带的外表面。
动和动力的。有同步齿形带传动和齿孔带传动两种形式。 1．同步齿形带传动 2.齿孔带
特点：兼有带传动和齿轮传动 的优点，吸振、i 准确。常用于 传动比要求较准确的中、小功率 的传动，如电影放映机、打印机、 录音机、磨床及医用机械中
轿车发动机
机器人关节
二、链传动 1．链传动的组成 链传动由主动链轮、从动链轮 和绕在链轮上的链条所组成。
一、普通V带
1.V带的结构 是无接头的环形带
V 包布层：橡胶帆布，保护作用
带 伸张层：拉伸 截
帘布结构：一般传动
面 强力层：承受载荷的主体
组
绳芯结构：柔韧性好、直径小、速度高的场合
成 压缩层：压缩
2．几个重要概念
节面：带绕过带轮弯曲时，内、外层之间长度不变的中性层。
节宽：节面的宽度b p。
基准直径：V带装在带轮上后，与节宽对应的带轮直径d d 。 基准长度：与带轮基准直径处相对应的带的周线长度，用Ld表示。
5.摩擦带传动的应用
摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不严格、中心 距较大、传递功率不大的高速级传动中。通常，传递的功率小 于100kW，带速为5~25m/s，传动比不超过7~10，传动效率约 为0.94～0.97。
拖拉机
汽车发动机
（二）啮合带传动 利用带内侧的齿或孔与带轮表面上的齿相互啮合来传递运
根据挠性元件不同可分为带传动和链传动两类。 一、带传动
带传动的组成：由主动带轮、 从动带轮和紧套在两轮上的传 动带组成
摩擦带传动 根据工作原 理不同分为
啮合带传动
（一）摩擦带传动
1．工作原理：当原动机驱动主动带 轮转动时，由于带与带轮之间摩擦 力的作用，使从动带轮一起转动， 从而实现运动和动力的传递。
一、传动概述
机器： 动力机
传动装置
工作机
将原动机部分输出的运动和动力传递给工作机的中间环节，称为 传动部分，简称传动 .
电传动
采用电力设备、电气元件，利用调整其电参数来传递运动 和动力
传 动
液、气传动
采用液、气压元件，利用液、气体作为工作介质，以其压 力来传递运动和动力
摩擦传动：摩擦带传动 机械传动
2.带传动形式
开口传动：两轴平行，ω1、ω2同向。 交叉传动：两轴平行，ω1、ω2反向。 半交叉传动：两轴交错，不能逆转。
开口传动 开口传动
交叉传动 交叉传动
3．按传动带的截面形状分 （1）平带： 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。
胶帆布平带、编织带、高速带。
整卷出售、接头
无接头
平带传动结构简单，带轮也容易制造， 在传动中心距较大的场合,应用较多。
应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣，中低速传动：传动 比≤8，P≤100KW，V≤12-15m/s，如农业机械、建筑机械、石 油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。
第二节 普通V带和V带轮
V带： •普通V带、窄V带、宽V带 用于调速机构中。
应用最广
美国50年代研制：承载高、尺寸。
4.摩擦带传动的特点
能吸收振动，缓和冲击,传动平稳，噪音小； 过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过 载保护作用； 结构简单，制造、安装和维护方便，成本低； 带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传 动比，传动精度和传动效率低； 由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力； 带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑； 带的寿命较短，需要经常更换； 不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。
当机械传动传递转动时，主动件的转速n1与从动件转速n2的比值称为传动比，
用i表示 。
i n1
n2
当传动比i<1时，n1< n2，为增速传动。i值越小，机械传动增大转速的能力越强
当传动比i>1时，n1>n2，为减速传动，i值越大，机械传动降低转速的能力越强
第一节 挠性传动的类型、特点与应用
挠性传动：通过中间挠性件传递运动和动力的传动形式。当 主动轴与从动轴相距较远时，常采用挠性传动。
啮合传动：齿轮传动、链传动、蜗杆传动等
采用机械零件组成的传动装置来传递运动和动力
二、机械传动的工作能力
机械传动的工作能力，可以用传递的功率、传动的效率及传动比来表示 。
1．功率
传递功率P反映传动系统的传动能力。 传递功率与传递的圆周力F、圆周速度v、转速n、转矩T的关系为：
P Fv
1000
P Tn
（2）V 带： 带截面形状为梯 形，带轮制有梯形轮槽,两侧面 为工作表面。
应用最广的带传动，在同样的张 紧力下，Ｖ带传动较平带传动传递功 率大。
(3）多楔带:是在平带 基体上由多根V带组成 的传动带。
兼有平带和V带的优点，工作接触面数多，摩擦力大， 柔韧性好，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。
（4）圆形带： 横截面为圆形。 只用于小功率传动。
9550
F：N；v：m/s：n：r/min；T：Nm。
2．效率 传动输出功率P2与输入功率P1的比值称为机械传动的效率，用η表示，即：
P2 P1
效率是衡量传动质量的重要指标
在多级传动中，总效率效率为η=η1.η2.η3.….. ηn。 η1、η2、η3、….. ηn为各级传动的效率。
3．传动比 传动比反映了机械传动增速和减速的能力。
中心距：两带轮轴线间的距离a。
Ld
2a
2
(dd1
dd
2
)
(dd
2
dd1)2 4a
包角：带与带轮接触弧所对应的中心角α。
小带轮的包角：
1
180
dd 2
a
dd1
57.3
３.V带的规格标准
普通V带已标准化
（1）截面尺寸标准 楔角均为40°
按截面尺寸从小到大可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号 。
两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动
3.链传动的特点及应用
优点： 平均速比im准确，无滑动； 结构紧凑，轴上压力小； 传动效率高η=98%； 承载能力高P=100KW； 可传递远距离传动amax=8m； 成本低。
缺点： 瞬时传动比不恒定； 传动不平稳； 传动时有噪音、冲击； 对安装精度要求较高。
Y、Z、A、B、C、D、E
小
大
YZ
A
B
C
D
E
普通V带的截面尺寸 GB/T11544-1997 （2）长度标准
基准长度为标准值（公称长度）。
4．标记
由带型号、基准长、标准号（GB/T11544-1997）组成。如 B-4000GB/T11544-1997。 通常打印在带的外表面。
动和动力的。有同步齿形带传动和齿孔带传动两种形式。 1．同步齿形带传动 2.齿孔带
特点：兼有带传动和齿轮传动 的优点，吸振、i 准确。常用于 传动比要求较准确的中、小功率 的传动，如电影放映机、打印机、 录音机、磨床及医用机械中
轿车发动机
机器人关节
二、链传动 1．链传动的组成 链传动由主动链轮、从动链轮 和绕在链轮上的链条所组成。
一、普通V带
1.V带的结构 是无接头的环形带
V 包布层：橡胶帆布，保护作用
带 伸张层：拉伸 截
帘布结构：一般传动
面 强力层：承受载荷的主体
组
绳芯结构：柔韧性好、直径小、速度高的场合
成 压缩层：压缩
2．几个重要概念
节面：带绕过带轮弯曲时，内、外层之间长度不变的中性层。
节宽：节面的宽度b p。
基准直径：V带装在带轮上后，与节宽对应的带轮直径d d 。 基准长度：与带轮基准直径处相对应的带的周线长度，用Ld表示。
5.摩擦带传动的应用
摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不严格、中心 距较大、传递功率不大的高速级传动中。通常，传递的功率小 于100kW，带速为5~25m/s，传动比不超过7~10，传动效率约 为0.94～0.97。
拖拉机
汽车发动机
（二）啮合带传动 利用带内侧的齿或孔与带轮表面上的齿相互啮合来传递运
根据挠性元件不同可分为带传动和链传动两类。 一、带传动
带传动的组成：由主动带轮、 从动带轮和紧套在两轮上的传 动带组成
摩擦带传动 根据工作原 理不同分为
啮合带传动
（一）摩擦带传动
1．工作原理：当原动机驱动主动带 轮转动时，由于带与带轮之间摩擦 力的作用，使从动带轮一起转动， 从而实现运动和动力的传递。
一、传动概述
机器： 动力机
传动装置
工作机
将原动机部分输出的运动和动力传递给工作机的中间环节，称为 传动部分，简称传动 .
电传动
采用电力设备、电气元件，利用调整其电参数来传递运动 和动力
传 动
液、气传动
采用液、气压元件，利用液、气体作为工作介质，以其压 力来传递运动和动力
摩擦传动：摩擦带传动 机械传动
2.带传动形式
开口传动：两轴平行，ω1、ω2同向。 交叉传动：两轴平行，ω1、ω2反向。 半交叉传动：两轴交错，不能逆转。
开口传动 开口传动
交叉传动 交叉传动
3．按传动带的截面形状分 （1）平带： 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。
胶帆布平带、编织带、高速带。
整卷出售、接头
无接头
平带传动结构简单，带轮也容易制造， 在传动中心距较大的场合,应用较多。
应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣，中低速传动：传动 比≤8，P≤100KW，V≤12-15m/s，如农业机械、建筑机械、石 油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。
第二节 普通V带和V带轮
V带： •普通V带、窄V带、宽V带 用于调速机构中。
应用最广
美国50年代研制：承载高、尺寸。
4.摩擦带传动的特点
能吸收振动，缓和冲击,传动平稳，噪音小； 过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过 载保护作用； 结构简单，制造、安装和维护方便，成本低； 带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传 动比，传动精度和传动效率低； 由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力； 带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑； 带的寿命较短，需要经常更换； 不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。
当机械传动传递转动时，主动件的转速n1与从动件转速n2的比值称为传动比，
用i表示 。
i n1
n2
当传动比i<1时，n1< n2，为增速传动。i值越小，机械传动增大转速的能力越强
当传动比i>1时，n1>n2，为减速传动，i值越大，机械传动降低转速的能力越强
第一节 挠性传动的类型、特点与应用
挠性传动：通过中间挠性件传递运动和动力的传动形式。当 主动轴与从动轴相距较远时，常采用挠性传动。
啮合传动：齿轮传动、链传动、蜗杆传动等
采用机械零件组成的传动装置来传递运动和动力
二、机械传动的工作能力
机械传动的工作能力，可以用传递的功率、传动的效率及传动比来表示 。
1．功率
传递功率P反映传动系统的传动能力。 传递功率与传递的圆周力F、圆周速度v、转速n、转矩T的关系为：
P Fv
1000
P Tn
（2）V 带： 带截面形状为梯 形，带轮制有梯形轮槽,两侧面 为工作表面。
应用最广的带传动，在同样的张 紧力下，Ｖ带传动较平带传动传递功 率大。
(3）多楔带:是在平带 基体上由多根V带组成 的传动带。
兼有平带和V带的优点，工作接触面数多，摩擦力大， 柔韧性好，用于结构紧凑而传递功率较大的场合。
（4）圆形带： 横截面为圆形。 只用于小功率传动。
9550
F：N；v：m/s：n：r/min；T：Nm。
2．效率 传动输出功率P2与输入功率P1的比值称为机械传动的效率，用η表示，即：
P2 P1
效率是衡量传动质量的重要指标
在多级传动中，总效率效率为η=η1.η2.η3.….. ηn。 η1、η2、η3、….. ηn为各级传动的效率。
3．传动比 传动比反映了机械传动增速和减速的能力。
中心距：两带轮轴线间的距离a。
Ld
2a
2
(dd1
dd
2
)
(dd
2
dd1)2 4a
包角：带与带轮接触弧所对应的中心角α。
小带轮的包角：
1
180
dd 2
a
dd1
57.3
３.V带的规格标准
普通V带已标准化
（1）截面尺寸标准 楔角均为40°
按截面尺寸从小到大可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号 。