机械设计基础挠性传动
合集下载
《机械设计基础》课程教案主题12 带传动
主题12 带传动一、教学目标1、掌握带传动的受力、应力分析2、能区别弹性滑动与打滑3、了解带传动的类型与特点。
4、掌握带传动的应力分布规律二、课时分配本章绪论共 5 个单元，本章安排 6 个学时。
其中理论学时 5 个学时，实践学时 1 个学时。
三、教学重点带传动工作原理、受力分析、带的应力分布图四、教学难点弹性滑动与打滑的区别五、教学内容单元1 带传动一、带传动的特点带传动是利用一种中间挠性件的摩擦传动。
有以下特点：（1）具有良好的弹性，能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，噪声小;（2）过载时，传动带在轮缘上会打滑，起到安全保护的作用，可以避免其他零件的损坏;（3）适宜用在两轴中心距较大的场合;（4）结构简单，制造、安装、维护方便，成本低;（5）不能保证准确的传动比，传动效率较低，轴、轴承承受的压力较大，带的使用寿命短，外廓尺寸较大。
二、带传动的类型（1）平带传动：平带的横截面为矩形，平带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动和交叉式传动等。
开口式传动的两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动的两带轮转向相反，传动带容易磨损。
（2）V带传动：V带的横截面为梯形， V带传动是把V带紧套在带轮上的梯形槽内，使V带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。
（3）圆带传动：圆带的横截面为圆形。
圆带传动只适用于低速、轻载的机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。
三、带传动的应用带传动无论是在精密机械，还是工程机械、矿山机械、化工机械、交通运输、农业机械等中，都得到广泛使用。
由于带传动的效率和承载能力较低，不适用于大功率传动。
工作速度太低时，传动尺寸大而不经济；速度太高时，离心力又会减少带轮间的压紧程度，降低传动能力和带的寿命。
故带传动用于要求传动平稳、传动比不要求准确、中小功率的远距离传动。
一般带传动的传递功率为P≤50kW，带速v为5～25m/s，高速带的带速可达60m/s，传动比i≤7。
机械设计基础——带传动
F F1 F2 b)
带传动所传递的功率： P F F------有效拉力 N
1000 带的速度 m / s
P------功率 Kw
当带和带轮间有全面滑动趋势时，摩擦力达到最大
值，即有效圆周力达到最大值。此时，紧边拉力F1和松 边拉力F2之间的关系可用欧拉公式表示：
F1 e f c) F2
用 P0表示 查表8.7~8.17
试验条件：包角 =1800、i 1、特定带长、工作平稳。
2.额定功率-------单根普通v带在设计所给定的实际条件下
允许传递的功率。
用 [P0] 表示
[P0]=(P0+⊿P0)KαKL
P0
Kb n1 (1
1 Ki
)
功率增量
Kw
Ｋb 弯曲影响系数(当i 1时)， 查表8.18
1000
若带速超过范围，应重新选小带轮直径dd1。
5．确定中心距a和V带基准长度Ld
a太小，结构紧凑，但带短，使绕转次数增多，降 低带的寿命，同时包角α 减小，降低传动能力。
a太大，传动结构尺寸增大，高速时带容易颤动。
①初步确定中心距a0 0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
②带的基准长度计算公式
设计的主要内容： 1.选择v带的型号、带长和根数； 2.传动中心距； 3.确定带轮的基准直径； 4.绘制带轮的零件图。
设计步骤：
1．确定计算功率Pc
Pc=KAP （ kw） P-----传递的额定功率 Kw
（如电动机的额定功率 ）
KA-----工况系数 查表8.21
2．选择V带的型号
计算功率Pc
查图8.12(P131)
结构紧凑
特点 传递很大功率
带传动所传递的功率： P F F------有效拉力 N
1000 带的速度 m / s
P------功率 Kw
当带和带轮间有全面滑动趋势时，摩擦力达到最大
值，即有效圆周力达到最大值。此时，紧边拉力F1和松 边拉力F2之间的关系可用欧拉公式表示：
F1 e f c) F2
用 P0表示 查表8.7~8.17
试验条件：包角 =1800、i 1、特定带长、工作平稳。
2.额定功率-------单根普通v带在设计所给定的实际条件下
允许传递的功率。
用 [P0] 表示
[P0]=(P0+⊿P0)KαKL
P0
Kb n1 (1
1 Ki
)
功率增量
Kw
Ｋb 弯曲影响系数(当i 1时)， 查表8.18
1000
若带速超过范围，应重新选小带轮直径dd1。
5．确定中心距a和V带基准长度Ld
a太小，结构紧凑，但带短，使绕转次数增多，降 低带的寿命，同时包角α 减小，降低传动能力。
a太大，传动结构尺寸增大，高速时带容易颤动。
①初步确定中心距a0 0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
②带的基准长度计算公式
设计的主要内容： 1.选择v带的型号、带长和根数； 2.传动中心距； 3.确定带轮的基准直径； 4.绘制带轮的零件图。
设计步骤：
1．确定计算功率Pc
Pc=KAP （ kw） P-----传递的额定功率 Kw
（如电动机的额定功率 ）
KA-----工况系数 查表8.21
2．选择V带的型号
计算功率Pc
查图8.12(P131)
结构紧凑
特点 传递很大功率
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
机械设计基础单元9 摩擦轮传动和挠性件传动
N——正压力（N）。
防止打滑的途径： （1）增大摩擦系数 将其中一个摩擦轮用钢或铸铁材料制造，在另一 个摩擦轮的工作表面粘上石棉、皮、橡胶布、塑料或 纤维材料等可增大摩擦系数。 （2）增大正压力 可以在摩擦轮上安装弹簧或其它施力装置，但施 力后会增加作用在轴或轴承上的载荷，导致增大传动 机构的尺寸，如图所示。
平带类型
帆布芯平带
编织平带
锦纶片复合平带
结构
有棉织、毛织和缝合棉 承载层为锦纶片（有单
由数层挂胶帆布粘合，布带，以及用于高速传动 层 和 多 层 ） ， 工 作 面 上
分开边和包边式
的丝、麻、锦纶编织带。 粘有铬鞣革、挂胶帆布
带面有覆胶和不覆胶两种 或特殊织物等层压而成
特点 应用
抗拉强度大，耐温性 好，价廉；耐热、耐油 性能差，开边式较柔软
摩擦轮传动中的弹性滑动
橡胶时取3%。
打滑是可以避免的，弹性滑动是摩擦传动的固有现象，是不可避免的。
退出 首页
任务1 绘制平面机构运动简图
练习题
1.判断题
（1）摩擦轮传动适合传递大转矩。
（）
（2）摩擦轮传动可以方便实现变向、变速等运动的调整。
（）
（3）摩擦轮传动的主动轮表面常衬上一层石棉、皮革、橡胶布、塑料或纤维材
车 驱 动 装 样压紧力的条件下，可以增大切向摩擦
置 等 机 械 力，提高传动功率。但易发热与磨损，
中
传动效率较低，对加工和安装要求较高。
常用于大 功率摩擦 压力机
设计安装时应保证轴线的相对位置正确， 锥顶应重合。分两轴垂直与不垂直两种
用于摩擦 压力机等
结构简单，制造方便，压紧力大；易发 热与磨损，效率低；对加工、安装要求 高。分圆柱与圆锥摩擦两种
防止打滑的途径： （1）增大摩擦系数 将其中一个摩擦轮用钢或铸铁材料制造，在另一 个摩擦轮的工作表面粘上石棉、皮、橡胶布、塑料或 纤维材料等可增大摩擦系数。 （2）增大正压力 可以在摩擦轮上安装弹簧或其它施力装置，但施 力后会增加作用在轴或轴承上的载荷，导致增大传动 机构的尺寸，如图所示。
平带类型
帆布芯平带
编织平带
锦纶片复合平带
结构
有棉织、毛织和缝合棉 承载层为锦纶片（有单
由数层挂胶帆布粘合，布带，以及用于高速传动 层 和 多 层 ） ， 工 作 面 上
分开边和包边式
的丝、麻、锦纶编织带。 粘有铬鞣革、挂胶帆布
带面有覆胶和不覆胶两种 或特殊织物等层压而成
特点 应用
抗拉强度大，耐温性 好，价廉；耐热、耐油 性能差，开边式较柔软
摩擦轮传动中的弹性滑动
橡胶时取3%。
打滑是可以避免的，弹性滑动是摩擦传动的固有现象，是不可避免的。
退出 首页
任务1 绘制平面机构运动简图
练习题
1.判断题
（1）摩擦轮传动适合传递大转矩。
（）
（2）摩擦轮传动可以方便实现变向、变速等运动的调整。
（）
（3）摩擦轮传动的主动轮表面常衬上一层石棉、皮革、橡胶布、塑料或纤维材
车 驱 动 装 样压紧力的条件下，可以增大切向摩擦
置 等 机 械 力，提高传动功率。但易发热与磨损，
中
传动效率较低，对加工和安装要求较高。
常用于大 功率摩擦 压力机
设计安装时应保证轴线的相对位置正确， 锥顶应重合。分两轴垂直与不垂直两种
用于摩擦 压力机等
结构简单，制造方便，压紧力大；易发 热与磨损，效率低；对加工、安装要求 高。分圆柱与圆锥摩擦两种
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
机械设计基础第10章 挠性传动..
授课题目：第10章挠性传动10.1 挠性传动概述10.2 带传动教学大纲要求：（1）了解挠性传动的类型、特点和应用；（2）熟悉带传动的类型、特点；（3）熟悉有关的基本概念、V代标注；（4）熟悉V带和V带轮的结构。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：（1）了解挠性传动的类型、特点和应用；（2）熟悉带传动的类型、特点；（3）掌握有关的基本概念、V带标注；（4）熟悉V带和V带轮的结构。
教学重点及难点：V带和V带轮的结构设计。
作业、讨论题、思考题：思考题10-1课后总结分析：挠性传动；带传动的类型、特点；基本概念、V带标注；V带和V带轮的结构。
图10—1 挠性传动原理图挠性传动的特点主要有：具有缓冲、吸振作用，故传动较平稳；结构简单，易于制造，安装要求低；由于两轮不需要直接接触，可根据需要选择挠性元件的长度，因此，可用于中心距较大的传动；在相同条件下，与其他传动相比，传动简单，制造成本较低。
挠性传动的类型和应用( b)啮合带传动 ( c)链传动图10—2 啮合型挠性传动图10—3 牵引式挠性传动—磁头 3—驱动轮 4—小车 5—钢带图10—4 摩擦型带传动摩擦型带传动的类型和特点摩擦型带传动的类型根据横截面的形状，摩擦型带传动可分为平带、Ｖ带和特殊截面带（如多楔带、圆带等）三大类（如图10—5所示）。
(a)平带 (b)Ｖ带 (c) 圆带 (d)多楔带图10—5 带的横截面(a) (b)图10—7 Ｖ带的构造Ｖ带的截面尺寸已经标准化，根据GB/T11544—1997规定，普通Ｖ带按截面尺寸由小到大分为：、D、E七种型号，其中绳芯结构Ｖ带仅用在Z、A、B、C四种型号，其截面尺寸见表授课题目：第10章挠性传动10.4 摩擦带传动的工作情况分析教学大纲要求：讲授摩擦带传动的工作分析；讲授弹性滑动与打滑、传动比；讲授带的应力分析。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握摩擦带传动的工作分析；熟悉弹性滑动与打滑、传动比；了解带的应力分析。
机械设计基础第8章 挠性传动
1）传动的外廓尺寸较大； 2）需要张紧装置； 3）由于带的弹性滑动，不能保证传动比恒定； 4）带的寿命较短； 5）传动效率较低； 6）对轴和轴承的压力较大。 带传动通常用于中、小功率电动机与工作机械之间的动力传递。 目前V带传动应用最广，一般带速为v=5～25m/s。
§8-1带传动概述
一、带传动的工作原理
第8章 挠性传动设计
带传动概述
带传动的几何计算及基本理论 普通V带传动设计
链传动概述
链传动工作情况分析 滚子链传动设计
挠性传动（Flexible drive）：
中间有环形挠性构件的一种传动 带传动(belt drives)、链传动(chain drives)
适用于中心距较大的场合
带传动的特点
优点 1）传动中心距较大； 2）带具有较好的阻尼，可缓冲、减振； 3）过载时带与带轮间会出现打滑，可防止损坏其他零件； 4）结构简单、成本低廉。 缺点
平带(Flat belt) 结构简单，效率较高，中心距较大时用 传动能力较平带大，应用最广 多楔带(Poly-rib) 用于较大功率、紧凑的场合 圆带(Round) 传递功率较小，用于轻、小型机械 V带 (V belt )
为什么在相同条件下，V带传动能力较平带更大？
当V带传动与平带传动的初拉力相等，即带压向带轮的压 力相同 时：
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＝2Ey/dd1 σb2＝2Ey/dd2 式中：y为带的中性层到最外层的垂直距离(mm)；E为带的弹性模量 (MPa)；d为带轮直径(对V带带轮，d为基准直径)。
弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上
最大应力发生在紧边与小带轮相切处(紧边开始绕上小带轮处）
传递给定载荷时，不打滑且具有足够的疲劳强度和寿命 不打滑条件：
机械设计基础第八章
， 当量摩擦系数 f′>f， V带传动能力更大。 带传动能力更大。 带传动能力更大 注意： 带楔角为 带楔角为40° 注意：V带楔角为 ° 带轮槽角小于40° 带轮槽角小于 °。
带传动概述
二、带传动的结构（阅读） 带传动的结构（阅读） 机构传动中应用最广的是普通V带传动。（窄 带 机构传动中应用最广的是普通 带传动。（窄V带、宽V带、大 带传动。（ 带 楔角V带 汽车V带 楔角 带、汽车 带） 普通V带是标准件 制成无接头的环形， 带是标准件， 普通 带是标准件，制成无接头的环形，按剖面尺寸大小分为 Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，剖面尺寸由小到大。注意： 七种型号， 、 、 、 、 、 、 七种型号 剖面尺寸由小到大。注意： 节宽b 节径d 和基准直径d 基准长度L 节宽 p、节径 p和基准直径 d，基准长度 d。
带传动的几何计算及基本理论
五、带传动的主要失效形式及设计准则 1、主要失效形式 、 （1）打滑。当传递的圆周力 超过了带与带轮之间摩擦力 ）打滑。当传递的圆周力F超过了带与带轮之间摩擦力 总和的极限时，发生过载打滑，使传动失效。 总和的极限时，发生过载打滑，使传动失效。 （2）疲劳破坏。传动带在变应力的长期作用下，因疲劳而 ）疲劳破坏。传动带在变应力的长期作用下， 发生裂纹、脱层、松散、直到断裂。 发生裂纹、脱层、松散、直到断裂。 2、设计准则 、 在不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。 在不打滑的前提下， 六、带传动的设计条件和传动功率 根据设计准则，带传动应满足以下两个条件： 根据设计准则，带传动应满足以下两个条件： 1、不打滑条件 、 1000 P 1 F1 ) F= F f lim = F1 F2 = F1 = F1 (1 F≤Fflim fα 1 e fα 1 V
朱明zhubob机械设计基础第五章挠性件传动习题答案
第五章1．带传动有哪些主要类型？各有什么特点？摩擦型带传动，依靠摩擦力使传动带运动而驱动从动轮转动。
啮合型带传动，主要靠传动带与带轮上的齿相互啮合来传递运动和动力，啮合带除保持了摩擦带传动的优点外，还具有传递功率大、传动比准确等优点，多用于如录音机、数控机床等要求传动平稳、传动精度较高的场合。
2．与平带传动相比，V带传动有何优缺点？在同样张紧力下，V带比平带传动能产生更大的摩擦力、更高的承载能力、更大的传动功率，除此以外V带传动还具有标准化程度高、传动比大、结构紧凑等优点。
3．带传动中，紧边和松边是如何产生的？怎样理解紧边和松边的拉力差即为带传动的有效拉力？带绕入主动轮一边的拉力由F0增大到F1，称为紧边，F1为紧边拉力；另一边拉力由F0减少到F2，称为松边，F2为松边拉力。
4．带的工作速度一般为5～25 m/s，带速为什么不宜过高又不宜过低？带速太高，则离心力大，带与带轮间的正压力减小，传动能力下降；带速太低，会使传递的圆周力增大，带的根数增多。
5．为什么说弹性滑动是带传动的固有特性？弹性滑动对传动有什么影响？是什么原因引起的？带是弹性带，受拉后会产生弹性变形。
造成传动比不稳定。
弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，是不可以避免的。
6．带传动的打滑是怎样产生的？打滑多发生在大轮上还是小轮上？为什么？刚开始打滑前，紧边拉力与松边拉力有什么关系？打滑是由于带传动的工作载荷超过了带与带轮之间摩擦力的极限值所引起的。
对于开式传动，由于小带轮上的包角α1小于大带轮的包角α2，所以打滑总是先发生在小带轮上。
7．一磨床的电动机和主轴箱之间采用垂直布置的普通V带传动。
电动机功率P = 7.5 kW，转速n1 = 1450 r/min，传动比i = 2.1，试设计此普通V带传动。
8．与带传动和齿轮传动相比，链传动有哪些优缺点？它主要适用何种场合？（1）链传动是啮合传动，无弹性滑动和打滑现象。
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
机械设计基础带传动第4章
由全部节线构成的面称为节面；
（3）节宽bp 节面宽度称为节宽bp。 （4）基准直径d
在V带轮上与所配用V带的节宽bp相对 应的带轮直径称为基准直径d。
（5）基准长度Ld
V带在规定的张 紧力下，位于带轮基准直径上的
周线长度称为基准长度Ld 。
15
普通V带已标准化，其周线长度Ld为 带的基准长度。普通V带的基准长度系列 见教材表4-2。
一、应力分布 1. 拉应力 2. 弯曲应力 3. 离心应力
紧边:1 F1 / A; 松边 : 2 F2 / A
e
b
E
h/D
b2
max 2
1
c 1
b1
b
最大应力位于 紧边进入小带轮的 接触点处
max c 1 b1
d
从动
主动
c
C a
FC
/
A
楔角φ
40°
每米质量q（kg/m） 0.04 0.06 0.10 0.17 0.30 0.60 0.87
4.2.2 V带轮
设计要求：质量小且分布均匀，结构工艺性好，安 装对中性好，内应力小，动平衡好，轮槽工作面质 量好。
V带轮的材料
带传动一般安装在传动系统的高速级，带轮的转速较高，故 要求带轮要有足够的强度。
2
挠性传动是一种常见的机械传动，通常由两个或多
个传动轮和中间环形挠性件组成，通过挠性件在传动轮之 间传递运动和动力。根据挠性件的类型，挠性传动主要有 带传动、链传动和绳传动，其传动轮分别为带轮、链轮和 绳轮，挠性件分别为传递带、传递链和传动绳；按工作原 理来分，挠性传动又分为摩擦型传动和啮合型传动。
坏。 • 能适应两轴中心距较大的场合。 • 结构简单，制造容易、维护方便，成本低。
（3）节宽bp 节面宽度称为节宽bp。 （4）基准直径d
在V带轮上与所配用V带的节宽bp相对 应的带轮直径称为基准直径d。
（5）基准长度Ld
V带在规定的张 紧力下，位于带轮基准直径上的
周线长度称为基准长度Ld 。
15
普通V带已标准化，其周线长度Ld为 带的基准长度。普通V带的基准长度系列 见教材表4-2。
一、应力分布 1. 拉应力 2. 弯曲应力 3. 离心应力
紧边:1 F1 / A; 松边 : 2 F2 / A
e
b
E
h/D
b2
max 2
1
c 1
b1
b
最大应力位于 紧边进入小带轮的 接触点处
max c 1 b1
d
从动
主动
c
C a
FC
/
A
楔角φ
40°
每米质量q（kg/m） 0.04 0.06 0.10 0.17 0.30 0.60 0.87
4.2.2 V带轮
设计要求：质量小且分布均匀，结构工艺性好，安 装对中性好，内应力小，动平衡好，轮槽工作面质 量好。
V带轮的材料
带传动一般安装在传动系统的高速级，带轮的转速较高，故 要求带轮要有足够的强度。
2
挠性传动是一种常见的机械传动，通常由两个或多
个传动轮和中间环形挠性件组成，通过挠性件在传动轮之 间传递运动和动力。根据挠性件的类型，挠性传动主要有 带传动、链传动和绳传动，其传动轮分别为带轮、链轮和 绳轮，挠性件分别为传递带、传递链和传动绳；按工作原 理来分，挠性传动又分为摩擦型传动和啮合型传动。
坏。 • 能适应两轴中心距较大的场合。 • 结构简单，制造容易、维护方便，成本低。
《机械设计基础》第十章 带传动
10.2.2 带传动工作时的应力分析
带是在变应力下工作，当应力较大，应力变化频率较高时，带将很快产生疲劳 断裂而失效，从而限制了带的使用寿命。带传动工作时，带所受应力有如下几种：
机械设计基础
1．由紧边拉力和松边产生的拉应力
紧边拉应力 松边拉应力
2．由离心力产生的拉应力
∵F1> F2
∴ σ 1＞ σ 2
FQ=2ZFo
机械设计基础
10．带轮结构的设计
带轮结构的设计根据带轮槽型、槽数、基准直径和轴的尺寸确定。参 见本章10.4节部分或有关机械设计手册。
【例 10-1】 设计一带式输送机的普通 V 带传动。原动机为 Y112M-4 异步电动机， 其额定功率 P =4kW， 满载转速 n1 =1440 r/min， 从动轮转速 n 2 =470 r/min， 单班制工作， 载荷变动较小，要求中心距 a ≤550 mm。 解.（1）确定计算功率 Pc 由表 10-7 查的 K 1.1 ，故
机械设计基础
6、验算小带轮包角
对于V带，一般要求α1≥120°，否则，应增大中心距或加 张紧轮。 7、确定V带的根数
为了使每根V带受力均匀，带的根数不宜太多，通常取带的 根数小于10根。 机械设计基础
8、计算初拉力F0 初拉力F0的大小对带传动的正常工作及寿命影响很大。初拉 力不足，易出现打滑；初拉力过大，则V带寿命降低，压轴力增 大。
式中PC——计算功率，kW； Z——V带的根数； v——V带速度，m/s； Kα——包角修正系； q——v带每米长质量，kg/m。 由于新带易松弛，所以对于非自动张紧的带传动，安装新 带时的初拉力应为上述初拉力的1.5倍。 机械设计基础
9、计算轴压力 V带作用在轴上的压力FQ一般可近似按两边的初拉力F0的合 力来计算。
机械设计基础 第13章 带传动
带传动和链传动是通过挠性曳（ye）引元 件，在两个或多个传动轮之间传递运动和动 力。故，也称挠性传动 带传动中所使用的挠性曳引元件为各种形式 的传动带，为摩擦传动。 链传动中所用的挠性曳引元件为各种形式的 传动链。链传动通过链条的各个链节与链轮轮 齿相互啮合实现传动。
§13—1 带传动的类型和应用
1 1
c
dd
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从动 从动
b1 b1
主动 主动
c c
2
2
σσmxax ma
qV 2 σ C = FC / A = A
v是带速，m/s。
σσ1 1
qV 2 σ C = FC / A = A
σc为v的二次曲线，当v较小时，影响不大。v↑ σc ↑ ， 当v ↑一定时， σc ↑↑，影响巨大。故 v 不可过大。 另：v大，离心力大，带与带轮压紧力↓， Ffmax ↓， 传动能 力↓，故 v 也不可过大。 3. 弯曲应力 带运动到带轮处产生弯曲，有弯曲应力。 σb1 ， σb2
F2 = Fe
1 e
fα 1
−1
Fe = F1 (1 −
1 e
fα 1
)
四、Ffmax大小——为了保证正常工作，需要知道
极限状态下
F f max = F1 − F2 = F2 (e fα1 − 1)
2 F0 = F1 + F2 = F2 (e fα1 + 1)
F1 = e fα 1 F2
两式相除
F f max
1 2
当弹性滑动扩展到整个带轮时，带打滑， Fe > Ffmax 。 开式传动：α1< α2，打滑总是发生在小带轮处 。 打滑可以避免，使 Fe < Ffmax 。 弹性滑动与打滑的区别：原因、现象、后果、能否避免。
机械设计基础 完整课件 第7章 挠性传动设计
4.链传动的运动分析
链传动为啮合传动，且为部分挠性传动，因而产生运动不均匀性，是不可避 免的特有性质。
5. 参数选择 1）带传动。在满足工作条件下，其参数选择应综合考虑。应尽可能使带轮 包角α 增大，以增加可传递的圆周力；在 d ≥ d min 的前提下 d 应尽量小，以减小
结构；中心距满足 0.7(dd1 + dd2 ) ≤ a ≤ 2(dd1 + dd2 ) 。
（1）弹性滑动存在；
（2）打滑存在；
（3）打滑和弹性滑动同时存在； （4）强烈的振动与噪声。
7．链传动中，合理的链条长度与节距间的关系为______。
（1）LP 应等于奇数倍链节距；
7-4
机械设计基础（近机类）学习指导
（2）LP 应等于偶数倍链节距； （3）可为任意值； （4）按链轮齿数来决定。
8．根据滚子链传动的瞬时传动比i = ω 1 = d2 cosλ （γ、β分别为链节铰链在 ω 2 d1 cos β
( ) z =
pc p0 + ∆p0
kα kL
中，
p0 代 表
_______________。
7-3
机械设计基础（近机类）学习指导
9．带传动的传动比不准确，是因为带传动中存在着不可避免的 ________________现象。
10．链传动和带传动相比较，链传动作用在轴和轴承上的压轴力_________。
机械设计基础（近机类）学习指导
第 7 章 挠性传动设计
7.1 教学基本要求
1.熟练掌握挠性传动的特点、类型和应用场合； 2.熟练掌握传动带的受力分析、应力分析、失效形式； 3.掌握传动带弹性滑动的性质； 4.熟练掌握传动链的运动分析、失效形式； 5.了解挠性传动中各参数对设计的影响及其选择方法； 6.能够熟练进行挠性传动设计计算。
链传动为啮合传动，且为部分挠性传动，因而产生运动不均匀性，是不可避 免的特有性质。
5. 参数选择 1）带传动。在满足工作条件下，其参数选择应综合考虑。应尽可能使带轮 包角α 增大，以增加可传递的圆周力；在 d ≥ d min 的前提下 d 应尽量小，以减小
结构；中心距满足 0.7(dd1 + dd2 ) ≤ a ≤ 2(dd1 + dd2 ) 。
（1）弹性滑动存在；
（2）打滑存在；
（3）打滑和弹性滑动同时存在； （4）强烈的振动与噪声。
7．链传动中，合理的链条长度与节距间的关系为______。
（1）LP 应等于奇数倍链节距；
7-4
机械设计基础（近机类）学习指导
（2）LP 应等于偶数倍链节距； （3）可为任意值； （4）按链轮齿数来决定。
8．根据滚子链传动的瞬时传动比i = ω 1 = d2 cosλ （γ、β分别为链节铰链在 ω 2 d1 cos β
( ) z =
pc p0 + ∆p0
kα kL
中，
p0 代 表
_______________。
7-3
机械设计基础（近机类）学习指导
9．带传动的传动比不准确，是因为带传动中存在着不可避免的 ________________现象。
10．链传动和带传动相比较，链传动作用在轴和轴承上的压轴力_________。
机械设计基础（近机类）学习指导
第 7 章 挠性传动设计
7.1 教学基本要求
1.熟练掌握挠性传动的特点、类型和应用场合； 2.熟练掌握传动带的受力分析、应力分析、失效形式； 3.掌握传动带弹性滑动的性质； 4.熟练掌握传动链的运动分析、失效形式； 5.了解挠性传动中各参数对设计的影响及其选择方法； 6.能够熟练进行挠性传动设计计算。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
F1/ F2=efα （3）
式中：f为带与轮面间的摩擦系数；α为带轮的包角(rad)； e为自然对数的底(e≈2.718)
通过上面（1）、（2）、（3）式求解得极限有效拉力:
Ff
lim
2F0
e fa e fa
1 1
F1 (1
1 e fa
)
讨论：
e fa 1 Ff lim 2F0 e f a 1
第8章 挠性传动设计
带传动概述 带传动的几何计算及基本理论 普通V带传动设计
链传动概述 链传动工作情况分析 滚子链传动设计
挠性传动（Flexible drive）：
中间有环形挠性构件的一种传动 带传动(belt drives)、链传动(chain drives) 适用于中心距较大的场合
带传动的类型
h
b
V带楔角a 等于槽形角j 吗？为什么？
bp
a ≠j a = 40˚，而j < 40˚，取34˚，36˚和38˚
带受弯曲变形后，为保证带与轮槽工作面
间能良好接触，槽形角j取得更小些
a
带轮直径越小，弯曲越厉害，槽形角j取得越小
V带结构：
1
2
j
多层布
3
帘，制 造方便
帘芯结构
4
绳芯结构
1－包布层；2－顶胶；3－抗拉体；4－底胶
（1）F0↑ ，Fflim↑ 但F0↑↑， 轴、轴承受力大 F0↓↓，易打滑、传动能力不能充分发挥
（2）承载能力计算时，应以α1代入进行计算 α1↑， Fflim↑ 但α1↑，受传动比、中心距等因素限制。
（3）f↑， Fflim↑ 但f↑，受材料等因素限制。
三、带的应力分析
1．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。
带工作前：
F0
F0
带只受初拉 力F0作用
带工作时：
F2
Ff
n1
F1
带一边拉力
n2
增大到F1； Ff 一边拉力减
小到F2
F2
Ff
n1
F1
n2
Ff
静止时：两边拉力相等 ，均为F0 传动时：拉力增大的边称为紧边，力为F1
拉力减小的边称为松边，力为F2 紧边为绕进主动轮的一边，与带轮的转动方向有关！
紧边：F0→F1 拉力增加，带增长 松边：F0→F2 拉力减小，带收缩 带是弹性体，可认为其总长不变，则： 紧边拉力增量 ＝ 松边拉力减量 即： F1 －F0 ＝ F0 － F2
A
B
C
D
E
顶宽b/mm
6
10
13
17
22
32
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
§8-2带传动的几何计算及基本理论
一、带传动的几何计算 B
故： F1 ＋F 2 ＝ 2 F0
有效拉力(Effective tensile force)：F1－F2＝F ＝Ff — 即带所传递的圆周力 F
以主动轮侧的带为隔离体分析：
F2
Ff
D1
F1
F1 ＝ F0 ＋F/2 （1） n2 Ff F2 ＝ F0 －F/2 （2）
分析带在即将打滑时,紧边拉力F1与松边拉力F2的关系。得 到挠性体摩擦的基本公式，称为欧拉公式:
摩擦型传动带，按横截面形状可分为平带、V带和多 楔带、圆带。
平带(Flat belt) 结构简单，效率较高，中心距较大时用 V带 (V belt ) 传动能力较平带大，应用最广 多楔带(Poly-rib) 用于较大功率、紧凑的场合 圆带(Round) 传递功率较小，用于轻、小型机械
为什么在相同条件下，V带传动能力较平带更大？
当V带传动与平带传动的初拉力相等，即带压向带轮的压
力相同 时：
FN
FN
N׳
N׳
j
N
平带的摩擦力为： V带的摩擦力为：
Ff fN fFN
Ff
2
fN '
fFN
sinj /
2
f'FN
摩擦系数
显然： f >׳f
当量摩擦系数
故：相同条件下，V带的摩擦力大于平带，传动能力更强
本章主要讨论普通V带的设计计算！
L=2AB+AD+BC
A
=
2a cos ( 2 ) d1 ( 2 ) d2
2
2
=
2a
cos
2
(d1
d2
)
(d2
d1 )
D
∵ 很小
cos 1 2sin2 1 1 2 22
C
又 sin d2 d1
2a
L
2a
2
(d1
d2
)
(d2
d1)2 4a
a
1 8
2L (d1 d2 )
带轮直径越小， 弯曲应力越大， 所以基准直径
2．离心拉应力
不能过小
当带绕过带轮时，在微弧段上产生的离心力
σc＝Fc/A ＝qv2/A
式中：q为带每米长的质量(kg/m，见表8-1)；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＝2Ey/dd1
σb2＝2Ey/dd2
式中：y为带的中性层到最外层的垂直距离(mm)；E为带的弹性模量 (MPa)；d为带轮直径(对V带带轮，d为基准直径)。
弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上
最大应力发生在紧边与小带轮相切处(紧边开始绕上小带轮处）
四、带传动的弹性滑动
由于带弹性体，因而在拉力的作用下带
会产生弹性变形(伸长) 。
紧边：受力F1，变形δ1 松边：受力F2，变形δ2 F1＞ F2 ，δ1 ＞ δ2
[2L (d1 d2 )]2 8(d2 d1)2
带轮包角 (angle of wrap)：
接触弧所对应的圆心角
a1： 小带轮包角 a1< a2 a2 ：大带轮包角
a1
1800
d2
a
d1
பைடு நூலகம்
57.30
一、受力分析 (Force analysis)
安装时带须张紧，张紧力为初拉力(initial tension)F0
松边
F2
主动轮上，由于F1>F2 ，带上红点滞后;
故V1>V带。 从动轮上，由于F1>F2 ，带上红点超前;
故V带>V2。 所以V1>V2，我们把这 种微量的滑动现象称
为弹性滑动。
紧边
弹性滑动范围与有效
拉力F成正比
F1
弹性滑动和打滑
当外载荷增大到某一数值，若所要传递的圆周力F ＞ Fflim ， 带将沿整个接触弧滑动，这种现象称为打滑。
线绳、尼 龙绳和钢 丝绳组成， 高速轻载 时用
h
普通V带的规格和尺寸
b b
普通V带: h /bp≈0.7
p
其规格尺寸、性能、测量方法及使用要 求均已标准化 ，只需按需要进行选用
a
按截面的大小分为七种型号： Y、Z、A、B、C、D、E
Y → E，截面积逐渐增大
承载能力相应增大
传动转速相应减小
型号
Y
Z