机械设计带传动设计及其计算概述

BAC
五、承载能力确定
（受打滑和疲劳破坏两种失效形式制约 ）
1. 单根V带在特定条件下，能传递的功率P0 ⑴不打滑条件下，带传递的最大载荷：
F em (a F 1x q υ 2 )1 (e 1 μ α ) (σ 1 A q υ 2 )1 (e 1 μ α ) (F 1 F e e m e 1 a x q2 )v
BAC
⑵ Kα ——包角系数 （ α<180° →P ↓ ）
⑶ KL——长度系数 （Ld ′ ≠Ld →P ↑或P ↓）
3. Z根带传递功率Pz
Pz＝Z×P′＝Z (P0+△P0)×KαKL
§ 5-3 带传动设计（V带）
1. 型号 ：型号＝f（Pd，n1）,按照推荐的图选取。 Pd↑、n1 ↓（低速重载）→选截面较大 的V带： C、D、E 型
三、同步带传动：
同步带靠啮合来传递动力，它的基本参数是节距P （或者摸数M），是在规定张紧力下相邻两齿对称中心 的距离。
1、特点：
传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑传动效率高， 可达0.98。制造和安装精度要求较高，中心距要求较严 格。
2、分类：
同步带主要被分为两类，也就是梯形齿类和弧齿 类，其中弧齿类同步带又能分为三个系列，分别是圆 弧齿同步带、平顶圆弧齿同步带和和凹顶抛物线齿同 步带。
BAC
2. 离心应力
①带沿弧面运动，微段dl产生离心力dC：
①dC带沿d 弧面q(运R C d动，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：
带传动工作一定时间之后 → 带的塑性伸长、松 →F0↓→重新张紧
二、方式
1、定期张紧 ： 中心距可调 中心距不可调 (张紧轮 ）
2、自动张紧 ： 中心距可调
中心距不可调 （张紧轮 ）
BAC
K
定期张紧
自动张紧
三、张紧力控制
带传动张紧力一般是通过在的中点加一垂直于带 边的载荷G，使其产生规定挠度f来控制。（如图5-16） 所示。
α2 O2
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）
F2<F0 (松边)
Fe＝F1－F2＝100P0
由（1）、（2）两式可得：
（2）
F1F0Fe/2
F2F0Fe/2
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 aF xfm ax 2(0 Fqυ2)e e 1 1
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 εεε1ε变 变 2＝ ＝ 1变 变 2＝ ＝ σσA A1： ： 2σσA A 1： ： 2 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 ε ε轮 轮 （ （ 21εε轮 轮 （ （ 2： ： 1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带 带 面 面 1 轮 轮 υυυ212υ面 面 1υ2
§ 5-5 其它带传动简介
一、窄V带
窄v带采用合成纤维绳和钢丝绳作为强力层，我国 有标准，分为SPZ、SPA、APB、SPC四种型号。与普通V 带比，传动能力，允许速度（v=35--45m/s）和挠曲次 数较高，传动寿命长，结构紧凑。
二、高速带传动：
带速V >30m/s，高速轴转速n=10000—50000r/min的 带传动属于高速带传动。其带，常采用重量轻、薄而均 匀的环形平带，编制带应用较多。其带轮，加工精度较 高，尽量采用轻质材料且要求动平衡，为防止掉带，轮 缘部分加工出凸度，图5-17所示。
D1 i
(一般1为 ～2％）
2. 打滑 （过载失效，必须避免）
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
BAC
一、特点和应用
1 、优点
2 、缺点
3、 应用
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
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
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
Pd↓ 、n1 ↑（高速轻载） →选截面较小的V带 ：
Y、Z、A型 2.最小带轮直径D1 大带轮直径D2和传动比i验算
不宜过小也不宜过大，可参考表来选取。
。 当 D↓→ σb ↑ →寿命 ↓ ∴规定D有最小值；
当 D↑→ 尺寸 ↑ ∴不宜过大
BAC
传动比i的误差校验：
实际传动比为 动力传动要求
i实际
n2
Ff
α1 O1 n1
F1>F0 (紧边)
工作时
Ff' Ff O2 α2
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Fe＝ 触弧F段f 看）。
c、效拉力Fe与功率之间的关系（传递运动功率看）
（载荷平稳 、 α1 ＝180°i＝1、特定长度L）
试验 [σ] +计算 P0列表。 2. 单根V带实际能传递功率P ′
P ′=(P0+△P0)×K αKL ⑴ △P0 ——功率增量
（i ≠ 1→σb2 ↓ ,则相同寿命时,可以增加P ）
则： △P0 ＝0.0001 △T×n1 （ △T：扭矩修正值，n1：主动轮转速）
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。
③ α1 < α2
打滑发生在小带轮处
弹性 滑动 演示
小带 轮
大带 轮
打滑 演示
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。
机械设计
（带传动）
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
§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
(否则，受力不均较严） 重
7. 初拉力 F0和压轴力Fr
F0↑→磨损↑、 应力↑ F0↓→容易打滑
计算公式：
F0
500Pd (2.5Kα)qυ2 υZ Kα
计算功:P率 d＝KAP（P—传递功率 KA、 —载荷系数）
Fr＝Z2F0cos2γ＝2ZF0sinα21
§ 5-4 张紧装置
一、原因及目的
此时F1＝ ：F0 Fe2ma＝ x Feeμmαaexμ1α qυ2 F2＝F0－Fe2ma＝ x eFμeαma1xqυ2
二、应力分析
1.拉应力 F1σ1FA1 F2σ2FA2
(带绕过小轮时，由拉 σ1 应σ2力 ) (带绕过大轮时，由拉 σ2 应σ1力 )
❖ 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。
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 πn1D1 πn2D2
υ1
πn1D1
1D2 n2 1D2 1
D1 n1
BAC
1. 普通V带
2、 平形带
3、多楔带
4、 同步齿形带
§ 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
BAC
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。
α1 O1
F0 F0
预紧时
设
D
＝
m
D1 D 2 2
＝
D
－
2
D1
2
则有
Δ2 L0 2a πD m a
查标准，
取最接近的基准长度
Ld
修正中心距
a：
a＝
a0
L d－ 2
L0
或者
a ＝ L d－ π D m 1
4
4
L d－
πD
2
m

8Δ
2
5. 包角α1验算 一般要求 α1 ≥120°（70°V带） α1↓→Femax↓，容易打滑 。