湖南大学机械设计课件第8章

第三篇 机械传动本篇将要讲授如下几章：第八章 带传动第九章 链传动第十章 齿轮传动第十一章 蜗杆传动第八章 带传动构成如右图：★属于摩擦传动★松边、紧边问题★张紧问题★带属于挠性件适用于中心距较大的场合，结构简单、成本低、吸振、可过载保护。

不适用于有油污、高温、易燃、易爆的场合。

寿命较短，一般只有2000~3000h 。

一般：带速为v=5~25m/s ，传动比≤7，传动效率η>0.9~0.95。

§8-1 概述一、带传动的类型：传动装置的作用 传递运动（变速）传递动力 改变运动形式 机械传动 摩擦传动啮合传动液力传动气力传动电传动 分为 按传动原理分摩擦带传动——V 带、平带等啮合带传动——同步齿形带二、V 带的类型与结构：普通V 带的结构：◆ 有四层。

◆ 为无接头的环形带。

◆ 工作面是两侧面。

◆ 产生的摩擦力比平皮带大，故能传递更大的动力。

◆ 按截面尺寸由小到大分为Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E 七种（旧国标为O 、A 、B 、C 、D 、E 、F七种型号）（窄V 带的截形分为S P Z 、S P A 、S P B 、S P C 四种）普通V 带的主要尺寸 按用途分 传动带 输送带按带的截面形状分 平带 V 带 多楔带 圆形带 同步带 V 带分 普通V 带 大楔角V 带宽V 带窄V 带联组V 带 齿形V 带 …… ——应用最广——窄V 带用合成纤维绳作强力层，与同样高度的普通V带相比，宽度小1/3，但承载能力高1.5～2.5倍，目前应用渐广。

节面——既不伸长也不缩短的一层节宽b p——节面的宽度轮槽节宽L p——轮槽上与相应V带节宽b p相等处的槽宽截面高度h——标准规定：h/b p=0.7（窄V带为0.9）轮槽基准宽度b d——国标规定取b d=b p节圆直径d p——轮槽节宽处的直径基准直径d d——取d d=d p基准长度L d——在规定的张紧力下，带轮基准直径d d上的周线长度楔角φ——φ=40°注意：新国标对普通V带和窄V带及其带轮规定有两种尺寸制——基准宽度制和有效宽度制。

一般常用前者。

三、带轮的结构：1、要求：强度、刚度足够，无过大铸造内应力，质量小且分布均匀，高速时须经动平衡；结构工艺性好，带轮工作面光滑以减少磨损。

2、材料：常用灰铸铁——HT150(V<25m/s时)、HT200(V=25～30m/s时)。

V≥25~45m/s时，可用球墨铸铁、铸钢或锻钢。

小功率时可用铸铝或塑料。

3、结构：实心式——d较小时。

腹板式——d中等时。

孔板式——d较大时。

轮辐式——d>350时。

§8-2 带传动工作情况分析一、受力分析：►带必须以一定的初拉力F 0张紧在带轮上。

►静止时——带两边的拉力都等于初拉力F 0►传动时——因摩擦作用，两边拉力不相等：绕入主动轮的一边——紧边，拉力由F 0增加至F 1另一边——松边，拉力由F 0减少至F 2若设带的长度不变，则应有：F 1-F 0=F 0-F 2即 F 0=（F 1 +F 2）/2两边拉力之差称为带传动的有效拉力，即带所能传递的圆周力，记为FF=F 1-F 2实际上，F 是带与带轮之间摩擦力的总和带所能传递的功率应为：P ——KWF ——NV ——m/s若所需传递的圆周力超过带与带轮接触面间总摩擦力时，将产生相对滑动——称为打滑 打滑将加剧带的磨损，降低η，使运动失效，故应避免。

当带与带轮之间有全面滑动的趋势时，摩擦力将达到最大值，亦即有效圆周力达到最大值。

若不计离心力，则紧边拉力F1和松边拉力F2有如下公式：f ——摩擦系数α——包角此式称为柔韧体摩擦的欧拉公式上式表明，带可传递的圆周力F 与下列因素有关： .1.1.2 P .1.1.1.11000F 1 F 2 =ef α F 0= （F 1 +F 2） F=F 1-F 2 F 1 F 2 =e f α由 三式联立求解可得： 1 2 e f α-1 F=2F 0 e f α+1（1）初拉力F 0——F 0↑则F ↑——但F 0过大将加剧磨损（2）摩擦系数f ——注意改变材料、表面状况等（3）包角α——α↑则F ↑所以：松边常放在上面以↑α打滑首先在小带轮上发生，因小带轮上α小些。

可推出：不打滑条件下，带所能传递的最大圆周力为：二、应力分析： 工作时带中的应力由三部分组成：1、拉力产生的拉应力 紧边－－AF 11=σ 松边－－A F 22=σ 因为 F 1>F 2； 所以 σ1>σ22、离心应力σc传动带随带轮作圆周运动，产生离心拉力 Fc ＝q ν2q ——单位长度的质量kg/m(查表)ν——带速(m/s)相应的离心应力为：A q A F C C 2νσ== 皮带整周上各处的σc 是相等的。

3、弯曲应力σbd h E b =σ h ——带高(mm)d ——带轮直径(mm ，对V 带取为基准直径)E ——弹性系数（Mpa ）σb 只发生在带上包角所对的圆弧部分，且σb1>σb2 。

带的应力分布图如下：应有：ζmax =ζ1+ζc +ζb1≤[ζ]F max =F 1 1– 1 e fá （ ） （A －－带的截面面积）三、带的弹性滑动和打滑问题：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。

1、弹性滑动带从紧边绕过主动轮到松边时：拉力由F 1→F 2相应伸长量由 δ1→δ2故有一收缩量 Δδ=δ1-δ2此时带轮轮面间出现局部相对滑动，带速 < 主动轮圆周速度同理：带轮松边绕过从动轮进入紧边时：带速 > 从动轮圆周速度此称 弹性滑动弹性滑动由拉力差引起，只要传递圆周力，就不可避免！2、打滑指过载引起的全面滑动——可以避免。

四、带传动的传动比：带的弹性滑动使得：从动轮的圆周速度ν2 < 主动轮的圆周速度ν1从动轮的圆周速度降低率用 ε——滑差率 来表示。

故带传动的传动比为：)1(1221ε-==d d n n i 对V 带，一般ε=0.01～0.02，值很小，故一般计算时不予考虑。

§8-3 V 带传动的设计一、失效形式：主要有：带与轮间的磨损打滑带疲劳破坏（脱层、撕裂、拉断等）二、设计准则：在传递功率时不打滑、且具有一定的疲劳强度和寿命。

三、V 带传动的设计步骤和方法：例：某通风机用普通V 带传动，已知电机额定功率P=10KW ，转速n 1=1450rpm ，从动轮转速n 2=400rpm ，中心距约为1500mm ，每天工作16h ，试设计选择V 带。

解：1）求计算功率P c aP ca =K A P查表得工况系数K A =1.3所以：P ca =1.3×10=13（KW ）2）选择普通V 带型号根据P ca =13KW 和n 1=1450rpm 查图ε= ν1- ν2 ν1 πd 1n 1- πd 2n 2 1n 1=知：应选B 型V 带3）确定带轮基准直径d d 1、d d 2查表知：B 型V 带轮的最小基准直径为125mm ；又从上图中查出：d d1取为125~140mm 为宜；故取： d d1 =140mm 则大带轮的基准直径为：mm d n n d d d 5.50714040014501212≈⨯==按上表进行直径圆整（套标准值），取：d d2=500mm则实际传动比为：57.314050012===d d d d i 大带轮的实际转速为：)(40657.3145012rpm i n n === 由此造成的从动轮转速误差为：%5.1100400400406=⨯-在±5%以内，故允许。

4）验算带速ν )/(63.10100060145014010006011s m n d d =⨯⨯⨯=⨯=ππν按规定应有：ν < νmax ， 而且应使 ν > 5m/s对普通V 带： νmax =25~30 m/s可见：实际带速在允许范围之内，可行。

5）计算基准长度L d 和实际中心距a初定中心距为： a 0=1500 mm按公式计算基准长度：)(9.402615004)140500()500140(2150024)()(222212210'mm a d d d d a L d d d d d ≈⨯-+++⨯=-+++=ππ按标准进行圆整，取基准长度为：L d =4000 （mm ）故实际中心距为： )(148729.4026400015002'0mm L L a a dd =-+=-+≈中心距的变动范围为：a min =a-0.015L d =1487-0.015×4000=1427 (mm)a max =a+0.03L d =1487+0.03×4000=1607 (mm)6）验算小带轮包角α1 000120112013.1663.5714871405001803.57180>≈⨯--=⨯--≈a d d d d α 合理 7）确定V 带根数Z La ca K K P P P Z )(00∆+= K α——包角系数。

查表 取K α =0.97（内插法）K L ——带长修正度系数。

查表 取 K L =1.13P ca ——计算功率。

已知 P ca =13（KW ）P 0——单根V 带额定功率。

查表 取 P 0=2.82（内插法）ΔP 0——计入传动比的影响时，单根V 带额定功率的增量。

查表 取 ΔP 0 =0.46 62.313.197.0)46.082.2(13)(00=⨯⨯+=∆+=L a ca K K P P P Z 取 Z =4 (根)8）求初拉力F 0及带轮轴上的压力F P 20)15.2(500νναq K Z P F ca +-= q ——V 带单位长度的质量。

查表 知 q=0.17 （kg/m ） ∴ )(33.26063.1017.0)197.05.2(63.1041350020N F =⨯+-⨯= )(4.2067213.16633.260422222100N Sin Sin ZF Cos ZF F q =⨯⨯⨯===αβ结果：选用4根B-4000GB1171-89的V 带，a=1487mm ，d d1=140mm ，d d2=500mm 。

§8-4 V 带传动的张紧装置带在工作一段时间之后会因塑性变形而松弛，将使初拉力F ↓，从而降低传动性能，故须再张紧。

常有两类方法：1、调整中心距1）、定期张紧滑摆滑道式 摆架式2）、自动张紧2、张紧轮方式内张紧——张紧轮应放于松边内侧靠近大轮处外张紧——张紧轮在外侧时，应靠近小轮。

（上右图）松紧程度判断：按压法——（能按压15mm 为宜）仪器测预紧力法——（每100mm 上的挠度为1.6mm 较合适）§8-5 其它带传动一、高速带传动二、同步带传动略、自学调位式摆棰式。