精密机械行业设计基础摩擦轮传动和带传动

3、有效拉力 ： 紧边拉力与松边拉力之差为：
F1 F2 Ft
Ft即为带传动所能传递的有效圆周力，称为有效拉 力
4、有效圆周力Ft、带速v、和传递功率P之间 的关系为：
p Ftv 1000
松、紧两边拉力的变化关系为：
所以
F1 F0 F0 F2
F1 F2 2F0
可得
F1
F 0
Ft 2
带处轮于轮同槽一的位Ld 基置准宽度：位置与所配用V带节面
带轮的基准直径：带轮在基准宽度处的直径
基准长度：基准宽度所在剖面长度为基准长 度（在规定的张紧力下）
（二）带轮结构（图7－11、表7-4） 1、实心式 2、辐板式 3、孔板式
三、带传动的几何关系（图7-12） ： 1、带轮直径D1和D2 2、中心距a 3、带长度L 4、包角α
2 4 175.8N sin 169.8 2
Kα——包角修正系数； q－V带单位长度质量（kg/m），见表 7－
11
（九）确定带轮的结构尺寸：
在满足D1≥Dmin的前提下，若选取较小的D1 值，可以减小重量和传动的外廓尺寸，但弯 曲应力的增大会影响带的疲劳寿命。
为了得到合理的设计方案，必要时可取多 组数据进行试算，根据设计要求从中选择最 合理的尺寸参数。
2、圆锥摩擦轮传动（图7－5b） 法向力Fn可以分解为径向力Fr和轴向力Fa
。故圆锥摩擦轮传动中作用在轴上的载荷有圆 周力Ft，径向力Fr和轴向力Fa。
Fr1 Fn cos1, Fa1 Fn sin 1 Fr2 Fn cos 2 , Fa2 Fn sin 2
六、摩擦轮材料要求： 1、弹性模量要大 2、摩擦系数要大 3、表面接触强度和耐磨性要好 4、在干摩擦条件下，吸湿性要小
实际传动中，从动轮的圆周速度v2小于主动轮的圆周速度v1，滑动 率为
v1-v2 ε= -------×100%
v1 4、传动比
n1
D2
i= ------- = ---------------
n2
(1-ε)D1
传动比一般可到7（有时可到10）；
手动仪器中，传动比可高达25，多用作微动装置（图7－4）
1
n1D1
七、普通V带传动的设计与计算 1、已知的数据和条件： 传动的用途和工作情况； 传递的功率； 主从动轮的转速或传动比； 原动机类型；传动空间尺寸的限制。
2、需要确定的是 ： 带的型号； 带轮的直径； 带的长度； 传动中心距； 带的根数； 作用在 轴上的载荷； 带轮的结构等。
169.8
120
7）计算V带的根数
z
pd
9
3.52
( p0 P0 )K a Kl (2.29 0.17) 0.98 1.06
8）计算作用在轴上的载荷FZ
z4F0500来自2.5 Ka1
pd zv
qv2
500
2.5 0.98
1
4
9 10.6
0.10
(10.6)
2
N
Fz
2zF0
sin
a1 2
解：
1）选择V带型号根据题意，考虑到载荷变动较 小，由表7－5查得Ka＝1．2。则 Pd=P Ka=7.5w X 1.2=9 kW 根据 Pd=9kW和n1=1440r/min， 由图 7－17确定选取 A型普通 V带。
2）确定带轮直径D1、D2： 由图7－17可知，A型V带推荐小带轮直径
D1＝112－140mm 考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多 ，对传动不利。因此确定小带轮直径 D1＝140mm。 大带轮直径：
（一）选择V带的型号 根据计算功率Pd和小带轮转速n，由图7
－17选取
Pd PK A
式中P——传递的名义功率； Pd——计算功率； Ka为工作情况系数，按表7－5选取。
（二）确定带轮直径D1、D2： 最小带轮基准直径D1表7－6
带轮直径愈小，带在带轮上的弯曲程度 愈大，带中的弯曲应力也就愈大，致使带的 寿命降低。
四、法向力的计算
1、圆柱摩擦轮传动
K 1000P K 1000X60X1000P
Fn= ---× ------ = --- × ------------------
f
v
f
πD1n1
式中P——传递的功率；
D1——主动轮直径； n1——主动轮转速； f——摩擦系数，见表7－1；εδ
K——载荷系数。对于功率传动，K＝1．2～1.5 ；对于示数传动，K＝3.0。
2、圆锥摩擦轮传动（两轴相互垂直的圆锥摩擦 轮传动图7－3）
两轮接触面间所需的法向力Fn计算，其 中D1应为主动轮的平均直径Dm1。
Fn
19.1106
KP fDm1n1
五、作用在轴上的载荷
1、圆柱摩擦轮传动 作用在轴上的载荷如图7－5a所示，其中径向 力Fr等于法向力Fn，其方向永远指向轮心； 圆周力Ft在主动轮上与回转方向相反，在从 动轮上与回转方向相同
Ft
2F0 (e fva 1) e fva 1
e fva F1 Ft e fva 1
1 F2 Ft e fva 1
避免打滑的条件为：有足够的fv、α值和F0值
五、带传动的应力分析 （一）由紧边和松边拉力所产生的应力 （二）由离心力产生的应力 （三）带在带轮上弯曲产生的应力
（一）由紧迫和松边拉力产生的应力： 紧边和松边拉力产生的应力分别为：
例题7- 1设计某传动装置中的V带传动。传递 功率P=7.5kw，电动机为Y系冽三相异步电动 机，电动机转速（主动轮转速） n1 ＝ 1440 r /min，从动轮转速 n2＝720r·min’，载荷变动 较小，两带轮中心距大约为850mm，希望大 带轮直径不超过280mm,每日工作不超过16h 。
D2
n1 n2
D1(1 )
1440 140(1 0.02)mm 720
274mm
由表7-7，取D0=280mm。
3）验算带速
v D1n1 140140 m • s1 10.6m • s1 25m • s1
601000 601000
4）确定带的基准长度根据题意， 初定中心距a=850mm，带的 长度L为：
1、弹性滑动：带与轮之间因弹性产生的滑动
在带绕上从动轮时，带和带轮具有同一 速度，但当带继续前进时，却不是在缩短而 是被拉长，使带的速度领先于带轮，这种现 象称为带的弹性滑动。
2、打滑： 带与带轮之间产生全面滑动
3、滑动率： （图7-16） 传动中由于带的滑动引起的从动轮速度
的降低率称为滑动率
1 2 n1D1 n2D2
（3）采用具有张紧轮的传动（图7－9C）
二、V带和带轮 （一）V带 1、组成（图7－10） ： （1）强力层 （2）填充物 （3）外包层
按截曲尺寸的不同有七种型号（表7－2）
2、普通V带长度（表7－3）基准宽度制（另 一种是有效宽度制
V带的节面：V带上规定的一个面
基准宽度制：以基准线的位置和宽度来定义 的为度）
第三节 摩擦无级变速器（图7－6）
1、无级变速器应用的场合： （1）运转中需经常连续地改变速度 （2）探求最佳工作速度 （3）某些仪器设备中的计算装置和测试装置 （ 4）缓速起动
2、无级调速组成： （图7-7） （1）传动机构 （2）加压装置 （3）调速机构 3变速范围
Rb
i12max i12 min
（三）验算带速： 带速一般限制在 5-25m/s范围内 带速过高将产生较大的离心力；
当传递功率一定，带速过低将引起力的 增大，使得带的根数增多。
（四）确定带的基准长度： 传动中心距a最大值受安装空间的限制，
而最小值则受最小包角的限制。 若中心距没有限定时，可按下式初定中心距：
0.7D1 D2 a0 2D1 D2
三、圆锥摩擦轮（图7－3）
1、用于两相交轴传动
2、主、从动轮轴间夹角
β=δ1+δ2
常δ1+δ2=90，故该传动的传动比
n1
D2
sinδ2
i= ------- = --------------- = --------------
n2
(1-ε)D1 sinδ1(1-ε)
式中δ1、δ2——主动、从动摩擦轮的半锥顶角
（七）计算V带的根数：
z
P0
Pd P0
Ka KL
式 单中根VP带0—的—基i＝本l额、定特功定率基（准k长W度）、，平见稳表工7－作8情；况下 Kα——包角修正系数，考虑 α ／ 180o时对传
动能力的影响，见表 7－9； KL——带长修正系数，考虑到带长不为特定基
准长度时对寿命的影响，见表7－3； 表7-Δ1P00——i≠1时，单根V带额定功率的增量 ，见
1
F1 A
2
F2 A
式中A——带的横截面积。
（二）由离心力产生的应力： 离心力产生的应力为
c
Fc A
qv 2 A
式中q——每米带长的质量 v——带速
当带在工作中沿带轮作圆周运动时，将产生 离心力该离心力虽只发生在带作圆周运动的 部分，
（三）带在带轮上弯曲产生的弯曲应力 （图7－14 ）
1、假定带是弹性体，带的最外层应力σb为
F2
F0
Ft 2
5、欧拉公式：开始打滑时，F1 和F2的关系
F1 F2e fva
式中e ——自然对数的底2．7183；
——包角（rad),通常取小带轮的包角。
fv ——当量摩擦系数;对于平带fv f , ；对
于 V带 fv f / sin( / 2)
6、带传动的张紧力为F0时所能传递的最大有 效圆周力：
b
Ey
E / 2
D /
2
E
D
式中 E ——带材料的弹性模量； y ——由中性层到最外层的距离； ——中性层的曲率半径；