机械设计第8章带传动

F1 = F2 = F0
松边 F2 F2 F1 F1 紧边 从动轮
（一）带传动的受力分析
静止时，带两边的初拉力相等：
F0 F0 F0 F0
n1 主动轮
n2
传动时，带两边的拉力不再相等：
F1 ≠ F2
F1↑ ，紧边
F2 ↓松边 2F0 = F1 + F2
设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：
§8-1
三、带传动的类型
概述
1、按工作原理分：
1）摩擦型带传动 2 ） 啮合型带传动 ---同步带传动
§8-1
三、带传动的类型 2、按横截面形状可分为: 平带 V型带 多楔带 圆形带
概述
平带传动
V带传动
FQ
FN FQ
φ/2
平带传动----平面摩擦
FN= FQ
摩擦力: F f = FN f = f FQ
§8-2
带传动工作情况的分析
F1 e f F2
挠性体摩擦的基本公式(欧拉公式 )：
联解Fe=F1-F2和上式得：
e f F1 Fe f e 1 1 F2 Fe f e 1 1 Fe F1 F2 F1 (1 f ) e e f 1 2 F0 f e 1
Fe一定，预拉力F0越大，F1与F2越大; F0一定，有效圆周力Fe越大， F1加大，F2减小， 同时传递的功率越大，当功率增大到一定时， 摩擦力也达到极限，此时带将沿着轮面全面滑 动，这种现象称为打滑。
§8-2
带传动工作情况的分析
在带速一定的条件下，带传动所传递的功率P决定 了带传动应有的有效拉力Fe，也就相应地决定了传 动带和带轮间应该至少具有的总摩擦力Ff，以及传 动带应具有的最小的初拉力(F0)min。 带轮的初拉力F0必须大于带传动正常工作所要求 的最小的初拉力(F0)min，否则主动带轮将带不动从 动带轮，带传动将出现整体打滑。但过大的初拉力 是没有必要的。传动带的紧边拉力F1与松边拉力F2 取决于带的初拉力Fo和带传动的有效拉力Fe。在带 传动有效拉力Fe给定的条件下，把传动带张得过紧， 只会无谓地增大传动带的紧边拉力F1和松边拉力F2， 从而使传动带因过度磨损而很快松弛。
（三）带的应力分析
1.拉应力 紧边：
F1 1 A F 2 2 A MPa
MPa
A----带的横截面积
松边：
F1 F2 1 2
2.离心拉应力
Fc qv2 c A A
MPa
离心力只发生在带作圆周运动的 部分，但由此引起的拉力却作用 于带的全长。
§8-2
3.弯曲应力
2）V带的结构和标准；3）带轮的材料和结构；4）带传动的维
护和张紧。
本章的重点：
1）带传动工作情况的分析（力和应力分析、弹性滑动和打滑） 2）普通V带传动的设计计算
§8-1
3
1 n1
概述
一、组成： 主动轮1、从动轮2、环形带3
v
v
2
n2
潘存云教授研制
二、工作原理： 当主动带轮1转动时，依靠带轮和传动带间的摩擦或啮
§8-2
带传动工作情况的分析
（二）带传动的最小初拉力和临界摩擦力
临界摩擦力Ffc或Fec
在最小初拉力(F0)min的作用下，带与带轮间能够产 生的最大总摩擦力是带传动即将打滑时的摩擦力。
1 1 f Fec Ffc 2( F0 ) min e 1 1 f e
影响临界摩擦力的因素：
1 f Fec F fc 2( F0 ) min e 1 1 f e 1
1）（F0）min，（F0）min ↑→ Ffc ↑ （F0）min 过大, → 带的磨损加剧, 加快松弛,降低寿命。 （F0）min 过小, → 影响带的工作能力，容易打滑。
2）包角 α↑ → Ff c↑ → Fec ↑，对传动有利。 3）摩擦系数 f↑ → Ffc ↑ ，对传动有利。
六、带传动的应用实例
应用：两轴平行、且同向转动的场合（称开口传动）， 中小功率电机与工作机之间的动力传递。
V带传动应用最广，带速： v = 5 ~ 25 m/s 传动比：i = 7 效率： η≈ 0.9 ~ 0.95 实例:
试验仪器
滑动轴承试验台
试验台
矿山机械
印刷机械
动平衡机
建筑机械
§8-2
带传动工作情况的分析
Ｖ带传动----槽面摩擦
FN sin/2 FQ= 2 2
φ/2
FN=
FQ sin/2
摩擦力: F f = FN f =
f’=
f sin/2
FQ
sin/2
f= FQ f ’
= 3 f FQ
FN 2

FN 2
---当量摩擦系数
∵φ≈40°, sinφ/2≈0.3 ∴ f ’ ≈3 f 由于Ｖ带与轮槽之间是V型槽面摩擦，故可产生比平带更大的 摩擦力，因而能传递较大的功率。在工业上，应用最广泛。
第三篇 机械传动
一、传动的重要性
可增速、减速、调速；可改变运动形式；可实现多路传 输；便于安装维护。
二、传动的类型
• 机械传动：链条、杠杆、齿轮等，以机械元件传递能量； • 电传动：强电、弱电、电磁感应等，以电流、电压借助导 体传递能量； • 气压传动：气控制、气刹车等，以压缩空气传递能量； • 液压传动：液压千斤顶、水压机、液压机床、汽车液压吊 等，以高压液体传递能量； • 复合传动：机－电、机－液、机－气、电－液、气－液等
§8-1
三、带传动的类型 2、按横截面形状可分为: 平带 V型带 多楔带 圆形带
概述
多楔带兼有平带弯曲应力小和Ｖ带摩擦力大等优 点，常用于传递动力较大而又要求结构紧凑的场合。 圆形带的牵引能力小，常用于仪器和家用器械中。
§8-1
四、V带的类型与结构
1、分类
概述
V带是一种标准件
普通Ｖ带 -----应用最广 窄Ｖ带 齿形Ｖ带 宽Ｖ带 联组Ｖ带 大楔角Ｖ带
带传动工作情况的分析
带绕过带轮时因弯曲变形 而产生弯曲应力。V带中的弯 曲应力如图所示。 由材料力学公式得带的弯曲应力
h b E dd
MPa
d Biblioteka Baidu1 d d 2 b1 b 2
§8-2
σb1
带传动工作情况的分析
σ2 σc
离心应力
σb2 n2 α2
α1 n 1
σmax σ1
带传动
带传动工作情况的分析 普通V带传动的设计计算 V带轮的设计 V带传动的张紧、安装与防护
本章学习的基本要求：
（一）熟练掌握的内容
1）带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动和打滑等基本理论
2）带传动的失效形式、设计准则及影响传动能力的主要因素； 3）普通V带传动的设计计算及参数的选择。 （二）一般了解的内容 1）带传动的主要类型、工作原理和应用特点；
pb 节距 节园 节线
组成：同步齿形带以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。
结构特点：传动带内表面上等距分布有横向齿，带轮轮 面也制成相应的齿槽。 传动特点：靠带齿与轮齿间的啮合实现传动，两者无相 对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。
§8-1
概述
啮合型带传动 ----同步带传动
优点：1. 传动比恒定； 2. 结构紧凑； 3. 抗拉强度高，故带速高达40m/s，传动比可达 10，传递功率可达200 KW； 4. 效率高，高达0.98。 缺点：成本高；对中心距及其尺寸稳定性要求较高。
表8-2 基准长度 Ld / mm 200 224 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 Y Z 0.81 0.82 0.84 0.87 0.89 0.92 0.96 0.79 1.00 0.80 1.02 0.81 0.82 0.84 0.86 0.90 0.92 0.94 0.95 0.98 1.01 1.04 1.06
F1 – F0 = F0 – F2
由Ff 与F1 、F2对轴心的力矩平衡条件，得： Ff = F1 - F2
带传动的有效拉力：
Fe v 传递功率与有效拉力和带速之间的关系： P 1000
Fe = F1 - F2 = Ff
2F0 = F1 + F2 Fe = F1 - F2
F1 = F0 + Fe /2 F2 = F0 - Fe /2
§8-1
四、V带的类型与结构
概述
2、结构组成：芯绳（强力层）、顶胶（伸张层）、 底胶（压缩层）、包布层。
包布层 伸张层 强力层
帘布芯结构
压缩层
绳芯结构
制造较方便
柔韧性好，抗弯强度高
§8-1
3、类型
概述
普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E 等型号,已标准化
表8-1
型 号 Y 6 Z A 顶宽 b
V带的基准长度系列及长度系数KL KL 基准长度 KL Ａ Ｂ Ｃ Ld / mm Ｚ Ａ Ｂ Ｃ 2000 1.08 1.03 0.98 0.88 2240 1.10 1.06 1.0 0.91 2500 1.30 1.09 1.03 0.93 2800 1.11 1.05 0.95 3150 1.13 1.07 0.07 3550 1.17 1.07 0.97 4000 1.10 1.13 1.02 4500 1.15 1.04 5000 1.18 1.07 5600 1.09 0.81 6300 1.12 0.83 7100 1.15 0.85 8000 1.18 0.87 0.82 9000 1.21 0.89 0.84 10000 1.23 0.91 0.86 11200 0.93 0.88 12500 0.96 0.90 14000 0.99 0.92 0.83 16000 1.01 0.95 0.86
V带的截面尺寸
B C D E
节宽 bd
高度 h 楔角φ
截面面积A（mm2）
10 13 5.3 8.5 11 4 6 8
18 47 81
17 22 14 19 11 14 40 ˚
143 237
32 27 19
476
38 32 25
722
b bp
φ
Y
Z
A
B
C
D
E
§8-1
4、相关概念
概述
节线：带受纵向弯曲时，带长保持不变的一条周线。
合作用，将运动和动力通过传动带3传递给从动带轮2。
§8-1
摩擦型带传动 F0
1 n1
概述
F0
2 n2
潘存云教授研制
F0
3
F0
工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力 使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩 擦力拖动从动轮一起同向回转。
应用实例：皮带输送装置。
啮合型带传动 ----同步带传动
五、带传动的特点
优点：
1. 适用于中心距较大的传动； 2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动； 3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏； 4. 结构简单、成本低廉。
缺点： 1. 传动的外廓尺寸较大； 2. 需要张紧装置； 3. 由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比； 4. 带的寿命较短； 5. 传动效率较低。
节面：由全部节线构成的面。 节宽(bp)：带的节面宽度(带受纵向弯曲时宽度不变)。
普通V带: 楔角φ为40º 、相对高度(h/bp) 约为0.7的v带。
§8-1
概述
基准直径 dd : V带轮上与所配用 V带的节面宽度bp相对 应的 带轮直径 。 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。 v带的公称长度：内周长。 窄v带：楔角φ为40º 、相对高度(h/bp) 约为0.9的v带。 窄v带用合成纤维绳作抗拉体。与普通v带相比，当高度相 同时，其宽度约缩小1/3, 承载能力提高到1.5 ~2.5倍, 适用于传 递动力大且传动紧凑的场合。
第三篇 机械传动
三、传动类型选择概要
已知：功率P、传动比i以及工作条件，如何选择传动类 型？ 选型依据： 效率高、外廓尺寸小、质量小、运动性能良好及符合生 产条件（生产的可能性、预期的生产率及生产成本）等。 考虑因素： 1、功率与效率； 2、速度； 3、外廓尺寸、质量和成本
第八章
§8-1 §8-2 §8-3 §8-4 §8-5 概述
拉应力
应力分布情况示意图
最大应力σmax出现在带的紧边开始绕上主动带轮处。
max 1 b1 c
（四）带的弹性滑动与打滑
设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为： 紧边：
F1 1 AE
松边： 2
F2 AE
1
∵ F1 > F 2
∴ ε
> ε
2
2
带绕过主动轮1时，带的拉力 F n2 n1 由F1逐渐减小到F2，产生弹 F F 性收缩，使带一边随主动轮 绕进，一边又沿轮面向后滑 主动轮 从动轮 动.带的速度v低于主动轮的 速度v1。 带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使 带速超前于轮速。带的速度v高于从动轮的速度v2 .