机械设计基础课件第十三章带传动和链传动

第二节 带传动的受力分析

联解F=F1-F2和上式得：

由上式可知，增大包角或（和）增大摩擦系数， 都可提高带传动所能传递的圆周力。因小轮包角1小 于大轮包角2，故计算带传动所能传递的圆周力时， 上式中包角应取1 。
第二节 带传动的受力分析

对于V带

当量摩 擦系数 V带轮 槽角

引入当量摩 擦系数的概 念，以f′ 代替f可将 欧拉公式用 于V带
第一节 带传动的类型和应用
•平带—松边外侧张紧—加大包角 •V带—紧边内侧张紧—单方向弯矩
a—中心距，两带轮轴线间的距离。
第一节 带传动的类型和应用
α—包角，带与带轮接触弧所对 应的中心角。 设d1、d2分别为小轮、大轮直 径，L为带长。则带轮包角为

第一节 带传动的类型和应用
已知带长时，可由上式可得中心距
d C 2 FC sin d 2
带单位长度 质量（kg/m） 微单元弧对 微单元弧 带绕过带轮作圆周运动时会产生离心力。 带速（m/s) 应的圆心角 的质量
FC d
第三节 带的应力分析
∴
即：
q v d FC d
2
FC qv N 则离心拉力 Fc 产生的拉应力为：
C FC A qv A
第二节 带传动的受力分析

一、带受力情况分析 带呈环形，并以一定拉力（张紧力）F0套在一 对带轮上，使带和带轮互相压紧。不工作时， 带两边的拉力相等，均为F0 ；工作时带与轮面 间的摩擦力使其一边的拉力加大，另一边的拉 力减小。F1 —紧边拉力、 F2—松边拉力。
第二节 带传动的受力分析

绕进主动轮的一边，拉力由F0增大到F1，称为紧 边；另一边带的拉力由F0减小到F2 ，称为松边。 假定带的长度不变，则紧边拉力的增加量F1 -F0 应等于松边拉力的减小量F0 - F2 ，既
包角修正系数
质量，kg/m V带速度， m/s
第五节 普通V带传动的计算


例13-2 设计一通风机用的V带传动。选用异步 电动机驱动，已知电动机转数n1=1460r/min，通 风机转数n2=640r/min，通风机输入功率P=9kw， 两班制工作。 解 (1) 求计算功率Pc 查表13-6得KA=1.2，故 (2)选普通V带型号 根据Pc=10.8kw, n1=1460r/min，由图13-15查出 坐标点位于A型与B型交界处，现暂按B型计算。 （ A型、 B型应分别计算，之后比较选型）
第四节 带传动的弹性滑动和传动比
2、打滑 当带传递的有效圆周力F达到最大值Fmax时，带 处于打滑的临界状态，此时阻力稍增大，带与轮出 现显著相对滑动—打滑。 带出现打滑，使带的运动处于不稳定状态，使 传动失效，此情况需避免。 从动轮直
主动轮直 径mm
两轮圆周速度：
滑差率
径mm
第四节 带传动的弹性滑动和传动比
传动比
从动轮带 速
V带传动的滑差率ε=0.01~0.02,由于其数值很小 所以在一般计算中可不予考虑。
第五节 普通V带传动的计算
普通V带 窄V带 宽V带 大楔角V带 汽车V带
V带
受拉
受压 绳芯柔软易 弯寿命长
第五节 普通V带传动的计算
带受纵向弯曲时，在带中 保持原长度不变的任一条 周线称为节线；由全部节 线构成的面称为节面。带 的节面宽度称为节宽（bd）， 该宽度保持不变。 带的楔角为40°、相对高度(h/bd)约为0.7的带 称为普通带（已标准化）。按截面尺寸分为七种型 号。在V带轮上，与所配用V带的节面宽度bd相对应 的带轮直径称为基准直径d。 V带在规定的张力下， 位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld。
由 根据计算功率Pc和小带轮转速n1，按图13-15的推 荐选择普通V带的型号.若临近两种型号的交界线时， 可按两种型号同时计算，并分析比较决定取舍。V 带的根数按下式计算： z为整数
z<10
第五节 普通V带传动的计算
第五节 普通V带传动的计算
第五节 普通V带传动的计算
四、主要参数的选择 1、带轮直径和带速
第五节 普通V带传动的计算
或 由
P Fv 1000
kw
一定条件下，由带的 疲劳强度决定的许用 应力。
将 Fmax 代入可得出单根带所能传 递的功率
第五节 普通V带传动的计算
在载荷平稳，包角α=180°、带长Ld为特定长 度、抗拉体为化纤绳芯结构的条件下，由式求得单 根普通V带所能传递的功率P0，见表(13-13)， P0称 为单根带的基本额定功率。 实际工作条件与上述条件不同时，应对P0值加 以修正，修正后即得实际工作条件下，单根普通V 带所能传递的功率，称为许用功率[P0]，


紧边拉力与松边拉力之差F1- F2即为带的有效拉 力F，它等于沿带轮的接触弧上摩擦力的总和既 F=Ff= F1- F2 (13-5) 在一定条件下，摩擦力有一极限值，若带所传递 的圆周力超过这一极限值，带与带轮将发生显著 的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑使带的磨 损加剧、传动效率降低，以至使带传动失效。
第二节 带传动的受力分析
第二节 带传动的受力分析
第二节 带传动的受力分析

故紧边和松边拉力比为



此公式表明带在即将打滑时，紧边拉力与松边拉 力之间的关系取决于包角和摩擦系数。 公式中：f为带与轮面间的摩擦系数；α为带轮包 角，；ｅ为自然对数的底，ｅ≈2.718。上式是计 算挠性体摩擦的基本公式。 由此可知，增大包角或（和）增大摩擦系数，都 可提高带传动所能传递的圆周力。因小轮包角小 于大轮包角，故计算带传动所能传递的圆周力时， 上式中包角应取。
第一节 带传动的类型和应用




五、传动的特点 优点：中心距较大，可缓和冲击和振动；传动 平稳，无噪声，过载时皮带打滑可起到保护作 用；结构简单、制造安装容易、维修方便。 缺点： 外形轮廓尺寸较大，压轴力大，传动比 不恒定，传动效率较低，带的寿命较短。 通常，带传动用于中小功率电机与工作机之间 的动力传递。目前，V带传动应用最广，一般 带速为v=5~25m/s，传动比i=7，传动效率 η≈0.90~0.95。 六、带的张紧 调整中心距、电机及摆架自重调节、张紧轮。
V带能传递 更大的功率
第三节 带的应力分析
传动带工作时，同时产生三种不同应力。 紧边和松边拉力产生的拉应力； 由离心力产生的拉应力； 由弯曲产生的弯曲应力。

1、拉力F1、F2 产生的拉 应力σ1 、σ2 紧边拉应力： σ1 ＝ F 1/A MPa
松边拉应力：σ2 ＝ F2 /A
MPa
A － 带的横截面积
第三节 带的应力分析

2、离心力产生的拉应力σc
•
设：作用在微单元弧段dl的离心力为dC，则 带轮半径 2 2 2 v v v ( rd ) q dl q dC dm r r r 截取微单元弧段dl 研究，其两端拉力Fc 为离心 力引起的拉力。
由水平方向力的平衡条件可知：
功率增量，考虑传动比i≠1时， 带在大轮上的弯曲应力较小，故 在寿命相同的条件下，可增大传 递的功率。
包角修正系数，考虑
α ≠180°时对传动 能力的影响。
带长修正系数，考虑 带长不为规定长度时 对传动能力的影响。
第五节 普通V带传动的计算
计算功率 三、普通V带的型号和根数的确定 载荷系数
额定功率
第五节 普通V带传动的计算
根据初定的L0，由表13-2选取接近的基准长度Ld，再 按下式近似计算所需的中心距，
第五节 普通V带传动的计算
z为V带根 数取整数
考虑带传动的安装、调整和张紧的需要，中心距 变动范围为 小轮包角由式(13-1)计算
计算功率kw
3、初拉力 适当的初拉力是带传动正常工作的首要条件。初拉 力不足，会出现打滑；初拉力过大将增大轴和轴承 上的压力，并降低带的寿命。 V带每米长的
第二节 带传动的受力分析
•摩擦力的极限值取决于带的材料、张紧程度、包 角大小等因素。当其它条件相同时，张紧力F0和 包角α越大，摩擦力的极限值也越大。 •因此，带传动必须适当控制张紧力和维持不过小 的包角，后一要求限制了带传动的最小中心距和 最大传动比。 •带传动所能传递的功率P(kw)为
•v—带速（m/s）、F—带所传递的圆周力（N）。
2
2
与离心拉应力不同， 弯曲应力只作用在 绕过带轮的那一部 分带上 。
M Pa

注意：
虽然离心力只作用在做圆周运
动的部分弧段，但其产生的离心拉
力（或拉应力）却作用于带的全部，
且各剖面处处相等。
第三节 带的应力分析
3、带弯曲而产生的弯曲应力σb 带绕过带轮时发生弯曲，由材力公式：
故：σb 1 > σb 2 带横截面的应力为三部分应力 之和。各剖面的应力分布为：
第四节 带传动的弹性滑动和传动比
使二者间产生相对滑动。同样现象也发生在 从动轮上，但情况相反，带的速度领先于带轮。 这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑 动称为弹性滑动，弹性滑动是不可避免的，选用 弹性模量大的带材料，可以降低弹性滑动。 弹性滑动引起下列后果： ⑴从动轮的圆周速度低于主动轮 ⑵降低了传动效率 ⑶引起带的磨损 ⑷使带温度升高
第十三章 带传动和链传动
类型和应用 受力分析、应力分析 弹性滑动和传动比 普通V带传动的计算 V带轮的结构 同步带传动简介 特点和应用 链条和链轮 运动分析和受力分析 主要参数及选择 滚子链传动的计算 润滑和布置
带传动
链传动
第一节 带传动的类型和应用
一、组成 主动轮—带—从动轮 二、工作原理 带紧套在主、从动轮上， 通过带与带轮间的摩擦力将主 动轮的运动和动力传递给从动轮。 三、类型 平带、V带、齿形带、圆形带等。 四、装配方式 开口传动（转向相同）、交叉传 动（转向相反，平带）、半交叉 传动（两轴交错，平带）。