机械设计基础 第12章 带传动

动画
动画
动画
5
12.1
三、带传来自百度文库的张紧装置
概述
带传动在安装时必须将传动带张紧在带轮上， 工作一段时间 后，传动带会因为永久变形而松弛，此时必须重新张紧。 张紧方法有定期张紧、张紧轮张紧、自动张紧。
滑道式张紧装置
摆架式张紧装置
张紧轮张紧装置
张紧轮张紧装置 6
自动张紧装置
12.1
四、带传动的几何参数
4
12.1
二、带传动的类型
概述
动画
平带的横截面为扁平矩形，其工作面为与带轮接触 的内表面，平带传动结构最简单， 带轮制造容易， 弯曲应力小，在传动中心距较大的场合应用较多。 V带的横截面为等腰梯形， 其两侧面为工作面， 具有 更大的传动能力。V带传动传动比较大、结构较紧 凑、V带多数已经标准化并大量生产， V带传动应用 最广泛。 多楔带传动兼具有平带弯曲应力小和V带传动能力 强的优点，常用于传递功率大且结构紧凑的场合。 同步带传动属啮合型带传动，带和带轮间没有相对 滑动，从而实现同步传动。
14 3.5 10.8
19 4.8 14.3
27 8.1 19.9
32 9.6 23.4
19±0.4 25.5±0.5 37±0.6 44.5±0.7
第一槽对称面至端面 的距离 最小轮缘厚 带轮宽
fmin
δmin
B
6
5
7
5.5
9
11.5
16
23
12
28
15
外径 轮 槽 角
da
32° 34° 36° 38°
相应的 基准直 径dd
≤60
－
6 7.5 10 B = (z-1)e+ 2f z—轮槽数 da = dd + 2ha
－ － －
－
－ －
－ －
≤80
－
≤118
－
≤190
－
≤315
－
>60
－
>80
>118 23
>190
>315
≤475 >475
≤600 >600
12.5
普通V带传动的设计实例
设计一通风机用的V带传动，选用异步电动机驱动，已知额定功 率P=4kW，转速n1=1 440r/min，传动比i=3.2，三班制工作。
10
12.2
带传动工作情况的分析
一、带传动的受力分析
3.V带传动的最大有效拉力 带与带轮间作用的正压力
带与带轮间的摩擦力为 式中： φ─ 带轮轮槽角，fv─ 当量摩擦因数， V带传动的最大有效拉力Fec
显然，V带传动的最大有效拉力较大，能传递的功率也较 大。 11
12.2
带传动工作情况的分析
二、带的应力分析
h dd
12.3
一、概述
普通V带传动的设计计算
3.普通 V带 楔角φ = 40°、相对高度约为0.7， 按截面尺寸的不同，分为Y、 Z、A、B、C、D、E七种。
表12-1 普通V带的截面尺寸(摘自GB/ T 13575.1─2008 )（单位：mm） 截型 Y Z A B C D E 顶宽 b 6.0 10.0 13.0 17.0 22.0 32.0 38.0 节宽 bp 5.3 8.5 11 14 19 27 32 高度 面积 h A/mm2 4.0 6.0 8.0 11.0 14.0 19.0 23.0 18 47 81 138 230 476 692 楔角 φ 每米质量 q/(kg/m) 0.02 0.06 0.10 0.17 0.30 0.62 0.90
12.2
带传动工作情况的分析
二、带的应力分析
离心拉应力为 虽然离心力只产生在接触弧上，但由它引起的拉力和拉应力 却作用在整个带长上。 3.弯曲应力 带绕上带轮后，会产生弯曲应力 4.传动带上应力分布情况 带受交变应力作用，所 以带将会发生疲劳破坏。 最大应力发生在紧边 绕上小带轮处。 最大应力为
13
12.3
普通V带传动的设计计算
三 、普通V带传动的设计计算
(8)确定单根普通V带的初拉力
(9)计算压轴力
(10)带轮结构设计
21
12.4
V带轮的结构设计
1.对V带轮的要求 质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量均匀， 轮槽工作面具有较高的表面精度，轮槽的尺寸和角度具有一定的 精度。 2.V带轮材料 主要用铸铁制造，常用的材料为 HT150或HT200；转速较高时宜采用 铸钢制造，或用钢板冲压后焊接而 成；小功率时可采用铸铝或塑料。 实心式 孔板式 3.V带轮结构 当基准直径dd ≤（2.5～3）d （d为轴的直径）时，可采用实 心式； dd ≤300 mm时，可采用孔 板式或腹板式； dd >300 mm时， 应采用轮幅式。
带传动工作情况的分析
三、带的弹性滑动和打滑
2.打滑 当Fe<Fec时，带与带轮之间就会发生显著的相对滑动，这种 现象称为打滑。 打滑发生后，带的磨损加剧，传动失效。
15
12.3
一、概述
普通V带传动的设计计算
顶胶
抗拉体
1.V带结构 底胶 抗拉体用于承受拉力，由帘布或线 包布 绳制造； 顶胶和底胶分别承受弯曲时的 拉伸和压缩；包布将结构包围成型，采 b p 用耐磨的橡胶帆布制造。 2.V带参数 当V带弯曲时，顶胶伸长、底胶 缩短、中性层即节面长度不变， 节 φ 楔角 面宽度称为节宽bp。 V带的高度h 与节宽bp之比h/bp称为相对高度。 在V带轮上，与相配用V带的节宽bp相对应的直径称为 基准直径dd。 V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长 度称为基准长度Ld 。为V带的公称长度。 16
现研究带传动中心距a、包 角α、带长Ld之间的关系。
因为θ很小， 所以 则
概述
α1 α2
a
带长
将
以及
代入
或者
7
12.2
带传动工作情况的分析
一、带传动的受力分析 二、带的应力分析 三、带的弹性滑动和打滑
8
12.2
带传动工作情况的分析
一、带传动的受力分析
1.带传动的受力分析 带传动尚未工作时，传动带只承受初 拉力F0。 n1=0 带传动工作时，绕上主动带轮的一边 被进一步拉紧，拉力由F0增加到F1， 称为 紧边；绕上从动带轮的一边被放松， 拉力 由F0减少到F2， 称为松边。 设带的总长度不变，则 F1－F0＝F0－F2， F1 ＋F2＝2F0 ； n1>0 或者 根据力矩平衡有 Ff＝F1－F2； 又将之称为带传动的有效拉力Fe =Ff＝F1－F2。 Fv 带传动所能传递的功率P为 P e 1000
三 、普通V带传动的设计计算
1.设计原始数据 传递的额定功率P（kW）、小轮转速n1（r/min）、传动比i， 以及传动的位置要求、工作情况和载荷性质等。 2.设计内容 确定V带的型号、长度、根数、传动的中心距、带轮的直径及 结构尺寸、传动的初拉力等。 3.设计步骤 (1)确定工况系数KA，计算功率 。 (2)根据功率Pc和小带轮转速n1由选型图选定带型。 (3)按带型选择直径dd1，由dd2 = i dd1计算dd2 。
解： ⑴ 求计算功率Pc
查表12-6得 KA=1.2，得 ⑵ 确定V带带型 根据Pc=4.8kW、n1=1 440r/min查选型图，确定选用A型。 ⑶ 确定带轮基准直径dd1、dd2 由A型查表12-7，取主动带轮基准直径dd1=100mm。 查表12-7， 由从动带轮基准直径 取dd2=315mm。 ⑷ 验算带速v
(4)按 验算带速，应使v在5～25m/s的范围内。
19
(5)确定传动中心距a和带的基准长度Ld。
12.3
普通V带传动的设计计算
三 、普通V带传动的设计计算
如果中心距未给定，则可按下式初选中心距a0： 计算基准长度
由
查表选取基准长度
，再计算传动的中心距
(6)验算小轮的包角，应有
(7)确定带的根数
20
2
12.1
概述
一、带传动的工作原理、特点和应用 二、带传动的类型
三、带传动的张紧装置
四、带传动的几何参数
3
12.1
概述
一、带传动的工作原理、特点和应用
1.带传动的组成 带传动由主动带轮1、从动带轮2和紧 套在两轮上的传动带3所组成。 2.带传动的工作原理 摩擦型带传动 摩擦型带传动：当主动带轮转动时， 靠带与带轮间的摩擦力拖 动从动带轮一起转动，并传递动力。 啮合型带传动: 依靠带和带轮间的啮合传递动力。 3.摩擦型带传动的优点 ⑴ 适合中心距较大的传动； ⑵ 结构简单，造价低廉；⑶ 带具 有良好的挠性，可缓冲吸振，传动平稳； ⑷ 过载时带与带轮间 发生打滑现象，可防止损坏其它零件。 4.摩擦型带传动的缺点 ⑴ 在传递同样大小功率的前提下，轴上载荷较大，传动的外 廓尺寸较大； ⑵不能保证恒定的传动比；⑶ 带的寿命较短； ⑷ 有时需要张紧装置。
第12章 带传动
本章提示
12.1 概述
12.2 带传动工作情况的分析
12.3 普通V带传动的设计计算
12.4 V带轮的结构设计 12.5 普通V带传动的设计实例
1
本章提示
1. 阐述带传动的类型、特点、特性和应用。 2. 分析带传动的受力、应力和失效形式，确定带 传动的设计准则，并重点介绍普通V带传动的设 计计算方法。
40°
4.窄 V带 楔角φ=40°、相对高度约为0.9， 当高度相 等时，其宽度比普通V带窄约1/3，而承载能力 是普通V带的1.5～2.5倍。
17
12.3
普通V带传动的设计计算
二、设计准则及单根V带的基本额定功率
1.主要失效形式 打滑和带发生疲劳破坏。 2.设计准则 在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。 3.单根V带的基本额定功率P0 P0为普通V带满足以上准则能传递的最大功率（表12-2）， 由试验得到。试验条件为：载荷平稳、包角α =180°、特定长度。 许用功率[P0] 为实际工作条件下单根V带所能传递的功率。
式中： ΔP0 ─ 功率增量，考虑传动比i≠1时，带绕上大轮时的弯 曲应力比绕上小轮时小，在寿命相同的条件下，可增大 传递的功率，见表12-3 。 Kα ─包角系数，考虑包角α≠180°时的影响，见表12-4 。 KL ─带长系数，考虑带长不为特定长度的影响，见表12-5 。
18
12.3
普通V带传动的设计计算
25
12.5
KL=1.02，则
普通V带传动的设计实例
取z=4根。 ⑻ 计算单根普通V带的初拉力 查表12-1得 q=0.10kg/m，则
⑼ 计算压轴力
⑽ 带轮结构设计（略）
26
12.3
型号 小带轮的基准 直径dd1/mm 50 56 63 71 80 90 75 90 100 112 125 140 160 180 125 140 160 180 200 224 250 280 200 224 250 280 315 355 400 450 Z
传动带为挠性体，只能承受沿带长度方向的拉力和拉伸正应 力。传动带工作时承受的拉伸正应力有： 1. 拉应力 紧边拉应力： 松边拉应力： 式中：A为带的横截面面积。 在接触弧上，传动带上的拉应力介于ζ1和ζ2之间。 2. 离心力所产生的拉应力 在微段dl上产生的离心力为 离心力引起的拉力为Fc 即 式中： v─ 带速；q─ 传动带单位长度的质量。 12
22
腹板式 轮幅式
12.4
V带轮的结构设计
（单位：mm）
表 12-8 V带轮的轮槽尺寸(摘自GB/ T 13575.1─2008 )
槽
节宽 基准线上槽深 基准线下槽深 槽间距
型
Y
Z
A
B
C
D
E
bd hamin hfmin e
5.3 1.6 4.7 8±0.3
8.5 2.0 7.0 12±0.3
11 2.75 8.7 15±0.3
9
12.2
带传动工作情况的分析
一、带传动的受力分析
2.平带传动的最大有效拉力 根据柔性体摩擦欧拉公式，极限状态下 式中：e=2.71828，f─ 传动带和带轮间的摩擦因数，α ─ 包角。 再由F1 ＋F2＝2F0 以及Fe＝F1－F2，得最大有效拉力
最大有效拉力Fec与以下因素有关： ⑴ Fec与初拉力F0成正比。但是F0过大时，带的寿命将会降低。 ⑵ Fec随包角α增大而增大。 因此应减少不利于增大包角的因素。 ⑶ Fec随摩擦因数f增大而增大。
12.2
带传动工作情况的分析
三、带的弹性滑动和打滑
1.弹性滑动 弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动， 是带正常工作时固有的特性。 使得：
v2<v<v1
用滑动率表示速度降低率
一般滑动率ε=1%～2%。 带传动的传动比
弹性滑动导致带传动不能保证恒定的传动比，还使效率 下降。
14
12.2
带速在5～25m/s之间，故合适。
24
12.5
普通V带传动的设计实例
⑸ 确定普通V带的基准长度Ld和传动中心距a 初选中心距a0=650 mm，符合 计算带所需的基准长度
由表12-5选带的基准长度 Ld=1 940mm。 计算传动的实际中心距 ⑹验算包角α1 主动带轮上的包角合适。 ⑺ 确定普通V带的根数 由n1=1 440r/min、dd1=100mm、i=3.2查 表12-2、表12-3得 P0=1.31kW， ΔP0=0.17kW， 查表12-4得 Kα=0.95， 查表12-5得