机械设计：带传动和链传动

工作情况分析
F1－F0＝F0－F2； 或： F1 ＋F2＝2F0；
F0 1
F0 2
1 F2 n1
F2 n2 2
Ff
F0
F0
尚未工作状态
F1 工作状态 F1
1、带传递的力
有效拉力Fe＝两边拉力差,即: Fe＝F1－F2＝1000P
2、有效拉力Fe由带和轮之间接触弧上摩擦力的总和Ff承受 Fe＝Ff F1 F2
传递的功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及工 作条件等。
设计内容：
确定带的型号、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准 直径及其它结构尺寸、初拉力和压轴力等。
四．Ｖ带传动的设计步骤和方法 Steps and method of V-Belt drive design
V带传动的设计3
F1 F2e f
e f 1 Fec 2F0 e f 1
欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者说是给出
了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec 。
由欧拉公式可知：
包角的概念
预紧力F0↑→最大有效拉力Fec ↑
2
包角α↑→最大有效拉力Fec ↑
1
摩擦系数 f↑→最大有效拉力Fec ↑
一、带传动的组成、传动原理和源自文库点
演示1、演示2
1．带传动的组成
固联于主动轴上的带轮1(主动轮)； 固联于从动轴上的带轮3(从动轮)； 紧套在两轮上的传动带2。
2．传 动 原 理
摩擦传动 啮合传动
3．带传动的特点
缓冲减振、传动平稳、结构简单以及造价低廉等； 摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。
修正中心距
a：a
a0
Ld－Ld0 2
四．Ｖ带传动的设计步骤和方法 Steps and method of V-Belt drive design
4. 验算主动轮上的包角α1 α1↓→Fec↓，容易打滑 。
a ↓→ α1↓
i↑
（dd2－dd1）↑→ α1↓ （i≤7）
α1
180o
dd
2
a
dd1
57.30
1200
5. 确定带的根数z
Z
P0
Pca
ΔP0 K α K L
10
(否则，受力不均较严重 ）
四．Ｖ带传动的设计步骤和方法 Steps and method of V-Belt drive design
1.带的弹性滑动 Creep of the belt
1）现象：
（演示→ ）
为什么会产生 这种现象？
2）原因：
①带是弹性体，受力要产生弹性变形：紧 松边 边变 应形 形： ：12＝＝FAFA12
② ②1 带 带 带工2绕 绕作带 带过 过时绕 绕从 主，过 过动 动两从 主轮 轮边动 动： ：所εε轮 轮12 受： ：拉εε1（ （ 22力 1逐 逐不（ （ 渐 渐21同逐 逐 伸 缩：F长 短 渐 渐1 ） ） 伸 缩F2， ， 长 短沿 沿 ） ）轮 轮 ， ， 面 面υυ滑 滑带 带动 动
⑴ △P0 ——功率增量
（i ≠ 1→σb2 ↓ ,则相同寿命时,可以增加P ）
⑵ Kα ——包角系数 （ α<180° →P ↓ ） ⑶ KL——长度系数 （Ld ′ ≠Ld →P ↑或P ↓）
三．Ｖ带传动的设计内容
Content of V-Belt drive desVi带gn传动的设计2
设计的原始数据：
因此有：
F1＝F0＋Fe／2；F2＝F0－Fe／2；
3、 Fe↑→ Ff ↑，始终保证Fe＝ Ff 。然而，在一定条件下， Ff 有一极限值 Ff max。 当Fe> Ff max时，导致打滑失效。
一、带传动中的力分析
Forces in belts
工作情况分析(力分析)
带传动的最大有效拉力Fec有由多欧大拉？公式确定，即：
5、 掌握带传动设计参数选择和计算方法； 6、了解带传动张紧的原因和张紧装置。
教 学 重 点
1、带传动的力和应力分析; 2、弹性滑动和打滑; 3、带传动设计参数选择和计算方法.
§8-1 概述 General considerations
➢带传动的组成、传动原理和特点 ➢带传动的类型和应用 ➢ 带的结构、型号
第八章 带传动
Belt drives
主要内容
§8-1 概述
General considerations
§8-2 带传动工作情况的分析
Belt drive theoretical basis
§8-3 V带传动的设计
V-Belt drive design
§8-4 V带传动的张紧装置
Tension device of the belt drive
υ1 υ2
υ带 υ带
υ1
υ1 υ2
υ2
三、带的弹性滑动和打滑
Creep and slipping of the belt
1.带的弹性滑动 Creep of the belt
由于带的弹性和拉力差引起的带与带轮之间的微量相对滑动现 象，称为带的弹性滑动。
3）性质：
弹性滑动是带传动中固有的、不可避免的正常现象。
二、带传动的类型和应用
1．带传动的类型
平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距 较大的场合应用较多。
圆带传动，结构简单，多用于小功率传动。
在一般机械传动中，应用最广的带传动是Ｖ带传动，在 同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。
多楔带传动兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、 摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。
当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。
切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！
二、带传动的应力分析
Stresses in belts
1、带传动在工作过程中带上的应力
工作情况分析(应力分析)
◆ 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力； ◆ 离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力；
3. 确定带的几何尺寸
（1）初选中心距a0
0.7（dd1＋dd2）< a0 < 2 （dd1＋dd2）
a↓
Ld ↓→带单位时间内绕过带轮的次数↑ →寿命↓ α1↓→Fec↓
a↑
尺寸↑→ 工作时拍击、颤动↑
（2）计算带的基准长度
Ld 0
2a0
π 2
(dd1
dd2)
(dd 2 dd1)2 4a0
(3)由Ld 0 根据标准，取最接近的 基准长度 Ld
2. 打滑 Slip
由于过载而引起的带在带轮上的全面滑动，称为打滑。
3）本质：
打滑是过载失效，必须避免。
4）后果： a. 造成带的严重磨损；
如何避免带发生 打滑？
b.从动轮转速急剧降低，使传动失效
注意：因α1 < α2，所以打滑总是首先发生在小带轮处！
三、带的弹性滑动和打滑
Creep and slipping of the belt
4）后果：
a. b.
v2 < v1，造成传动比不准确；
效率降低；
滑动率：
v1
v2 v1
100%
c. 引起带的磨损； d. 使带温升高；
传动比：i
n1 n2
（1
dd2
）dd1
三、带的弹性滑动和打滑
Creep and slipping of the belt
2. 打滑 Slip
1）现象： 2）原因：
1、带传动的失效形式 带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。
2、带传动的设计准则 带传动的设计准则：
在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
二．单根V带的传递功率（承载能力确定）
Power transmitted by a single V-belt 1. 单根V带在特定条件下，能传递的功率P0
习题课：带传动设计实例
Belt drive design example
教学目标与教学重点
1、了解带传动的类型、特点和应用情况； 教 2、了解普通V带的结构和标准； 学 3、掌握带传动工作原理、受力分析和应力分布、弹性滑动和 目 打滑等基本理论； 标 4、掌握带传动的失效形式和计算准则、承载能力确定方法。
1、根据计算功率选取带型
（1）确定计算功率Pca
Pca=KA P
KA：工作情况系数；P156：表8-7
P：传递的额定功率。
（2） 选择带型号 ：型号＝f（Pca，n1）
P↑、n1 ↓（低速重载）→选截面较大 的V带 P↓ 、n1 ↑（高速轻载） →选截面较小的V带
P157：图8-11
四．Ｖ带传动的设计步骤和方法
⑴不打滑条件下，带传递的最大载荷：Fec
F1(1
1 e fvα
)
σ1A(1
1 e fvα
)
⑵保证带具有一定疲劳强度：
σmax＝σ1+σb1+σc≤[σ]
⑶不打滑且有一定的疲劳强度时，传递的功率P0：
P0
Fecυ 1000
([σ] σb1 - σc ) 1000
(1
1 e fvα
) Aυ
(KW)
⑷特定条件下，单根V带的基本额定功率：
4、 同步齿形带 toothed belt drive
§ 8-2 带传动工作情况的分析 Belt drive theoretical basis
➢ 带传动中的力分析 ➢ 带的应力分析 ➢ 带的弹性滑动和打滑（运动分析）
一、带传动中的力分析 Forces in belts
设带的总长度不变，根据线弹性假设：
3.可防止损坏其他零件，起
4. 引起带发热，
保护作用
容易疲劳，寿命短
§ 8-3 V带传动的设计 V-Belt drive design
失效形式和设计准则 单根V带的传递功率（承载能力确定） V带传动的设计内容 V带传动的设计步骤和方法 V带轮设计
一．Ｖ带传动的失效形式和V设带传计动的准设则计1 Types of failure & design criteria
◆ 弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。
分析详见→
为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。 2. 最大应力：
等于拉应力（包括离心应力）与弯曲应力之和；
σ m ax σ1 σ b1 σc
最大应力发生于紧边进入小带轮处！
三、带的弹性滑动和打滑
Creep and slipping of the belt
∵P＝Fe v/1000
V →Fe → 根数z →尺寸过大
υ d d1n1
60 1000
V →σc → Fec
(3)计算从动轮的基准直径
dd1= i dd1 并按P157 表8-8适当圆整
四．Ｖ带传动的设计步骤和方法 Steps and method of V-Belt drive design
动弧
动弧α’
静弧
①并不是全部接触弧均发生 相对
滑动现象，可将接触弧分为滑动 弧α′和静弧α″两部分。 静弧总 是在带进入带轮一侧
静弧
n1
② 空载： α′＝0 Fe ↑： α′ ↑
Fe＝Fec ： α′＝ α
α″＝ α α″ ↓ α″＝0
静弧动α弧” 动弧
三、带的弹性滑动和打滑
Creep and slipping of the belt
Steps and method of V-Belt drive design
2、确定带轮的基准直径dd1 、dd2 并验算带速
(1)初选小带轮的基准直径dd1
dd1↓→ σb ↑ →寿命 ↓ ∴规定dd1有最小值
dd1↑→ 尺寸 ↑ ∴不宜过大
P155：表8-6、 P157：表8-8
(2)验算带速 5～25m/s（10～15m/s最佳）
单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。
试验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。
二．单根V带的传递功率（承载能力确定）
Power transmitted by a single V-belt
2. 单根V带实际能传递功率P ′
P r=(P0+△P0)×K αKL
1. 普通V带 Standard V-belt 2. 平形带 Flat-belt 3. 多楔带 Multiple V belt drive 4. 同步带 Toothed belt drive
1. 普通V带 Standard V-belt
2、平形带 Flat-belt
3、多楔带 Multiple V belt drive
同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动， 能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。
传动带的类型:
平带
普通平带 片基平带
普通Ｖ带
传 Ｖ带 动 带
窄Ｖ带 齿形Ｖ带 宽Ｖ带
多楔带
同步带
2、带传动的应用
三、带的结构、型号和长度
Composition、section and length of the belt
3. 总结
现象 原因 性质
不 同 点 后果
弹性滑动
在局部接触弧上的相对滑 动
打滑 带在带轮上的全面滑动
带的弹性和拉力差
过载
是正常现象，不可避免 是失效形式，必须避免
1. 不能保证准确的传动比，
因为v1>v2
1. 使带的磨损加剧
2. 降低传动效率，因为有 2. 从动轮转速急剧降低，
速度损失
使传动失效
3. 引起带的磨损