带传动的工作原理及特点.doc

第八章带传动
8.1 概述
8.1.1 带传动的工作原理及特点
1.传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件 ,靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力
2.优点：1）有过载保护作用 2）有缓冲吸振作用 3）运行平稳无噪音 4）适于远距离传动（amax=15m） 5）制造、安装精度要求不高
缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定 2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 3）结构尺寸较大、不紧凑 4）打滑 ,使带寿命较短 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象 ,不适宜高温、易燃、易爆的场合。

8.1.2主要类型与应用
a.平型带传动——最简单 ,适合于中心距a较大的情况
b.V 带传动——三角带
c.多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合
d.同步带传动——啮合传动 ,高速、高精度 ,适于高精度仪器装置中带比较薄 ,比较轻。

图6-1 带传动的主要类型
8.1.3带传动的形式
1、开口传动——两轴平行、双向、同旋向
2、交叉传动——两轴平行、双向、反旋向
3、半交叉传动——交错轴、单向
◆带传动的优点：
①适用于中心距较大的；②传动带具有良好的弹性 ,能缓冲吸振 ,尤其是V带没
有接头 ,传动较平稳 ,噪声小；③过载时带在带轮上打滑 ,可以防止其它器件损坏；④结构简单 ,制造和维护方便 ,成本低。

◆带传动的缺点：
①传动的外廓尺寸较大；②由于需要张紧 ,使轴上受力较大；③工作中有弹性滑动 ,不能准确地保持主动轴和从动轴的转速比关系；④带的寿命短；⑤传动效率降低；⑥带传动可能因摩擦起电 ,产生火花 ,故不能用于易燃易爆的场合。

8.2 V带和带轮的结构
V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组V带、齿形V带、汽车V带等多种类型 ,其中普通V带应用最广。

8.2.1 V 带及其标准 如图所示
V 带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组成 8.2.2带轮结构
1、组成部分：轮缘、轮辐、轮毂
2、结构形式：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式
3、材料：灰铸铁（HT150、HT200常用）、铸钢、焊接钢板（高速）、铸铝、塑料（小功率）
普通V 带轮轮缘的截面图及其各部尺寸见表
8.3 带传动的工作情况分析
8.3.1带传动的受力分析
1
2
F 0 F 0
F 0
F 0
工作前 :两边初拉力Fo=Fo 工作时:两边拉力变化：
①紧力 Fo →F1；②松边Fo →F2 F1—Fo = Fo —F2
F1—F2 = 摩擦力总和Ff = 有效圆周力Fe
所以: 紧边拉力 F1=Fo + Fe/2
松边拉力 F2=Fo —Fe/2
8.3.2 带传动的最大有效圆周拉力及其影响
当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值 , 带的有效拉力也达到最大值。

松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:
ααf f e F F e F F 2
12
1
=⇒=
柔靭体的欧拉公式
—包角（rad ）一般为小轮包角
带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时））
影响因素分析:
1. Fo : 适当Fo
2. 包角: 包角越大承载能力越好
3. f : f 越大 ,Fec 越大8.3.3工作应力分析
8.3.3 带传动的应力分析 1. 离心应力 σc 2. 拉应力
3. 弯曲应力 σb
应力分布图最大应力为：σmax =σ1+σc +σb1
8.3.4 弹性滑动与打滑
因为带是弹性体 ,受到拉力后要产生弹性变形。

设带的材料符合变形与应力成正比的规律 ,则紧边和松边的单位伸长量分别为 由于带在工作时 ,带两边的拉力不同 ,F 1>F 2 ,因而ε1>ε2。

绕过从动轮2时 ,作用在带上的拉力又由F 2增大到F 1 ,带的弹性变形也逐渐增大 ,带将逐渐伸长 ,也会沿轮面滑动 ,使带一边随从动轮绕进 ,一边又相对于从动轮向前伸长 ,故带的速度v 高于从动轮的速度v 2 。

轮缘的箭头表示主、从动轮相对于带的滑动方向。

这种由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动称为弹性滑动。

注意带的弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。

弹性滑动是由拉力差引起的 ,只要传递圆周力 ,出现紧边和松边 ,就一定会发生弹性滑动 ,所以是带传动工作时的固有特性 ,是不可避免的。

而打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动 ,是可以避免的。

8.4 带传动的设计计算
8.4.1 失效形式与设计准则
失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等
)3.57(601801
21︒⨯--
︒≈a
D D α)1111(2)11(
200ααα
α
f f f f ec e
e F e e
F F +-
=+-=gA
qV
A F C
C
2
/=
=σ⎩⎨
⎧==A
F A F //2211σσ松边紧边
设计准则：保证带在不打滑的前提下 ,具有足够的疲劳强度和寿命 单根三角胶带的功率—P 0
由疲劳强度条件：
传递极限圆周力： 传递的临界功率： 单根三角带在不打滑的前提下所能传递的
功率为：
8.4.2普通V 带传动的设计步骤和方法
设计V 带传动时 ,一般已知条件是：传动的工作情况 ,传递的功率P ,两轮的转速n 1、n 2(或传动比i )以及空间尺寸要求等。

具体的设计内容有：确定V 带的型号、长度和根数。

,传动中心距及带轮直径 ,画出带轮零件图等。

1.确定计算功率
计算功率P c 是根据传递的额定功率（如电动机的额定功率）P ,并考虑载荷性质以及每天运转时间的 长短因素的影响而确定的 ,即
P K P A c = (8-1)
式中K A 为工作情况系数 ,查表8-1可得。

表8-1 工作情况系数
注：1.空、轻载启动：电动机（交流起动、Δ起动、直流并励） ,4缸以上的内燃机 ,装有离心式离
合器、液力联轴器的动力机。

重载起动：电动机(联机交流起动、直流复励或串励) ,4缸以下的内燃机。

c
b σσσσ--≤11][)1
1()1
1(11α
ασfv fv ec e A e F F -=-
=)
(1000)11(10001kw V e A V F P fv ec ⋅-==ασ1000
)11()]([10V
e A P fv c b ⋅
---=ασσσ
2.反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合 ,K A应乘1.2。

3.增速传动时K A应乘下列系数：
增速比 1.25～1.74 1.75～2.49 2.5～3.49 ≥3.5
系数 1.05 1.11 1.18 1.28
2.选择V带的型号
根据计算功率P c和主动轮转速n1由图8-1和8-2选择V带型号。

当选择的坐标点载图中两种型号分界线附近时 ,可选择两种型号分别进行计算 ,然后择优选用。

图8-1 普通V带选型图
图8-2 窄V 带（基准宽度制）选型图
3.确定带轮基准直径d d 1和d d 2
带轮直径小可使传动结构紧凑 ,但另一方面弯曲应力大 ,使带的寿命降低。

设计时应取小带轮的基准直径d
d 1
≥
d
d m in
,
d
d m in
的值查表8-4。

忽略弹性滑动的影
响 ,n n d d d d 2
1
2
1
⋅= ,d d 1
、d d 2
宜取标准值（查表8-2）。

4.验算带速v
1000
601
1⨯=
n d v d π （8-2）
带速太高会使离心力增大 ,使带与带轮间的摩擦力减小 ,传动中容易打滑。

另外单位时间内带绕过带轮的次数也增多 ,降低传动带的工作寿命。

若带速太低 ,则当传递功率一定时 ,使传递的圆周力增大 ,带的根数增多。

一般应使v ≥5m/s ,对于普通V 带应使=v m ax 25～30m/s ,对于窄V 带应使=v m ax 35～40m/s 。

如带速超过上述范围 ,应重选小带轮的直径d d 1。

5.初定中心距a 和基准带长L d 传递中心距小则结构紧凑 ,但传动带较短 ,包角减小 ,且带的绕转次数增多 ,降低了带的寿命 ,致使传动能力降低。

如果中心距过大则机结构尺寸增大 ,当带速较高时会产生颤动。

设计时应根据具体的结构要求或按下式初步确定中心距a 0
)(2)(7.02
1
2
1
d d a d d d d d d +≤≤+ （8-3）
由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式：。