摩擦轮传动带和带传动

KP f D1n1
(7 6)
P，传递功率；D1，主动轮直径；n1，主动轮转速；f，摩擦系数，表7－1
• 法向力大小：
▪ 圆柱摩擦轮法向力约数倍于圆周力Ft，限制传递功率不宜过大。 ▪ 采用摩擦系数大的轮面材料，可减小法向力。
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二、法向力的计算
▪ (二)圆锥摩擦轮传动
③ 对零件的制造精度和表面粗糙度要求不高，但强度较低， 干摩擦下小功率传动和仪器中，常用钢或铸铁对布质酚 醛层压板、橡胶、压制石棉或其它工程塑料的相配材料。
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第三节 摩擦无级变速器
一、无极变速器
1. 无极变速装置通称为无极变速器
① 种类：机械、电动、液压的。 ② 多数利用摩擦传动原理，结构简单、紧凑、转动惯
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第二节 摩擦轮传动
一、传动的工作原理
1. 摩擦轮传动是利用 主动轮与从动轮在 接触处产生的摩擦 力来传递运动和转 矩。
2. 例：fFn≥Ft (7-1)
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一、传动的工作原理
3. 摩擦轮工作时接触面间的 滑动
① 弹性滑动：
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五、带传动的应力分析
(一) 由紧边和松边的拉力产生的应力
1. 带工作时
1
F1 A
2
F2 A
(7 21)
A－带的横截面积
2. 带不工作时，由张紧力产生的应力σ0称为张紧应力。
0
F0 A
(7 22)
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五、带传动应力分析
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一、传动的工作原理
② 打滑
• 在传动正常工作时，fFn≥Ft，但如果fFn<Ft时，主动轮带 不动从动轮，整个接触面产生相对滑动，称为打滑。
• 打滑时摩擦轮传动不能正常工作。产生严重磨损，传动 寿命降低，正常工作时，摩擦轮传动不允许打滑现象。
③ 分析
• 摩擦轮传动中，由于弹性滑动的存在，引起速度损失， 降低传动精度和传动效率。通过选用高弹性模量的轮面 材料予以减轻，但不能根除。
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四、带传动受力分析
③ 张紧力为F0时，最大有效圆周力和紧边拉力、松边拉力
Ft
2F0 (e fv 1) e fv 1
(7 19)
由（7－19）和（7－17）可得
e fv F1来自Fte fv1
F2
Ft
1 e fv 1
(7 20)
▪ 带角传α和动当所量能摩传擦递系的数最fv大。有效圆周力的大小取决于张紧力F0，包 ▪ 避免打滑的条件：有足够的fv α值和F0值。
2. 圆柱摩擦轮作用在轴上的载荷
① 径向力Fr＝法向力Fn，方向永远指向轮心； ② 圆周力Ft，在主动轮上与回转方向相反，在从动轮上与回转方向
相同。
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三、作用在轴上的载荷
3. 圆锥摩擦轮作用在轴上的载荷
① 圆周力Ft：在主动轮上与回转方向相反，在从动轮上 与回转方向相同。
)
(
D2
D1 4a
)
2
(7 12)
a 2L (D1 D2 ) 2L (D1 D2 )2 8(D2 D1)2
8
③ 对于V带传动，带轮直径应为基 准直径；带长应为基准长度。
(7 13)
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四、带传动的受力分析
1. 张紧力
① 静止时，带两边拉力相等，等于张紧力F0； ② 传动时，带两边拉力不等，
② 径向力Fr：方向永远指向轮心； ③ 轴向力Fa，方向：背向锥顶
Fr1 Fn cos1, Fa1 Fn sin 1
Fr2 Fn cos2, Fa2 Fn sin 2
(7 8)
• 主动轮上径向力＝从动轮上轴向力 • 从动轮上径向力＝主动轮上轴向力
• 由于δ1<δ2，故Fa1<Fa2。因此要获得同样大小的法向力， 可移动小轮，省力，操作方便。
▪ 多楔带传动：楔的侧面为工作面。 平带弯曲应力小、V带摩擦力大， 用于传递功率大且结构紧凑的场 合。
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一、带传动的类型和张紧装置
3. 带传动的张紧方法
1. 调节中心距（水平布置、垂直布置） 2. 采用具有张紧轮的传动
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四、摩擦轮材料
1. 对摩擦轮的材料的要求
① 弹性模量要大，以减小弹性滑动和滚动摩擦损 失；
② 摩擦系数要大，以便在传递同样大的圆周力情 况下，可减小两轮间的法向压力。
③ 表面接触强度和耐磨性要好，以保证传动所需 的寿命。
④ 在干摩擦条件下，吸湿性要小。
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二、V带和带轮
(一) V带 1. 组成：
① 强力层1：
▪ 帘布结构、 ▪ 线绳结构、 ▪ 合成纤维、 ▪ 钢丝绳
② 填充物2：橡胶 ③ 外包层3：橡胶帆布
2. 普通V带
▪ 楔角φ＝40°，相对高度h/bp约0.7的V带 ▪ 按截面尺寸不同有七种型号（Y, Z, A, B, C, D, E）表7-2。
，带的厚度；
D，带轮的直径， D。
• 材料一定时，若带厚度越大，带轮直径越小， 则带中引起的弯曲应力就越大。所以小带轮 处弯曲应力较大。
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五、带传动应力分析
▪ 带受的总应力
1. 带中的应力分布 2. 带中的最大应力
max 1 b1 c (7 25)
(二)由离心力产生的应力
c
Fc A
qv2 A
(7 23)
q，每米带长的质量；
v，带速。
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五、带传动应力分析
(三) 带在带轮上弯曲产生的弯曲应力
b
Ey
E / 2 (D )/
2
E
D
(7 24)
E，带材料的弹性模量；
y，由中性层到最外层的距离；
，中性层的曲率半径；
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四、带传动的受力分析
2. 最大有效圆周力和紧边拉力、松边拉力
① 正常工作，带变形处于弹性变形，总长度不变。紧边 拉伸变形的增加量应该等于松边拉伸变形的减小量。
由虎克定律可知，F1 F0 F0 F2
F1＋F2＝2F0
（7－16）
由（7－14）和（7－16）可得F1
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二、V带和带轮
3. 普通V带采用基准宽度制
• 带轮轮槽的基准宽度位置通常与所配用V 带节面处于同一位置；
• 带轮在基准宽度处的直径是带轮的基准直 径；
• 相应带的长度以基准长度Ld表示（表7－3）
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二、V带和带轮
▪ 摩擦力与从动轮线速度方向 相同，与主动轮线速度方向 相反，主动轮表面材料通过 接触区过程中由压缩变为拉 伸，从动轮表面材料通过接 触区过程中由拉伸变为压缩。 这种由弹性变形而产生的滑 动，称为弹性滑动。
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一、传动的工作原理
▪ 速度损失率
v1 v2 100 %
▪ 最大应力发生在带紧边进 入小带轮处。
▪ 带工作中，如果最大应力 超过许用应力，带将产生 疲劳破坏。
▪ 三种应力中以弯曲应力对 带传动寿命影响最大，所 以小带轮直径不宜过小。
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(二) 轮带 1. 结构
▪ 实心式 ▪ 辐板式 ▪ 孔板式
2. 带轮轮缘尺寸
• 表7－4
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三、带传动的几何关系
1. 主要几何参数
① 带轮直径D1和D2，中心距a，带 长度L，包角α。
② 近似几何关系
1
180
D2
a
D1
57.3
(7 11)
L
2a
2
(
D1
D2
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二、法向力的计算
▪ (一)圆柱摩擦轮传动
• 法向力：可根据传递的名义载荷（圆周力）求出 • 载荷系数K：载荷不平稳性，为保证传动可靠性，引入K。
Fn
KFt f
(7 5)
Ft 1000P / v
Fn
K 1000P fv
K 1000 601000P
f
D1n1
19.1106
• 可作定传动比传动，也可作变传动比传动。易于实现无级变速。
2. 优点
① 传动零件的结构简单，易于制造； ② 传动平稳，工作噪声小； ③ 用作变速传动时，传动比调节简便； ④ 过载时，传动件间产生相对滑动，可防止其它零件不致损坏。
3. 缺点
① 不能保持恒定的传动比，传动精度低； ② 不宜传递较大的转矩； ③ 传动件工作表面磨损较快，寿命低； ④ 传动效率较低。
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三、摩擦无极变速器组成
2. 滚轮式盘形变速器
① 传动比
i12 m in
n1 n2 m a x
D2 m in D1
i12 m a x
n1 n2 m in
D2
m
ax
D1
② 变速范围
(7 9)
Rb
i12 m a x i12 m in
n2 m a x n2 m in
D2 m a x D2 m in
• 两轴相互垂直的圆锥摩擦轮传动，
Fn
19.1106
KP f Dm1n1
P，传递功率；
(7 7)
D
，主动轮平均直径；
m1
n1，主动轮转速；
f，摩擦系数，表7－1
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三、作用在轴上的载荷
1. 设计轴和支承时，需确定作用在轴上的载荷（圆周力Ft和 接触面间的法向力Fn）的大小和方向
▪ 绕进主动轮一边，拉力增到F1，称紧边拉力； ▪ 另一边，拉力减到F2，称松边拉力。 ▪ 两边拉力差Ft＝ F1－F2 （7－14），即为带传动能传递的有
效圆周力，称为有效拉力。等于沿任一带轮的接触弧上摩擦力 的总和。
③ 有效圆周力N与带速m/s、功率kW之间的关系
P Ftv 1000
(7 15)
▪ 根据具体情况，保证首先满足主要要求。
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四、摩擦轮材料
2. 例
① 在高速、高效率和要求尺寸紧凑的传动中，常采用淬火 钢对淬火钢，或淬火钢对表面硬化铸铁相配的轮面材料。
② 在摩擦轮尺寸不受限制，转速较低，并常在开式传动和 干摩擦状态下工作，采用铸铁对铸铁相配。
(7 10)
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第四节 带传送
一、带传动的类型和张紧装置
1. 组成：主动轮1＋从动轮2＋环 形带3
2. 带传动分类（按带的截面形状）
▪ 平带传动：横截面为扁平矩形， 内表面为工作面
▪ V带传动：横截面为等腰梯形， 两侧面为工作面，拉拽能力大。
▪ 圆带传动 :牵引能力小，常用于 低速小功率传动。
v1
(7 2)
▪ 钢-钢0.2%，铸铁-铸铁0.2%。
▪ 圆柱摩擦轮传动的实际传动比
i n1 D2
(7 3)
n2 (1 )D1
▪ 圆锥摩擦轮传动的实际传动比
i n1 D2 sin 2
(7 4)
n2 (1 )D1 sin 1(1 )
▪ δ1, δ2－主、从动摩擦轮的半锥顶角。
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F0＋
Ft 2
,
F2
F0
Ft 2
(7 17)
② 出现打滑时，紧边拉力、松边拉力用欧拉公式表示为
F1 F2e fv e，自然对数的底，e 2.7183；
(7 18)
fv ,当量摩擦系数，对于平带fv f，对于V带fv f / sin( / 2)； ，包角（rad），通常取小带轮的包角。
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量小。 ③ 使用场合
• 适应工艺参数多变或连续变化的要求 • 探求最佳工作速度 • 计算装置或测试装置 • 缓速起动。
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二、摩擦无极变速器类型
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三、摩擦无极变速器组成
1. 由传动机构、加压装置和调速机构组成
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• 打滑可以避免。
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一、传动的工作原理
4. 摩擦轮传动在传递功 率、传动比、速度和 轴间中心距等方面有 很大的适用范围。
• 传递功率：很小～ 220KW；但多数不超 过18KW；
• 传动比：一般7（有时 10）；手动仪器可达 25（多做微动装置）。
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第七章 摩擦轮传动带和带传动
▪ 第一节 概 述 ▪ 第二节 摩擦轮传动 ▪ 第三节 摩擦无级变速器 ▪ 第四节 带传送 ▪ 第五节 同步带传动 ▪ 第六节 其他带传动简介
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第7章摩擦轮传动带和带传动
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第一节 概 述
1. 摩擦轮传动和带传动
• 借助于摩擦力传递运动和转矩
▪ 摩擦轮传动：直接接触 ▪ 带传动：靠中间挠性件－传动带，进行传动；靠带与带轮上齿轮的啮合来传动。