第10章带传动链传动全解

平面机构的结构分析
通常情况下，带速在5～25m/s之间为宜；带速过高，会 因离心力过大而降低带和带轮间的正压力，从而降低传 动能力，而且单位时间内应力循环次数增加，将降低带
的疲劳寿命。若带速过小，则所需圆周力大，导致V带的
根数增多，结构尺寸加大。带速不符合上述要求时，应 重新选择dd1。
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平面机构的结构分析
2．自动张紧装置
3．使用张紧轮的张紧装置
电动机的自动张紧
张紧轮装置
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【思考题10.2】
V带张紧时，张紧轮能否放置在紧边，为什么？通常张紧轮应 如何放置？
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10.2 带传动的工作能力分析
10.2.1 带传动的受力分 析
张紧力——静止时，带在带轮两边的拉力均为初拉力F0。
的任意一条周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面。对 应的宽度称为节宽(bp)，当带弯曲时该长度保持不变。
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• 带轮直径——在V带轮上，与所配用的V带节宽(bp)相对
应的直径(dd)。 V带是标准件，各型号的截面尺寸见表：
• 普通V带型号：有Y，Z，A，B，C，D，E七种型号。 • 基准长度——V带的节线长度称为基准长度(Ld)。
的特定条件下试验得到的单根V带所能传递的基本额定功率 。
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实际传动中，通常带长、包角等与试验条件不同，因此应对上述基 本额定功率 P1 进行修正，其计算公式为：
[P 1] P 1 P 1 KL K
式中： [ P1 ] —单根普通V带的额定功率；
P 1 时对传动能力的影响），见表 10.7。 1 —功率增量（实际传动比 i
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10.1 平面机构的运动简图
10.1.1 带传动的类型 工作原理 ： 带传动通常由主动轮1、从动轮2、张紧在两轮 间的挠性带3和机架组成。挠性带绕在两带轮 上，主动轮转动，带动从动轮转动。
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按传动原理分类：摩擦型，啮合型
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摩擦带传动按带的截面形状分类：平带、V带、多楔带和圆带等。
max 1 c + b1 [ ]
或
1 c b1
1 P 1 c b1 1 f v e Av 1000
可得单根V带在不打滑时所能传递的功率为:
其中： P1 —在载荷平稳、特定带长和包角 180 （即传动比为1）
10.1.4
V带带轮
V带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。普通V带楔角为40°， 带绕过带轮时由于产生横向变形，使得楔角变小。为使带轮的 轮槽工作面和V带两侧面接触良好，带轮槽角取32°，34°， 36°，38°，带轮直径越小，槽角取值越小。
• 类型：
，为什么？ 1）实心式：适用于带轮直径较小时， dd≤(2～3)d； 2）辐板式：当dd＜300 mm范围内可采用辐板式或孔板式，当 d2－d1≥100 mm时，为便于吊装和减轻质量可在腹板上开孔； 3）轮辐式：适用于dd＞400 mm的大带轮。
• 分析：
F0 越大，带与带轮之间的正压力越大， • （1）初拉力 Ff lim 与 F0 成正比， 传动时的摩擦力就越大。但 F0过大，会增大带和带轮之间的摩擦力，加速 带的磨损，降低带的寿命；若 F0 过小，则带的传动能力就会受到影响。因 此，初始张紧皮带时，初拉力 F0大小要适当。 Ff lim 也越大。但不能无限制增大摩擦系数 •（2）当量摩擦系数fv fv 越大， 来增强传动能力，摩擦系数过大，磨损加剧，降低带的寿命。 Ff lim 也越大，因为 增加，带与带轮接触弧间摩擦 •（3）包角 越大， 力总和增加，从而提高传递载荷的能力。一般要求小带轮包角 。
打滑既有可能出现在小带轮上，也有可能出现在大带轮上,这 句话是否正确？为什么？
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10.3 普通V带传动的设计计算
10.3.1 单根V带所能传递的基本额定功率
带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏，因此带传动 的设计准则是：在保证不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳寿 命。 带具有足够的疲劳寿命，应当满足：
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10.1.3
V带的结构和标准
V带的结构和规格
• 组成：1）包布层；2）伸张层；3）压缩层；4）抗拉体。 • 结构：1）帘布结构；2）线绳结构。 • 性能比较：帘布结构抗拉强度高，制造方便；线绳结构
柔韧性和抗弯强度高，可以在较小的带轮上工作。
• 节面——当V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变
带绕过带轮时将产生弯曲应力，弯曲应力只产生在带绕过 带轮的部分，假设带是弹性体，则
2 Ey b = dd
式中：E为带材料的弹性模量(MPa)；y为带的最外层到节面的距离(mm)， 一般用h/2近似代替y；dd为带轮基准直径(mm)。
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带工作时的应力分布
• 带的最大应力——发生在紧边开始绕进小轮处的横截面上。
设计内容 ：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带
轮基准直径带轮结构尺寸和材料、带的初拉力和压轴力、张紧及防护
装置等。
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设计步骤
1. 确定设计功率
根据传递的功率P、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设 计功率：
Pd K A P
Pd －计算功率（KW）； KA －为工况系数；P为所需传递的功率（KW）
10.1.2 带传动的特点 优点： •能缓冲吸振；运行平稳无噪声，允许速度较高； •过载时带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏； •制造和安装精度不像啮合传动那么严格； •适于中心距较大的传动。 缺点： •有弹性滑动，使传动效率较低，不能保持准确的传动比； •阵动的外廓尺寸较大； •由于需要张紧，使轴上受力较大；带的使用寿命较短； •不宜用于高温、易燃等场合。
要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，当 其他条件不变且张紧力F0一定时，带传动的摩擦力存在一极限 值，就是带所能传递的最大有效拉力Fmax。当带传动的有效拉 力超过这个极限值时，带就在带轮上打滑。即将打滑时F1和F2 有下列关系——挠性体摩擦的欧拉公式。
F1 / F2 e f
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第 10 章 带传动和链传动
学习目的: 掌握带传动受力分析和应力分析；掌握弹性滑动和打滑的概念及 区别；掌握链传动的运动特性；会进行带传动和链传动的设计。
10.1 带传动概述 10.2 带传动的工作能力分析 10.3 普通V带传动的设计计算 10.4 其他带传动简介 10.5 链传动 10.6 各种机械传动的比较
40
• 带轮材料：当带速≤30m／s时，常用铸铁HTl50，HT200
制造；高速时宜使用钢制带轮，速度可达45m/s；小功率可用 铸铝或塑料。 【思考题10.1】 带轮轮槽的槽角能否大于或等于40°？
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10.1.5
V 带传动的张紧
1．定期张紧装置
a) 移动式 b) 摆动式 1——滑轨 2——螺母 3——调节螺钉 带的定期张紧装置
致使传动失效。带在大轮上的包角一般大于在小轮上的，所以 打滑总是先在小轮上开始。
• 弹性滑动与打滑的区别：带的弹性滑动和打滑是两个完
全不同的概念，打滑是因为过载引起的一种失效形式，因此打 滑可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是 带传动正常工作中固有的特性，是不可避免的现象。
【思考题10.4】
2. 选择带型
根据带传动的设计功率 Pd及转速n1带型。所选带型是否符合要 求，需要考虑传动的空间位置要求以及带的根数等方面最后确定。
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图10.10 普通V带选型图
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源自文库3.
确定带轮基准直径dd1 和dd2、验算带速v
普通V带传动的国家标准中规定了带轮的最小基准直径和 带轮的基准直径系列见教材上表格。
【思考题10.3】 是否可用无限增加初拉力或使带轮表面粗糙的方法来增加带 的传动能力？为什么？
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10.2.2 带传动的应力分析 1．拉应力
• 紧边拉应力： • 松边拉应力：
2．离心拉应力 3．弯曲应力
1 F1 / A
2 F2 / A
式中：A为带的横截面积(mm2)。
c = Fc / A = qv 2 / A
截型
Y Z A B C D E
节宽 p
5.3 8.5 11 14 19 27 32
b
顶宽
6 10 13 17 22 32 38
b
高度 h
4 6 8 11 14 19 23
单位长度质 楔角 量（kg/m）
0.023 0.060 0.105 0.170 0.300 0.630 0.970
40
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KL — 带长修正系数（考虑带长不等于特定带长时对传动能力的影响） ，见表10.2；
K — 包角修正系数（考虑包角
），见表10.6
180 时，单根普通 V带额定功率的增量
；
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10.3.2 普通V带传动的设计计算
设计的原始数据： 功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求 及工作条件等。
F F1 F2 Ff
若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量， 即
F1 F0 F0 F2
F1 F2 2F0
带传动传递的功率（kW）表示为
P Fv 1 000
式中：F为有效拉力(N)，为带速(m/s)。
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• 分析：当传递的功率增大时，有效拉力F也相应增大，即
4. 确定中心距a和带的基准长度Ld
一般可以按下式进行初选中心距a0：
0.7(d d 1 d d 2 ) a0 2(d d 1 d d 2 )
带是根据带轮的基准直径和要求的中心距计算：
• 包角——带与带轮接触弧所对的中心角，称为包角，rad。
从前面公式可得出带所能传递的最大有效拉力Fmax为
Fmax F1 F2 F1 (1 1 f ) F ( e 1) 2 f e
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e f 1 2 Fmax 2 F0 f 2 F0 (1 f ) e 1 e 1 • 结论：带传动的最大有效拉力与初拉力、包角以及摩擦系 数有关，且与F0成正比。若F0过大，将使带的工作寿命缩短。
max = 1 + c + b1
• 结论：由于交变应力的作用，将引起带的疲劳破坏。
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10.2.3 弹性滑动与打滑
1．弹性滑动和打滑
• 弹性滑动——由于带是弹性体，受力不同时，带的变形量
也不相同，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相 对滑动，称为弹性滑动。
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• 结论：弹性滑动将引起下列后果：
① 丢转，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度；
② 降低了传动效率；③ 引起带的磨损； ④ 使带的温度升高。
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• 打滑——当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮
间将发生全面滑动，这种滑动称为打滑。
• 结论：打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，
紧边——工作时进入主动轮一边的带被进一步拉紧，称
为紧边，拉力由F0增大到F1并称为紧边拉力。 松边——进入从动轮一边的带相应被放松，称为松边，拉 力由F0减小到F2并称为松边拉力。
静止时
工作时
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有效拉力——紧边拉力F1和松边拉力F2之差称为有效拉力F，
此力也等于带和带轮整个接触面上的摩擦力的总和。
当其它条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲 应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。 选择小带轮基准直 径时，应使 dd1 ≥ ddmin ，并取标准直径。
一般情况下，可以忽略滑动率的影响，则有大带轮基准直径
d d 2 id d 1 n1 d d1 n2
计算出的大带轮直径，应按表10.4圆整为标准尺寸。圆整后还应检验传 动比i或从动轮转速n2是否在允许的变化范围内。
V带是应用最广泛的带传动，其横截面为梯形,利用楔形增压原 理，V带传动比平带传动能产生更大的摩擦力。 若带对带轮的压紧力均为 FQ ,则有
平带,极限摩擦力:
F =fFN =fFQ
F =2fFN =f FQ
V
f V带，极限摩擦力 sin( / 2) : 结论：V带比平带传动能力更强!
FQ
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