第5章 带传动

第5章带传动

本章提示：

带传动是由两个带轮和一根紧绕在两轮上的传动带组成，靠带与带轮接触面之间的摩擦力来传递运动和动力的一种挠性摩擦传动。

主要内容是带传动的类型、工作原理、特点及应用，带传动的受力情况、带的应力、弹性滑动和打滑，以及V带传动的设计准则和设计方法等。

基本要求：

1）了解带传动的类型、特点和应用场合；

2）熟悉普通V带的结构及其标准、V带传动的张紧方法和装臵；

3）掌握带传动的工作原理、受力情况、弹性滑动及打滑等基本理论、V带传动的失效形式及设计准则；

4）了解柔韧体摩擦的欧拉公式，带的应力及其变化规律；

5）学会V带传动的设计方法和步骤。

5.1 概述

带传动是利用张紧在带轮上的传动带与带轮的摩擦或啮合来传递运动和动力的。

带传动通常是由主动轮1、从动轮2和张紧在两轮上的环形带3所组成。根据传动原理不同，带传动可分为摩擦传动型（图5.1）和啮合传动型（图5.2）两大类。

1. 摩擦传动型

摩擦传动型是利用传动带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。摩擦型带传动中，根据挠性带截面形状不同，可分为：

(1) 普通平带传动（如图5.3（a））

平带传动中带的截面形状为矩形，工作时带的内面是工作面，与圆柱形带轮工作面接触，属于平面摩擦传动

2) V带传动（如图5.3（b））

V带传动中带的截面形状为等腰梯形。工作时带的两侧面是工作面，与带轮的环槽侧面接触，属于楔面摩擦传动。在相同的带张紧程度下，V带传动的摩擦力要比平带传动约大70%，其承载能力因而比平带传动高。在一般的机械传动中，V带传动现已取代了平带传动而成为常用的带传动装臵。

3) 多楔带传动（如图5.3（c））

多楔带传动中带的截面形状为多楔形，多楔带是以平带为基体、内表面具有若干等距纵向V形楔的环形传动带，其工作面为楔的侧面，它具有平带的柔软、V带摩擦力大的特点。

(4) 圆带传动（如图5.3（d））

圆带传动中带的截面形状为圆形，圆形带有圆皮带、圆绳带、圆锦纶带等，其传动能力小，主要用于

v<15m/s ，i=0.5~3 的小功率传动，如仪器和家用器械中。

(5) 高速带传动

带速v>30m/s ，高速轴转速n=10000~50000r/min的带传动属于高速带传动。

高速带

传动要求运转平稳、传动可靠并具有一定的寿命。高速带常采用重量轻、薄而均匀、挠曲性好的环形平带，过去多用丝织带和麻织带，近年来国内外普遍采用锦纶编织带、薄型锦纶片复合平带等。

高速带轮

要求质量轻，结构对称均匀、强度高、运转时空气阻力小。通常采用钢或铝合金制造，带轮各个面均应进行精加工，并进行动平衡。为了防止带从带轮上滑落，大、小带轮轮缘表面都应加工出凸度，制成鼓形面或双锥面，如图5.4所示。在轮缘表面常开环形槽，以防止在带与轮缘表面间形成空气层而降低摩擦系数，影响正常传动。

5.2 带传动工作情况分析

5.2.1 带传动中的受力分析

1. 带传递的力

带呈环形，以一定的张紧力F

0套在带轮上，使带和带轮相互压紧。静止时，带两边的拉力相等，均为F

（图

5.5a）；传动时，由于带与轮面间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等（图5.5b）。绕进主动轮的一边，拉力由F

增加

到F

1，称为紧边拉力；而另一边带的拉力由F

减为F

2

，称为松边拉力。两边拉力之差F＝F

１

－F

２

即为带的有效拉力，它

等于沿带轮的接触弧上摩擦力的总和。在一定条件下，摩擦力有一极限值，如果工作阻力超过极限值，带就在轮面上打滑，传动不能正常工作。

设带传动传递的功率为P（KW）、带速为V（m/s），则有效拉力F（N）为

F=F

1-F

2

=1000P/V (5.1)

由上式可知，在传动能力范围内，F的大小和传递的功率P及带的速度V有关。当传递功率增大时，带的有效拉力即带两边拉力差值也要相应增大。带的两边拉力的这种变化，实际上反映了带和带轮接触面上摩擦力的变化。当带有打滑趋势时摩擦力即达到了极限值，这时F1和F2的关系可用下式表示：

式中e--自然对数的底；

μ--带与带轮间的摩擦系数；

α--带在带轮上的包角；

q--每米带长的质量，Kg/m 。

联立解式5.1和式5.2，得紧边拉力F

1和松边拉力F

2

为

2. 由离心力所产生的拉力

当带绕过主、从动轮时作圆周运动，将产生离心力，它使带在全长上各处均受到大小相同的离心拉力。如

图5.6所示，取一微小段带dl，所对应的包角为dα，带轮半径为r，微段dl上离心力dF

Nc 与带离心拉力F

c

的平衡式为

当dα很小时，sin(dα/2)≈dα/2

则带的离心拉力F

c

=qV2(5.5)

5.2.2 带传动中带的应力分析

1. 紧边拉应力σ

1和松边拉应力σ

2

σ

1=F

1

/A，σ

2

=F

2

/A (5.6)

式中 A--带的截面面积。

2. 离心力产生的拉应力

σ

c =F

c

/A=qV2/A (5.7)

可见离心应力σ

c

与q及V2成正比。故设计高速带传动时，应采用薄而轻质的传动带；设计一般带传动时，带速不宜过高。

3. 弯曲应力σ

b

当带绕过主、从动轮时,发生弯曲变形将产生弯曲应力σ

b

,由材料力学公式得带的弯曲应力

σ

b

=EY/r (5.8)

式中E--带材料的弹性模量；

Y--由带中性层至最外层的距离；平带Y=h/2（h为带厚），V带Y=h

a

(见表5.2)；

r--曲率半径，平带r=(d+h)/2，V带r=d

d

/2(见表5.2)。两个带轮直径不同时，带在小带轮上的弯曲应力较大。

上述三种应力沿带长的分布情况如图5.7所示。图中小带轮为主动轮，最大应力发生在紧边进入小带轮处（图中b点），其值为

5.2.3 弹性滑动和打滑

1. 弹性滑动

由于带是弹性体，受力后必然产生弹性变形。传动工作时因为紧边和松边拉力不同，所以弹性变形也不同。参看图5.8，带自b点绕上主动轮时，带所受拉力为，带的速度和带轮表面的速度相等。而当带由b点转到c点的过程中，