《机械设计基础》第九章 带传动与链传动解析

多楔带：在平带基体上有若干纵向楔形凸起，其工作面是楔形的侧面。
它兼有平带的弯曲应力小和V带的摩擦力大等优点，常用于结构 紧凑、传递功率大及速度较高的场合。
平圆带：截面为圆形，主要用于小功率传动，如家用器械。
二、带传动的几何尺寸
带传动主要用 于两轴平行、且回 转方向相同的场 合——开口传动。
如图所示，当带处于规定的张紧力时，两带轮轴线间的距 离——中心距a。 带与带轮接触弧所对的中心角称为包角α。 相同条件下，包角越大，带的摩擦力和传递的功率也越大。 包角是带传动的一个重要参数。
松边拉力F2之间的关系满足欧拉公式，即 带与带轮间的摩擦因数
F1/F2=e fα
带轮上的包角 自然对数的底，e ≈ 2.718
联立上式，得
F Fe f F2 f F1 f e 1 e 1
1 F F1 F2 F1 (1 f ) e
由此可知，增大包角或增大摩擦因数，都可以提高带传动所 能传递的功率，因小带轮包角α1小于大带轮包角α2 ，故计算带圆 周力时应取α1 。
设d1、d2分别为小轮、大轮的直径，L 为带长，则小轮包角 1 2
因θ角较小，以θ≈sinθ＝(d2－d1 )/2a
1 (d 2Biblioteka Baidu d1 ) / a
L 2a cos
2
带长

2
( d1 d 2 ) d 2 d1
1 2 d 2 d1 以 cos 1 sin 1 及 代入上式 2 2a
取一小段弧进行分析：
正压力：dFN 摩擦力： f dFN
两端的拉力：F 和F+dF 力平衡条件：忽略离心力，水平力、垂直力分别平衡
d d ( F dF ) sin 2 2 d d fdFN ( F dF ) cos F cos 2 2 d d d 因d很小，可取 sin , cos 1 2 2 2 dFN F sin
F0 F0
F1 F1 从动轮
静止时，带两边的拉力都等于预拉力F0。 传动时，带与带轮之间产生摩擦，带两边的拉力就不再相等。 绕进主动轮一边的带被进一步拉紧，称为紧边，由F0增大到F1； 绕进从动轮一边的带则相应被放松，称为松边，由F0减小为F2； 设带的总长度不变，则紧边拉力的增加量（F1－F0）应等于松边 拉力的减少量（F0－F2），即 F1－F0＝F0－F2 F1＋F2＝2F0
V带传动与平带传动的预拉力相等时（即带压向带轮的压力同
为Q），他们的法向力N却不同。
平带的极限摩擦力为 Nf＝Qf V带的极限摩擦力为 Nf
Q sin

2
f Q
f sin

2
Qf
V带轮轮槽的楔角
当量摩擦系数
显然，f ′>f，故在相同条件下，V带能传递较大的功率。
二、带传动的应力分析
四、带传动的特点
1、优点：
1）适用于中心距较大的传动； 2）具有良好的弹性，可缓和冲击、吸收振动； 3）过载时带与带轮间会出现打滑，防止零件损坏； 4）结构简单、成本低廉。 1）传动的外廓尺寸较大； 2）需要张紧装置； 3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比； 4）带的寿命较短； 5）传动效率较低，平带传动0.96，V带传动0.95； 6）有静电效应，不适宜高温、易燃、易爆的场合。
第九章 带传动与链传动
(belt drive and chain drive)
带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传 递运动和力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮 传动相比，具有结构简单、成本低廉、传动中心距较大 等优点。
§9-1 带传动的类型、特点
带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两带轮上的封闭环形带 组成。由于张紧，静止时带已受到预拉力，在带与带轮的接触面间 产生压力。当原动机驱动主动轮回转时，依靠带和带轮间的摩擦力 拖动从动轮一起回转，从而传递一定的运动和力。
一、带传动的类型
根据传动原理不同，带传动可分为摩擦型和啮合型。最常 用的是摩擦型。摩擦型带传动根据带的截面形状分为平带、V带、 圆带、多楔带等。 平带：截面形状为扁平型，内表面为工作面。 V带：截面形状为等腰梯形，两侧面为工作面，V带与轮槽槽底不接触。
V带利用了锲形摩擦原理，在张紧力相同的情况下，V带的摩擦力 比平带大，具有较大的牵引力，最为常用。
L 2a

2
( d1 d 2 )
d 2
d1 4a
2
已知带长时，由上式可得中心距
a 2 L ( d1 d 2 ) [2 L (d1 d 2 )]2 8d 2 d1 8
2
三、带传动的张紧
由于带传动中的传动带不是完全的弹性体，工作一段时 间后，会因伸长变形而产生松弛现象，张紧力减小，带的传 动能力随之下降。故带传动必须具有将带再度张紧的装置。 带传动常用的张紧方法是：调节中心距、张紧轮
dα 2 F
设计：潘存云
F2
dFN Fd

fdFN dF
dF fd 积分得 F 0 2 F
F1
dF fd F dFN F1 ln f F2
dl
f dFN α
dα
dα 2
F1 e f 紧边和松边的拉力之比为 F2
F+dF
F1
带在出现打滑趋势而未打滑的临界状态时，带的紧边拉力F1与
2、缺点：
通常，带传动适用于中小功率的传动，以V带传动应用最广，带速 v=5～25 m/s，传动比i≤7 效率η≈ 0.90～0.95
§9-2 带传动的受力分析和运动特性
一、带传动的受力分析
为使带和带轮接触面上产生足够的摩擦力，带必须以一定的 张紧力套在两带轮上。
F0
F0
n1 主动轮
F2
F2 n2
带传动工作时，会产生拉应力、离心拉应力和弯曲拉应力。 1、拉应力 紧边拉应力 σ1＝F1/A MPa
紧边拉力F1与松边拉力F2之差称为带传动的有效拉力F，也就是 所传递的圆周力，即 F ＝F －F
1 2
圆周力F（N）、带速v（m/s）和传递功率P（kW）之间的关系为 P ＝Fv/1000
在一定初拉力下，若带所传递的圆周力超过带与带轮间的极限摩
擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。 打滑使带磨损加剧、传动效率降低，以致传动失效。