第六章 带传动和链传动

2、张紧轮方式
当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，如图所示。 张紧轮一般放在松边的内侧，尽量靠近大轮，以免过分影响带 在小轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小 于小带轮的直径。
F1－F0＝F0－F2；
或：F1 ＋F2＝2F0；
紧边和松边的拉力差为有效圆周力Fe
Fe=F1-F2
带传动的功率为：P Fe v / 1000 1、正常工作时：有效拉力Fe = 带与带轮间的摩擦力Ff 当F＞Ff 时：— 打滑
若带的工作载荷加大，有效拉力达到摩擦极限值后，则带与带
轮间会发生明显的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，
1、确定计算功率
Pca K A P
Pca—计算功率(kW)； KA —工作情况系数，查表6-5； P —传递的额定功率(kW)。
工况系数KA
2、 选择V带的型号 图6-9
根据计算功率Pca和小带轮转速n1，选择普通V带的型号。
3、确定带轮的基准直径D1、D2
（1）一般取 D1 Dmin ，若过小则带的弯曲应力太大、圆周速
从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。
2、V 带能传递的最大有效圆周力
根据打滑时松紧边
关系的欧拉公式
影 响 最 大 有 效 圆 周 力 力 的 因 素
F1 F2e f
Fe F1 F2
6-8 6-6
最大有效圆周力： Fec 2 F0 (e f 1) /(e f 1)
4、确定中心距a和带的基准长度Ld
初步确定中心距a0：0.7(D1+D2)≤a0≤2(D1+D2) 初算带长:
( D2 D1 ) 2 Ld ' 2a0 ( D2 D1 ) 2 4 a0
Ld Ld ' 2
查表选取与Ld’相近的基准带长Ld
重算实际中心距a： a a0
带的根数应取整数。为使各根带受力均匀，带的根数不 能太多，一般2～5根为宜，最多不多于8～10根。否则应 加大带轮基准直径或选择较大型号的带，重新设计。
7、确定带的初拉力 F0
保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。
过小：则传动时摩擦力过小易打滑；
过大：降低带的寿命，并增大了轴和轴承的压力。
单根V带的初拉力可按下式计算 ：
Fc
v — 带的速度(m/s)
A — 带的截面积(mm2)
3、弯曲应力
带在绕过大小带轮的包角时，将在
弯曲部分产生弯曲应力：
h b E D
式中： b — 弯曲应力（MPa） E — 带的弹性模量（MPa）
b1
b2
σb1 大于/小于 σb2？
h — 带轮中性层到外层的垂直距离 (mm) D — 带轮的基准直径(mm)
（4）多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。
可传递很大的功率。
工作面： 侧面
兼有平带弯曲应力小和V带摩擦力大等优点。多用于传递动力较大、 结构紧凑的场合。
（5）同步带（啮合带）：
属于啮合传动，无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，带轮直 径可较小，传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合。
特定带长，载荷平稳
实际工作条件下修正后的许用功率： [ P0 ] ( P0 P0 ) K K L
P0 -功率增量； K-包角系数；
-长度系数 KL
二、V带传动的设计步骤和方法
已知条件一般为： 原动机的种类 传动用途 传递的功率
两轮的转速n1、n2（或传动比i12）
工作条件及外廓尺寸要求等。 设计内容： 确定普通V带的型号、基准长度Ld和根数z； 带轮基准直径D1、D2及结构尺寸；
20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 900 1000…
第六章 带传动
§6-1 带传动简介
§6-2 带传动工作情况分析
§6-3 普通V带传动的设计计算 §6-4 V带带轮结构以及张紧装置
第一节 带传动简介
固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；
固联于从动轴上的带轮3(从动轮)； 张紧在两轮上的传动带2。
优点：
1）适用于中心距较大的传动， 2）带有弹性，能缓冲减振，运转平稳，噪音小；
确定传动的中心距a；
计算初拉力F0及作用在轴上的压力FQ； 选择张紧装置。
二、V带传动的设计步骤和方法
带 传 动 设 计 步 骤
1、确定计算功率Pc 2、选择带型 由n1和Pc查图选取 3、确定带轮的基准直径D1和D2 4、验算带速v 5、确定实际中心距a和基准带长Ld 6 、验算小带轮包角 1 7、确定带的根数z 8、确定带的初拉力F0及压轴力FQ 9、设计带轮 10、设置张紧装置
重量轻，易制造，质量分布均匀，足够的强度刚度，内
应力小，一定的粗糙度和精度
二、带轮的材料
HT150、HT200
三、带轮的结构
实心式带轮
腹板式带轮
孔板式带轮
椭圆轮辐式带轮
四、带传动的张紧与维护
定期张紧的目的：调整初拉力，保证传动能力。
1、调整中心距
滑道式
摆架式
自动张紧
将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，利用电动机的自重， 使带轮绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。
3）摩擦带传动过载时带与带轮打滑，以此保护其他零件。 4）结构简单，成本低；
缺点：
1）带的寿命短，在有油的场合，寿命更短；
2）对摩擦带传动，传动比不恒定； 3）效率较低。
一、带传动的类型、结构和特点
1、按传动布置情况分：
开口传动：两轴平行，ω1、ω2同向。 交叉传动：两轴平行，ω1、ω2反向。 半交叉传动：两轴交错，不能逆转。
工作面 平带传动： V带传动： 工作面 应用不太广，例如：高速磨床。
常多根并用，承载能力大，应用广泛
相当于多个小V带组成，兼有平带 传动和Ｖ带传动的优点。
多楔带传动： 圆带传动：
适用于轻载的场合，例如：缝纫机。
同步带：
普通V带传动
窄V带传动
宽V带传动
平带传动
多楔带传动
同步带传动
3、标准V带其横截面结构如图所示。分为：强力层、伸张层、
分接触长度上，打滑发生在带与轮的全部接触长度
B、原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性； 打滑：过载
C、结论：弹性滑动不可避免
打滑可避免
弹性滑动：从动轮的圆周速度v2＜主动轮的圆周速度v1，速度降低的 程度可用滑动率ε来表示：
v1 v2 100% v1
其中：
d1n1 v1 (m / s) 6000
d 2 n2 v2 (m / s) 6000
因此，传动比为：
n1 d2 i (1 ) n2 d1
因带传动的滑动率ε=0.01-0.02,其值不大，可不予考虑。
n1 d 2 i n2 d1
第三节 普通V带传动的设计计算
一、设计准则和基本额定功率
1、带传动的主要失效形式：打滑 和疲劳破坏，将使带产生疲劳破
坏（脱层、撕裂、拉断）；
2、当带在进入小带轮时应力达到 最大值，其值为： max 1 c b1 3、带的疲劳强度条件是： max 1 c b1 式中：
σmax
—带的许用应力。
4、单根V带能传递的最大功率P0 由 P0 F1 (1
带在工作时的应力分布
σc
σb1
α1 α2
σb2
σmax
带进入小带轮的一点是应力最大点！
三、带传动的弹性滑动和打滑
带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的， 因此带的弹性变形也是变化的。带传动中因带的弹性变形和拉力差引 起的带与带轮间的相对滑动，称为弹性滑动。
弹性滑动与打滑的区别
A、现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部
500 Pca 2.5 2 F0 ( 1) qv zv K
q：为每米带长的质量(kg/m)
（N）
8、计算作用在轴上的压力Q
为了设计轴和轴承，必须求出V带作用在轴上的压力。
1 Q 2 zF0 cos 2 zF0 sin 2 2
第四节 普通V带轮的结构及带的张紧和维护
一、V带带轮设计要求
压缩层和包布层。强力层的结构形式有帘布结构和线绳结构。
4、按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号，
截面尺寸已标准化。同样条件下，截面尺寸大传递的功率就大。
二、带传动的几何尺寸
中心距 —两带轮几何轴线之间的距离。
包角 —带与带轮接触弧对应的圆心角。
节面 — 当V带受弯曲时，长度不变的中性层。 节宽 — 节面的宽度bp。 相对高度 —高度h与节宽bp之比，约0.7(窄0.9) 基准长度 — 带节面长度，V带在带轮上张
度过小影响功率；反之，则带传动外廓尺寸增大。
普通V带轮最小基准直径如下：
带型 Dmin Y Z A B C D E
20
50
75
125
200
355
500
（2）验算带速v
v
d1 n1
60 1000
m/s
取10-20m/s
（3）大带轮的基准直径由下式计算:
D2 iD1
带轮的基准直径应符合带轮基准直径尺寸系列：
初拉力F0：与初拉力F0 成正比。
包角：随包角的增大而增大。
摩擦系数f： 随摩擦系数f 的增大而增大。
讨论
（1）增大摩擦系数
f↑—→Fmax ↑（∵ΣFf ↑）与带和带轮材料、表面状况、工作环境有关。 a、合适材料配对； b、采用V带：当量摩擦系数 fv ≈1.7 f。 c、禁止过度增大预紧力
开口传动
交叉传动
2、按截面形状分:
（1）平带
平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构 简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。
（2）V带：
截面形状为梯形，两侧面为工作表面。在 同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能
产生更大的摩擦力。
（3）圆带：横截面为圆形。只用于小功率传动，牵引能力小。 常用于仪器、家用器械、人力机械。
（3）增大包角α1
α↑→Fmax ↑ 当i>1时：α1< α2，打滑从小带轮开始，∴限制α1不能太小。 结论： （1）α1≥120°；（2）水平或近似水平布置：松边在上。
（3）采用张紧装置。
二、带的应力分析
带工作时的应力由三部分组成： 1、由拉力产生的拉应力
紧边拉应力 F2 n1 F1 F1
F2
F1 1 A
n2
F2 松边拉应力 2 A
式中：wk.baidu.com
σ1σ2 — 紧边松边拉应力（MPa）
F1、F2 — 紧边松边拉力（N） A — 带的截面积(mm2)
2、离心拉应力
旋转离心拉力Fc产生于带的全 长，其离心拉应力为：
n1
Fc
Fc
n2
Fc
Fc qv2 c A A
式中： σc — 离心拉应力（MPa） Fc — 离心拉力（N） q —带的单位长度质量(kg/m)
考虑到安装、张紧的调整，中心距设计的范围：
（a-0.015Ld）~（a+0.03Ld ）
5、验算小带轮包角 1
( D2 D1 ) 180 1 180 a
0
0
一般要求 1 120 ，若不能满足，可增大中心距或设置张紧轮。
6、确定带的根数 z
Pca Pca z ( P0 P0 ) K K L [ P0 ]
1 v ) 和 max 1 c b1 ≤ 得： f e 1000
1 Av P0 ([ ] b1 c )(1 f ) e 1000
式中： — 带的许用拉应力，由实验测得。 单根普通V带在特定条件下的功率P0 可查表6-2a
1 2 180 (i 1)
FQ
μ FN FN
FQ
μ FN FN
FN
φ
（2）适当增大F0
Fmax F0
假如F0↓↓
F0↑—正压力↑— ΣFf ↑— Fmax ↑—Pmax ↑
假如 F0↑↑ → 轴上压力↑— 带寿命↓
→ 带传动的工作能力不能充分发挥，易打滑。
∴ 应严格控制F0大小，为保证工作中初拉力不变，可设计张紧装置。
紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld 。 带轮基准直径 — V带轮上与所配V带节宽bp
相对应的带轮直径 D1。
第二节 带传动工作情况分析
一、带传动的受力分析
带传动尚未工作时，传动带中的 初拉力为F0。
带传动工作时，一边拉紧，一边放松， 记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。 设带的总长度不变，根据线弹性假设：