带传动与带连接.ppt

得带的弯曲应力：
b
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2 yE dd
带绕过小带带轮绕过大带轮时
时M的P弯a曲应显的力然弯曲：应力dd↓ →σb ↑
故：σb 1 > σb 2
与离心拉应力不同， 弯曲应力只作用在绕过 带轮的那一部分带上 。
带横截面的应力为三部分应力之和。 各剖面的应力分布为： 最大应力发生在:
紧边开始进 入小带轮处。
1、拉力F1、F2 产生的拉应力σ1 、σ2 紧边拉应力： σ1 ＝ F 1/A MPa
松边拉应力： σ2 ＝ F2 /A MPa
A － 带的横截面积，mm2
2、离心力产生的拉应力σc
带绕过带轮作圆周运动时会 产生离心力。
设：作心用 力微的在 为单质d微元量F单弧带NC速，元（则弧m带 质/段s单 量) 位 （dlk长的g度/m离） dFNC
Ft
max

(F0

1 2
Ft
m ax)(1
1 e f
)
整理后得：
e f 1 Ft max 2F0 e f 1
三、影响最大有效圆周拉力的几个因素：
初拉力F0 ：F tmax与F0 成正比，增大F0有利于提高 带的传动能力，避免打滑。 但F0 过大，将使带发热和磨损加剧， 从而缩短带的寿命。
紧边拉力 --
n1 主动轮的一边 n2 Ft
由 F0 增加到 F1；
松边拉力 --
F1 F1
由 F0 减小到 F2 。
Ft = F1 – F2
Ft － 有效拉力，即圆周力
带是弹性体，工作后可认为其总长度不变，则：
紧边拉伸增量 ＝ 松边拉伸减量
紧边拉力增量 ＝ 松边拉力减量＝ △F
因此：
F1 ＝ F0 ＋△F F2 ＝ F0 －△F
3、带的型号 普通v带：楔角为40o，相对高 度（h/bd）为0.7的三角带。
普通v带已标准化，根据 截面尺寸，可以分成七种型号， 分别是Y ~ E。
带传动的主要性能：
带的速度V：
一般为V=5～25m／s ； 4）结构简单，成本低。
传动比i：
单级最大传动比：平型带4~5，V（三角）带7~10， 同步齿型带＜10 ； 效率 ：
传动效率0.90～0.95
通常，带传动用于中小功率电动机与工作机械之间 的动力传递。目前V带传动应用最广。近年来平带传动的 应用已大为减少。但在多轴传动或高速情况下，平带传动 仍然是很有效的。
由此可见：弹性滑动是由弹性变形和拉力差引起的。
设d1、d2为主、从动轮的直径，mm；n1、n2为主、 从动轮的转速,r/min，则两轮的圆周速度分别为：
v1

d1n1
601000
m / s，
v2

d2n2
601000
m/s
弹性滑动引起的不良后果：
● 使从动轮的圆周速度低于主动轮 ，即 v2 < v1； ● 产生摩擦功率损失，降低了传动效率 ； ● 引起带的磨损，并使带温度升高 ；
欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前，紧、松 边拉力的最大比值
联解：
F t= F1 – F2
得带即将打滑时，三力计算公式：
Ft max

F1

F2

F1(1
1 e f
)
F tmax － 此时为不打滑时的最大有效拉力， 正常工作时，有效拉力不能超过此值
将F1 ＝ F0 ＋Ftmax /2代入上式：
F0 ＝(F1 ＋F 2) / 2
由Ft = F1 – F2，得：
F1 ＝ F0 ＋Ft/2 F2 ＝ F0 －Ft/2
带所传递的功率为： P ＝ F t v /1000 kW v 为带速
P 增大时， 所需的Ft加大。但Ft 不可能无限增大。
当Ft 达到极限值Ftlim 时，带传动处于即将打滑的 临界状态。此时， F1 达到最大，而F2 达到最小。
3.多楔带传动— 相当于平带与多 根V带的组合兼有两者的优点，适 于传递功率较大要求结构紧凑场合。
4.圆形带— 截面形状为圆形，牵引 能力小，常用于仪器和家用电器中。
三、带传动参数
两轴平行且回转方向相同的传动称为开口传动。
中心距a：当带处于张
紧状态时，两带轮轴线间
β
的距离称为中心距a。
β
包角: 带与带轮接触
即： FC qv2
N
则离心拉力 Fc 产生的拉应力为：
C

FC A

qv2 A
MPa
注意： 虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段，
但其产生的离心拉力（或拉应力）却作用于 带的全长，且各剖面处处相等。
3、带弯曲而产生的弯曲应力σb
带绕过节带线至轮带带的时最弹发性生弯曲，由材力公式
外层的模距量离
ε反映了弹性滑动的大小，ε 随载荷的改变而改 变。载荷越大，ε越大，传动比的变化越大。
从动轮的转速n2：
n2

n1d1(1 )
d2
对于V带： ε ≈0.01~0.02,一般计算时可忽略不计
例题
例题
一平皮带传动，传递的功率P=15kW， 带速v=15m/s，带在小轮上的包角1=170o （2.97rad），带的厚度=4.8mm，宽度 b=100mm，带的密度=1×10-3kg/cm3，带 与轮面间的摩擦系数f=0.3。 求（1）传递的圆周力；
包角 ： ↑→Ftmax↑ ,带所能传递的圆周力增加，传 动能力增强，故应限制小带轮的最小包角 1。
摩擦系数 f ： f↑→Ftmax ↑ 传, 动能力增加 对于V带，应采用当量摩擦系数 fv
Q
平带： FN f FQ f
FN
V带:
FN f
FQ

f
FQ fv
sin
2
Q
由此可见： V带与平带传动相
弹性滑动是如何 产生的？
因 F1 > F2
故松紧边单位长度 上的变形量不等。
当带绕过主动 轮时，由于拉力逐 渐减小，所以带逐 渐缩短，这时带沿 主动轮的转向相反 方向滑动，使带的 速度V落后于主动 轮的圆周速度V1.
同样的现象也发生在从动 轮上。但情况有何不同？
当带绕过从动轮时，由
于拉力逐渐增大，所以带 逐渐伸长，这时带沿从动 轮的转向相同方向滑动， 使带的速度V超前于从动轮 的圆周速度V2.
8
四、带传动的张紧方式
带传动常用的张紧方法是调节中心距。
中心距不能调节，可采用具有张紧轮的装置。
P115图6－5c 比较
五、带传动的特点
优点： 1）适用于中心距较大的传动； 2）可缓和冲击吸收振动；
3）具有过载保护作用；
4）结构简单，成本低。 缺点：
1）外廓尺寸大；2）需要张紧装置； 3）不能保持精确的传动比； 4）带的寿命短；5）传动效率低。
二、带传动的最大有效圆周拉力
打滑： 当带所传递的圆周力F超过带与轮面之间的极
限摩擦力总和Ft时，带与带轮将发生显著的相 对滑动。
当带有打滑趋势时,摩擦力达到极限值， 带的 有效拉力也达到最大值。推导得到松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:
F1 e f F2
f 为摩擦系数；α为带轮包角 柔韧体摩擦欧拉公式
§6-2 带传动的受力分析
一、带传动的受力分析
二、带传动的最大有效圆周拉力
三、影响最大有效圆周拉力的 几个因素
一、带传动的受力分析
安装时，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上.
带工作前：
带工作时： Ft
F0
松边 －退出
主动轮F的0一边
此时，带只受 初拉力F0作用
F紧2 边 －
F2
进入
F带t 的－由摩带于擦轮摩擦力作力用的于作用：
简述
挠性传 动通—过中间挠性件传递运动和动力的传动机 构；由主动轮、从动轮和传动带所组成。包括： 带传动、链传动和绳传动。 挠性传动的工作原理 —
摩擦传动：平带、V带、多楔带、圆带等。
啮合传动：同步带、链传动等。
带传动和链传动适用于两轴中心距较大的传动场合。
§6-1 带传动的类型和应用
一、带传动工作原理 二、主要类型和应用 三、带传动参数 四、带传动的张紧方式 五、带传动的特点和主要性能
max 1 c b1
由此可知：
带受变应力作用，这将使带产生疲劳破坏。
§6-4 带传动的弹性滑动和传动比
1、弹性滑动 2、传动比
1、弹性滑动
两种滑动现象：
打 滑 — 是指由于过载引起的全面滑动，是带传 动的一种失效形式，应当避免。
弹性滑动 —是指正常工作时的微量滑动现象，是由 拉力差（即带的紧边与松边拉力不等）引 起的，不可避免。
β
弧所对的中心角称为包
角 。
设小、大带轮的直径为 d1、 d2 ，带长为L。
则包角 a 2
sin d2 d1
2a
代入 d2 d1 (rad ) 1800 d2 d1 57.30
a
a
式中“＋”适用大轮包角2， “－”适用小轮包角1
比，在相同预拉力时，法向反
FN
FN 力不等，因此可以传递更大的
功率。
§6-3 带的应力分析
1、紧边和松边拉力 产生的拉 应力
2、离心力产生的拉应力
3、 带弯曲而产生的弯曲应力
带的应力分析
工作时，带横截面上的应力由三部分组成： 由紧边和松边拉力产生的拉应力； 由离心力产生的拉应力； 由弯曲产生的弯曲应力。
v2
v2
微单dF元N弧C 对 dm
应的圆心角
(rd )q
r v2
dl
q r
带轮半径
qv2d
r
截取微单元弧段dl 研究，其两端拉力Fc 为离心力引起的拉力。
由水平方向力的平衡条件可知：
dFNC

2FC
sin
d
2
FC d
取：sin d d
22
∴ qv2d FC d
一、带的规格
1、带的结构
外包层
抗拉体是承受负载拉力的主体。 顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩。 外壳用橡胶帆布包围成型。
2、带的节线与节面 当带受纵向弯曲时，在带中保持原长度不变的任
一条周线称为节线。
由全部节线构成的面称为节面。带的节面宽度成为 节宽（bd），当带受纵向弯曲时，节宽保持不变。
（2）紧边、松边拉力； （3）由于离心力在带中引起的拉力； （4）所需的预拉力； （5）作用在轴上的压力。
（1）传递的圆周力
P Fv F 1000P 1000151000(N)
1000
v
15
（2）紧边、松边拉力
F1

F2 F1
F 1000 F2e f

1
2、传动比
滑动率ε— 带的弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降 低率。
v1 v2 dd1n1 dd 2n2 1 dd 2 n2
v1
d d 1n1
dd1 n1
传动比i： i n1 dd 2
n2 dd1(1 )
实际传动比
i n1 d2 n2 d1
理论传动比

170
180
2.9（7 rad)
F1 1694 (N) , F2 694(N)
（3）求由于离心力产生的拉力：
Fc q 2
该平带每米长的质量为：
q 100b 100 10 0.48 1103
0.48(kg / m)
Fc 0.48 152 108(N)
（4）所需的预拉力

F0

1 2
(F1

F2 )
如果考虑到离心力使带 与轮面间的
压力的减少，则 :
F0

1 2
(F1

F2 )

Fc
（5）作用在轴上的压力
F0
1
FQ
FQ
F0
F0
F0
仅考虑在预紧力作用下 的压力作用：
Q

2F0
sin
1
2
§13-5 普通V带传动的计算
一、带的规格 二、单根普通带的许用功率 三、普通带的型号和根数 四、带的主要参数
一、工作原理：
驱动力矩使主动轮转动时，依靠带和带轮接触面 间的摩擦力的作用，拖动从动轮一起转动，由此传递 一定的运动和动力。
二、主要类型与应用
1.平型带传动 — 最简单，截面形状为矩形， 其工作面是与轮面接触的内表面。适合于高 速转动或中心距a较大的情况。
2.V带传动 — 三角带，截面形状为等腰梯形， 与带轮轮槽相接触的两侧面为工作面，在相 同张紧力和摩擦系数情况下，V带传动产生的 摩擦力比平带传动的摩擦要大，故具有较大 的牵引能力，结构更加紧凑，广泛应用于机 械传动中。
第六章 带传动与链传动
简述 §6—1 带传动的类型和应用 §6—2 带传动的受力分析 §6—3 带的应力分析 §6—4 带传动的弹性滑动和传动比
§6—5 普通V带传动的计算 §6—6 V带轮的结构 §6—8 链传动的特点和应用 §6—9 链条和链轮 §6—10 链传动的运动分析和受力分析 §6—11 滚子链传动的计算
带长L：
B
L＝2a2cAosB+B2C(+dA1 Dd2)
A β
(d2 d1)
D

2a


2
(d1

d2
)

(d2
d1)2 4a
C
已知带长L，由上式可得中心距： a 2L (d1 d2 ) [2L (d1 d2 )]2 8(d1 d2 )2