机械设计基础第03章-带传动课件

第3章带传动§3-1带传动的类型和应用§3-2带传动的受力分析§3-3带的应力分析§3-4带传动的弹性滑动和打滑§3-5普通V带传动的计算§3-6V带轮的结构§3-7同步带传动简介带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。浙江大学专用

3§3-1带传动的类型和应用带传动的组成：主动轮1、从动轮2、环形带3。工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力托动从动轮一起同向回转。1n2n12F0F0F0F0浙江大学专用

类型平皮带V型带多楔带摩擦型啮合型同步带圆形带----摩擦牵引力大

----摩擦牵引力大

----牵引力小，用于仪器应用：两轴平行、且同向转动的场合。称为开口传动。带传动的类型抗拉体浙江大学专用

α2θα1θ带传动的几何关系中心距a包角α:

因θ较小,代入得:带长:θaCADBd1d2浙江大学专用

α1α1CADBd1d2aθ带长:已知带长时，由上式可得中心距:

带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮上，而且当带工作一段时间之后，因带永久伸长而松弛时，还应当重新张紧。浙江大学专用

a调整螺钉调整螺钉滑道式张紧装置摆架式张紧装置a带传动的张紧方法：1.调整中心距浙江大学专用

张紧轮带传动的张紧方法：1.调整中心距2.采用张紧轮3.自动张紧自动张紧装置销轴浙江大学专用

带传动的优点：1.适用于中心距较大的传动；2.带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；3.过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零件的损坏；4.结构简单、成本低廉。带传动的缺点：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。浙江大学专用

应用：两轴平行、且同向转动的场合（称为开口传动），中小功率电机与工作机之间的动力传递。V带传动应用最广，带速：v=5~25m/s

传动比：i=7

效率：η≈0.9~0.95浙江大学专用

§3-2带传动的受力分析F0F0F0F0静止时，带两边的初拉力相等：传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：F1=F2=F0为了可靠工作，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。F1≠F2

F1↑，紧边F2↓松边F1F2F1F2紧边松边设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：F1

–F0=F0

–F2

从动轮主动轮n1n2n1n2F0=(F1+F2)/2浙江大学专用

当圆周力F>∑Ff时，带与带轮之间出现显著的滑动，称为打滑.经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低，导致传动失效。称F1-F2为有效拉力，即带所能传递的圆周力：F=F1-F2且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系：以平带为例，分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系。dFNF1F2F+dFFfdFNαdαdldα2dα2取一小段弧进行分析：参数如图正压力：dFN

两端的拉力：F

和F+dF

力平衡条件：忽略离心力,水平、垂直力分别平衡摩擦力：fdFN浙江大学专用

由力平衡条件：积分得：紧边和松边的拉力之比为：→绕性体摩擦的基本公式浙江大学专用

φ联立求解：→F↑f↑α↑∵α1<α2用α1→

α分析：

V带传动与平皮带传动初拉力相等时，它们的法向力则不同。平带的极限摩擦力为:

FNf=FQfFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φ/2φ/2则V带的极限摩擦力为：f’-----当量摩擦系数,f’>fF=F1-F2浙江大学专用

在相同条件下

，V带能传递较大的功率。或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。用f’

代替f

后，得以下计算公式：浙江大学专用

§3-3带的应力分析1.紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力：松边拉应力：A为带的横截面积2.离心力产生的拉应力带在微弧段上产生的离心力：

带工作时应力由三部分组成dFNcdαdlrF1F2浙江大学专用

离心力FNc在微弧段两端会产生拉力Fc。

由力平衡条件得：dFNcdαdlrF1F2Fc

Fc

dα2dα2离心拉应力：

往x轴投影浙江大学专用

3.弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力设y为带的中心层到最外层的垂直距离；E为带的弹性模量；d为带轮直径。4.应力分布及最大应力δmaxδ1δb2δcα2n1n2α1δb1δ2y弯曲应力为:最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。V带的节线dV带轮的基准圆由材料力学公式得离心应力拉应力弯曲应力浙江大学专用

F0F0α1由力平衡条件得静止时轴上的压力为：5.作用在轴上的力FQF0F0FQα12α12浙江大学专用

F2F2F1F1§3-4带传动的弹性滑动和传动比设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为：这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。紧边：松边：因：F1

>F2故：ε1

>ε2带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。总有：v2<v1

从动轮n2主动轮n1浙江大学专用

得从动轮的转速：带传动的传动比：V带传动的滑动率ε=0.01~0.02，一般可忽略不计。定义：为滑动率。浙江大学专用

§3-5普通V带传动的计算V带可分为：普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、汽车V带等类型。其中普通V带应用最广。一、V带的规格组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。帘布芯结构绳芯结构包布顶胶抗拉体底胶节线节面节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。节面：全部节线构成的面。浙江大学专用

bbdh

φ=40º，h/bd

=0.7的V带称为普通V带。已经标准化，有七种型号。

型号OABCDEF顶宽b10131722323850节宽bd

8.5111419273242

高度h

6

810.513.51923.530

楔角φ每米质量q（kq/m）0.060.010.170.300.620.901.52表3-1普通V带的截面尺寸（GB11544-89）40º在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径d。dV带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld

。标准长度系列详见下页表3-2，P49φbd浙江大学专用

2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mm

YZＡＢＣLd/mm

ＺＡＢＣ基准长度KL

基准长度

KL

表3-2普通V带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88浙江大学专用

φ=40º，h/bd

=0.9的V带称为窄V带。与普通V带相比，高度相同时，宽度减小1/3，而承载能力提高1.5~2.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。bh40º

型号宽度b(mm)高度h(mm)

3v9.5(3/8英寸)8A,B型

5V

16.0(5/8英寸)13.5B,C,D型8V25.4(1英寸)23D,E,F型窄V带的结构及截面尺寸可替代的普通V带浙江大学专用

二、单根普通V带的许用功率带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。传递的功率为：单根带所能传递的有效拉力为：为保证带具有一定的疲劳寿命，应使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得：在α=π，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得

P0称为单根带的基本额定功率。详见教材P56。浙江大学专用

实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正。修正结果称为许用功率[P0]

Kα

—包角系数。考虑α≠180˚时对传动能力的影响，见表13—5KL—长度系数；考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见表13—2。

P0--功率增量；三、普通V带的型号和根数的确定计算功率：KA---工作情况系数

详见表13-6P205型号的确定:根据Pc和小带轮的转速n1，由选型图确定。根数的确定:考虑在i≠1，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见表13-4点击按钮：浙江大学专用

2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mm

YZＡＢＣLd/mm

ＺＡＢＣ基准长度KL

基准长度

KL

表3-2普通V带的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88<-点击按钮浙江大学专用

表3-3包角修正系数

包角α1

180º

170º

160º

150º

140º

130º

120º

110º

100º

90º

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69<-点击按钮浙江大学专用

表3-6工作情况系数载荷性质载荷变动很小载荷变动小载荷变动较大载荷变动很大工作机原动机电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、四缸以上内燃机电动机（联机交流启动、直流复励或串励）、四缸以下内燃机液体搅拌机、通风机和鼓风机、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机。每天工作小时数/h<1010~16>16<1010~16>161.01.11.21.11.21.31.11.21.31.21.31.41.21.31.41.41.51.61.31.41.51.51.61.8带式输送机、旋转式水泵和压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、木工机械。制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械等。破碎机（旋转式、颚式）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）。<-点击按钮浙江大学专用

300050002000160040002008005001004003001000小带轮的转速n1(r/min)125025000.811.2523.154581016203040506380100200250普通V带选型图ZABCDEd1=50~71d1=80~100d1=112~140d1=125~140d1=160~200d1=200~315d1=355~400d1=450~500d1=80~100<-点击按钮浙江大学专用

带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低。应取：d1>dmin四、主要参数的选择1.带轮直径与带速型号

YZABCDE

dmin

20

5075

125200315500表3--7带轮的最小直径dmin2022.4252831.535.54045505663677175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254755005305606306707107508009001000大带轮的直径d2：d1、d2：必须符合带轮的基准直径系列：浙江大学专用

带速：一般应使v在5~25m/s的范围内。

2.中心距、带长和包角推荐范围：0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)初定V带基准长度：根据L0由表13-2选取接近的基准长度Ld，然后计算中心距：中心距变动范围为：考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)浙江大学专用

小轮包角：一般应使α1≥120,否则可加大中心距或增加张紧轮。3.初拉力保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件。初拉力不足，会出现打滑，初拉力过大将增大轴和轴承上的压力，并降低带的寿命。计算公式：其中：Pc为计算功率；设计带传动的原始数据是：传动用途、载荷性质、传递功率、带轮转速以及对传动的外廓尺寸的要求等。设计带传动的主要任务是：选择合理的传动参数、确定V带型号、长度和根数；确定带轮材料、结构和尺寸。z为V带根数；v为带速；q为V带每米长的质量；ka为包角修正系数。浙江大学专用

带传动设计的步骤:1.求计算功率；2.选择普通V带型号；3.求带轮的基准直径d1、d2；4.验算带速；5.求V带的基准长度Ld和中心距a；6.验算小带轮的包角；7.求V带根数z；8.求作用在带轮轴上的压力FQ；9.带轮的结构设计。浙江大学专用

§3-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；d0dHL实心式浙江大学专用

腹板式----中等直径；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr

=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2～0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一§3-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2浙江大学专用

腹板式----中等直径；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr

=de-2(H+σ)Hσ见图13-8s=(0.2～0.3)Bs2≥0.5s§3-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；腹板式二斜度1：25S2drdkdhddaBSL浙江大学专用

轮辐式----d>350mm；腹板式----中等直径；§3-6V带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的结构实心式----直径小；h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh1h2=0.8h1a1=0.4h1

a2=0.8a1

f1≥0.2h1

f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n转速A轮幅数浙江大学专用

f1.61.66.3φHδeb0bdBh1haddae