第 三 篇 机 械 传 动
§ 8-1 概述
§ 8-2 带传动工作情况的分析
§ 8-3 V带传动的设计计算
§ 8-4 V带轮设计
§ 8-5 V带传动的张紧装置
§ 8-6 其它带传动简介第 8章 带传动第 三 篇 机 械 传 动
§ 8-1 概述带传动是一种应用很广的机械传动装置。
带传动一般由主动轮、从动轮、张紧在两轮上的传动带三部分组成。
一、带传动的类型和特点二,V带的类型和结构第 三 篇 机 械 传 动一、带传动的类型和特点
1、类型
2、特点
3、应用场合第 三 篇 机 械 传 动
1、类型按截面形状不同,传动带主要有平带,V带和圆带三种。
近年来出现了多楔带和同步带。
平带的横截面是扁平矩形,通常可按使用要求截取适当带长,用胶合或机械方法接成环形。平带的材料有多种,
其中以橡胶布带应用最广。
V带的横截面是梯形,工作时两侧面与轮毂侧面相接触。
比平带摩擦系数大 fv>f,从而产生更大的摩擦力,因此,
一般的机械传动多采用 V带传动。
多楔带摩擦力大,传递功率高,兼有平带和 V带的优点,
主要用于传递功率较大而结构要求紧凑的场合。
同步带兼有带、链传动的优点,主要用于要求传动比准确的中、小功率传动。
第 三 篇 机 械 传 动
1、类型按照带的形状分类:平带; V带;多楔带;同步带。
第 三 篇 机 械 传 动带传动的主要类型类型 平带 V 带 多楔带 同步带结构 图 8- 2a ) 图 8- 2b) 图 8- 2c ) 图 8- 2d)
特点 结构最简单、易于制造传 递 摩 擦 力大、传动比大、
结构较紧凑传递功率大、
摩擦力大、柔性好传动比准确、轴向压力小;但安装和制造要求高标准化 已标准化 已标准化 已标准化应用场合传动中心距较大应用广泛 传递功率较大、结构要求紧凑、变载荷或冲击较高线速度,可达 50 m / s 。
第 三 篇 机 械 传 动按照传动比分类,定传动比,有级变速;无级变速
1、类型第 三 篇 机 械 传 动
1、类型按照两轴的位置和转向分类:
第 三 篇 机 械 传 动
2、特点
1)优点:
( 1) 结构简单,易于加工和装配,制作成本低;
( 2)允许较大的传动中心距;
( 3)能够缓冲吸振,传动平稳,噪声小;
( 4)过载时打滑可防止传动系统中其它零件的损坏。
2)缺点:
( 1) 带有弹性变形,不能保证准确的传比;
( 2)传动效率较低;
( 3)传动装置外廓尺寸较大;
( 4)带的使用寿命较短。
第 三 篇 机 械 传 动
3、应用场合
受承载能力和传动效率所限,
带传动的传递功率为 P≤500KW ;
带的工作速度一般为 5~25m/s,
带的传动比:
平带传动的传动比 i≤5 (常用 i≤3 ),
V带传动 i≤ 7 (常用 i≤5 ),若使用张紧轮,
则都可达 i≤10 。
带传动在传动系统中多用于高速级。
第 三 篇 机 械 传 动二,V带的类型和结构
1、类型
2、标准第 三 篇 机 械 传 动
1,V带的 类型
V带有普通 V带、窄 V带、宽
V带、接头 V带和齿形 V带等多种,一般使用的多为普通 V带。
标准普通 V带都制成无接头的环形,可分为包布、顶胶、
抗拉体、底胶四部分,
抗拉体又分为帘布芯和绳芯两种。这两种 V带都是由橡胶和纤维组成。
帘布芯 V带,制造方便
绳芯 V带,柔韧性好、抗弯强度大
1.顶胶
4.包布3.底胶第 三 篇 机 械 传 动
1,V带的类型普通 窄 联组齿形 V带第 三 篇 机 械 传 动
2、标准
普通按截型可分为 Y,Z,A,B,C,D,E七种型号。
窄 V带的截型可分为 SPZ,SPA,SPB,SPC四种。其截面尺寸见表 8-1
1)面:带中长度和宽度尺寸与自由状态时相比保持不变的那个面成为节面。
2)宽 bp:节面的宽度
3)槽节宽 lp:轮槽与配用 V带节宽相等处的槽宽。
4)节圆直径 dp:V带轮在轮槽节宽处的直径。
5)轮槽基准宽度 bd:国标规定直接取 V带轮的轮槽基准宽度等于配用 V带节宽的名义尺寸,即 bd=bp
6)基准直径 dd:V带在 bd处的直径。一般 dp≈d d。
基准长度 Ld:V带在规定的张紧力下,其截面上与,测量带轮,轮槽基准宽度相重合的宽度处,V带的周线长度。
并以其表示 V带的公称长度。长度系列见表 8-2。
第 三 篇 机 械 传 动
§ 8-2 带传动工作情况的分析一、带传动中的力分析二、带传动的最大有效拉力及其影响因素三、带的应力分析四、带的弹性滑动和打滑第 三 篇 机 械 传 动一、带传动中的力分析
1,初拉力 Fo:为使带和带轮间有足够的摩擦力,安装时就要以一定的拉力张紧在带轮上,该拉力称为初拉力 Fo。
2、紧边:带绕入主动轮的一边,拉力由 Fo
增大到 F1,称为紧边,
F1为紧边拉力,
3、松边:而绕入从动轮的一边,拉力由 Fo
减小到 F2,称为松边,
F2为松边拉力。
2001 FFFF
第 三 篇 机 械 传 动一、带传动的受力分析取小轮一端带为分离体,?T=0带轮所受力矩,
21
1
2
1
1
1
0
222
FFFF
d
F
d
F
d
F
ef
ppp
f


得:
kWvFp e1 0 0 0?
2、带传动功率
1、有效拉力 Fe:
第 三 篇 机 械 传 动
feFF 21?
e--自然对数的底( e=2.718… )
--带在带轮上的包角 rad (平行传动时为小轮包角)
addadd ddpp
0
12
00
12
0
1
5.57)(180180)(180

f
f
f
f
ec e
eF
e
eFF
/11
/112
1
12
00?


1、柔韧体的欧拉公式:
f
f
fe e
eF
eFFFF /11
/11211
0121?
)(
二、带传动的最大有效拉力及其影响因素
addadd ddpp
0
12
00
12
0
2
5.57)(1 8 01 8 0)(1 8 0

2、最大有效拉力第 三 篇 机 械 传 动
3、最大有效拉力的影响因素
预紧力,
包角,
摩擦系数,
0F 0F ecF F
0越大越好吗?
越小呢?
ecF
f f ecF
摩擦系数:橡胶 —— 钢 f=0.4 ;
橡胶 —— 铸铁 f =0.8
f
f
f
f
ec e
eF
e
eFF
/11
/112
1
12
00?


第 三 篇 机 械 传 动
4、增大小轮包角的结构措施
1),合理安排松边、紧边的位置第 三 篇 机 械 传 动
4、增大小轮包角的结构措施
2),合理张紧第 三 篇 机 械 传 动带上的作用力初拉力 0F 带张紧在带轮上,受工作载荷前紧边拉力 1F 作用在紧边上的拉力松边拉力 2F 作用在松边上的拉力有效拉力 eF 带和带轮接触面上的摩擦力总和各个力之间的关系
021 2 FFF
21 FFFF fe
带传动所传递的功率
2
2
02
01
e
e
F
FF
F
FF


KWvFP e1 0 0 0?
带的摩擦传动原理 (小结)
第 三 篇 机 械 传 动三,带的应力分析
n 1
n 2
松边拉应力紧边拉应力
A
F 2
2松边拉应力:
A
F 1
1紧边拉应力
n 1
n 2
离心应力
n 1
n 2
弯曲应力
d
b d
hE弯曲应力:
A
qv
c
2
,离心应力
q--带单位长度上的质量,
A--带的截面面积,mm2
第 三 篇 机 械 传 动带轮的最小基准直径
(表 8-3)
三,带的应力分析
cb 11m a x
n 1
n 2
轮径减小 10%
功率提高 10% 带寿命缩短一半。
带长减小 50%
第 三 篇 机 械 传 动四,带的弹性滑动和打滑
1、带的弹性滑动
2、带传动的打滑第 三 篇 机 械 传 动产生的原因 带的弹性、松边与紧边拉力差定义 由于带的弹性变形而产生的带与带轮之间的相对滑动称为弹性滑动。
弹性滑动的特点传动比不准确;带的磨损,效率降低
1
2
1
2
2
1
)1( D
D
D
D
n
ni?

弹性滑动的后果
%100
1
21
v
vv?不可避免的 弹性滑动率
1、带的弹性滑动第 三 篇 机 械 传 动
n 1
静弧动弧
1
静弧动弧
1、带的弹性滑动弹性滑动现象分析:
紧边在 A点绕上主动轮
带的拉力逐渐降低,变形量减小
带速滞后于带轮即带与轮之间发生相对滑动动弧静弧第 三 篇 机 械 传 动产生的原因 外载荷增加,使得
m a xfece FFF
造成的后果 带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降,直至传动失效。
打滑的特点 可以避免的。是主要失效形式之一,
应当避免带打滑时的现象? 如何避免带发生 打滑?
2,带传动的打滑第 三 篇 机 械 传 动带的弹性滑动和打滑 小结
1.动弧是接触弧的一部分
2.动弧位于主动轮的出口边
3.欧拉公式适用于动弧
4.当动弧扩展到整个接触弧时发生打滑
5.弹性滑动不可避免,打滑可以避免
6.弹性滑动造成传动比不稳定第 三 篇 机 械 传 动
§ 8-3 V带传动的设计计算
一、设计准则和单根 V带的基本额定功率
二、原始数据及设计内容
三、设计步骤和方法第 三 篇 机 械 传 动一、设计准则和单根 V带的基本额定功率
1.带传动的失效形式和设计准则
2,单根 V带的基本额定功率第 三 篇 机 械 传 动
1.带传动的失效形式和设计准则失效形式,打滑;磨损;疲劳折断设计准则,
在保证带传动不打滑的前提下,
具有一定的疲劳强度和寿命,
第 三 篇 机 械 传 动
2,单根 V带的基本额定功率
1) 单根 V带传递的最大载荷:
][11m a x cb
)
1
1()]([)
1
1(
)
1
1(
11
1
1
121



e
A
e
A
e
F
e
F
FFFF
cb
ec
v


cb 11 ][
第 三 篇 机 械 传 动
2.V带的基本额定功率
2) V带的基本额定功率
kW
Av
evFP cbec
1 0 0 0
)
1
1)(]([
1 0 0 0
1
0



由式中看出 P0与带的型号,材料,长度,轮径,包角,速度等诸多因素有关
P148表 8-5a,表 8-5b,表 8-5c,表 8-5d单根 V带的基本额定功率(包角?=180°,特定长度,
平稳工作)
第 三 篇 机 械 传 动二、设计数据和设计内容功率 P
主动轮转速 n1
被动轮转速 n2( 或 i)
工作条件带型号带轮直径带根数 z
中心距 a
带长 L
初拉力 F0
压轴力 Q
带轮结构原始数据 设计内容第 三 篇 机 械 传 动三、设计步骤和方法
1.确定计算功率 Pc
Pc=KAP
表 8-6工作情况系数 KA
取决于:工作情况、连续工作时间等第 三 篇 机 械 传 动
2.选择带型:
n1
Pc
普通 V带选型图取决计算功率、
小带轮转速、
第 三 篇 机 械 传 动
3.确定带轮的基准直径 dd1和 dd2
1) 初选小带轮基准直径 dd1
参考表 8-3及表 8-7及图 8-8,9 选取
dd1≥d dmin,为提高 V带的寿命,宜选取较大的直径值。
200
C
75
A
20
Y
50035512550dmin
EDBZ带型第 三 篇 机 械 传 动
3.确定带轮的基准直径 dd1和 dd2
2)验算带速 v
应使带速 v≤v max
对于普通 V带,vmax=25-30;对于窄 V带,
vmax=35-40。
如果 v>vmax,则离心力过大,即应减小 dd1;
如果 v过小(例如 v<5m/s),则表示 dd1过小,这将使所需的有效拉力 Fe过大,即所需带的根数过多,
于是带轮的宽度、轴径及轴承的尺寸都要随之增大。
V带的带速一般取 20m/s为宜。
m a x4
11
106 v
ndv?

第 三 篇 机 械 传 动
3.确定带轮的基准直径 dd1和 dd2
3)计算从动轮的基准直径 dd2
dd2=idd1
并按 V带轮的基准直径系列表 8-7加以适当的圆整第 三 篇 机 械 传 动
4.确定中心距 a和带的基准长度 Ld
20
dd LLaa实际中心距:
0
2
12
210
'
4
)()(
2
2
a
DDDDaL
d
粗定带长:
dL 45由表
)(2)(7.0 21021 DDaDD初定中心距:
带传动中心距一般为可调调整范围:
amin=a-0.015Ld
amax=a+0.015Ld
标准值第 三 篇 机 械 传 动
5.验算小轮包角 a

1 2 03.571 8 0 121
a
DD
第 三 篇 机 械 传 动
6.带的根数
Ka 当包角不为 1800时的包角系数 (表 8-8)
KL 长度系数 (表 8-2)
P0 当传动比不等于 1时,单根带额定功率的增量 (表 8-5b,8-5d)
带的根数不宜太多,通常 z<10,否则受力不均匀,需重新设计
)228(
)( 00

L
c
KKPP
Pz
第 三 篇 机 械 传 动
7,张紧力 F0
)238()1
5.2
(500 20 qv
kvz
P
F ca
由于新带容易松弛,安装新带时的初拉力应取上述计算结果的 1.5倍(自动张紧的带传动除外)。
带的初拉力的实测方法如图 8-10所示。
第 三 篇 机 械 传 动
8、压轴力 Fp
F0
F0
F?
2
s in2
2
c o s2 100

zFzFF p
第 三 篇 机 械 传 动
§ 8-4 V带轮设计
1.V带轮的设计要求质量小;结构工艺性好;工作面和尺寸保持一定精度
2.带轮材料
HT150;HT200;
3.带轮结构设计轮槽尺寸 (表 8-10)
结构尺寸 P158(图 8-12)
第 三 篇 机 械 传 动实心式带轮第 三 篇 机 械 传 动腹板式带轮第 三 篇 机 械 传 动孔板式带轮第 三 篇 机 械 传 动轮辐式带轮第 三 篇 机 械 传 动第 三 篇 机 械 传 动
§ 8-5 带传动的 张紧装置为什么要张紧?
常见的三种张紧装置
1.定期张紧装置图 8-13
2.采用张紧轮的装置图 8-15
3.自动张紧装置 图 8-14
第 三 篇 机 械 传 动
§ 8-6 其它带传动装置简介第 三 篇 机 械 传 动