第13章带传动 基本内容:带传动的类型和应用:带传动的受力分析:带的应力分析:带传动的弹性滑动 和传动比普通V带传动的计算:V带轮的结构 基本要求:了解带传动的特点及使用场合:理解带传动弹性滑动特性,带传动的受力分析 和运动分析,掌握带传动的设计方法及各项参数的选择方法 学时:课堂教学:4学时 第一讲 §13-1带传动的类型和应用 带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉曳零件的传动装置,工作时借助零件之 间的摩擦(或啮合)来传递运动或动力 、结构组成:带十带轮+张紧装置 、工作原理:靠摩擦(或啮合)传动 三、带传动的主要类型 根据截面形状 1)平型带传动 2)圆形带传动 3)V带传动: 4)多楔带传动 5)同步齿形带传动(靠啮合传动) 四、带传动的优缺点 五、带传动的几何关系 带传动的主要几何参数有:中心距a,带的基准长度L, 轮基准直径D1、D2,包角a1、a2
- 1 - 第 13 章 带传动 基本内容：带传动的类型和应用；带传动的受力分析；带的应力分析；带传动的弹性滑动 和传动比普通 V 带传动的计算；V 带轮的结构 基本要求：了解带传动的特点及使用场合；理解带传动弹性滑动特性，带传动的受力分析 和运动分析，掌握带传动的设计方法及各项参数的选择方法 学 时：课堂教学：4 学时。 第一讲 §13-1 带传动的类型和应用 带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉曳零件的传动装置，工作时借助零件之 间的摩擦（或啮合）来传递运动或动力。 一、结构组成： 带 ＋带轮 ＋ 张紧装置 二、工作原理：靠摩擦（或啮合）传动 三、带传动的主要类型： 根据截面形状 1） 平型带传动 2） 圆形带传动 3） V 带传动： 4） 多楔带传动 5） 同步齿形带传动 （ 靠啮合传动） 四、带传动的优缺点 五、带传动的几何关系 带传动的主要几何参数有：中心距 a，带的基准长度 L， 带轮基准直径 D1、D2，包角α1、α2
各参数之间的关系如下 r(D2+D1)、D2=D1 在上列公式中 Dn=D2+D,△=D2-D y≈2。D,∞2-1-(2) §13-2带传动的受力分析 1.带传递的有效拉力 FO—张紧力 F1——紧边拉力 F2—一松边拉力 设带的总长度不变,则紧边拉力的增量F1-F0应等于松边拉力的减少量F0-F2,即 F0=(F1+F2)/2 根据带的受力平衡条件 其有效拉力应等于带与带轮的接触弧上摩擦力的总和。即 F=F1-F2=F, 以v表示带速,m/s,P表示名义传动功率,kw:则有效拉力 F=F F2=1000P ,孥 2、F1、F2和F的关系 不计带的质量 式中e—一自然对数的底:e≈2.718 μ—一带与带轮间的摩擦系数
- 2 - 各参数之间的关系如下： §13-2 带传动的受力分析 1．带传递的有效拉力 F0——张紧力 F1——紧边拉力 F2——松边拉力 设带的总长度不变，则紧边拉力的增量 F1－F0 应等于松边拉力的减少量 F0－F2，即 F0=（F1＋F2）/ 2 根据带的受力平衡条件 其有效拉力应等于带与带轮的接触弧上摩擦力的总和。即 F＝F1－F2=Ff 以 v 表示带速，m／s，P 表示名义传动功率，kw；则有效拉力： 2、 F1、F2 和 F 的关系 不计带的质量 式中 e——自然对数的底；e≈2.718 μ——带与带轮间的摩擦系数
a—一带在带轮上的包角 联立解式得紧边拉力F1和松边拉力F2为: F F F= Fela 带即将开始打滑时,带上各力沿垂直方向各力的平衡式为 3.由离心力所产生的拉力Fc 当 q一每米带长的质量,kg/m 4、作用在轴上的压力F F。由下式确定 Fa=2ZFosin a 1/4 式中 F—单根带的张紧力 Z—V带根数 a1—一小带轮包角 第二讲 §13-3带的应力分析 紧边应力a1、松边应力a2 F F 式中A一带的截面面积 2.高心应力σc FO A A
- 3 - α——带在带轮上的包角； 联立解式得紧边拉力 F1 和松边拉力 F2 为： 带即将开始打滑时，带上各力沿垂直方向各力的平衡式为 3．由离心力所产生的拉力 Fc q 一每米带长的质量，kg／m。 4、作用在轴上的压力 FQ FQ 由下式确定 FQ =2ZF0sinα1/2 式中 FO——单根带的张紧力； Z——V 带根数 α1——小带轮包角 第二讲 §13-3 带的应力分析 1．紧边应力σ1、松边应力σ2 式中 A 一带的截面面积。 2．离心应力σc
3.弯曲应力b E 式中: E—一带的弹性模量:r—一带轮半径:y—一由带中性层到最外层的距离 带上应力分布规律 将带上各点处的应力用一线段表示 应力分布规律图表明: 带传动工作时,带是在变应力状态下工作的 且最大应力发生在紧边进人小带轮处。 §13-4带传动的弹性滑动和传动比 1.带的弹性滑动 一一由于带是弹性体,受力不同时伸长量不等 当带自b点绕上主动轮时,带的拉力由F1降低到F2 所以带的拉伸弹性变形也要相应减小,亦即带在逐渐缩短 带于带轮之间必然发生相对滑动。 同样的现象也发生在从动轮上,但情况恰好相反。 这种由于拉力的变化造成带的弹性变形的变化,所引起的带在带轮上产生的相 对滑动称为带的弹性滑动。 一弹性滑动引起了下列后果 1)从动轮的圆周速度低于主动轮;(造成速度上的损失) 2)降低了传动效率 3)引起带的磨损; 4)使带温度升高。 一弹性滑动是带传动固有的特性,是不能避免的。 带传动的功率越大,弹性滑动的程度越严重
- 4 - 3．弯曲应力σb 式中： E——带的弹性模量；r——带轮半径；y——由带中性层到最外层的距离。 4、带上应力分布规律 将带上各点处的应力用一线段表示 应力分布规律图表明： 带传动工作时，带是在变应力状态下工作的， 且最大应力发生在紧边进人小带轮处。 §13-4 带传动的弹性滑动和传动比 1．带的弹性滑动 ——由于带是弹性体，受力不同时伸长量不等。 当带自 b 点绕上主动轮时，带的拉力由 F1 降低到 F2， 所以带的拉伸弹性变形也要相应减小，亦即带在逐渐缩短， 带于带轮之间必然发生相对滑动。 同样的现象也发生在从动轮上，但情况恰好相反。 ■ ——这种由于拉力的变化造成带的弹性变形的变化，所引起的带在带轮上产生的相 对滑动称为带的弹性滑动。 ■ ——弹性滑动引起了下列后果 1）从动轮的圆周速度低于主动轮；（造成速度上的损失） 2）降低了传动效率； 3）引起带的磨损； 4）使带温度升高。 ■ ——弹性滑动是带传动固有的特性，是不能避免的。 ■ ——带传动的功率越大，弹性滑动的程度越严重
注意:不能将弹性滑动和打滑混淆起来 第三讲 传动比 由以上分析,从动轮的圆周速度低于主动轮, 为了能够反映由于弹性滑动产生的速度损失的程度,将其相对降低率,称为滑动率 用ε表示 E=01U2-In D1-Tn2D2=1DinI D InD 式中i—一传动比。 E一一带传动的滑动率。一般为1%~2% §13-5普通V带传动的计算 V带的构造与规格 Ⅴ带有普通Ⅴ带、窄Ⅴ带和宽V带、活络Ⅴ带等类型。一般多使用普通V带,现在使 用窄V带的也日见广泛。本章主要介绍普通V带传动的设计 普通V带为标准件,有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号 、普通Ⅴ带构造: 两种结构:帘布芯结构线绳芯结构 都由四个层构成 承载 1)包布层 2)顶胶层 3)抗拉体(承载层) a)帘布芯结构 b)绳芯结构 4)底胶层 ★V带两摩擦面间的夹角一一楔角,楔角为 二、单根普通V带的许用功率 、带传动的失效形式一一疲劳断裂,打滑
- 5 - 注意：不能将弹性滑动和打滑混淆起来 第三讲 2．传动比 由以上分析，从动轮的圆周速度低于主动轮， 为了能够反映由于弹性滑动产生的速度损失的程度，将其相对降低率，称为滑动率。 用ε表示 式中 i——传动比。 ε——带传动的滑动率。一般为 1％～2％。 §13-5 普通 V 带传动的计算 一、V 带的构造与规格 V 带有普通 V 带、窄 V 带和宽 V 带、活络 V 带等类型。一般多使用普通 V 带，现在使 用窄 V 带的也日见广泛。本章主要介绍普通 V 带传动的设计。 普通 V 带为标准件，有 Y、Z、A、B、C、D、E 七种型号。 1、普通 V 带构造： 两种结构：帘布芯结构 线绳芯结构 都由四个层构成 1） 包布层 2） 顶胶层 3） 抗拉体（承载层） 4） 底胶层 ★V 带两摩擦面间的夹角——楔角，楔角为 40°。 二、单根普通 V 带的许用功率 1、带传动的失效形式——疲劳断裂，打滑
、计算准则——在不打滑前提下,具有一定疲劳强度和寿命是带传动的主要设计依 3、单根普通V带能传递的功率 F (F1-g)(1-)(4-g2)(1- 1000 1000 1000 Lo]-ob-o)a 1000 ▲对于单根Ⅴ带在特定条件下(α1=α2=180°,L为特定基准长度,载荷平稳等) 所能够传递的功率P,见表13-3 三、V带传动设计 原始数据(已知条件) 传动用途—一用于何种设备 载荷性质一一工作机载荷平稳、冲击 原动机类型、特性一—平稳、冲击 转时间一一每天工作时间 传动功率一一名义功率P(额定功率) 带轮转速或传动比 特殊要求 设计内容: 由计算准则:在保证带传动不发生打滑并具有一定疲劳强度和使用寿命的条件下, 1)确定V带的型号、长度、根数 2)确定带传动的中心距 3)确定带轮直径及其结构尺寸 4)计算张紧力和作用在轴上的载荷 5)张紧装置的选用 第四讲
- 6 - 2、计算准则——在不打滑前提下，具有一定疲劳强度和寿命是带传动的主要设计依 据。 3、单根普通 V 带能传递的功率 ▲对于单根 V 带在特定条件下（α1=α2=180°，L 为特定基准长度，载荷平稳等）， 所能够传递的功率 P0，见表 13—3 三、V 带传动设计 原始数据（已知条件） 传动用途——用于何种设备 载荷性质——工作机载荷平稳、冲击 原动机类型、特性——平稳、冲击 运转时间——每天工作时间 传动功率——名义功率 P（额定功率） 带轮转速或传动比 特殊要求 设计内容： 由计算准则：在保证带传动不发生打滑并具有一定疲劳强度和使用寿命的条件下， 1）确定 V 带的型号、长度、根数 2）确定带传动的中心距 3）确定带轮直径及其结构尺寸 4）计算张紧力和作用在轴上的载荷 5）张紧装置的选用 第四讲
设计步骤及参数选择 1、确定计算功率Pc Pc=KP K—一工作情况系数,表13-6 、V带型号的选择 对于普通Ⅴ带的型号可根据计算功率Pc和小带轮转速n1由图13-15选取; 3、确定带轮直径D1、D2(基准直径 带轮直径的确定,关键是小带轮直径D1的确定,应满足 ① DImin的要求一→表13-7 ②标准直径系列的要求一→表13-7下方 D2可以按下式计算 D2=(1-E) DIn 注意:计算的D2不符合标准直径系列的要求时,应按标准直径系列的要求圆整 4、计算带速v ⅴ=dn1/(60×1000)m/s 一般v在5~25m/s,最大30m/s,在8~15m/s较好 5、初定中心距a0 对于V带传动,中心距a一般可取 (D1十D2≥80≥0.7(D1+D2) 6、确定V带的基准长度Ld L≈x(D2+D1)、D2 +y-11+2 a os RDm+2a+4 根据计算的L值,再由表13-2选定相近的基准长度Ld 7、计算实际中心距a +4√(L-xD
- 7 - 设计步骤及参数选择 1、确定计算功率 Pc Pc＝KAP KA——工作情况系数，表 13—6 2、V 带型号的选择 对于普通 V 带的型号可根据计算功率 Pc 和小带轮转速 n1 由图 13—15 选取； 3、确定带轮直径 D1、D2（基准直径） 带轮直径的确定，关键是小带轮直径 D1 的确定，应满足 ① D1min 的要求—→表 13—7 ② 标准直径系列的要求—→表 13—7 下方 D2 可以按下式计算： 注意：计算的 D2 不符合标准直径系列的要求时，应按标准直径系列的要求圆整 4、计算带速 v v=πd1n1 / （60×1000） m/s 一般 v 在 5～25 m/s，最大 30 m/s，在 8～15 m/s 较好 5、初定中心距 a0 对于 V 带传动，中心距 a 一般可取 2（D1 ＋ D2≥ ao ≥0.7（D1＋D2） 6、确定 V 带的基准长度 Ld 根据计算的 L 值，再由表 13—2 选定相近的基准长度 Ld。 7、计算实际中心距 a
▲一一中心距的变动范围 (a-0.015Ld)~(a+0.03Ld) 8、计算包角 12-×60°≥120° 9、计算张紧力F0 P(2.5-kn 对于V带传动,可由下式计算:k)+qy2N 包角系数,表13-5 10、计算V带根数 Pe (Po+△Po)kk 式中Po一见表13-3 △Po—一考虑i≠1时传动功率的增量,kw见表13-4 k一一长度系数,见表13-2 11.作用在轴上的载荷F Fo=22F 12.带轮结构设计
- 8 - ▲——中心距的变动范围 （a－0．015Ld）～（a＋0.03Ld） 8、计算包角 ≥120° 9、计算张紧力 F0 对于 V 带传动，可由下式计算： kα —— 包角系数，表 13—5 10、计算 V 带根数 式中 Po——见表 13—3 △Po——考虑 i ≠1 时传动功率的增量，kw 见表 13—4 kL——长度系数，见表 13—2 11．作用在轴上的载荷 FQ 12．带轮结构设计
13.带传动的张紧装置的选择 张紧装置分定期张紧和自动张紧两类。 中心距可调 中心距不可调 ④ 适用于两轴水平 适用于垂直或 张紧轮装于松边内侧以 或倾斜不大的传动 接近垂直的传动 免反向弯曲降低带寿命 自动张紧 常用于中小功率传动 张紧力大小随传动 张紧轮装于松边外侧靠 功率成正比变化① 近小轮,以增大包角 §13-6V带轮的结构
- 9 - 13．带传动的张紧装置的选择 张紧装置分定期张紧和自动张紧两类。 §13-6 V 带轮的结构