武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件第8章上

1、 8-1 帶傳動概述帶傳動概述一、類型一、類型1.組成組成 主動輪主動輪 帶傳動帶傳動 傳動帶傳動帶 從動輪從動輪2. 類型類型 摩擦帶傳動（摩擦帶傳動（平帶平帶、V帶帶、多楔帶多楔帶、圓帶）、圓帶） 嚙合帶傳動（嚙合帶傳動（同步齒形帶同步齒形帶）第八章第八章 撓性傳動撓性傳動 平帶是分析的基礎(chǔ)，主要學(xué)習(xí)平帶是分析的基礎(chǔ)，主要學(xué)習(xí)V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算交叉帶傳動交叉帶傳動）（2/sinfFN平帶平帶 Ff=N f=FN f V帶帶 Ff=2Nf = =帶傳動概述帶傳動概述當(dāng)量摩擦系數(shù)當(dāng)量摩擦系數(shù) ff， V帶傳動能力更大。帶傳動能力更大。 注意：注意：V帶楔角為帶楔角為40 帶輪槽

2、角小于帶輪槽角小于40。= FN f平帶和平帶和V帶傳動能力的比較：帶傳動能力的比較：平帶的工作面是底面，平帶的工作面是底面，V帶的工作面是兩側(cè)面。帶的工作面是兩側(cè)面。若平帶和若平帶和V帶受到同樣的壓緊力帶受到同樣的壓緊力FN，帶和帶輪間摩擦系數(shù)亦同為帶和帶輪間摩擦系數(shù)亦同為f。帶傳動概述帶傳動概述二、帶傳動的結(jié)構(gòu)（閱讀）二、帶傳動的結(jié)構(gòu)（閱讀）機(jī)構(gòu)傳動中應(yīng)用最廣的是普通機(jī)構(gòu)傳動中應(yīng)用最廣的是普通V帶傳動。（窄帶傳動。（窄V帶、寬帶、寬V帶、大帶、大楔角楔角V帶、汽車帶、汽車V帶）帶）普通普通V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，制成無接頭的環(huán)形，按剖面尺寸大小分為帶是標(biāo)準(zhǔn)件，制成無接頭的環(huán)形，按剖面尺寸大小分為Y、

3、Z、A、B、C、D、E七種型號，剖面尺寸由小到大。注意：七種型號，剖面尺寸由小到大。注意：節(jié)寬節(jié)寬bp、節(jié)徑節(jié)徑dp和基準(zhǔn)直徑和基準(zhǔn)直徑dd，基準(zhǔn)長度基準(zhǔn)長度Ld。帶傳動概述帶傳動概述三、帶傳動的特點(diǎn)三、帶傳動的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）傳動平穩(wěn)、噪聲小。）傳動平穩(wěn)、噪聲小。（2）過載保護(hù)。）過載保護(hù)。（3）適于中心距大場合。）適于中心距大場合。（4）結(jié)構(gòu)簡單，成本低。）結(jié)構(gòu)簡單，成本低。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）傳動比不恒定。）傳動比不恒定。（2）效率低、壽命短。）效率低、壽命短。（3）外廓尺寸大。）外廓尺寸大。（4）支承帶輪的軸和軸承受力較大。）支承帶輪的軸和軸承受力較大。（5）不宜用于高溫、易燃場合

4、。）不宜用于高溫、易燃場合。 帶傳動常用于第一級傳動，功率帶傳動常用于第一級傳動，功率p80kw，帶速帶速V=525m/s，傳動比傳動比=2-4，效率，效率=0.910.96。2)2(2)2(cos221dda)()(2cos21221dddda222112sin21cos 很小一、帶傳動中的幾何計(jì)算一、帶傳動中的幾何計(jì)算主要幾何參數(shù)有中心距主要幾何參數(shù)有中心距a，帶帶輪直徑輪直徑d，帶長帶長L， 包角包角等等帶輪直徑帶輪直徑 d1、d2對對V帶為帶輪的基準(zhǔn)直徑。帶為帶輪的基準(zhǔn)直徑。帶長帶長L 對對V帶是基準(zhǔn)長度帶是基準(zhǔn)長度Ld。包角包角1、2小帶輪和大帶輪與帶接觸弧所對中心角。小帶輪和大帶輪

5、與帶接觸弧所對中心角。L =8-2 帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論=21sin2ddaaddddaL4)()(222122121222121)(8)(2)(281ddddLddLa3 .571802121121addradadd或帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論又又二、帶傳動受力分析二、帶傳動受力分析工作前：帶兩邊受相同初拉力工作前：帶兩邊受相同初拉力F。工作時：主動輪對帶的摩擦力工作時：主動輪對帶的摩擦力Ff與帶的運(yùn)動方向一致，從動輪與帶的運(yùn)動方向一致，從動輪對帶的摩擦力對帶的摩擦力Ff與帶的運(yùn)動方向相反。產(chǎn)生緊邊拉力與帶的運(yùn)動方向相反。產(chǎn)生緊邊拉力

6、F1，松邊松邊拉力拉力F2。對帶取受力體，對帶取受力體，M=0 Ff dd1/2 +F2 dd1/2 F1 dd1/2 = 0則摩擦力總合力則摩擦力總合力 ： Ff = F1 F2= F 稱為有效拉力稱為有效拉力帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論feFF21lim0121fffeFFe討論：討論： 1）F0 Fflim,但但F0 軸、軸承受力大，軸、軸承受力大，F(xiàn)0易打滑、易打滑、 傳動能力不能充分發(fā)揮。傳動能力不能充分發(fā)揮。 2）1 Fflim,但但1受傳動比、中心距等因素限制。受傳動比、中心距等因素限制。 3）f Fflim,但但f受材料等因素限制。受材料等因素限制。帶傳

7、動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論F1與與F2 有什么關(guān)系呢？歐拉有什么關(guān)系呢？歐拉 研究了打滑時緊邊拉力研究了打滑時緊邊拉力F1與松與松邊拉力邊拉力F2的關(guān)系，即歐拉的關(guān)系，即歐拉 公式：公式：e自然對數(shù)的底。自然對數(shù)的底。 f摩擦系數(shù)，對摩擦系數(shù)，對V帶為帶為f。包角，帶傳動為包角，帶傳動為1。近似認(rèn)為帶的總長不變，有近似認(rèn)為帶的總長不變，有 F1-F0=F0-F2聯(lián)立求解上式，則最大摩擦力可表示為：聯(lián)立求解上式，則最大摩擦力可表示為：最大摩擦力最大摩擦力 Fflim= F1- F2 = F1（1- 1/ef )帶傳動實(shí)例帶傳動實(shí)例 帶打滑實(shí)例：帶打滑實(shí)例： 農(nóng)用拖拉機(jī)帶傳動

8、應(yīng)當(dāng)用三根農(nóng)用拖拉機(jī)帶傳動應(yīng)當(dāng)用三根A A型型V V帶傳動，但有些帶傳動，但有些 農(nóng)民常常只裝一根或兩根，在空車或輕載時似乎可以，農(nóng)民常常只裝一根或兩根，在空車或輕載時似乎可以， 但在滿載時就會打滑而造成事故，這就是因?yàn)閭鬟f有效但在滿載時就會打滑而造成事故，這就是因?yàn)閭鬟f有效 圓周力圓周力FFF Fflimflim。MPaAqvAFcc /2MPadEYdb 221bb在所有橫剖面上都是相等的。在所有橫剖面上都是相等的。q帶單位長度的質(zhì)量帶單位長度的質(zhì)量kg/m3、彎曲應(yīng)力、彎曲應(yīng)力E彈性模量彈性模量Y中性層到最外層的距離中性層到最外層的距離dd帶輪的基準(zhǔn)直徑帶輪的基準(zhǔn)直徑帶傳動的幾何計(jì)算及基

9、本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論三、帶傳動的應(yīng)力分析三、帶傳動的應(yīng)力分析帶傳動工作時，帶內(nèi)將產(chǎn)生下列幾種應(yīng)力。帶傳動工作時，帶內(nèi)將產(chǎn)生下列幾種應(yīng)力。1、拉應(yīng)力、拉應(yīng)力緊邊緊邊 1=F1/AMPa松邊松邊 2=F2/AMPa2、離心拉應(yīng)力離心拉應(yīng)力動畫分析11maxbc傳動帶應(yīng)力分布情況傳動帶應(yīng)力分布情況帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞上小帶輪處。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞上小帶輪處。 動態(tài)動態(tài)帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論四、帶傳動運(yùn)動分析。四、帶傳動運(yùn)動分析。帶是彈性體，受力會產(chǎn)生彈性變形。由于緊、松邊上所受拉力帶是彈性體，受力會產(chǎn)生彈

10、性變形。由于緊、松邊上所受拉力不等，因而產(chǎn)生彈性變形也不相同。對其運(yùn)動有何影響？不等，因而產(chǎn)生彈性變形也不相同。對其運(yùn)動有何影響？我們把這種微量的滑動現(xiàn)象稱為我們把這種微量的滑動現(xiàn)象稱為彈性滑動彈性滑動。彈性滑動是不可。彈性滑動是不可避免的，它造成功率損失，增加帶的磨損，還會使傳動比不避免的，它造成功率損失，增加帶的磨損，還會使傳動比不準(zhǔn)確。其原因是帶為彈性體準(zhǔn)確。其原因是帶為彈性體 + 拉力差拉力差引入滑動率引入滑動率來表達(dá)滑動的大?。簛肀磉_(dá)滑動的大小： = （v1 - v2 ）/v1 注意：彈性滑動不可避免，注意：彈性滑動不可避免，打滑打滑可以避免。可以避免。（演示 ）)11 (10001

11、111121limfffeFeFFFFFVPF)11 (100011feFVPF得：得：帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論五、帶傳動的主要失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則五、帶傳動的主要失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、主要失效形式、主要失效形式（1）打滑。當(dāng)傳遞的圓周力）打滑。當(dāng)傳遞的圓周力F超過了帶與帶輪之間摩擦力超過了帶與帶輪之間摩擦力總和的極限時，發(fā)生過載打滑，使傳動失效?？偤偷臉O限時，發(fā)生過載打滑，使傳動失效。（2）疲勞破壞。傳動帶在變應(yīng)力的長期作用下，因疲勞而）疲勞破壞。傳動帶在變應(yīng)力的長期作用下，因疲勞而發(fā)生裂紋、脫層、松散、直到斷裂。發(fā)生裂紋、脫層、松散、直到斷裂。2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)準(zhǔn)

12、則在不打滑的前提下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命在不打滑的前提下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。六、帶傳動的設(shè)計(jì)條件和傳動功率六、帶傳動的設(shè)計(jì)條件和傳動功率根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，帶傳動應(yīng)滿足以下兩個條件：根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，帶傳動應(yīng)滿足以下兩個條件：1、不打滑條件、不打滑條件FFflim11maxcbAFAFcbcb)(11111即1000/)11 (100011VeFFVPfokwVAefcb1000/)11)(11帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論帶傳動的幾何計(jì)算及基本理論2、疲勞強(qiáng)度條件、疲勞強(qiáng)度條件帶傳動的許用功率為帶傳動的許用功率為8-3 普通普通V帶傳動設(shè)計(jì)帶傳動設(shè)計(jì)一、單根普通一、單根普通V帶基本額定

13、功率帶基本額定功率由上式可求單根由上式可求單根V帶在特定的試驗(yàn)條件下帶在特定的試驗(yàn)條件下(載荷平穩(wěn)載荷平穩(wěn), 1=2=180，特定的帶長特定的帶長Ld，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)108109，一定張緊力等）的許用功率，該許用功率稱為基本額定功率一定張緊力等）的許用功率，該許用功率稱為基本額定功率P1，見表見表8-3。在某一使用條件下，單根在某一使用條件下，單根V帶的許用功率（額定功率）帶的許用功率（額定功率）P，是在特定條件下的基本額定功率是在特定條件下的基本額定功率P1加以修正而得。加以修正而得。P=（P1+P1）kkL kwP1考慮考慮i1時（時（d2d1），），彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力，P1（表表

14、8-4）k考慮考慮1180時，傳動能力時，傳動能力（表（表8-5）kL考慮帶長不等于特定帶長的影響。（表考慮帶長不等于特定帶長的影響。（表8-6）二、設(shè)計(jì)的已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容二、設(shè)計(jì)的已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容普通普通V V帶傳動設(shè)帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)已知條件：用途和工作情況；傳遞的功率已知條件：用途和工作情況；傳遞的功率P；主動輪、從動主動輪、從動輪轉(zhuǎn)速輪轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比或傳動比i）；）；傳動位置和外廓尺寸要求；原傳動位置和外廓尺寸要求；原動機(jī)類型等。動機(jī)類型等。設(shè)計(jì)內(nèi)容：帶的型號、長度、根數(shù)；帶輪尺寸、結(jié)構(gòu)和材料；設(shè)計(jì)內(nèi)容：帶的型號、長度、根數(shù)；帶輪尺寸、結(jié)構(gòu)和材料；傳動的中心距；帶的初拉力和壓軸

15、力；張緊及防護(hù)裝置等。傳動的中心距；帶的初拉力和壓軸力；張緊及防護(hù)裝置等。三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇三、設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇1、確定設(shè)計(jì)功率（計(jì)算功率）、確定設(shè)計(jì)功率（計(jì)算功率）PdPd=kAP kwkA工況系數(shù)工況系數(shù)（表（表8-7）P所需傳遞的功率所需傳遞的功率P2、選擇帶型選擇帶型根據(jù)設(shè)計(jì)功率根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速和小帶輪轉(zhuǎn)速n1初選帶型。（圖初選帶型。（圖8-12） 普通普通V V帶傳動設(shè)計(jì)帶傳動設(shè)計(jì)3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。dd1 緊湊緊湊 但但 b 故規(guī)定了最小基準(zhǔn)直徑。（表故規(guī)定了最小基準(zhǔn)直徑。（表8-8）dd2= i dd1（1-） 可忽略；可忽略；

16、dd2要圓整。要圓整。4、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速VV= d1n1/(601000) m/sV 離心力離心力 正壓力正壓力 傳動能力傳動能力 易打滑。易打滑。V F 帶根數(shù)多。帶根數(shù)多。要求要求 V在在525m/s之間。最好在之間。最好在1020m/s，可調(diào)整可調(diào)整dd1、n1。5、確定中心距確定中心距a和帶長和帶長Ld。a 1 承載承載 繞轉(zhuǎn)次數(shù)繞轉(zhuǎn)次數(shù) 壽命壽命a 1 承載承載 繞轉(zhuǎn)次數(shù)繞轉(zhuǎn)次數(shù) 壽命壽命 但尺寸但尺寸一般初選一般初選a0：0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2)初選初選a0Ld 0(8-26式）式）選基準(zhǔn)長度選基準(zhǔn)長度Ld(表表8-6）a(8-2式式)3 .571801

17、201adddd7、確定帶的根數(shù)、確定帶的根數(shù)Z LddkkPPPPPZ)(11普通普通V V帶傳動設(shè)計(jì)帶傳動設(shè)計(jì)6、驗(yàn)算包角、驗(yàn)算包角1要求要求1120120要求要求Z8，否則受力不均，改選帶型、重新計(jì)算。否則受力不均，改選帶型、重新計(jì)算。8、確定初拉力、確定初拉力F。F0 傳動能力傳動能力 易打滑易打滑F(xiàn)0 壽命壽命 壓軸力壓軸力既能發(fā)揮帶的傳動能力，又能保證帶的壽命的既能發(fā)揮帶的傳動能力，又能保證帶的壽命的F0見式見式8-29。9、計(jì)算壓軸力、計(jì)算壓軸力FQ2ZF0 sin ( 1/2)四、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)普通普通V V帶傳動設(shè)計(jì)帶傳動設(shè)計(jì)V V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有：實(shí)心式、帶輪的典型結(jié)構(gòu)有：實(shí)心式、 腹板式、腹板式、 孔板式和孔板式和 輪輻式。輪輻式。帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式。帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶