帶傳動的類型和結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、帶傳動的類型和結(jié)構(gòu)設(shè)計13-1 帶傳動的類型和應(yīng)用 13-2 帶傳動的受力分析 13-5 普通V帶傳動的計算 13-6 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13-7 同步帶傳動簡介 13-3 帶的應(yīng)力分析 13-4 帶傳動的彈性滑動和傳動比 主要內(nèi)容： 1. V帶傳動的類型、工作原理、結(jié)構(gòu)特點 2帶的受力情況、應(yīng)力、打滑、彈性滑動 3. V帶傳動的失效形式、設(shè)計準則、設(shè)計方法重點內(nèi)容： 1。帶的應(yīng)力、打滑、彈性滑動 2。V帶傳動的失效形式、設(shè)計準則第13章 帶傳動潘存云教授研制13-1 帶傳動的類型和應(yīng)用一、 帶傳動的組成 主動輪1、從動輪2、環(huán)形帶3。工作原理：安裝時帶被張緊在帶輪上，產(chǎn)生的初拉力使得帶與帶輪

2、之間產(chǎn)生壓力。主動輪轉(zhuǎn)動時，依靠摩擦力托動從動輪一起同向回轉(zhuǎn)。31n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制 應(yīng)用實例：皮帶輸送裝置。潘存云教授研制潘存云教授研制類型平帶V 型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶二、 帶傳動的類型普通平帶片基平帶片基層布層覆蓋層工作面覆蓋層潘存云教授研制潘存云教授研制類型平型帶V 型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶普通平帶片基平帶普通帶窄帶齒形帶寬帶 普通帶是應(yīng)用最廣泛的一種傳動帶，其傳動功率大，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。由于帶與帶輪槽之間是V型槽面摩擦，故可以產(chǎn)生比平型帶更大的有效拉力（約3倍）。聯(lián)組帶大楔角帶二、 帶傳動的類型平型帶普通平帶片基平帶普通帶窄帶齒形帶寬帶類型V 型帶

3、多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組帶大楔角帶二、 帶傳動的類型潘存云教授研制潘存云教授研制抗拉體平型帶普通平帶片基平帶普通帶窄帶齒形帶寬帶類型V 型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組帶大楔角帶二、帶傳動的類型潘存云教授研制21三、帶傳動的幾何關(guān)系 中心距a包角: 因較小,代入得:帶長:aCADBd1d2潘存云教授研制11CADBd1d2a帶長:已知帶長時，由上式可得中心距 : 帶傳動不僅安裝時必須把帶張緊在帶輪上，而且當帶工作一段時間之后，因帶永久伸長而松弛時，還應(yīng)當重新張緊。四、帶傳動的特點 1. 適用于中心距較大的傳動；2. 帶具有良好的撓性，可緩和沖擊、吸收振動；3. 過載時帶與帶輪之間會出現(xiàn)打滑

4、，避免了其它零 件的損壞；4. 結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。缺點：1. 傳動的外廓尺寸較大；2. 需要張緊裝置；3. 由于帶的滑動，不能保證固定不變的傳動比；4. 帶的壽命較短；5. 傳動效率較低。優(yōu)點：a調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘滑道式張緊裝置擺架式張緊裝置a2.帶傳動的張緊方法 1）調(diào)整中心距 五、帶傳動的張緊裝置1) 根據(jù)摩擦傳動原理，帶必須在預(yù)張緊后才能正常工作；1.張緊的目的 2) 運轉(zhuǎn)一定時間后，帶會松弛，為了保證帶傳動的能力， 必須重新張緊，才能正常工作。潘存云教授研制潘存云教授研制張緊輪2.帶傳動的張緊方法 1）調(diào)整中心距 2）采用張緊輪3）自動張緊自動張緊裝置 銷軸應(yīng)用：兩軸平行、且同向轉(zhuǎn)動的

5、場合（稱為開口傳動），中小功率電機與工作機之間的動力傳遞。V帶傳動應(yīng)用最廣，帶速： v=525 m/s 傳動比：i=7 效率： 六、帶傳動的應(yīng)用實例 試驗儀器滑動軸承試驗臺實例: 印刷機械礦山機械 動平衡機試驗臺建筑機械潘存云教授研制從動輪主動輪n1n2潘存云教授研制13-2 帶傳動的受力分析靜止時，帶兩邊的初拉力相等：傳動時，由于摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等：F1 = F2 = F0 為了可靠工作，帶必須以一定的初拉力張緊在帶輪上。F1 F2 F1 ，緊邊F2 松邊緊邊松邊 設(shè)帶的總長不變，則緊邊拉力增量和松邊的拉力減量相等：F1 F0 = F0 F2 n1n2F0 = (F1 + F

6、2 )/2一、帶傳動中的力分析 F0F0F0F0F1F2F1F2總摩擦力Ff與兩邊拉力F1 、F2對軸心的力矩為：稱 F1 - F2為有效拉力，即帶所能傳遞的圓周力：F = F1 - F2且傳遞功率與有效拉力和帶速之間有如下關(guān)系：得： Ff = F1 - F2= Ff 聯(lián)立 F0 = (F1 + F2 )/2求得：F1 = F0 + F /2 F2 = F0 - F /2兩邊拉力大小取決于預(yù)緊力F0和有效拉力Fe 傳遞功率增加時，有效拉力也增大兩邊拉力差值增大。在 F0 一定時，兩邊拉力為有限值 有效拉力也有限傳遞的功率也有限。那么，影響最大有效拉力的因素有哪些呢？Ff D1/2- F1 D1

7、/2 + F2 D1/2 =0潘存云教授研制 當帶與帶輪之間出現(xiàn)打滑趨勢時，摩擦力達到最大值，有效拉力也達到最大。以平帶為例，分析打滑時緊邊拉力F1和松邊拉力F2之間的關(guān)系。dNF1F2F+dFFf dNddld2d2取一小段弧進行分析：參數(shù)如圖 正壓力：dN 兩端的拉力：F 和F+dF 力平衡條件：忽略離心力, 水平、垂直力分別平衡摩擦力： f dN 二、帶傳動的最大有效拉力及其影響因素 由力平衡條件：積分得：緊邊和松邊的拉力之比為：繞性體摩擦的歐拉公式 聯(lián)立求解： 1f F=N f = Q f 在相同條件下 ，V帶能傳遞較大的功率。或在傳遞功率相同時，V帶傳動的結(jié)構(gòu)更為緊湊。用 f 代替

8、f 后，得以下計算公式：潘存云教授研制1.緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力：松邊拉應(yīng)力：A為帶的橫截面積 2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在微弧段上產(chǎn)生的離心力： 帶工作時應(yīng)力由三部分組成dNcddlr F1F213-3 帶的應(yīng)力分析潘存云教授研制離心力 Nc在微弧段兩端會產(chǎn)生拉力 Fc。 由力平衡條件得：dNcddlr F1F2Fc Fc d2d2離心力只發(fā)生在帶作圓周運動的部分，但由此引起的拉力確作用在帶的全長。 離心拉應(yīng)力： 往x軸投影 潘存云教授研制3.彎曲應(yīng)力當帶繞過帶輪時，因為彎曲而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力設(shè)y為帶中性層到最外層的距離的厚度； d為帶輪基準直徑,則有： 彎曲應(yīng)力與帶輪直徑成反比，為

9、了避免彎曲應(yīng)力過大，帶輪直徑不得小于最小值。 彎曲應(yīng)力為:dV帶輪的基準圓由材料力學(xué)公式得 yE為帶的彈性模量；潘存云教授研制4. 應(yīng)力分布及最大應(yīng)力max1b2c2n1n21b12最大應(yīng)力max出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。離心應(yīng)力拉應(yīng)力5. 作用在軸上的力 F0F01Q由力平衡條件得靜止時軸上的壓力為：F0F0Q1212潘存云教授研制F2F2F1F1設(shè)帶的材料符合變形與應(yīng)力成正比的規(guī)律，則變形量為：這種因材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動被稱為彈性滑動。 緊邊：松邊： F1 F2 1 2帶繞過主動輪時，將逐漸縮短并沿輪面滑動，使帶速落后于輪速。帶經(jīng)過從動輪時，將逐漸被拉長并沿輪面滑動，使帶速超前于輪速

10、?？傆校簐2 v1 從動輪n2主動輪n113-4 帶傳動的彈性滑動和傳動比得從動輪的轉(zhuǎn)速：帶傳動的傳動比：V帶傳動的滑動率，一般可忽略不計。定義：為滑動率。 若帶的工作載荷進一步加大，有效圓周力達到臨界值F后，則帶與帶輪間會發(fā)生顯著的相對滑動，即產(chǎn)生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急速降低，帶傳動失效，這種情況應(yīng)當避免。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。簾布芯結(jié)構(gòu)繩芯結(jié)構(gòu)包布頂膠抗拉體底膠節(jié)線節(jié)面節(jié)線：彎曲時保持原長不變的一條周線。節(jié)面：全部節(jié)線構(gòu)成的面。一、 V帶的結(jié)構(gòu)與尺寸在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準直徑d。dbd

11、13-5 V帶傳動的設(shè)計計算V帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度稱為基準長度Ld 。標準長度系列詳見下頁表13-2 ，P159bbdh 型 號 Y Z A B C D E F 頂寬b 6 10 13 17 22 32 38 50節(jié)寬 bd 5.3 8.5 11 14 19 27 32 42 高度 h 4 6 8 10.5 13.5 19 23.5 30 楔角截面面積A（mm2） 18 47 81 138 230 476 692 1173 表13-1 普通V帶的截面尺寸（GB11544-89）40 普通V帶有：Y、Z、A、B、C、D、E等型號,已標準化 YZABCDEF普通V帶的尺

12、寸 （ =40，h/bd ） 潘存云教授研制224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.

13、12 710 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98 0.93 0.88 125001400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 Ld / mm Y Z Ld / mm 基準長度 KL 基準長度 KL 表13-2 普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（

14、GB/T13575.1-92）200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88潘存云教授研制 =40，h/bd 的V帶稱為窄V帶。與普通V帶相比，高度相同時，寬度減小1/3，而承載能力提高倍，適用于傳遞動力大而又要求緊湊的場合。bh40 型 號 寬度b(mm) 高度 h(mm) 3 v 9.5 (3/8英寸) 8 A , B型 5 V 16.0(5/8英寸) 13.5 B, C , D型8 V 25.4(1英寸) 23 D, E, F型窄V帶的結(jié)構(gòu)及截面尺寸可替代的 普通V帶二、V帶的傳動的設(shè)計準則帶傳動的主要失效形式是打滑和傳動帶的疲勞破壞。設(shè)計準則： 在不打滑的條件下，具

15、有一定的疲勞強度和壽命。帶傳動的承載能力取決于傳動帶的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、長度，帶傳動的轉(zhuǎn)速、包角和載荷特性等因素。三、單根普通V帶的許用功率 單根帶所能傳遞的有效拉力為：傳遞的功率為：為保證帶具有一定的疲勞壽命，應(yīng)使：max =1 +b + c 帶載帶輪上打滑或發(fā)生脫層、撕裂、拉斷等疲勞損壞時，就不能傳遞動力。因此帶傳動的設(shè)計依據(jù)是保證帶不打滑及具有一定的疲勞壽命。1 = -b - c代入得：在 =，Ld為特定長度、抗拉體為化學(xué)纖維繩芯結(jié)構(gòu)條件下計算所得 P0 稱為單根帶的基本額定功率。(詳見下頁表)max =1 +b + c 潘存云教授研制200 400 800 950 1200 1450 160

16、0 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000小帶輪基準直徑 d1/ mm表13-3 單根普通V帶的基本額定功率（包角= 、特定基準長度、載荷平穩(wěn)時） 型號ZABC50 0.04 0.06 0.10 0.12 0.14 0.16 0.17 0.19 0.20 0.22 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.3156 0.04 0.06 0.12 0.14 0.17 0.19 0.20 0.23 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 90 0.10 0.14 0.24 0.28 0.33 0.

17、36 0.40 0.44 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.5675 0.15 0.26 0.45 0.51 0.60 0.68 0.73 0.79 0.84 0.92 1.00 1.04 1.08 1.09 1.0 0.8090 0.22 0.39 0.68 0.77 0.93 1.07 1.15 1.25 1.34 1.50 1.64 1.75 1.83 1.87 1.82 1.5 180 0.59 1.09 1.97 2.27 2.74 3.16 3.40 3.67 3.93 4.32 4.54 4.58 4.40 4.00 1.81 125 0.

18、48 0.84 1.44 1.64 1.93 2.19 2.33 2.50 2.64 2.85 2.96 2.94 2.80 2.51 1.09 140 0.59 1.05 1.82 2.08 2.47 2.82 3.00 3.23 3.42 3.70 3.85 3.83 3.63 3.24 1.29 280 1.58 2.89 5.13 5.85 6.90 7.76 8.13 8.46 8.60 8.22 6.80 4.26 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1/( r/ min)200 1.39 2.41 4.07 4.58 5.29 5.84 6.07 6.28 6.34 6.02 5.01 3.23 22

19、4 1.70 2.99 5.12 5.78 6.71 7.45 7.75 8.00 8.06 7.57 6.08 3.57 450 4.51 8.20 13.8 15.23 16.59 16.47 15.57 13.29 9.64 潘存云教授研制 單根窄V帶的基本額定功率 (KW) 63 0.35 0.56 0.60 0.70 0.81 0.93 1.45 帶型 71 0.44 0.72 0.78 0.92 1.08 1.25 1.45 80 0.55 0.88 0.99 1.15 1.38 1.60 2.61 90 0.67 1.12 1.21 1.44 1.70 1.98 3.26 90

20、0.75 1.21 1.30 1.52 1.76 2.02 3.00 100 0.94 1.54 1.65 1.93 2.27 2.61 3.99 112 1.16 1.91 2.07 2.44 2.86 3.31 5.15 125 1.40 2.33 2.52 2.98 3.50 4.06 6.34 140 1.68 2.81 3.03 3.58 4.23 4.91 7.64 140 1.92 3.13 3.35 3.92 4.55 5.21 7.15 160 2.47 4.06 4.37 5.13 5.98 6.89 9.52 180 3.01 4.99 5.37 6.31 7.38 8.

21、50 11.62 200 3.54 5.88 6.35 7.47 8.74 10.07 13.41 224 4.18 6.97 7.52 8.83 10.33 11.86 15.41 224 5.19 8.82 10.43 10.39 11.89 13.26 - 250 6.31 10.27 11.02 12.76 14.61 16.26 - 280 7.59 12.40 13.31 15.40 17.60 19.49 - 315 9.07 14.82 15.90 18.37 20.88 22.92 - 400 12.56 20.41 21.84 25.15 27.33 29.40 -SPZ型

22、SPA型SPB型SPC型 400 730 800 980 1200 1460 2800 小帶輪節(jié)圓直徑小帶輪轉(zhuǎn)速 n1(r/min)帶載帶輪上打滑或發(fā)生脫層、撕裂、拉斷等疲勞損壞時，就不能傳遞動力。因此帶傳動的設(shè)計依據(jù)是保證帶不打滑及具有一定的疲勞壽命。1 = -b - c代入得：在 =，Ld為特定長度、抗拉體為化學(xué)纖維繩芯結(jié)構(gòu)條件下計算所得 P0 稱為單根帶的基本額定功率。max =1 +b + c 實際工作條件與特定條件不同時，應(yīng)對P0值加以修正。修正結(jié)果稱為許用功率P0K 包角系數(shù)。 考慮180時對傳動能力的影響，見表135 KL 長度系數(shù)； 考慮帶長不為特定長度時對傳動能力的影響，見表

23、132。 P0-功率增量；考慮在i1，帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較小，故在壽命相同的情況下，可增大傳遞功率，取值詳見表13-4潘存云教授研制224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04500 1.02 0.81 5000 1.1

24、8 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.12 710 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98 0.93 0.88 125001400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 Ld / mm Y Z Ld

25、 / mm 基準長度 KL 基準長度 KL 普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（GB/T13575.1-92）200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88潘存云教授研制1.00 1.02 1.05 1.09 1.13 1.19 1.25 1.35 1.52 1.01 1.04 1.08 1.12 1.18 1.24 1.43 1.51 1.99 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1表13-4 單根普通V帶額定功率的增量P0 型號ZABC400 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 傳 動 比 i 2.0730 0.00 0.00 0

26、.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.022800 0.00 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04400 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 730 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 2800 0.00 0.04 0.08 0.11 0.15 0.19 0.23 0.26 0.30 0.34400 0.00 0.01 0.03 0.04 0.06 0.07 0.08 0.10 0.

27、11 0.13 730 0.00 0.02 0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.23 2800 0.00 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 0.59 0.60 0.70 0.89 400 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.23 0.27 0.31 0.35 730 0.00 0.07 0.14 0.21 0.27 0.34 0.41 0.48 0.55 0.62 2800 0.00 0.27 0.55 0.82 1.10 1.37 1.64 1.92 2.19 2.47 表13-5 包角修正系數(shù) 包角1 180

28、 170 160 150 140 130 120 110 100 90 K 1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 0.74 0.69 三、普通V帶的型號和根數(shù)的確定計算功率：KA -工作情況系數(shù) 詳見表13-6 P205潘存云教授研制表13-6 工作情況系數(shù)載荷性質(zhì)載荷變動很小載荷變動小載荷變動較大載荷變動很大工 作 機原 動 機電動機（交流啟動、三角啟動、直流并勵）、四缸以上內(nèi)燃機電動機（聯(lián)機交流啟動、直流復(fù)勵或串勵）、四缸以下內(nèi)燃機液體攪拌機、通風(fēng)機和鼓風(fēng)機、離心式水泵和壓縮機、輕負荷輸送機。每天工作小時數(shù) / h 16 16 1.0 1.1 1.2

29、 1.1 1.2 1.3 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 帶式輸送機、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機、發(fā)電機、金屬切削機床、印刷機、旋轉(zhuǎn)篩、木工機械。制磚機、斗式提升機、往復(fù)式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機床、橡膠機械、振動篩、紡織機械等。破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）。表13-5 包角修正系數(shù) 包角1 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 K 1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 0.74

30、 0.69 三、普通V帶的型號和根數(shù)的確定計算功率：KA -工作情況系數(shù) 詳見表13-6 P205型號的確定: 根據(jù)Pc和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1，由選型圖確定。300050002000160040002008005001004003001000小帶輪的轉(zhuǎn)速n1 ( r / min)125025000.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250 普通V帶選型圖ZABCDEd1=5071d1=80100d1=112140d1=125140d1=160200d1=200315d1=355400d1=450500d1=80100潘存云教授研制2 3.15 5 8 12.5 20 31.5 50 80 125 200 3152.5 4 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 400窄V帶選型圖計算功率Pca(KW)300050002000160040002008005004003001000小帶輪的轉(zhuǎn)速n1 ( r / min)12502500250630SPC型dd1=180050 mmdd1=112108 mmSPA型dd1=90180 mmdd1=200250 mmSPZ型dd1=63100 mmdd1=280400 mm