帶傳動課件講義整理

第八章帶傳動

(TransmissionofBelts)第八章帶傳動

(TransmissionofB11.了解帶傳動的類型、工作原理、特點及應用；2.掌握帶傳動的受力分析、應力分析、主要失效形式及設計計算準則；3.學會普通V帶傳動設計計算方法，并能合理地確定各種參數(shù)。一.教學目標二．教學重點和難點難點：1)帶的彈性滑動與打滑的區(qū)別;2)保證帶不打滑的條件與影響因素;3)保證帶具有一定疲勞壽命的條件和影響因素。重點：1)帶傳動的受力分析和應力分析;2)帶傳動的主要失效形式及設計計算準則;3)普通V帶傳動的設計計算。1.了解帶傳動的類型、工作原理、特點及應用；一2第一節(jié)帶傳動概述一、帶傳動的組成及工作原理組成——帶傳動由主動輪1(drivingpulley)、從動輪2(drivenpulley)和傳動帶3(belt)組成。傳動原理——工作時依靠帶與帶輪之間的摩擦(friction)或嚙合(meshing)來傳遞運動和動力。

主動輪1從動輪2傳動帶3第一節(jié)帶傳動概述一、帶傳動的組成及工作原理組成——帶傳3優(yōu)點(advantages)：1）中心距變化范圍大，適宜遠距離傳動；2）過載時將引起帶在帶輪上打滑(slip)，可以防止其它零件的損壞；3）制造和安裝精度不嚴格，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉；4）能起到緩沖(shock)和吸收振動(vibration)，傳動平穩(wěn)，噪音小。5）維護方便，不需要潤滑等。缺點(disadvantages)：1）摩擦型帶傳動有彈性滑動（creep），不能保持準確的傳動比（exactspeedratio），傳動效率較低；2）傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力較大；3）打滑現(xiàn)象使得帶的壽命較短。4）帶與帶輪間會產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。

二、帶傳動的特點優(yōu)點(advantages)：二、帶傳動的特點4三、帶傳動的主要類型與應用類型平帶傳動V帶傳動多楔帶傳動摩擦型(frictiontype)嚙合型(meshingtype)同步帶(timingbelt)圓形帶

——摩擦牽引力大——摩擦牽引力大——牽引力小，用于儀器V帶傳動應用最廣，通常帶速v=5~25m/s，傳動比：i≤7，傳遞功率P≤700kW，效率η≈0.9~0.95

。同步帶傳動兼有帶傳動和嚙合傳動的優(yōu)點，既可保證傳動比準確，也可保證較高的傳動效率（98％以上）；適應的傳動比較大，可達10，且適應于較高的速度，帶速可達50m／s。三、帶傳動的主要類型與應用類型平帶傳動V帶傳動多楔帶傳動摩5（1）平帶傳動(flat-beltdrives)半交叉?zhèn)鲃?quarter-turndrives)交叉?zhèn)鲃?crossed-beltdrives)工作面應用不太廣，例如：高速磨床。（1）平帶傳動(flat-beltdrives)半交叉?zhèn)?（2）V帶傳動(V-beltdrives)V帶也稱三角帶工作面QFNFNQFN承載能力較平帶大，常多根并用。應用最為廣泛，如發(fā)動機。（2）V帶傳動(V-beltdrives)工作面QFNF7其截面形狀為圓形，牽引能力小，常用于儀器和家用機械中。相當于平帶與多根V帶的組合兼有兩者的優(yōu)點，適于傳遞功率較大要求結(jié)構(gòu)緊湊場合。（3）多楔帶傳動(multipleV-beltdrives)（4）圓形帶傳動(round-beltdrives)其截面形狀為圓形，牽引能力小，常用于儀器和家用機械中。相當于8四、帶傳動的參數(shù)(parameters)中心距a(centerdistance)：當帶處于張緊狀態(tài)時，兩帶輪軸線間的距離稱為中心距a。帶長L(beltlength):帶的計算長度。式中“＋”適用大輪包角2，“－”適用小輪包角1包角(contactangle):帶與帶輪接觸弧所對的中心角。帶的主要幾何參數(shù)之間有如下近似關系：四、帶傳動的參數(shù)(parameters)中心距a(cente9抗拉體是承受負載拉力的主體。目前普遍采用化學纖維織物。頂膠和底膠分別承受彎曲時的拉伸和壓縮。采用彈性好的膠料。包布材料采用橡膠帆布，可起耐磨和保護作用。五、普通V帶和V帶輪的結(jié)構(gòu)包布頂膠抗拉體底膠簾布結(jié)構(gòu)線繩結(jié)構(gòu)標準V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示?？估w是承受負載拉力的主體。目前普遍采用化學纖維織物。頂膠和10V帶有普通V帶、寬V帶、窄V帶、大楔角V帶、汽車V帶等等，都是標準件，在手冊中都可以查到。一般多使用普通V帶。V帶楔角為40o，按截面尺寸由小到大普通V帶國家標準規(guī)定有Y、Z、A、B、C、D、E等7種型號。當帶垂直底邊彎曲時，帶中原長度保持不變的一條周線稱作節(jié)線，而全部節(jié)線所組成的面稱作節(jié)面（或中性層），節(jié)面的寬度稱作節(jié)寬，用bp表示。其截面尺寸見P145表8-1

。bpYZABCDEF節(jié)寬(bp)：V帶有普通V帶、寬V帶、窄V帶、大楔角V帶、汽車V帶等等，都11基準直徑（節(jié)徑）

dd：在輪槽基準寬度處的直徑?；鶞书L度

Ld：V帶在規(guī)定的張緊力下，位于測量帶輪的基準直徑上的周線長度稱為（參見P146表8-2）。dd普通V帶的標記均由帶型、基準長度和標準號組成。A1400GB/T1154—1997如：bd基準寬度bd：V帶的節(jié)面在輪槽內(nèi)的相應位置的寬度。標記：基準直徑（節(jié)徑）dd：在輪槽基準寬度處的直徑。基準長度L12第二節(jié)帶傳動的受力分析一、受力分析(forceanalysis)Ffn2FfF1帶工作前：帶工作時：F0F0此時，帶只受初拉力F0作用n1F2F2松邊(slackside)－退出主動輪的一邊緊邊(tightside)－進入主動輪的一邊由于摩擦力的作用：緊邊拉力--由F0增加到F1；松邊拉力--由F0減小到F2。F1第二節(jié)帶傳動的受力分析一、受力分析(forceanal13Ff=F1–F2=Fe

Fe－有效拉力，即圓周力（peripheralforce）

假設工作后傳動帶總長度不變（即緊邊拉伸增量＝松邊拉伸減量），且?guī)榫€彈性體，則F1-F0＝F0–F2F0＝(F1＋F

2)/2P

＝Fev/1000kWP增大時，所需的Fe(即Ff)加大，但Ff不可能無限增大。

當Ff達到極限值Fflim時，帶傳動處于即將打滑的臨界狀態(tài)。此時，F(xiàn)1達到最大，而F2達到最小，并且滿足以下關系：Fe與傳遞功率P為的關系為：根據(jù)力平衡條件，得——（1）——（2）——（3）柔韌體摩擦歐拉公式————（4）歐拉公式反映了帶傳動喪失工作能力之前，緊、松邊拉力的最大比值。Ff=F1–F2=FeFe－有效拉力，即圓周力14打滑：二、帶傳動的最大有效圓周拉力當帶所要傳遞的圓周力Fe超過帶與輪面之間的極限摩擦力總和Ff時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動。

當帶有打滑趨勢時,摩擦力達到極限值，帶的有效拉力也達到最大值。Femax=F1–F2打滑：二、帶傳動的最大有效圓周拉力當帶所要傳遞的圓周力Fe超15初拉力F0：Fe

與F0成正比，增大F0有利于提高帶的傳動能力，避免打滑。但F0過大，將使帶發(fā)熱和磨損加劇，從而縮短帶的壽命。三、影響最大有效圓周拉力的幾個因素：初拉力的控制：安裝V帶時，應按規(guī)定的初拉力張緊。對于中等中心距的帶傳動，也可憑經(jīng)驗安裝，帶的張緊程度以大拇指能將帶按下15mm為宜。新帶使用前，最好預先拉緊一段時間后再使用。初拉力F0：Fe與F0成正比，增大F0有利于提高帶的傳16包角

：因為α越大，帶和帶輪接觸面間的摩擦力總和也越大，傳動能力就增強。

↑↑→F摩擦系數(shù)fv：

fv↑↑→F因為fv

越大，摩擦力就越大，傳動能力增加。對于V帶，應采用當量摩擦系數(shù)fv包角：因為α越大，帶和帶輪接觸面間的摩擦力總和也越大，傳17由離心力(centrifugalforce)產(chǎn)生的拉應力；由彎曲(bend)產(chǎn)生的彎曲應力。緊邊拉應力：σ1＝F1/AMPa松邊拉應力：σ2＝F2

/AMPa由緊邊和松邊拉力（pullforce）產(chǎn)生的拉應力；工作時，帶橫截面上的應力由三部分組成：A－帶的橫截面積，1、拉力F1、F2產(chǎn)生的拉應力σ1、σ2第三節(jié)帶傳動的應力（stress）分析由離心力(centrifugalforce)產(chǎn)生的拉應力；182、離心力產(chǎn)生的拉應力σc帶繞過帶輪作圓周運動時會產(chǎn)生離心力。dFNC設：作用在微單元弧段dl的離心力為dFNC，則截取微單元弧段dl研究，其兩端拉力Fc為離心力引起的拉力。由水平方向力的平衡條件可知：微單元弧的質(zhì)量帶速（m/s)帶單位長度質(zhì)量（kg/m）帶輪半徑微單元弧對應的圓心角取：2、離心力產(chǎn)生的拉應力σc帶繞過帶輪作圓周運動時會產(chǎn)生離心力19雖然離心力只作用在做圓周運動的部分弧段，∴即：則離心拉力Fc產(chǎn)生的拉應力為：注意：但其產(chǎn)生的離心拉力（或拉應力）卻作用于帶的全長，且各剖面處處相等。帶的密度雖然離心力只作用在做圓周運動的部分弧段，∴即：則離心拉力F20帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，由材力公式得帶的彎曲應力：傳動帶的高度帶的彈性模量顯然：dd↓故：σb1>σb2帶繞過小帶輪時的彎曲應力帶繞過大帶輪時的彎曲應力與離心拉應力不同，彎曲應力只作用在繞過帶輪的那一部分帶上

。dd→σb↑3、帶彎曲而產(chǎn)生的彎曲應力σb帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，由材力公式得帶的彎曲應力：傳動帶的高度21帶橫截面的應力為三部分應力之和。最大應力發(fā)生在:緊邊開始進入小帶輪處。帶受變應力作用，這將使帶產(chǎn)生疲勞破壞。各剖面的應力分布為：由此可知：帶橫截面的應力為三部分應力之和。最大應力發(fā)生在:緊邊開始進入22

一平皮帶傳動，傳遞的功率P=15kW，帶速v=15m/s，帶在小輪上的包角1=170o（2.97rad），帶的厚度=4.8mm，寬度b=100mm，帶的密度=1×10-3kg/cm3，帶與輪面間的摩擦系數(shù)f=0.3。求1）傳遞的圓周力；2）緊邊、松邊拉力；3）由于離心力在帶中引起的拉力；4）所需的預拉力；5）作用在軸上的壓力。例題一平皮帶傳動，傳遞的功率P=15kW，帶速v=123（2）緊邊、松邊拉力（1）傳遞的圓周力（3）求由于離心力產(chǎn)生的拉力：（2）緊邊、松邊拉力（1）傳遞的圓周力（3）求由于離心力產(chǎn)生24（4）所需的預拉力如果考慮到離心力使帶與輪面間的壓力的減少，則：F0FQa1F0F0F0FQ（5）作用在軸上的壓力僅考慮到預緊力作用下的壓力作用：（4）所需的預拉力如果考慮到離心力使帶與輪面間的壓力的減少，25第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比彈性滑動

—是指正常工作時的微量滑動現(xiàn)象，是由拉力差（即帶的緊邊與松邊拉力不等）引起的，不可避免。彈性滑動是如何產(chǎn)生的？因

F1>F2故松緊邊單位長度上的變形量不等。1、彈性滑動（creep）由于帶是彈性體，受力不同時變形量不等。第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比彈性滑動—是指正常工26當帶繞過主動輪時，由于拉力逐漸減小，所以帶逐漸縮短，這時帶沿主動輪的轉(zhuǎn)向相反方向滑動，使帶的速度V落后于主動輪的圓周速度V1。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在從動輪上。但情況有何不同？由此可見：彈性滑動是由彈性變形（elasticstentch）和拉力差（differenttension）引起的。當帶繞過從動輪時，由于拉力逐漸增大，所以帶逐漸伸長，這時帶沿從動輪的轉(zhuǎn)向相同方向滑動，使帶的速度V超前于從動輪的圓周速度V2.彈性滑動引起的不良后果：●使從動輪的圓周速度低于主動輪，即v2<v1；●產(chǎn)生摩擦功率損失，降低了傳動效率；●引起帶的磨損，并使帶溫度升高。當帶繞過主動輪時，由于拉力逐漸減小，所以帶逐漸27正常傳動中，帶的彈性滑動并不在全部接觸弧上發(fā)生。接觸弧可分為動弧和靜弧兩部分。在動弧上，帶發(fā)生彈性滑動；而在靜弧上帶和帶輪間保持相對靜止。隨著有效圓周力的增加，動弧區(qū)域?qū)⒅饾u擴展，當有效圓周力達到最大值時，小帶輪上動弧將擴展到整個接觸弧。如果繼續(xù)加大工作載荷，則帶沿小帶輪輪緣表面將發(fā)生顯著的相對滑動，即出現(xiàn)打滑。2、彈性滑動與打滑所以打滑現(xiàn)象是由于過載引起的全面滑動，是帶傳動的一種失效形式，應當避免。正常傳動中，帶的彈性滑動并不在全部接觸弧上發(fā)生。接觸弧可分為28設dd1、dd2為主、從動輪的直徑，mm；n1、n2為主、從動輪的轉(zhuǎn)速,r/min，則兩輪的圓周速度分別為：3、傳動比滑動率ε—帶的彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率。傳動比i：實際傳動比理論傳動比ε反映了彈性滑動的大小，ε隨載荷的改變而改變。載荷越大，ε越大，傳動比的變化越大。對于V帶：ε≈0.01～0.02,一般計算時可忽略不計設dd1、dd2為主、從動輪的直徑，mm；n1、n2為主、從29第五節(jié)普通V帶傳動的設計計算1、帶傳動的主要失效形式●打滑●變應力引起的疲勞破壞－。在保證不打滑的前提下，具有足夠的疲勞壽命。要保證帶的疲勞壽命，應使最大應力不超過許用應力：－不疲勞的要求或：2、帶傳動的設計準則3、單根V帶所能傳遞的功率－承載能力計算第五節(jié)普通V帶傳動的設計計算1、帶傳動的主要失效形式●30根據(jù)歐拉公式，即將打滑時的最大有效拉力為：－不打滑的要求則：由此得單根帶所能傳遞的功率：此式包含了不打滑、不疲勞兩個條件。當載荷平穩(wěn)、包角α1＝180o（i＝1）、帶長Ld為特定長度、強力層為化學纖維線繩結(jié)構(gòu)條件下，單根V帶傳遞的基本額定功率P0見P205表10-5。根據(jù)歐拉公式，即將打滑時的最大有效拉力為：－不打滑的要求則：31當實際工作條件與上述條件不同時（如傳動比、包角、工況等），單根V帶所能傳遞的功率為多少？當i≠1時從動輪直徑比主動輪直徑大，帶繞過大帶輪時的彎曲應力較繞過小帶輪時小，故其傳動能力有所提高，其功率增量為?P0

。1）傳動比i≠1Kb——彎曲影響系數(shù)，是考慮不同型號帶彎曲應力的差異，參見P206表10-6。Ki——傳動比系數(shù)，是考慮不同傳動比對帶彎曲應力的影響，參見P206表10-7。當實際工作條件與上述條件不同時（如傳動比、包角32考慮包角不等于180°時傳動能力有所下降。引入包角修正系數(shù)Kα

（其值參見P206表10-8）；帶越長，單位時間內(nèi)的應力循環(huán)次數(shù)越少，則帶的疲勞壽命越長。相反，短帶的壽命短。引入帶長修正系數(shù)KL

（其值參見P198表10－2）2）包角α≠180°3）帶長L

≠特定長度綜合考慮以上因素，得到實際條件下單根V帶所能傳遞的最大功率[P0]的大小?？紤]包角不等于180°時傳動能力有所下降。引入包角修正系數(shù)K33工況系數(shù)P206表10-94、普通V帶傳動的設計計算過程帶的型號可根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速查P207圖10-12選取1）確定計算功率Pc名義功率（需要傳遞的功率）2）選取帶型號工況系數(shù)P206表10-94、普通V帶傳動的設計計算過程帶的343）帶輪直徑的選擇小輪直徑dd1應該大于等于最小直徑ddmin，P203表10-4。當帶的材質(zhì)和厚度一定時，帶輪直徑減小，則帶的彎曲應力按比例增大。根據(jù)實驗研究，當帶輪直徑減小到某一數(shù)值時，帶的使用壽命將急劇降低，因此，規(guī)定了各種型號V帶輪的許用最小直徑ddmin。大輪直徑dd2按以下公式計算：然后按P203表10-4選取最接近的基準直徑值。3）帶輪直徑的選擇小輪直徑dd1應該大于等于最小直徑ddmi35b）驗算小帶輪帶速:離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力↓，傳遞載荷能力↓；且?guī)龠^高，會增加帶在單位時間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)，使帶的疲勞壽命降低。所以普通V帶：vmax

≤25m/sv太小:由P=FV可知，傳遞同樣功率P時，圓周力F太大，壽命↓，一般應使帶速大于5m/s。v太大:4）驗算帶速a）驗算大帶輪轉(zhuǎn)速誤差:b）驗算小帶輪帶速:離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力↓365）確定中心距a、基準帶長Ld帶的基準長度Ld可根據(jù)P198表10-2確定。考慮到安裝調(diào)整和補償張緊力的需要，中心距的變動范圍為：再調(diào)整實際中心距為：初選中心距a0：根據(jù)中心距a0計算帶長L0：選取帶的基準長度Ld：5）確定中心距a、基準帶長Ld帶的基準長度Ld可根據(jù)P19376）驗算小帶輪包角α1V帶傳動的包角一般不小于120o，個別情況下可小到90o。7）普通V帶根數(shù)z的確定6）驗算小帶輪包角α1V帶傳動的包角一般不小于120o，個別38對于新帶，受力后易變形，因此安裝新帶時，取上式的1.5倍。8）計算初拉力F0和壓軸力FQ對于V帶傳動，既能保證功率又不出現(xiàn)打滑時的單根傳動帶最合適的初拉力F0可由下式計算：帶傳動對帶輪軸的壓力很大，會影響到后續(xù)軸和軸承的設計計算，故需計算壓軸力FQ。對于新帶，受力后易變形，因此安裝新帶時，取上式的1.5倍。839第六節(jié)帶輪的結(jié)構(gòu)二、帶輪材料可采用鑄鋼(caststeel)或鋼板沖壓(steelpuntched)后焊接塑料(plastic)、木材(wooden)高速：其他：帶輪常用鑄鐵(castiron)制造(允許的最大圓周速度v＝25m/s)。一、設計要求重量輕，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應力、質(zhì)量分布均勻，高速時要經(jīng)動平衡，輪槽表面要經(jīng)過精細加工（表面粗糙度一般為1.6），以減輕帶的磨損。各輪槽尺寸與角度要有一定的精度，以使載荷分布較均勻。第六節(jié)帶輪的結(jié)構(gòu)二、帶輪材料40四、結(jié)構(gòu)尺寸1）實心式

dd≤(2.5～3)d(軸徑)2)腹板式dd≤300mm3）孔板式dd≤300mm(D1-d1≥100mm)4）輪輻式dd≥300mm三、帶輪楔角(wedgeangle)與皮帶截面夾角的關系普通V帶兩側(cè)面的夾角均為40，帶輪輪槽的楔角比皮帶截面夾角小，其目的是為了使皮帶在彎曲后仍能緊貼輪槽的兩面。一般輪槽的楔角等于32

、34

、36或38

。帶輪由輪緣(flange)、腹板（輪輻spoke）和輪轂(hub)三部分組成。輪緣是帶輪的工作部分，制有梯形輪槽。輪轂是帶輪與軸的聯(lián)接部分，輪緣與輪轂則用輪輻（腹板）聯(lián)接成一整體。

V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式四、結(jié)構(gòu)尺寸1）實心式dd≤(2.5～3)d(軸徑)41SolidpulleywebpulleySolidpulleywebpulley42holepulleyspokepulleyholepulleyspokepulley43第七節(jié)帶的安裝、張緊與維護

(Installation,TensionerandMaintenanceofBelts)初拉力的控制：安裝V帶時，應按規(guī)定的初拉力張緊。對于中等中心距的帶傳動，也可憑經(jīng)驗安裝，帶的張緊程度以大拇指能將帶按下15mm為宜。新帶使用前，最好預先拉緊一段時間后再使用。一、帶的安裝帶在輪槽中的位置必須正確。第七節(jié)帶的安裝、張緊與維護

(Installation44由于各種皮帶都不是完全的彈性體，經(jīng)過一段時間后，會產(chǎn)生塑性變形而松弛；同時，由于磨損的存在，也會使初拉力F0下降，所以必須定期檢查初拉力，發(fā)現(xiàn)不足必須重新張緊。常用的張緊裝置有三種：二、帶的張緊帶傳動常用的張緊方法是調(diào)節(jié)中心距。由于各種皮帶都不是完全的彈性體，經(jīng)過一段時間后，會產(chǎn)生塑性變45中心距不能調(diào)節(jié)，可采用具有張緊輪的裝置。張緊輪位置：①松邊常用內(nèi)側(cè)靠大輪②松邊外側(cè)靠小輪

自動張緊中心距不能調(diào)節(jié)，可采用具有張緊輪的裝置。張緊輪位置：①松邊常46①安裝時不能硬撬（應先縮小中心距a或順勢盤上）②帶禁止與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免腐蝕帶，不能曝曬③不能新舊帶混用（多根帶時），以免載荷分布不勻④防護罩⑤定期張緊⑥安裝時兩輪槽應對準，處于同一平面三、帶的維護

①安裝時不能硬撬（應先縮小中心距a或順勢盤上）三、帶的維護47第八章帶傳動

(TransmissionofBelts)第八章帶傳動

(TransmissionofB481.了解帶傳動的類型、工作原理、特點及應用；2.掌握帶傳動的受力分析、應力分析、主要失效形式及設計計算準則；3.學會普通V帶傳動設計計算方法，并能合理地確定各種參數(shù)。一.教學目標二．教學重點和難點難點：1)帶的彈性滑動與打滑的區(qū)別;2)保證帶不打滑的條件與影響因素;3)保證帶具有一定疲勞壽命的條件和影響因素。重點：1)帶傳動的受力分析和應力分析;2)帶傳動的主要失效形式及設計計算準則;3)普通V帶傳動的設計計算。1.了解帶傳動的類型、工作原理、特點及應用；一49第一節(jié)帶傳動概述一、帶傳動的組成及工作原理組成——帶傳動由主動輪1(drivingpulley)、從動輪2(drivenpulley)和傳動帶3(belt)組成。傳動原理——工作時依靠帶與帶輪之間的摩擦(friction)或嚙合(meshing)來傳遞運動和動力。

主動輪1從動輪2傳動帶3第一節(jié)帶傳動概述一、帶傳動的組成及工作原理組成——帶傳50優(yōu)點(advantages)：1）中心距變化范圍大，適宜遠距離傳動；2）過載時將引起帶在帶輪上打滑(slip)，可以防止其它零件的損壞；3）制造和安裝精度不嚴格，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉；4）能起到緩沖(shock)和吸收振動(vibration)，傳動平穩(wěn)，噪音小。5）維護方便，不需要潤滑等。缺點(disadvantages)：1）摩擦型帶傳動有彈性滑動（creep），不能保持準確的傳動比（exactspeedratio），傳動效率較低；2）傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力較大；3）打滑現(xiàn)象使得帶的壽命較短。4）帶與帶輪間會產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。

二、帶傳動的特點優(yōu)點(advantages)：二、帶傳動的特點51三、帶傳動的主要類型與應用類型平帶傳動V帶傳動多楔帶傳動摩擦型(frictiontype)嚙合型(meshingtype)同步帶(timingbelt)圓形帶

——摩擦牽引力大——摩擦牽引力大——牽引力小，用于儀器V帶傳動應用最廣，通常帶速v=5~25m/s，傳動比：i≤7，傳遞功率P≤700kW，效率η≈0.9~0.95

。同步帶傳動兼有帶傳動和嚙合傳動的優(yōu)點，既可保證傳動比準確，也可保證較高的傳動效率（98％以上）；適應的傳動比較大，可達10，且適應于較高的速度，帶速可達50m／s。三、帶傳動的主要類型與應用類型平帶傳動V帶傳動多楔帶傳動摩52（1）平帶傳動(flat-beltdrives)半交叉?zhèn)鲃?quarter-turndrives)交叉?zhèn)鲃?crossed-beltdrives)工作面應用不太廣，例如：高速磨床。（1）平帶傳動(flat-beltdrives)半交叉?zhèn)?3（2）V帶傳動(V-beltdrives)V帶也稱三角帶工作面QFNFNQFN承載能力較平帶大，常多根并用。應用最為廣泛，如發(fā)動機。（2）V帶傳動(V-beltdrives)工作面QFNF54其截面形狀為圓形，牽引能力小，常用于儀器和家用機械中。相當于平帶與多根V帶的組合兼有兩者的優(yōu)點，適于傳遞功率較大要求結(jié)構(gòu)緊湊場合。（3）多楔帶傳動(multipleV-beltdrives)（4）圓形帶傳動(round-beltdrives)其截面形狀為圓形，牽引能力小，常用于儀器和家用機械中。相當于55四、帶傳動的參數(shù)(parameters)中心距a(centerdistance)：當帶處于張緊狀態(tài)時，兩帶輪軸線間的距離稱為中心距a。帶長L(beltlength):帶的計算長度。式中“＋”適用大輪包角2，“－”適用小輪包角1包角(contactangle):帶與帶輪接觸弧所對的中心角。帶的主要幾何參數(shù)之間有如下近似關系：四、帶傳動的參數(shù)(parameters)中心距a(cente56抗拉體是承受負載拉力的主體。目前普遍采用化學纖維織物。頂膠和底膠分別承受彎曲時的拉伸和壓縮。采用彈性好的膠料。包布材料采用橡膠帆布，可起耐磨和保護作用。五、普通V帶和V帶輪的結(jié)構(gòu)包布頂膠抗拉體底膠簾布結(jié)構(gòu)線繩結(jié)構(gòu)標準V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示?？估w是承受負載拉力的主體。目前普遍采用化學纖維織物。頂膠和57V帶有普通V帶、寬V帶、窄V帶、大楔角V帶、汽車V帶等等，都是標準件，在手冊中都可以查到。一般多使用普通V帶。V帶楔角為40o，按截面尺寸由小到大普通V帶國家標準規(guī)定有Y、Z、A、B、C、D、E等7種型號。當帶垂直底邊彎曲時，帶中原長度保持不變的一條周線稱作節(jié)線，而全部節(jié)線所組成的面稱作節(jié)面（或中性層），節(jié)面的寬度稱作節(jié)寬，用bp表示。其截面尺寸見P145表8-1

。bpYZABCDEF節(jié)寬(bp)：V帶有普通V帶、寬V帶、窄V帶、大楔角V帶、汽車V帶等等，都58基準直徑（節(jié)徑）

dd：在輪槽基準寬度處的直徑?；鶞书L度

Ld：V帶在規(guī)定的張緊力下，位于測量帶輪的基準直徑上的周線長度稱為（參見P146表8-2）。dd普通V帶的標記均由帶型、基準長度和標準號組成。A1400GB/T1154—1997如：bd基準寬度bd：V帶的節(jié)面在輪槽內(nèi)的相應位置的寬度。標記：基準直徑（節(jié)徑）dd：在輪槽基準寬度處的直徑。基準長度L59第二節(jié)帶傳動的受力分析一、受力分析(forceanalysis)Ffn2FfF1帶工作前：帶工作時：F0F0此時，帶只受初拉力F0作用n1F2F2松邊(slackside)－退出主動輪的一邊緊邊(tightside)－進入主動輪的一邊由于摩擦力的作用：緊邊拉力--由F0增加到F1；松邊拉力--由F0減小到F2。F1第二節(jié)帶傳動的受力分析一、受力分析(forceanal60Ff=F1–F2=Fe

Fe－有效拉力，即圓周力（peripheralforce）

假設工作后傳動帶總長度不變（即緊邊拉伸增量＝松邊拉伸減量），且?guī)榫€彈性體，則F1-F0＝F0–F2F0＝(F1＋F

2)/2P

＝Fev/1000kWP增大時，所需的Fe(即Ff)加大，但Ff不可能無限增大。

當Ff達到極限值Fflim時，帶傳動處于即將打滑的臨界狀態(tài)。此時，F(xiàn)1達到最大，而F2達到最小，并且滿足以下關系：Fe與傳遞功率P為的關系為：根據(jù)力平衡條件，得——（1）——（2）——（3）柔韌體摩擦歐拉公式————（4）歐拉公式反映了帶傳動喪失工作能力之前，緊、松邊拉力的最大比值。Ff=F1–F2=FeFe－有效拉力，即圓周力61打滑：二、帶傳動的最大有效圓周拉力當帶所要傳遞的圓周力Fe超過帶與輪面之間的極限摩擦力總和Ff時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動。

當帶有打滑趨勢時,摩擦力達到極限值，帶的有效拉力也達到最大值。Femax=F1–F2打滑：二、帶傳動的最大有效圓周拉力當帶所要傳遞的圓周力Fe超62初拉力F0：Fe

與F0成正比，增大F0有利于提高帶的傳動能力，避免打滑。但F0過大，將使帶發(fā)熱和磨損加劇，從而縮短帶的壽命。三、影響最大有效圓周拉力的幾個因素：初拉力的控制：安裝V帶時，應按規(guī)定的初拉力張緊。對于中等中心距的帶傳動，也可憑經(jīng)驗安裝，帶的張緊程度以大拇指能將帶按下15mm為宜。新帶使用前，最好預先拉緊一段時間后再使用。初拉力F0：Fe與F0成正比，增大F0有利于提高帶的傳63包角

：因為α越大，帶和帶輪接觸面間的摩擦力總和也越大，傳動能力就增強。

↑↑→F摩擦系數(shù)fv：

fv↑↑→F因為fv

越大，摩擦力就越大，傳動能力增加。對于V帶，應采用當量摩擦系數(shù)fv包角：因為α越大，帶和帶輪接觸面間的摩擦力總和也越大，傳64由離心力(centrifugalforce)產(chǎn)生的拉應力；由彎曲(bend)產(chǎn)生的彎曲應力。緊邊拉應力：σ1＝F1/AMPa松邊拉應力：σ2＝F2

/AMPa由緊邊和松邊拉力（pullforce）產(chǎn)生的拉應力；工作時，帶橫截面上的應力由三部分組成：A－帶的橫截面積，1、拉力F1、F2產(chǎn)生的拉應力σ1、σ2第三節(jié)帶傳動的應力（stress）分析由離心力(centrifugalforce)產(chǎn)生的拉應力；652、離心力產(chǎn)生的拉應力σc帶繞過帶輪作圓周運動時會產(chǎn)生離心力。dFNC設：作用在微單元弧段dl的離心力為dFNC，則截取微單元弧段dl研究，其兩端拉力Fc為離心力引起的拉力。由水平方向力的平衡條件可知：微單元弧的質(zhì)量帶速（m/s)帶單位長度質(zhì)量（kg/m）帶輪半徑微單元弧對應的圓心角?。?、離心力產(chǎn)生的拉應力σc帶繞過帶輪作圓周運動時會產(chǎn)生離心力66雖然離心力只作用在做圓周運動的部分弧段，∴即：則離心拉力Fc產(chǎn)生的拉應力為：注意：但其產(chǎn)生的離心拉力（或拉應力）卻作用于帶的全長，且各剖面處處相等。帶的密度雖然離心力只作用在做圓周運動的部分弧段，∴即：則離心拉力F67帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，由材力公式得帶的彎曲應力：傳動帶的高度帶的彈性模量顯然：dd↓故：σb1>σb2帶繞過小帶輪時的彎曲應力帶繞過大帶輪時的彎曲應力與離心拉應力不同，彎曲應力只作用在繞過帶輪的那一部分帶上

。dd→σb↑3、帶彎曲而產(chǎn)生的彎曲應力σb帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，由材力公式得帶的彎曲應力：傳動帶的高度68帶橫截面的應力為三部分應力之和。最大應力發(fā)生在:緊邊開始進入小帶輪處。帶受變應力作用，這將使帶產(chǎn)生疲勞破壞。各剖面的應力分布為：由此可知：帶橫截面的應力為三部分應力之和。最大應力發(fā)生在:緊邊開始進入69

一平皮帶傳動，傳遞的功率P=15kW，帶速v=15m/s，帶在小輪上的包角1=170o（2.97rad），帶的厚度=4.8mm，寬度b=100mm，帶的密度=1×10-3kg/cm3，帶與輪面間的摩擦系數(shù)f=0.3。求1）傳遞的圓周力；2）緊邊、松邊拉力；3）由于離心力在帶中引起的拉力；4）所需的預拉力；5）作用在軸上的壓力。例題一平皮帶傳動，傳遞的功率P=15kW，帶速v=170（2）緊邊、松邊拉力（1）傳遞的圓周力（3）求由于離心力產(chǎn)生的拉力：（2）緊邊、松邊拉力（1）傳遞的圓周力（3）求由于離心力產(chǎn)生71（4）所需的預拉力如果考慮到離心力使帶與輪面間的壓力的減少，則：F0FQa1F0F0F0FQ（5）作用在軸上的壓力僅考慮到預緊力作用下的壓力作用：（4）所需的預拉力如果考慮到離心力使帶與輪面間的壓力的減少，72第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比彈性滑動

—是指正常工作時的微量滑動現(xiàn)象，是由拉力差（即帶的緊邊與松邊拉力不等）引起的，不可避免。彈性滑動是如何產(chǎn)生的？因

F1>F2故松緊邊單位長度上的變形量不等。1、彈性滑動（creep）由于帶是彈性體，受力不同時變形量不等。第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比彈性滑動—是指正常工73當帶繞過主動輪時，由于拉力逐漸減小，所以帶逐漸縮短，這時帶沿主動輪的轉(zhuǎn)向相反方向滑動，使帶的速度V落后于主動輪的圓周速度V1。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在從動輪上。但情況有何不同？由此可見：彈性滑動是由彈性變形（elasticstentch）和拉力差（differenttension）引起的。當帶繞過從動輪時，由于拉力逐漸增大，所以帶逐漸伸長，這時帶沿從動輪的轉(zhuǎn)向相同方向滑動，使帶的速度V超前于從動輪的圓周速度V2.彈性滑動引起的不良后果：●使從動輪的圓周速度低于主動輪，即v2<v1；●產(chǎn)生摩擦功率損失，降低了傳動效率；●引起帶的磨損，并使帶溫度升高。當帶繞過主動輪時，由于拉力逐漸減小，所以帶逐漸74正常傳動中，帶的彈性滑動并不在全部接觸弧上發(fā)生。接觸弧可分為動弧和靜弧兩部分。在動弧上，帶發(fā)生彈性滑動；而在靜弧上帶和帶輪間保持相對靜止。隨著有效圓周力的增加，動弧區(qū)域?qū)⒅饾u擴展，當有效圓周力達到最大值時，小帶輪上動弧將擴展到整個接觸弧。如果繼續(xù)加大工作載荷，則帶沿小帶輪輪緣表面將發(fā)生顯著的相對滑動，即出現(xiàn)打滑。2、彈性滑動與打滑所以打滑現(xiàn)象是由于過載引起的全面滑動，是帶傳動的一種失效形式，應當避免。正常傳動中，帶的彈性滑動并不在全部接觸弧上發(fā)生。接觸弧可分為75設dd1、dd2為主、從動輪的直徑，mm；n1、n2為主、從動輪的轉(zhuǎn)速,r/min，則兩輪的圓周速度分別為：3、傳動比滑動率ε—帶的彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率。傳動比i：實際傳動比理論傳動比ε反映了彈性滑動的大小，ε隨載荷的改變而改變。載荷越大，ε越大，傳動比的變化越大。對于V帶：ε≈0.01～0.02,一般計算時可忽略不計設dd1、dd2為主、從動輪的直徑，mm；n1、n2為主、從76第五節(jié)普通V帶傳動的設計計算1、帶傳動的主要失效形式●打滑●變應力引起的疲勞破壞－。在保證不打滑的前提下，具有足夠的疲勞壽命。要保證帶的疲勞壽命，應使最大應力不超過許用應力：－不疲勞的要求或：2、帶傳動的設計準則3、單根V帶所能傳遞的功率－承載能力計算第五節(jié)普通V帶傳動的設計計算1、帶傳動的主要失效形式●77根據(jù)歐拉公式，即將打滑時的最大有效拉力為：－不打滑的要求則：由此得單根帶所能傳遞的功率：此式包含了不打滑、不疲勞兩個條件。當載荷平穩(wěn)、包角α1＝180o（i＝1）、帶長Ld為特定長度、強力層為化學纖維線繩結(jié)構(gòu)條件下，單根V帶傳遞的基本額定功率P0見P205表10-5。根據(jù)歐拉公式，即將打滑時的最大有效拉力為：－不打滑的要求則：78當實際工作條件與上述條件不同時（如傳動比、包角、工況等），單根V帶所能傳遞的功率為多少？當i≠1時從動輪直徑比主動輪直徑大，帶繞過大帶輪時的彎曲應力較繞過小帶輪時小，故其傳動能力有所提高，其功率增量為?P0

。1）傳動比i≠1Kb——彎曲影響系數(shù)，是考慮不同型號帶彎曲應力的差異，參見P206表10-6。Ki——傳動比系數(shù)，是考慮不同傳動比對帶彎曲應力的影響，參見P206表10-7。當實際工作條件與上述條件不同時（如傳動比、包角79考慮包角不等于180°時傳動能力有所下降。引入包角修正系數(shù)Kα

（其值參見P206表10-8）；帶越長，單位時間內(nèi)的應力循環(huán)次數(shù)越少，則帶的疲勞壽命越長。相反，短帶的壽命短。引入帶長修正系數(shù)KL

（其值參見P198表10－2）2）包角α≠180°3）帶長L

≠特定長度綜合考慮以上因素，得到實際條件下單根V帶所能傳遞的最大功率[P0]的大小?？紤]包角不等于180°時傳動能力有所下降。引入包角修正系數(shù)K80工況系數(shù)P206表10-94、普通V帶傳動的設計計算過程帶的型號可根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速查P207圖10-12選取1）確定計算功率Pc名義功率（需要傳遞的功率）2）選取帶型號工況系數(shù)P206表10-94、普通V帶傳動的設計計算過程帶的813）帶輪直徑的選擇小輪直徑dd1應該大于等于最小直徑ddmin，P203表10-4。當帶的材質(zhì)和厚度一定時，帶輪直徑減小，則帶的彎曲應力按比例增大。根據(jù)實驗研究，當帶輪直徑減小到某一數(shù)值時，帶的使用壽命將急劇降低，因此，規(guī)定了各種型號V帶輪的許用最小直徑ddmin。大輪直徑dd2按以下公式計算：然后按P203表10-4選取最接近的基準直徑值。3）帶輪直徑的選擇小輪直徑dd1應該大于等于最小直徑ddmi82b）驗算小帶輪帶速:離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力↓，傳遞載荷能力↓；且?guī)龠^高，會增加帶在單位時間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)，使帶的疲勞壽命降低。所以普通V帶：vmax

≤25m/sv太小:由P=FV可知，傳遞同樣功率P時，圓周力F太大，壽命↓，一般應使帶速大于5m/s。v太大:4）驗算帶速a）驗算大帶輪轉(zhuǎn)速誤差:b）驗算小帶輪帶速:離心