帶傳動-武漢理工大學課件

第8章帶傳動主要內容：1.V帶傳動的類型、工作原理、結構特點2．帶的受力情況、應力、打滑、彈性滑動3.V帶傳動的失效形式、設計準則、設計方法重點內容：1。帶的應力、打滑、彈性滑動2。V帶傳動的失效形式、設計準則、設 計計算方法武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制§8-1帶傳動的概述1.帶傳動的組成主動輪1、從動輪2、帶3。工作原理：安裝時帶被張緊在帶輪上，產生的初拉力使得帶與帶輪之間產生壓力。主動輪轉動時，依靠摩擦力拖動從動輪一起同向回轉。31n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制

應用實例：皮帶輸送裝置。武漢科技大學專用作者：潘存云教授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2.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武漢科技大學專用作者：潘存云教授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Ｖ帶窄Ｖ帶齒形Ｖ帶寬Ｖ帶普通Ｖ帶是應用最廣泛的一種傳動帶，其傳動功率大，結構簡單，價格便宜。由于帶與帶輪槽之間是V型槽面摩擦，故可以產生比平型帶更大的有效拉力（約3倍）。聯(lián)組Ｖ帶大楔角Ｖ帶2.帶傳動的類型武漢科技大學專用作者：潘存云教授平型帶普通平帶片基平帶普通Ｖ帶窄Ｖ帶齒形Ｖ帶寬Ｖ帶類型V型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組Ｖ帶大楔角Ｖ帶2.帶傳動的類型武漢科技大學專用作者：潘存云教授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Ｖ帶窄Ｖ帶齒形Ｖ帶寬Ｖ帶類型V型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組Ｖ帶大楔角Ｖ帶2.帶傳動的類型武漢科技大學專用作者：潘存云教授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。簾布芯結構繩芯結構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)線構成的面。3.V帶的結構與尺寸bp節(jié)寬bp：節(jié)面的寬度。武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制在V帶輪上，與所配用V帶的基準寬度相對應的帶輪直徑稱為基準直徑dd(表8-7)

。ddbdV帶及帶輪的尺寸制:基準寬度制和有效寬度制1)基準寬度制:用基準線的位置和基準寬度來定帶輪的槽型、 直徑和帶在輪槽中的位置.國標規(guī)定:V帶的基準寬度bd=節(jié)面寬度bpbdbPV帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上帶的周線長度稱為基準長度Ld

。標準長度系列詳見表8-2，P142注:普通V帶和SP系列的窄V帶都采用基準寬度制2)有效寬度制:以有效寬度來定帶輪的槽型、 直徑和帶長國標規(guī)定:有效寬度be=輪槽直邊側面最外端槽寬相應的帶輪直徑、帶長分別為有效直徑和有效帶長be注:N系列的窄V帶采用有效寬度制武漢科技大學專用作者：潘存云教授bbdhφ

型號Y

Z

ABC

D

E頂寬b6101317223238節(jié)寬bd5.3

8.51114192732

高度h46

810.513.51923.5

楔角φ截面面積A（mm2）184781

138230476

692表8-1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YZABCDE普通V帶的尺寸（φ=40?，h/bd

=0.7）武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mm

YZＡＢＣLd/mm

ＺＡＢＣ基準長度KL

基準長度

KL

表8-2普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88武漢科技大學專用作者：潘存云教授窄V帶有SPZ、SPA、SPB、SPC和9N(3V)、15N(5V)、25N(8V)

兩種系列型號。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1.5~2.5倍，適用于傳遞動力大而又要求緊湊的場合。潘存云教授研制bh40?型號寬度b(mm)高度h(mm)

9N9.5(3/8英寸)8A,B型

15N16.0(5/8英寸)13.5B,C,D型25N25.4(1英寸)23D,E型窄V帶的結構及截面尺寸可替代的普通V帶窄V帶的尺寸（φ=40?，h/bd

=0.9的V帶稱為窄V帶）SP系列窄V帶截面尺寸見表8-1武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制α2θα1θ4.帶傳動的幾何關系中心距a包角α:

因θ較小,代入得:帶長:θaCADBd1d2武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制α1α1CADBd1d2aθ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，還應當重新張緊。武漢科技大學專用作者：潘存云教授5.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，避免了其它零件的損壞；4.結構簡單、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：武漢科技大學專用作者：潘存云教授應用：兩軸平行、且同向轉動的場合（稱為開口傳動），中小功率電機與工作機之間的動力傳遞。V帶傳動應用最廣，帶速：v=5~25m/s

傳動比：i=7

效率：η≈0.9~0.956.帶傳動的應用實例試驗儀器滑動軸承試驗臺實例:武漢科技大學專用作者：潘存云教授印刷機械礦山機械動平衡機試驗臺建筑機械武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制從動輪主動輪n1n2潘存云教授研制§8-2帶傳動的工作情況分析靜止時，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+F2)/2一、帶傳動中的力分析F0F0F0F0F1F2F1F2武漢科技大學專用作者：潘存云教授以帶為研究對象：稱F1-F2為有效拉力，即帶所能傳遞的圓周力：Fe=F1-F2且傳遞功率與有效拉力和帶速之間有如下關系：得：Ff=F1-F2=Ff

聯(lián)立

F0=(F1+F2)/2求得：F1=F0+Fe/2

F2=F0-Fe/2兩邊拉力大小取決于預緊力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？FfD1/2-F1D1/2+F2D1/2=0n1F1F2主動輪Ff武漢科技大學專用作者：潘存云教授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之間的關系。dNF1F2F+dFFfdNαdθdldθ2dθ2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：fdN

二、帶傳動的最大有效拉力及其影響因素武漢科技大學專用作者：潘存云教授由力平衡條件：積分得：緊邊和松邊的拉力之比為：繞性體摩擦的歐拉公式武漢科技大學專用作者：潘存云教授聯(lián)立求解：∵α1<α2一般設計時：α1>120°Fec=F1-F2影響最大有效拉力Fec的因素：

1）預緊力F0：F0

↑→Fec

↑

2）包角

α↑

→總摩擦力Ff

↑→Fec

↑，對傳動有利。F0過大,→帶的磨損加劇,加快松弛,降低壽命。F0過小,→影響帶的工作能力，容易產生打滑。3）摩擦系數(shù)f↑→Fec

↑，對傳動有利。影響f的因素有材料、表面狀況、帶的截面形狀。武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制φV帶傳動與平皮帶傳動初拉力相等時，它們的法向力則不同。平帶的極限摩擦力分析:N/2N/2QQNN=QN=Q/sin(φ/2)φφV帶的極限摩擦力分析：f’---當量摩擦系數(shù),f’>f

Fec=N

f=Q

f在相同條件下

，V帶能傳遞較大的功率?；蛟趥鬟f功率相同時，V帶傳動的結構更為緊湊。用f’

代替f

后，得以下計算公式：武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制三、帶傳動的應力分析1.緊邊和松邊拉力產生的拉應力σ緊邊拉應力：松邊拉應力：A為帶的橫截面積2.離心力產生的拉應力σc帶在微弧段上產生的離心力：

帶工作時應力由三部分組成dNcdθdlrF1F2武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制離心力Nc在微弧段兩端會產生拉力Fc。

由力平衡條件得：dNcdθdlrF1F2Fc

Fc

dθ2dθ2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。

離心拉應力：

往x軸投影武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制3.彎曲應力σb當帶繞過帶輪時，因為彎曲而產生彎曲應力設h為帶的厚度；dd為帶輪基準直徑,則有：彎曲應力與帶輪直徑成反比，為了避免彎曲應力過大，帶輪直徑不得小于最小值（dd≥ddmin）。彎曲應力為:DV帶輪的基準圓由材料力學公式得hE為帶的彈性模量；槽型ddminZABCSPZSPＡSPBSPC751252006390140224表8-3V帶輪的最小直徑ddmin

武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制4.應力分布及最大應力σmaxσ1σb2σcα2n1n2α1σb1σ2最大應力：離心應力拉應力出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。帶中任一點的應力：武漢科技大學專用作者：潘存云教授5.作用在軸上的力由力平衡條件得靜止時軸上的壓力為：F0F0α1FpF0F0Fpα12α12潘存云教授研制潘存云教授研制Fp武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制F2F2F1F1四、帶的彈性滑動與打滑設帶的材料符合變形與應力成正比的規(guī)律，則變形量為：這種因材料的彈性變形而產生的滑動被稱為彈性滑動。緊邊：松邊：∵F1>F2∴ε1>ε2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。總有：v2<v1

從動輪n2主動輪n1武漢科技大學專用作者：潘存云教授得從動輪的轉速：帶傳動的傳動比：V帶傳動的滑動率ε=0.01~0.02，一般可忽略不計。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Fec后，則帶與帶輪間會發(fā)生顯著的相對滑動，即產生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉速急速降低，帶傳動失效，這種情況應當避免。武漢科技大學專用作者：潘存云教授§8-3V帶傳動的設計計算一、V帶的傳動的設計準則帶傳動的主要失效形式:

打滑和傳動帶的疲勞破壞。設計準則：在不打滑的條件下，具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、結構、長度，帶傳動的轉速、包角和載荷特性等因素。二、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，應使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]武漢科技大學專用作者：潘存云教授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。因此帶傳動的設計依據(jù)是保證帶不打滑及具有一定的疲勞壽命。σ1=[σ]

-σb-σc代入得：在α=π，Ld為特定長度、抗拉體為化學纖維繩芯結構條件下計算所得

P0稱為單根V帶的基本額定功率。(詳見下頁表)σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小帶輪基準直徑d1/mm表8-5a單根普通V帶的基本額定功率（包角α=π、特定基準長度、載荷平穩(wěn)時）型號ZABC500.040.060.100.120.140.160.170.190.200.220.260.280.300.320.340.31560.040.060.120.140.170.190.200.230.250.300.330.350.370.390.410.40……………900.100.140.240.280.330.360.400.440.480.540.600.640.680.720.730.56750.150.260.450.510.600.680.730.790.840.921.001.041.081.091.00.80900.220.390.680.770.931.071.151.251.341.501.641.751.831.871.821.5……………1800.591.091.972.272.743.163.403.673.934.324.544.584.404.001.811250.480.841.441.641.932.192.332.502.642.852.962.942.802.511.091400.591.051.822.082.472.823.003.233.423.703.853.833.633.241.29…………2801.582.895.135.856.907.768.138.468.608.226.804.26小帶輪轉速n1/(r/min)2001.392.414.074.585.295.846.076.286.346.025.013.232241.702.995.125.786.717.457.758.008.067.576.083.57…………………4504.518.2013.815.2316.5916.4715.5713.299.64武漢科技大學專用作者：潘存云教授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。因此帶傳動的設計依據(jù)是保證帶不打滑及具有一定的疲勞壽命。σ1=[σ]

-σb-σc代入得：在α=π，Ld為特定長度、抗拉體為化學纖維繩芯結構條件下計算所得

P0稱為單根帶的基本額定功率。σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]實際工作條件與特定條件不同時，應對P0值加以修正。修正后的結果稱為許用功率[P0]Kα

—包角系數(shù)。

考慮α≠180?時對傳動能力的影響，見表8—8KL—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8—2。

?P0--功率增量；考慮在i≠1，帶在大輪上的彎曲應力較小，故在壽命相同的情況下，可增大傳遞功率，取值詳見表8-5b武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mm

YZＡＢＣLd/mm

ＺＡＢＣ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）2000.8120001.081.030.980.88武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制1.00~1.02~1.05~1.09~1.13~1.19~1.25~1.35~1.52~1.011.041.081.121.181.241.431.511.99小帶輪轉速n1表8-5b單根普通V帶額定功率的增量?P0型號ZABC4000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.01……………傳動比i≥

2.07300.000.000.000.000.000.000.010.010.010.0228000.000.010.020.020.030.030.030.040.040.044000.000.010.010.020.020.030.030.040.040.05……………7300.000.010.020.030.040.050.060.070.080.0928000.000.040.080.110.150.190.230.260.300.344000.000.010.030.040.060.070.080.100.110.13……………7300.000.020.050.070.100.120.150.170.200.2328000.000.100.200.290.390.490.590.600.700.894000.000.040.080.120.160.200.230.270.310.35……………7300.000.070.140.210.270.340.410.480.550.6228000.000.270.550.821.101.371.641.922.192.47武漢科技大學專用作者：潘存云教授表8-8包角修正系數(shù)

包角α1180?170?160?150?

140?

130?120?110?100?90?

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69三、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)

查表8-6P151武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制表8-6工作情況系數(shù)載荷性質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）、四缸以上內燃機電動機（聯(lián)機交流啟動、直流復勵或串勵）、四缸以下內燃機液體攪拌機、通風機和鼓風機、離心式水泵和壓縮機、輕負荷輸送機。每天工作小時數(shù)/h<1010~16>16<1010~16>161.01.11.21.11.21.31.11.21.31.21.31.41.21.31.41.41.51.61.31.41.51.51.61.8帶式輸送機、旋轉式水泵和壓縮機、發(fā)電機、金屬切削機床、印刷機、旋轉篩、木工機械。制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、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（旋轉式、顎式）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）。武漢科技大學專用作者：潘存云教授表8-8包角修正系數(shù)

包角α1180?170?160?150?

140?

130?120?110?100?90?

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69三、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8-6P151型號的確定:根據(jù)Pca和小帶輪的轉速n1，由選型圖確定。武漢科技大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制300050002000160040002008005001004003001000小帶輪的轉速n1(r/min)125025000.811.2523.154581016203040506380100200250普通V帶選型圖ZABCDEd1=50~71d1=80~100d1=112~140d1=125~140d1=160~200d1=200~315d1=355~400d1=450~500d1=80~100<-點擊按鈕武漢科技大學專用作者：潘存云教授300050002000160040002008005001004003001000小帶輪的轉速n1(r/min)125025000.811.2523.154581016203040506380100200250 計算功率Pca(Kw)普通V帶選型圖ZABCDEd1=50~71d1=80~100d1=112~140d1=125~140d1=160~200d1=200~315d1=355~400d1=450~500d1=80~100武漢科技大學專用作者：潘存云教授表8-8包角修正系數(shù)Kα

包角α1180?170?160?150?

140?

130?120?110?100?90?

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69三、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8-6P151型號的確定:根據(jù)Pca和小帶輪的轉速n1，由選型圖確定。根數(shù)的確定:一般Z≤6，最多不超過10根槽型

YZABC

DESPZSPＡSPB

SPC1~3

1~41~62~83~93~93~9V帶輪的推薦輪槽數(shù)Z推薦輪槽數(shù)Z武漢科技大學專用作者：潘存云教授帶輪的直徑過小，則帶的彎曲應力大，壽命降低。應?。篸1>dmin四、主要參數(shù)的選擇1.帶輪直徑與帶速型號

YZABCDE

dmin

20

5075

125200315500表8--3帶輪的最小直徑dmin2022.4252831.535.5404550566367717580859095100106112118125132140150160