機械設(shè)計基礎(chǔ)(16)帶傳動

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課件（16）第16章帶傳動帶傳動的組成：主動輪、從動輪、傳動帶。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之間產(chǎn)生壓力。主動輪轉(zhuǎn)動時，依靠摩擦力拖動從動輪一起同向回轉(zhuǎn)。第一節(jié)帶傳動的工作原理、類型、特點及應用一、帶傳動的類型及特點第一節(jié)概述平帶類型：（扁平矩形）與帶輪相接觸的內(nèi)表面V帶工作面：傳遞功率大(普通V帶、窄V帶）兩側(cè)面（等腰梯形）工作面：結(jié)構(gòu)簡單、帶輪易制造、傳遞功率小。（1）摩擦帶傳動

靠傳動帶與帶輪間的摩擦力實現(xiàn)傳動，如V帶傳動、平帶傳動等；（2）嚙合帶傳動

靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實現(xiàn)傳動，如同步帶傳動。以扁平部分為基體，下面有幾條等距的縱向槽多楔帶圓帶

兼有平帶彎曲應力小和V帶摩擦力大等優(yōu)點。多用于傳遞動力較大、結(jié)構(gòu)緊湊的場合。牽引能力小。常用于儀器、家用器械、人力機械中工作面：側(cè)面平帶的摩擦力為：V帶的摩擦力為：相同條件下，V帶的摩擦力大于平帶，傳動能力更大普通V帶與平帶摩擦力之比較1.開口傳動二、帶傳動的形式2.交叉?zhèn)鲃?.半交叉?zhèn)鲃悠綆奢喭蜣D(zhuǎn)動兩軸空間交錯帶磨損快兩輪反向轉(zhuǎn)動1.開口帶傳動的幾何關(guān)系主要參數(shù)：a、L、d1、d2、αθ很小時：2、摩擦帶傳動的特點：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(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。帶傳動的缺點：1.傳動的外廓尺寸較大；2.需要張緊裝置對軸壓力比較大；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，傳動效率較低；5.不宜用于高溫、易燃、易爆場所;V帶傳動應用最廣，帶速：v=5~25m/s

傳動比：i=7

效率：η≈0.9~0.95帶傳動主要用于傳遞中、小功率。在多級傳動系統(tǒng)中，常用于高速級。由于傳動帶與帶輪間摩擦放電，不適宜高溫、易燃、易爆場合。

三、帶傳動的應用第二節(jié)V帶的結(jié)構(gòu)、標準及帶輪的結(jié)構(gòu)和材料一、V帶傳動的結(jié)構(gòu)和標準標準V帶：無接頭的環(huán)形帶。組成:頂膠、抗拉體、底膠、包布強力層的結(jié)構(gòu)：簾布結(jié)構(gòu)線繩結(jié)構(gòu)。帶截面的尺寸：節(jié)寬bp、頂寬b、高度h、楔角θV帶規(guī)格和基本尺寸1.截面代號：Y、Z、A、B、C、D、E2.基本參數(shù)：節(jié)寬bp、基準寬度bd、基準直徑dd、基準長度Ld（指按帶輪基準直徑dd

計算的數(shù)值）等。3.普通V帶的標記方法：由截面型號、基準長度和標準編號組成，

如A1600GB/T11544—1997

表示A型V帶，

基準長度為1600mm。普通V帶的長度系列見表8—3。

帶輪的材料主要采用鑄鐵，當帶輪的圓周速度在25m/s以下時，常用材料的牌號為HT150或HT200；轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼(或用鋼板沖壓后焊接而成)；小功率時可用鑄鋁或塑料。

二、V帶輪的材料和結(jié)構(gòu)1、V帶輪的材料

帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成。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。

2、V帶輪的結(jié)構(gòu)輪緣輪輻輪轂實心帶輪V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下四種型式：（1）實心帶輪

dd≤(1.5～3)d0（2）腹板帶輪(帶輪的基本直徑為150—300mm)腹板帶輪（3）孔板帶輪孔板帶輪（4）輪輻式帶輪輪輻式帶輪帶輪輪槽寬度等于V帶的節(jié)面寬度即：安裝時，帶必須以一定的初拉力張緊在帶輪上Ffn2FfF1帶工作前：帶工作時：F0F0此時，帶只受初拉力F0作用n1F2F2松邊－退出主動輪的一邊緊邊－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。Ff－帶輪作用于帶的摩擦力一、帶傳動的受力分析第三節(jié)帶傳動的工作能力分析

工作之前：3.有效圓周力F工作中：1.緊邊拉力增至，拉力變化

2.松邊拉力降至，拉力變化張緊才能工作正常工作時：F=帶與帶輪間摩擦力的總和∑F′當F＞∑F′時：——打滑4.有效圓周力F、F1、F2和F0之間的關(guān)系5.有效圓周力F、功率P和帶速

之間的關(guān)系結(jié)論：二、帶傳動的應力分析當v一定時，F(xiàn)c、σc一定，并作用于帶的全長1.由拉力產(chǎn)生的拉應力q——單位長度上的質(zhì)量kN/m2.由離心力產(chǎn)生的拉應力結(jié)論：Fc=qv2，從主帶繞過為避免σc過大，則v≤5～25m/s彎曲應力只發(fā)生在帶與帶輪的圓弧接觸部分，且σb1＞σb23.彎曲應力dd——

中性層dd—基準直徑（計算直徑）（槽輪基準寬度bd處帶輪的直徑）結(jié)論：σb4.總應力σmax=σ1+σc+σb1σmax發(fā)生在緊邊繞入小帶輪處結(jié)論：帶由緊邊繞過主動輪進入松邊時，帶的拉力由F1減小為F2,其彈性伸長量也減小。帶在繞過主動輪的過程中，相對于輪面向后收縮，帶與帶輪輪面間出現(xiàn)局部相對滑動，導致帶的速度逐步小于主動輪的圓周速度。三、帶的彈性滑動和打滑

1.帶傳動的彈性滑動

由于帶彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪間的局部相對滑動稱為彈性滑動。

當帶由松邊繞過從動輪進入緊邊時，拉力增加，帶逐漸被拉長，沿輪面產(chǎn)生向前的彈性滑動，使帶的速度逐漸大于從動輪的圓周速度。

由于彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率稱為帶傳動的滑動系數(shù)。

一般帶傳動的滑動系數(shù)，因值很小，非精確計算時可以忽略不計。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；●2.打滑與極限有效拉力

打滑：由于超載（有效的拉力F>Ff）引起帶在帶輪面上的全面滑動——造成傳動失效、帶的快速磨損?？捎蓺W拉公式推導得極限有效拉力為由上式可知:(1)FF0FNΣF′②但是F0過大：①對軸及軸承的壓力大（不利）帶磨損大

（發(fā)熱、易壞）F0ΣF′⑵包角α：∴α不能過小，要求α1≥120°⑶摩擦系數(shù)μ（μv）：μ(μv)隨結(jié)構(gòu)、材料而定ΣF′αFΣF′Fμ(μv)①功率?。ɡ速M）②ΣF′小，帶不易運轉(zhuǎn)（影響工作）F0過?。?/p>

彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是指過載引起的全面滑動，是可以避免的，后果：帶嚴重磨損，不能正常工作。而彈性滑動是由于拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必然會發(fā)生彈性滑動，所以彈性滑動是不可以避免的。彈性滑動和打滑的區(qū)別：第四節(jié)普通V帶傳動的設(shè)計計算打滑疲勞破壞不打滑不發(fā)生疲勞破壞設(shè)計準則失效形式在保證帶傳動不打滑的條件下，保證V帶具有一定的疲勞壽命。一、設(shè)計準則和單根V帶的額定功率1、設(shè)計準則確定單根帶所能傳遞的許用功率

根據(jù)帶傳動的設(shè)計功率確定帶安全工作的根數(shù)具體做法：K

--包角系數(shù)，計入包角

1

180

時對傳動能力的影響；KL--長度系數(shù)，計入帶長不等于特定長度時對傳動能力的影響;

P1--功率增量，計入傳動比時，帶在大帶輪上的彎曲程度減小對傳動能力的影響。2.單根V帶所能傳遞的額定功率[P1]＝（P1＋

P1）K

KL保證不打滑單根V帶所能傳遞的功率P1既不打滑又不疲勞斷裂，單根V帶傳遞的功率為

當實際工作條件與上述試驗條件不同時，應對單根V帶的基本額定功率加以修正，獲得實際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率，稱為許用功率[P1]。二、帶傳動設(shè)計步驟和參數(shù)選擇1．確定設(shè)計功率PCPC＝KAP

2．選擇V帶型號（KA為工作情況系數(shù)查表8—8）原始數(shù)據(jù)：P、n1、i、傳動用途、工礦、傳動位置要求設(shè)計內(nèi)容：選型YZABCDE由PC、n1查圖8—8選膠帶型號、長度、根數(shù)、中心距、帶輪尺寸、帶輪結(jié)構(gòu)帶截型的選擇根據(jù)計算功率Pca及小帶輪轉(zhuǎn)速n1由下圖選定帶型根據(jù)型號參考表8－6取標準值靠標準值4．驗算帶速v在5～25m/sV越大，帶往外甩越厲害，承載能力下降帶傳動宜放高速級，且吸緩沖3．確定帶輪的基準直徑5．確定中心距a和帶的基準長度Ld

初選a0

初算帶長度Ld0

選擇基準長度Ld

后，計算實際中心距a0.7（dd1＋dd2）

a0

2（dd1＋dd2）

靠標準帶長中心距的變化范圍為6．驗算小帶輪包角α1所以V帶的傳動比一般小于7，推薦值為2—5。速比不變時，可采用增大中心距的方法增大包角7．確定帶的根數(shù)Z8．確定單根Ｖ帶初拉力F0

型號

YZABC、D、E推薦輪槽數(shù)

1-31-41-51-63-10

根數(shù)不宜過多、否則各帶受力不均Ｚ<1０查表8-7查表8-9查表8-10查表8-3設(shè)計功率查表8-19.

計算帶輪對軸的壓力FQ10.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計確定帶輪結(jié)構(gòu)類型、材料、結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工作圖。

設(shè)計實例例８—１設(shè)計某機床上電動機與主軸箱的Ｖ帶傳動。已知：Ｐ＝7.5ＫＷ，n1=1440r/min,i12=2,a=800mm,三班制工作，開式傳動。解：１、確定設(shè)計功率ＰＣ由表８—８取２、選擇帶型號查下圖選Ａ型３、確定小帶輪基準直徑由圖８－８、表８－６可得，?。?、確定大帶輪基準直徑５、驗算帶速Ｖ符合要求６、初定中心距按題目要求?。?、確定帶的基準長度查表８－２得８、確定實際中心距a中心距變動調(diào)整范圍9、驗算小帶輪的包角合格10、確定單根V帶的額定功率根據(jù)由表8—7查得A型帶11、確定額定功率增量由表8—9查得：12、確定V帶根數(shù)由表8—10查得：由表8—2：查得取Z=4根13、確定單根V帶的初拉力14、計算帶對軸的壓力第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護一、帶傳動的張緊與調(diào)整2.帶傳動的張緊方法1)根據(jù)摩擦傳動原理，帶必須在預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。1）調(diào)整中心距

2）采用張緊輪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a1）調(diào)整中心距張緊輪自動張緊裝置

銷軸2)張緊輪法二、帶傳動的安裝與維護1、為便于裝拆無接頭的環(huán)形帶，帶輪宜懸臂裝于軸端；在水平或接近水平的同向傳動中，一般應使帶的緊邊在下，松邊在上，以便借帶的自重加大帶輪包角。2、安裝時兩帶輪軸線必須平行，輪槽應對正，以避免帶扭曲和磨損加劇。（如圖8—15）3、安裝時應縮小中心距，松開張緊輪，將帶套入槽中后再調(diào)整到合適的張緊程度。不要將帶強行撬入，以免帶被損壞。4、多根V帶傳動時，為避免受載不均，應采用配組帶。5、帶避免與酸、堿、油類等接觸，不宜在陽光下曝曬，以免老化變質(zhì)。6、帶傳動應裝設(shè)防護罩，并保證通風良好和運轉(zhuǎn)時帶不擦碰防護罩。7、傳動帶的正確安裝8、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。本章總結(jié)1.帶傳動類型及工作原理2.帶傳動受力情況與應力分析3.彈性滑動及打滑4.普通V帶傳動設(shè)計計算5.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計一.選擇:1.標準三角帶型號的選定，取決于_______。

A.傳遞的功率B.帶的線速度

C.帶的圓周力D.高速軸上的扭矩

2．帶傳動工作中產(chǎn)生彈性滑動的原因是（）

A.帶的預緊力不夠B.帶的松邊和緊邊拉力不等

C.帶繞過帶輪時有離心力D.帶和帶輪間摩擦力不夠課堂練習3.在具體設(shè)計三角帶傳動時，a：確定帶輪直徑D1，D2，b：選用帶的型號，c：確定帶的長度L，d：確定帶的根數(shù)Z，e：選定初步中心距a0，f：計算實際中心距a，g：計算作用在軸上的壓力F。以上各項目進行的順序為_______。

A.a-b-c-e-f-d-g

B.a-b-d-e-c-f-g

C.b-a-e-c-f-d-g

D.b-a-e-f-c-d-g

4.V帶傳動工作時，與帶輪輪槽接觸是____。

A.帶的底面

B.帶的頂面

C.帶的兩側(cè)面

5．平帶、V帶傳動主要依靠（）傳遞運動和動力。A.帶的緊邊拉力B.帶和帶輪接觸面間的摩擦力

C.帶的預緊力6．下列普通V帶傳動中以（）型帶的截面尺寸最小。A)Y型