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1、 新机械设计教程带传动新机械设计教程带传动 第七章 带传动（一）教学要求 1、掌握带传动受力分析和欧拉公式，了解弹性滑动的概念，了解带传动的类型与特点 2、掌握带应力分布规律和 V带设计方法，掌握带传动设计和了解带的张紧与维护特点（二）教学的重点与难点 1、受力分析、欧拉公式及弹性滑动，带的应力分布图 2、V带传动的设计方法和注意事项（三）教学内容 一、机器的组成 二、传动装置 定义：是实现能量传递机运动转换的装置 作用：1）能量的分配与传递；2）运动形式的改变；3）运动速度的改变。电传动机械能与电能相互转换 传动 机械传动 啮合传动 摩擦传动 本书讨论 流体传动 各种传动的特性比较见表 1

2、而摩擦传动和啮合传动的分类如 P327 所示 三、传动类型的选择 1、类型选择的主要指标：高；外廓尺寸小、质量小，运动性能良好及符合生产条件等 2、主要考虑因素：P 的大小，高低；V的大小；i 的大小；外廓尺寸；传动质量、成本的要求。3、传动类型选择的一般原则 条见书本 71 概述 一、带传动的工作原理及特点 1、传动原理以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力 分析：主动轮；从动轮。绷上带（张紧）具有初拉力（F0），接触面间产生绕压力（N），当回转产生摩擦力（Ff1），Ff1拖动带，产生摩擦（Ff2）,使轮回转。以实现两轴间的运动与动力的传递。（Ff1=

3、Ff2=Ff）2、特点：主要根据摩擦传动；挠性带；特点相对于其它传动（啮合传动）讲的。见书本：1）有过载保护作用；2）有缓冲吸振作用；3）运行平稳无噪音；4）适于远距离传动（amax=15m）；5）制造、安装精度要求不高 缺点：1）有弹性滑动使传动比 i 不恒定；2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大；3）结构尺寸较大、不紧凑；4）打滑，使带寿命较短；5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。3、应用，适用于中心距较大的中心功率两轴之间的传递运动与动力，一般适于高速端。二、带传动的主要类型与应用 带传动的类型非常多，但最常用的有：a.平型带传动最简单，适合于 a较大

4、的情况 b.V带传动三角带三角带传动 c.多楔带适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合 d.同步带传动啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。带有接头（胶接）在光滑轮面上工作，内面为工作面，接头影响平稳性 N平=Q，Ff=Nf=Qf，用于中心距 a较大处，I=35,imax=10（有张紧时），传动效率=969。单根成形带、无头头，在梯形轮槽内靠两侧面工作，带剖面角，NV=（2.93.4）QN，fV=(3.423.0)f，fVf，在同样正压力下摩擦力大，承载能力大。用于 a较小处，i 大承载能力高，传动平稳，但传动效率=95%，寿命短，成本高，有标准，应用广泛。三、V带及其

5、标准，三带胶带构造及标准 1、V带的类型：普通 V带、窄 V带、联组 V带、齿形 V带、大楔角 V带、宽 V带等。2、构造 三角胶带在内层或内外层带齿以增加柔性（抗拉体）强力层：帘布芯结构n层帘布制造方便 绳芯结构线绳、尼龙绳和钢丝绳柔顺性较好，抗弯强度高、适于较高转速，载荷不大时。3、V带截面与公称长度 带弯曲时既不伸长又不缩短的层中性层又称节面 带节面宽度 bp bp/h相对高度：普通 V带 DP/h=0.7；窄 V 带 DP/h=0.9 带轮基准直径 D带轮上与节面相对应的直径。基准长度 Ld位于带轮基准直径上的周线长度对称公称长度 Ld 4、V型带标准，三角胶带规格、尺寸、使用等要求已

6、有国家标准 按截面尺寸从小到大共有如下类型（表 6-1）A B C D E F 表 7-2截面尺寸 Z A B C D E 表 7-3基准长度系列 剖面型号（普通 V带）剖面尺寸和截面积 小 大 传递功率 小 大 传动转速 高 低 楔角要求：成型带剖面角，为保证带与轮槽接触良好，增大摩擦力，其轮槽角，一般，差 6，4，2，槽f，带承载能力大。但 f与材质，表面状态、环境（温度、湿度等均有关），比较难于控制和稳定。Ff轮对带的摩擦力 三、弹性滑动与打滑 1、弹性滑动不可避免 设：带速 V主动轮V1，从动轮V2，弹性带，在弹性范围由受力工作，其受力变形量均为 由于，分析：主动轮上 1）在 A1点带

7、刚进入 V=V1 2）由 A1B1点由 F1F2 L1 V1V 因轮(1)等速回转在中 Vi 不变而带为适应 L2 小，边走边收缩（力越来越小），由此带的变形逐步由 L1（下降）L2 至带在开始进入轮时与轮贴紧，而出轮时则落后于轮，带速落后于轮速。V1-V=VZ带相对于轮的相对滑动速度，同理，从动轮上，由 A2B2 点，中恰恰相反，带边走边伸长，带连高于轮连。V2Ffc 时，即，开始全面打滑 弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起，是带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允许的。

8、是可以避免也是应该避免的。弹性滑动的影响：影响传动比 i，使 i 不稳定，常发热、磨损。打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递 T，不能正常工作。3、滑差率 弹性滑动的影响，使从动轮的圆周速度 V2 低于主动轮的圆周速度 V1，其圆周速度的相对降低程度可用滑差率 来表示。从上面分析知：则：称滑差率（滑动系数）表示速度相对降低程度 由于：代入 则：弹滑对 i 的影响系数 理论传动比：一般 当不计滑差率时 带传动的理论传动比：思考题：摩擦力为什么首先靠带对轮挠出的一边产生。其方向如何确定？摩擦力在主、从动轮上的方向为什么是这样的？打滑是失效形式之一，不允许的，应当避免的，但又有过载保护作

9、用，是否矛盾？（过载保护作用与打滑是否矛盾？）四、工作应力分析 有几种应力，分布如何为设计进一步作准备条件。1、拉应力（Mpa）A带的横截面积（6-10）2、离心应力 由于带有厚度，绕轮作圆周运动，必有离心惯性力 C（分布力学）在带中引起离心拉力 FC，从而产生离心应力 由牛顿定理：又主动轮上微段带进行分析得 （N）离心拉力 离心拉应力：（Mpa）(6-11)在整个带长上相同 式中：q单位带比质量（N），g重力加速度 g=9.8m/s2 V带的线速度（m/s）3、弯曲应力，如图 6-8（P131）作用在带轮段 V：（Mpa）(6-12)ymax带的中性层至外边缘的距离 D越小，越大；h 越大，

10、越大，讨论：，由此，V，但与 D无关 对高速带对寿命起主要作用。橡胶带不能用于高速 O，A，B，C 限制 V35m/s D，E，F V30m/s 对普通带传动，对寿命起主要作用 与 D，h有关，D，h，D1D2 限制 D1min 表 6-6 4、带中应力分布情况如图 6-9所示，从紧边松边 只在弯曲部分有 带全长存在 在 A1点最大应力：（6-13）位置产生在紧边与小带轮相切处 工作时带中的应力是周期性变化的，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，带容易产生疲劳破坏。73 带传动的设计计算 一、尖效形式与设计计算 1、失效形式（主要）1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外还有磨损静态拉断等 2、设计

11、准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命（苏：按不打滑设计（滑动曲线）验算疲劳寿命 I80：保证不拉断不打滑条件下，设计疲劳寿命）注：临界摩擦状态（静不动下）不打滑条件 3、单根三角胶带的功率P0 由疲劳强度条件：（6-15）与传递功率有关（即与打滑有关）许用拉应力 （6-16）传递极限圆周力：（6-18）又 传递的临界功率：（6-19）将式（6-16）代入式（6-19）即可得 单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：（KW）（6-20）式中：P0单根带带传递的临界功率（KW）V带速（m/s）Fec临界圆周力（N）一定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力 由疲劳曲线方程：

12、对一定规格、材质的带，i=1,L为特定长度，N=108109次，载荷平稳，可以通过实验求出常数 C （Mpa）(6-21)式中：LP节线长度 m。ZP绕过带轮的数目。tn总工作时数（h）V带速（m/s）。N应力循环次数。m疲劳循环应力指数，专用胶带和帆布带 m=56，三角胶带 m=611。由疲劳曲线可知，带的工作应力降低 10%，则带的使用寿命可提高 12倍。由式（6-20）所决定的各种型号的单根三角胶带的许用功率 P0见表 6-4。，特定带长，平稳工作条件下单根带传递的许用功率 P。表 7-6a、c 经过简化：（6-20）式（6-20）考虑因素多，全面科学。但较繁，用计算机编程计算，得表 6

13、-4，非常方便。这就是 ISO运用的最新方法。二、设计数据及内容 一般已知：P，n1，n2或 i 传动布置要求（中心距 a）工作条件 要求是：带：型号，把数，长度 轮：Dmin，结构，尺寸 中心距（a）轴压力 Q等 三、设计步骤与方法（步主要参数的选择方法）确定计算功率 Pca：传递的额定功率（KW）KA工况系数，表 6-5 选择带型号：Pca，n1图 6-10（型号）定带轮直径（验算带速 V）a)由表 6-6定小轮直径 D1min（与带的型号有关）（计算直径）或圆整（也可不圆整），b)验算带速 V（6-22）要求：，最佳带速 V=2025m/s 如 V太小，由 P=FV 可知，传递同样功率P

14、 时，圆周力 F太大，带的根数太多，且 P1太小，弯曲，寿命，措施：应 D1且轴承尺寸）V太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，传递载荷能力，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降，这时措施 D1应，否则寿命太短。对 O、A、B、C D、E、F 如 V不合适，则应重选 D1 求中心距 a和带的基准长度 Ld 如结构布置有要求已定则 a按结构 求规定 a时：a)初选 a0 或按结构尺寸要求定（6-23）b)由 a0定计算长度（开口传动）可自行推导（6-24）c)按表 7-3定相近的基础长度 Ld d)由节线长度 Ld求实际中心距对 V（6-25）e)考虑到中心距调整、补偿 F0

15、，中心距 a应有一个范围 （6-26、27）书上 LP 即为 U 0.015Lamin 0.03Ldamax 5）验算小轮包角，打滑首先产生在小轮上，小轮包角的大小反映带的承载能力。（）（6-28）要求特殊情况下，不满足措施：1）a(i 一定时)；2）加张紧轮 分析：为使，当 a一定时，传动比 i 不能过大，否则由式（6-28）可知。i，D2-D1/a，一般 i=35（V带）6）计算带的根数 Z （6-29）包角系数 表 7-9 KL长度系数 表 7-10 考虑带的长度不同的影响因素。K材质系数：K=1.33化纤胶带；K=1棉布或棉线胶带 单根胶带考虑传动比 i 影响的功率增量（因 P0是按，

16、即 D1=D2 的条件计算。而当传动比越大，从动轮直径就越比主动轮直径大，带绕上从动轮时的弯曲应力应比绕上主动轮时小，传动能力将有所提高）。表 7-6b、ge 7-6d (KW)(6-30)n1主动轮转速（rpm）单根胶带所能传递的扭矩的修正值，N.m 查表 6-9（与 i 有关）本应：扭矩修正值 （可推导，经过 4 步即成）讨论：一般 1Z120 24 1020 小 适当 小 74 带轮结构设计 一、设计要求（动平衡）：重量轻，结构工艺性好，无过大的铸造内应力、质量分布均匀，高速时要经动平衡，轮槽表面要经过精细加工（表面粗糙度一般为 1.6），以减轻带的磨损。各轮槽尺寸与角度要有一定的精度，以使载荷分布较均匀。二、带轮材料 铸铁、铸钢钢板冲压件 铸铝或塑料 三、结构尺寸 1）实心式 图 6-13a D（2.53）d 2)胶板式 6-13b D300mm 3）孔板式 6-13c D300(D1-D1100mm 时)4）轮辐式 6-13d D300 5）冲压式 结构尺寸按带的型号参照表 6-11和表 6-12 定 注：D越大，越大 例 61自学 75 带的张紧与维护 带经一段时间使用后，