带传动教程PPT课件

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1、第九章第九章 带带 传传 动动 第一节第一节 概述概述一、带传动的组成一、带传动的组成 带传动是一种常用的机械传动，如图9-1所示。它由主动带轮1、从动带轮2和传动带3组成。图9-1 带传动的组成a）摩擦式 b）啮合式二、带传动的主要类型二、带传动的主要类型带传动按工作原理可分为摩擦带传动和啮合带传动。1摩擦式带传动摩擦式带传动 按带的截面形状可分为平带传动（图9-2a）、V带传动（图9-2b）、多楔带传动（图9-2c）和圆带传动（图9-2d）等传动类型。图9-2 摩擦式带传动的类型a)平带传动 b)V带传动 c)多楔带传动 d)圆带传动 平带的横截面为扁平矩形，内表面为工作面，而V带的横截面

2、为等腰梯形，两侧面为工作面。根据楔形面的受力分析可知，在相同压紧力和相同摩擦因数的条件下，V带产生的摩擦力要比平带约大三倍，所以V带传动能力强，结构更紧凑，应用最广泛。多楔带是以平带为基体，内表面具有等距纵向楔的环形传动带，其工作面为楔的侧面。它主要用于传递功率较大而要求结构紧凑的场合。圆带的横截面为圆形，只用于小功率传动，如缝纫机、仪器等。2啮合式带传动啮合式带传动 啮合式带传动是靠带的齿与带轮上的齿相啮合来传递动力的，较典型的是图9-1b所示的同步带传动。同步带传动兼有带传动和齿轮传动的特点，传动功率较大（可达几百千瓦），传动效率高（=0.980.99），允许的线速度高（v50m/s），传

3、动比大（i12），传动结构紧凑。传动时无相对滑动，能保证准确的传动比。同步带用聚氨脂或氯丁橡胶为基体，以细钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，抗拉强度高，受载后变形小。其主要缺点是制造和安装精度要求高，中心距要求严格。目前，同步带已广泛用于计算机、数控机床及纺织机械等传动装置中。三、带传动的特点和应用三、带传动的特点和应用摩擦带传动有以下主要特点：1传动具有良好的弹性，能缓冲吸振，传动平稳，噪声小；2过载时，带会在带轮上打滑，具有过载保护作用；3结构简单，制造成本低，且便于安装和维护；4带与带轮间存在弹性滑动，不能保证准确的传动比；5带须张紧在带轮上，对轴的压力较大,传动效率低；6不适用于高温，易燃及

4、有腐蚀介质的场合。摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不准确、中小功率的远距离传动。一般带传动的传递功率50kW，带速v525m/s,传动比i=35。本章主要讨论V带传动。图9-3所示为普通V带的结构，由抗拉体、顶胶、底胶以及包布组成。V带的拉力基本由抗拉体承受，其有线绳（图a）和帘布（图b）两种结构。第二节第二节 普通普通V带和带和V带轮带轮一、普通一、普通V带的结构和标准带的结构和标准 帘布结构制造方便，型号多，应用较广；线绳结构柔性好，抗弯强度高，适用于带轮直径较小，速度较高的场合。现在，生产中越来越多地采用线绳结构的V带。图9-3 V带的结构a)线绳结构 b)帘布结构表9-1 V带

5、尺寸参数 V带型号YZABCDEV带节宽bp/mm5.88.511.014.019.027.032.0顶宽b/mm6.010.013.017.022.032.038.0高度h/mm4.06.08.011.014.014.019.0楔角 400截面面积A/mm2184781138230476692每米带长质量q/kgm0.020.060.100.170.300.620.90 普通V带的尺寸已标准化（GB/T115441997），按截面尺寸从小到大依次为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，其截面尺寸见表91。其中Y型尺寸最小，只用于传递运动，常用Z、A、B、C等型号。V带为无接头环形带。V带绕在带

6、轮上产生弯曲，外层受拉伸长，内面受压缩短，故内、外层之间必有一长度不变的中性层，其宽度bp称为节宽（见表9-1图）。V带装在带轮上，和bp相应的带轮直径称为基准直径dd（见表9-1图）。带轮基准直径上的周线长度称为基准长度，用Ld表示。表9-1图表9-1 V带轮 V带轮由轮缘（用于安装V带轮的部分）、轮毂（带轮与轴相联接的部分）、轮辐（轮缘与轮毂相联接的部分）这三部分组成，轮缘尺寸见表9-1。根据带轮直径的大小，普通V带轮有实心式、辐板式、孔板式、椭圆辐轮四种典型结构，参见图9-4。二、二、V带轮的结构带轮的结构 a)实心式图9-4 V带轮的典型结构b)辐板式图9-4 V带轮的典型结构c)孔板

7、式 d)椭圆辐轮 图9-4 V带轮的典型结构 轮毂是带轮与轴配合的部分，轮毂的主要尺寸有外径d1和长度L，其大小与轴的直径d0有关，一般可按下面的经验公式计算:d1=(1.82)d0 L(1.52)d0 带传动未运转时，由于带张紧在两带轮上，带的上、下两边都受到相同的张紧力，即初拉力F0，如图9-5a所示。第三节第三节 带传动的受力分析和应力分析带传动的受力分析和应力分析一、带传动的受力分析一、带传动的受力分析图9-5 带传动的受力分析a）未运转时 b）传动时 1.初拉力 带进入主动轮一边被进一步拉紧，拉力增大为F1，该边称为紧边，离开主动轮的一边带的拉力降为F2，该边称为松边。紧边拉力与松边

8、拉力之差为带传动的有效圆周力F。假设工作前后带的总长度保持不变，且认为带是弹性体，则带的紧边拉力的增加量等于松边拉力的减少量，即2.有效圆周力 带传动工作时，当主动轮1在转矩作用下以转速n1旋转，其对带的摩擦力与带的运动方向一致，带又以摩擦力驱动从动轮以转速n2转动，从动轮对带的摩擦力与带的运动方向相反（图9-5b）。有效圆周力实际上等于带与带轮接触部分摩擦力的总和。在初拉力一定的情况下，带与带轮之间的摩擦力是有限的，当所要传递的圆周力超过该极限值时，带将在带轮上打滑。它使带磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至停止转动，失去正常工作能力。带传动所能传递的功率P可表示为3.打滑 当带即将打滑时，F

9、1与F2之间的关系可用柔韧体摩擦的欧拉公式表示，即：式中，F1为紧边拉力(N)；F2为松边拉力(N)；e为自然对数的底数；fv为当量摩擦因数；为小带轮的包角(rad)。联立解式（9-2）和（9-4）可得由式(9-5)可知，最大有效圆周力Fmax与初拉力F0、包角、当量摩擦因数fv成正比。二、带传动的应力分析二、带传动的应力分析带传动工作时，带中应力由下列三部分组成：1.两边拉力产生的拉应力 紧边拉应力 松边拉应力式中 A为带的横截面积(mm)2。2.离心力产生的离心应力 带在带轮上作圆周运动时，带本身的质量将引起离心力，由此引起的离心应力作用于带的全长。式中，q为每米带长的质量(kg/m)，见

10、表9-1；v为带速（m/s)；3弯曲应力带绕在带轮上产生弯曲应力。V带外层处的弯曲应力最大。由材料力学公式可得式中，E为带的弹性模量(Mpa)；ha为带的最外层到节面的距离(mm)；dd为带轮基准直径(mm),。由上式可知，当ha越大，dd越小，带的弯曲应力就越大。如果带传动的两个带轮直径不同，则带绕上小带轮时产生的弯曲应力更大。为了防止弯曲应力过大，对每种型号的V带，都规定了相应的最小带轮基准直径，见表9-2。表9-2 V带轮的最小直径mindd（单位：mm）槽型 Y Z A B C D E mindd 20 50 75 125 200 355 500 带在工作时的应力分布如图9-6所示。最

11、大应力发生在紧边绕上小轮处，其值为max=1+c+b1图9-6 带的应力分布图 由于带是在变应力状态下工作的，当应力循环次数达到一定值时，带就会发生疲劳破坏。带是弹性体，受力后将会产生弹性变形。由于紧边拉力F1大于松边拉力F2，因此紧边的伸长量大于松边的伸长量，如图9-7所示。第四节第四节 带传动的弹性滑动及其传动比带传动的弹性滑动及其传动比一、弹性滑动图9-7 带传动的弹性滑动 当传动带的紧边在a点进入主动轮1时，带的速度和轮1的圆周速度v1相等，但在传动带随轮1由a点旋转至b点的过程中，带所受的拉力由F1逐渐降到F2，其弹性伸长量亦将逐渐减小，这时带在带轮上必向后产生微小滑动，造成带的速度

12、小于主动轮的圆周速度，至b点处带速已由v1降为v2了。同理，传动带在从动轮2上由c点旋转至d点的过程中，由于拉力逐渐增大，其弹性伸长量亦将逐渐增加，这时带在带轮上必向前产生滑动，致使带的速度领先于从动轮的圆周速度，至d点处带的速度又增加到v1。由于带两边拉力不相等致使两边弹性变形不相同，由此引起的带与带轮间的滑动称为带传动的弹性滑动。它在摩擦带传动中是不可避免的，是带传动不能保证准确传动比的原因。由于弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率称为带传动的滑动系数，用表示，即二、传动比从动轮转速的计算式为通常，值较小，非精确计算时可忽略不计。二、单根二、单根V带的基本额定功率带的基本额定功率 通过实验

13、和理论分析，可求得单根V带的基本额定功率P1（见表9-3）。当实际使用条件与实验条件不相符时，应对P1值进行修正，因此单根V带在实际工作条件下可允许传递的功率为 第五节第五节 普通普通V带传动的设计带传动的设计 一、带传动的失效形式和设计准则一、带传动的失效形式和设计准则 带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。因此，带传动的计算准则是：在保证不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和使用寿命。（9-8）式中，P1为单根V带在实际工作条件下可传递的额定功率；P1 为单根V带所能传递的基本额定功率；为i1时，单根V带的额定功率增量；为包角修正因数；KL 为带长修正因数。表表9-3 单根单根V带的基本

14、额定功率带的基本额定功率P1 （摘自GB/T13575.1-92）（12180，特定长度，载荷平稳）表表9-3 单根单根V带的基本额定功率带的基本额定功率P1 （摘自GB/T13575.1-92）（12180，特定长度，载荷平稳）表表9-4 i1时单根带的额定功率增量时单根带的额定功率增量 （单位：kW）表表9-4 i1时单根带的额定功率增量时单根带的额定功率增量 （单位：kW）表表9-4 i1时单根带的额定功率增量时单根带的额定功率增量 （单位：kW）表表9-4 i1时单根带的额定功率增量时单根带的额定功率增量 （单位：kW）表表9-5 小带轮包角修正因数小带轮包角修正因数表表9-6 V带长

15、度系列和带长修正因数带长度系列和带长修正因数 （摘自GB/T13575.1-92）三、三、V带传动的设计计算带传动的设计计算1.确定计算功率 Pc=KAP(9-9)式中，Pc为计算功率(kW)；KA为工作情况因数，查表9-7；P为理论传递的功率(kW)。表表9-7 工作情况因数工作情况因数KA2选择带的型号据计算功率Pc和小带轮的转速n1，按图9-8选取。图9-8 普通V带选型图3确定带轮的基准直径dd1,dd2 一般取dd1ddmin，并取标准值。表9-8规定了最小带轮基准直径ddmin。大带轮的基准直径dd2由下式算出然后再按表9-8选取。4验算带速（9-10）式中，为带速(m/s)；n1

16、为小带轮转速(r/min)。为小带轮基准直径(mm)；带速控制在5m/s25m/s。5确定中心距a和带的基准长度Ld若中心距未给出，可按下式初选中心距（1）初定中心距a0若已给出了中心距，则a0应取给定值。（2）确定带的基准长度按下式初定带的基准长度（9-11）（9-12）由和V带型号，查表9-6，选取相应的基准长度。（3）确定实际中心距a （9-13）考虑安装、调整或补偿等因素，中心距一般为要有一定的调整范围。6验算小带轮包角（9-14）要求 ，若 过小，可增大中心距或设置张紧轮。7确定带的根数Z（9-15）式中，Z为带的根数；Pc为计算功率(kw)；P1为单根V带在实际工作条件下可传递的额

17、定功率(kW)。将Z圆整取整数。为使各根带间的受力均匀，带的根数Z不能太多，因此Z不应超过最多使用根数Zmax，各种型号V带推荐最多使用根数Zmax见表9-9。若超出允许范围，应加大带轮直径或选较大截面的带型，重新计算。式中,q为每米带长的质量(kg/m),查表9-1。8计算单根V带的初拉力F0 初拉力F0若过小，则带易在带轮上打滑；而F0若过大，则轴承及轴受力较大。保证带传动正常工作的单根V带合适的初拉力。（9-16）9计算带对轴的压力 为了进行轴和轴承的计算，需要确定V带对轴的压力 ，它等于V带紧边拉力F1与松边拉力F2的合力，如图9-9所示。图9-9 带作用在轴上的压力 若不考虑两边的拉

18、力差，可近似地按两边均为ZF0计算 (9-17)带轮的设计主要是选择材料和结构形式，确定轮缘尺寸。10V带轮的设计四、四、V带传动的设计计算实例带传动的设计计算实例 下面以实例来说明带传动的设计方法与步骤。设计一带式运输机的普通V带传动。已知电动机额定功率P=5.5kW，主动轮转速n1=1440r/min，从动轮转速n2=450r/min，两班制工作，要求中心距约为500mm,载荷变动较小。图9-10a所示，通过调节螺钉3，使电动机1在滑道2上移动，直到所需位置；如图9-10b所示，通过螺栓2使电机1绕定轴0摆动将张紧，也可依靠电动机和机架的自重使电动机摆动实现自动张紧，见图9-10c。第六节

19、第六节 V带传动的张紧、安装和维护带传动的张紧、安装和维护一、一、V带传动的张紧带传动的张紧 为使V带具有一定的初拉力,新安装的带在套装后需张紧；V带运行一段时间后，会产生磨损和塑性变形，使带松弛，初拉力减小，V带传动能力下降。为了保证带传动的传动能力，必须定期检查与重新张紧，常用的张紧方法有下述两种：1调整中心距图9-10 调整中心距2.采用张紧轮 当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，如图9-11所示。张紧轮一般放在松边内侧，使带只受到单向弯曲，并要靠近大轮，以保证小带轮有较大的包角，其直径宜小于小带轮直径。图9-11 采用张紧轮图9-12 V带轮的安装位置 二、带传动的安装和维护二、带传动的安装和维护安装V带时，先将中心距缩小后将带套入，然后慢慢调整中 心距，直至张紧。安装V带时，两带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的轮槽 的对称平面应重合，其误差不得超过20，如图9-12所示。多根V带传动时，为避免各带受力不均，各带的配组公差 应在同一档次。新旧带不能同时混合使用，更换时，要求全部同时更换。定期对V带进行检查，以便及时调整中心距或更换V带。为了保证安全，同时也防止油、酸、碱等对V带的腐蚀，带传动应加防护罩。