第8章带传动
重要基本概念
1．失效形式和设计准则
失效形式：打滑、疲劳破坏。
设计准则：保证带传动不打滑，使带具有足够的疲劳寿命。
2．确定小带轮直径考虑哪些因素
(1) 最小带轮直径，满足d1≥d d min，使弯曲应力不至于过大；
(2) 带速，满足5 ≤v ≤25 m/s；
(3) 传动比误差，带轮直径取标准值，使实际传动比与要求的传动比误差不超过3~5%；
120；
(4) 使小带轮包角≥
(5) 传动所占空间大小。
3．V带传动在由多种传动组成的传动系中的布置位置
带传动不适合低速传动。在由带传动、齿轮传动、链传动等组成的传动系统中，应将带传动布置在高速级。若放在低速级，因为传递的圆周力大，会使带的根数很多，结构大，轴的长度增加，刚度不好，各根带受力不均等。
另外，V带传动应尽量水平布置，并将紧边布置在下边，将松边布置在上边。这样，松边的下垂对带轮包角有利，不降低承载能力。
4．带传动的张紧的目的，采用张紧轮张紧时张紧轮的布置要求
张紧的目的：调整初拉力。
采用张紧轮张紧时，张紧轮布置在松边，靠近大轮，从里向外张。因为放在松边张紧力小；靠近大轮对小轮包角影响较小；从里向外是避免双向弯曲，不改变带中应力的循环特性。
5. 简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果
答：原因：带在紧边和松边所受拉力不等，即存在拉力差；带有弹性，受拉变形，且在紧边和松边变形不等。
后果：弹性滑动引起摩擦磨损，发热，传动效率降低；使主动轮和从动轮圆周速度不等，即存在滑动率，使带传动传动比不准。
6.为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象？
答：弹性滑动在带传动中是不可避免的。因为产生弹性滑动的原因是：带的弹性和带在紧边和松边所受拉力不等（拉力差），而带的弹性是固有的，又因为传动多大圆周力就有多大拉力差，拉力差随载荷变化而变化，因此拉力差也是不可避免的。所以，弹性滑动在带传动中不可避免，传动比的大小也随载荷变化。
7. 为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而主轴与丝杠之间的传动链中不能采用带传动？ 答：带传动适用于中心距较大传动，且具有缓冲、吸振及过载打滑的特点，能保护其他传动件，适合普通机床的第一级传动要求；又带传动存在弹性滑动，传动比不准，不适合传动比要求严格的传动，而机床的主轴与丝杠间要求有很高的精度，不能采用带传动。
精选例题与解析
例8-1 已知：V 带传递的实际功率P = 7.5 kW ，带速 v =10m/s ，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求有效圆周力F e 、紧边拉力F 1和初拉力F 0。
解题注意要点：
这是正常工作条件下的受力计算，不能应用欧拉公式；
解：
根据：
v F P e ?= 得到：
750107500===v P F e N 联立：
???==-=21212750F F F F F e 解得：
7502=F N ， 15001=F N
11252/75015002/10=-=-=e F F F N
例8-2 设V 带所能传递的最大功率P = 5 kW ，已知主动轮直径1d d = 140mm ，转速n 1= 1460 r/min ，包角?=1401α，带与带轮间的当量摩擦系数5.0=v f ，试求最大有效圆周力e F 和紧边拉力1F 。
解题注意要点：
1．此题是在最大载荷条件下的受力计算，可以应用欧拉公式；
2．题目数据没有q ，故忽略离心拉力qv 2。
解： 带速：=???=?=100060140
14601000601
1ππd d n v 10.702 m/s
小带轮包角：443.2180/1401401==?=πα 弧度
有效圆周力：2.467702.10/5000/===v P F e N
联立： ?????=-====?2.467392.3215.0443.2211F F F e e F F e
f v α 解得：
3.1952=F N ， 5.6621=F N
例8-3 一带式输送机的传动装置如图所示，已知小带轮直径d d1
= 140mm ，d d2 = 400 mm ，运输带的速度V = 0.3 m/s 。为提高生产率，
拟在运输机载荷不变（拉力F 不变）的条件下，将运输带的速度提高
到V = 0.42 m/s 。有人建议将大带轮直径减小为d d2=280 mm 来实现这
一要求。试就带传动讨论这个建议是否合理。
分析注意要点：
分析改变后要求传递的圆周力如何变化；
答题要点：
分析改变后要求传递的圆周力如何变化；
由于运输带上的载荷F 不变，当d d2减小后，运输带速度V 提高
了40%，则运输带上的功率P = FV ，也增加了40%，整个传动系统传
递的功率都增加40%。
在带传动中，小带轮的直径d d1、转速n 1、V 带的根数z 等均没有改变，则要求传递的有效圆周力F e = P /v ，随着传递功率的增加也增大了40%。尽管小带轮包角有所增加，其最大摩擦力不可能增加40%，
很可能出现打滑现象。此建议不可行。
从另一个方面讲，在带的型号、小带轮直径、小带轮转速都没有改变的情况下，单根V 带的许用功率P 0没有变化。当要求带传动传递的功率增加40%时，V 带的根数不够。
可行的改进方法：1）将小带轮直径增大40%，d 1=200mm ，以提高带速；2）改用高转速的电动机（如果允许的话，本题目中没给电机转速），将其转速提高40%。
例8-3 图
第8章带传动 一、选择填空： 1．带传动主要依靠来传递运动和动力的。 A．带与带轮接触面之间的正压力Ｂ．带的紧边压力 Ｃ．带与带轮接触面之间的摩擦力Ｄ．带的初拉力 ２．带传动不能保证精确的传动比，其原因是。 A．带容易变形和磨损B．带在带轮上打滑 C．带的弹性滑动Ｄ．带的材料不遵守虎克定律 ３．带传动的设计准则为。 Ａ．保证带传动时，带不被拉断 Ｂ．保证带传动在不打滑的条件下，带不磨损 Ｃ．保证带在不打滑的条件下，具有足够的疲劳强度 ４．普通Ｖ带带轮的槽形角随带轮直径的减小而。 Ａ．增大Ｂ．减小Ｃ．不变 ５．设计Ｖ带传动时发现Ｖ带根数过多，可采用来解决。 Ａ．增大传动比Ｂ．加大传动中心距 Ｃ。选用更大截面型号的Ｖ带 ６．速比不等于１的带传动，当工作能力不足时，传动带将在打滑。 Ａ．小轮表面Ｂ．打轮表面Ｃ．两轮表面同时 ７．带传动采用张紧轮的目的是。 Ａ．减轻带的弹性滑动Ｂ．提高带的寿命 Ｃ．改变带的运动方向Ｃ．调节带的初拉力 ８．在设计Ｖ带传动中，选取小带轮直径d1＞d min，d min主要依据选取。 Ａ．带的型号Ｂ．带的线速度 Ｃ．传动比Ｄ．高速轴的转速 ９．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于。 Ａ．带不是绝对挠性体Ｂ．带绕过带轮时产生离心力 Ｃ．带的松边与紧边拉力不等 10．确定单根带所能传递功率的极限值P0的前提条件是。 A．保证带不打滑B．保证带不打滑、不弹性滑动 C．保证带不疲劳破坏D．保证带不打滑、不疲劳破坏11．带传动的挠性摩擦欧拉公式推导的前提条件是。 A．带即将打滑B．忽略带的离心力 C．带即将打滑，且忽略带的离心力D．带即将打滑，且忽略带的弯曲应力12．带传动中，用方法可以使小带轮包角α1加大。 A．增大小带轮直径d1B．减小小带轮直径d1 C．增大大带轮直径d2D．减小中心距a 13．带传动中紧边拉力为F1，松边拉力为F２，则其传递的有效圆周力为。 Ａ．F1＋F２Ｂ．（F1－F２）/２Ｃ．F1＋F２Ｄ．（F1＋F２）/２14．带传动中，带和带轮打滑。 A．沿大轮先发生B．沿小轮先发生
第八章带传动 讨论题 8-1一带式运输机的传动装置如图所示。已知小带轮直径d1=140mm，大带轮直径d2=400mm，运输带速度v=0.3m/s，为了提高生产率，拟在运输机载荷（即拉力）F不变及电动机和减速器传动能力都满足要求的条件下，欲将运输带的速度提高到0.42m/s。有人建议把大带轮的直径减少到280mm，其余参数不变以实现这一要求，此方案是否可行？若不行应如何修改？ v F 讨论题7-1图 解:当d2由400mm减小为280mm时，满足运输带速度提高到s的要求。但由于运输带速度的提高，在运输机载荷F不变的条件下，因为P=Fv。即输出的功率增大，就V带传动部分来说，小轮转速n1及d1不变，即带速不变，而传递的功率要求增加，带上有效拉力也必须增加，则V带根数也要增加，故只改变d2是不行的。可以增加V带的根数或重新选择带的型号来满足输出功率增大的要求。 不过通常情况下，齿轮传动和带传动是根据同一工作机要求的功率或电动机的额定功率设计的。若齿轮传动和电动机的承载能力足够，带传动的承载能力也能够，但d2的变化会导致带传动的承载能力有所变化，是否可行，必须通过计算做出判断。 8-2由双速电机与V带传动组成传动装置，靠改变电机输出轴转速可以得到两种转速300r/min和600r/min，若电动机输出轴功率不变，带传动应按哪一种转速设计？为什么？因为单根V带的功率P1主要与带的型号，小带轮的直径和转速有关。转速高，P1增大，则V带根数将减小（z=K A P/(P1+△P1)K K L），因此应按转速低的工作情况计算带的根数，这样高速时更能满足。同时也因为P=Fv，当P不变时，v减小，则F增大，则需要的有效拉力大，带的根数应增加。按300r/min设计的V带传动，必然能满足600r/min的要求，反之则不行。 思考题 8-3 摩擦带传动有哪些特点？它的工作原理是什么？ 解：摩擦带传动的特点是：传动平稳、噪声小，并能吸振缓冲；具有过载保护作用；结构简单，制造、安装及维护较方便；适合于中心距较大的两轴间的传动。但由于工作中存在弹性滑动，不能保证准确的传动比且效率低，带的寿命短。不宜用于易燃易爆的场合。尺寸大，需张紧装置，轴及轴承上受力较大。它的工作原理是：由于传动带紧套在带轮上，带上产生初拉力，带与轮面接触处产生正压力，当主动轮转动时，带与轮面间产生摩擦力，作用
第八章带传动 一、选择与填空题 8-1 带传动正常工作时，紧边拉力F1和松边拉力F2满足关系_______________。 (1)F l=F2(2) F l-F2= F e(3) F l/F2=e fα(4) F l+F2=F0 8-2 V带传动的中心距和小带轮的直径一定时，若增大传动比，则带在小带轮上的包角将_______，带在大带轮上的弯曲应力将________。 (1)增大(2)不变(3)减小 8-3 V带传动在工作过程中，带内应力有________________、________________、____________，最大应力σmax=_________________，发生在____________处。 8-4 带传动中，主动轮圆周速度v1，从动轮圆周速度v2，带速v，它们之间存在的关系是_______。 (1) v1= v2= v(2) v1> v> v2(3) v1< v< v2(4) v> v1> v2 8-5 在平带或V带传动中，影响最大有效圆周力F ec的因素是______________________________、_________________________和_____________________________。 二、分析与思考题 8-6 带传动常用的类型有哪几种?各应用在什么场合? 8-7 与普通V带相比，窄V带的截面形状及尺寸有何不同?其传动有何特点? 8-8 同步带传动的工作原理是什么?它有何独特的优点? 8-9 V带轮的基准直径以及V带的基准长度是如何定义的? 8-10 某带传动由变速电动机驱动，大带轮的输出转速的变化范围为500～1000r/min。若大带轮上的负载为恒功率负载，应该按哪一种转速设计带传动?若大带轮上的负载为恒转矩负载，应该按哪一种转速设计带传动?为什么? 8-11 带传动工作时，带与小带轮间的摩擦力和带与大带轮间的摩擦力两者大小是否相等，?为什么?带传动正常工作时的摩擦力与打滑时的摩擦力是否相等?为什么? 8-12 带与带轮间的摩擦系数对带传动有什么影响?为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做是否合理?为什么? 8-13 带传动中的弹性滑动是如何发生的?打滑又是如何发生的?两者有何区别?对带传动各产生什么影响?打滑首先发生在哪个带轮上?为什么? 8-14 在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小直径和 带的最小、最大速度? 8-15 试分析带传动中心距a、预紧力F0及带的根数z 的大小对带传动的工作能力的影响。 8-16一带式输送机装置如图所示。已知小带轮基准直径 d d1=140mm，大带轮基准直径d d2=400mm，鼓轮直径 D=250mm，为了提高生产率，拟在输送机载荷不变(即拉力F 不变)的条件下，将输送带的速度v提高，设电动机的功率和 减速器的强度足够，且更换大小带轮后引起中心距的变化对 传递功率的影响可忽略不计，为了实现这一增速要求，试分 析采用下列哪种方案更为合理，为什么?
《带传动》课堂练习题 一、填空题 1、普通V带传动中，已知预紧力F0=2500 N，传递圆周力为800 N，若不计带的离心力，则工作时的紧边拉力F1为2900 ，松边拉力F2为2100 。 2、当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到最大，而带传动的最大有效拉力决定于F0、α、 f 三个因素。 3、带传动的设计准则是保证带疲劳强度，并具有一定的寿命。 4、在同样条件下，V带传动产生的摩擦力比平带传动大得多，原因是V带在接触面上所受的正压力大于平带。 5、V带传动的主要失效形式是疲劳断裂和打滑。 6、皮带传动中，带横截面内的最大拉应力发生在紧边开始绕上小带轮处；皮带传动的打滑总是发生在皮带与小带轮之间。 7、皮带传动中，预紧力F0过小，则带与带轮间的摩擦力减小，皮带传动易出现打滑现象而导致传动失效。 8、在V带传动中，选取小带轮直径D1≥D1lim。的主要目的是防止带的弯曲应力过大。 9、在设计V带传动时，V带的型号可根据计算功率Pca 和小带轮转速n1 查选型图确定。 10、带传动中，打滑是指带与带轮之间发生显著的相对滑动，多发生在小带轮上。刚开始打滑时紧边拉力F1与松边拉力F2的关系为F1=F2e fα。 11、带传动中的弹性滑动是由松紧边的变形不同产生的，可引起速度损失，传动效率下降、带磨损等后果，可以通过减小松紧边的拉力差即有效拉力来降低。 12、带传动设计中，应使小带轮直径d≥d rnin，这是因为直径越小，带的弯曲应力越大；应使传动比i ≤7，这是因为中心距一定时传动比越大，小带轮的包角越小，将降低带的传动性能。 13、带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心应力。最大应力等于σ1+σb1+σc ，它发生在紧边开始绕上小带轮处处，若带的许用应力小于它，将导致带的疲劳失效。 14、皮带传动应设置在机械传动系统的高速级，否则容易产生打滑。 二、选择题
第八章带传动 （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 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：η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：①P的大小，η高低；②V的大小；③i的大小；④外廓尺寸；⑤ 传动质量、成本的要求。 3、传动类型选择的一般原则 ①~⑧条见书本 §8—1 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①；从动轮②。绷上带（张紧）具有初拉力（F0），接触面间产生绕压力（N），当①回转产生摩擦力（F f1），F f1拖动带，产生摩擦（F f2）,使②轮回转。以实现两轴间的运动与动力的传递。（F f1=F f2=F f）
2、特点：主要根据①摩擦传动；②挠性带；③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（a max =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 ，F f =N f =Q f ，用于中心距a 较大处，I=3~5,i max =10（有张紧时），传动效率η=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?=40?，N V =（2.9~3.4）Q>N □，V v f f Q f Q f N F ?=?==2 /sin 2?，f V =(3.42~3.0)f ，f V >f ，∴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η=95%，寿命短，成本高，有标准，应用广泛。 三、V 带及其标准，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 D P /h=0.7；窄V 带D P /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L d ——位于带轮基准直径上的周线长度——对称公称长度L d 4、V 型带标准，三角胶带规格、尺寸、使用等要求已有国家标准 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 ①剖面型号（普通V 带） 剖面尺寸和截面积 传递功率 传动转速 ②楔角要求：成型带剖面角?=40?，为保证带与轮槽接触良好，增大摩擦力，其轮槽
第八章 带传动 讨论题 8-1一带式运输机的传动装置如图所示。已知小带轮直径d 1=140mm ，大带轮直径d 2=400mm ，运输带速度v =0.3m/s ，为了提高生产率，拟在运输机载荷（即拉力）F 不变及电动机和减速器传动能力都满足要求的条件下，欲将运输带的速度提高到0.42m/s 。有人建议把大带轮的直径减少到280mm ，其余参数不变以实现这一要求，此方案是否可行？若不行应如何修改？ 讨论题7-1图 解:当d 2由400mm 减小为280mm 时，满足运输带速度提高到0.42m/s 的要求。但由于运输带速度的提高，在运输机载荷F 不变的条件下，因为P =Fv 。即输出的功率增大，就V 带传动部分来说，小轮转速n 1及d 1不变，即带速不变，而传递的功率要求增加，带上有效拉力也必须增加，则V 带根数也要增加，故只改变d 2是不行的。可以增加V 带的根数或重新选择带的型号来满足输出功率增大的要求。 不过通常情况下，齿轮传动和带传动是根据同一工作机要求的功率或电动机的额定功率设计的。若齿轮传动和电动机的承载能力足够，带传动的承载能力也能够，但d 2的变化会导致带传动的承载能力有所变化，是否可行，必须通过计算做出判断。 8-2由双速电机与V 带传动组成传动装置，靠改变电机输出轴转速可以得到两种转速300r/min 和600r/min ，若电动机输出轴功率不变，带传动应按哪一种转速设计？为什么？ 因为单根V 带的功率P 1主要与带的型号，小带轮的直径和转速有关。转速高，P 1增大，则 V 带根数将减小（z =K A P /(P 1+△P 1)K K L ），因此应按转速低的工作情况计算带的根数，这样高速时更能满足。同时也因为P =Fv ，当P 不变时，v 减小，则F 增大，则需要的有效拉力大，带的根数应增加。按300r/min 设计的V 带传动，必然能满足600r/min 的要求，反之则不行。 思考题 8-3 摩擦带传动有哪些特点？它的工作原理是什么？ 解：摩擦带传动的特点是：传动平稳、噪声小，并能吸振缓冲；具有过载保护作用；结构简单，制造、安装及维护较方便；适合于中心距较大的两轴间的传动。但由于工作中存在弹性滑动，不能保证准确的传动比且效率低，带的寿命短。不宜用于易燃易爆的场合。尺寸大，需张紧装置，轴及轴承上受力较大。它的工作原理是：由于传动带紧套在带轮上，带上产生初拉力，带与轮面接触处产生正压力，当主动轮转动时，带与轮面间产生摩擦力，作用
第8章带传动 【教学要求】 1．了解带传动的类型与特点，掌握带传动受力分析，了解弹性滑动的概念 2．掌握带应力分布规律和V带设计方法，了解带的张紧与维护特点 【教学的重点与难点】 1．受力分析、弹性滑动，带的应力分布图 2．V带传动的设计方法 【教学内容】 8.1概述 8.2V带和带轮的结构 8.3带传动的工作能力分析 8.4V带传动的设计 8.5同步带传动 8.6带传动的张紧、安装与维护 【学习内容】 带传动是一种常用的机械传动形式，它的主要作用是传递转矩和改变转速。大部分带传动是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。本章将对带传动的工作情况进行分析，并给出带传动的设计准则和计算方法。重点介绍V带传动的设计计算。 8.1 概述 如图所示，带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成。当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，是从动带轮一起转动，从而实现运动的动力的传递。
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。 8.1.1 带传动的类型 1.按传动原理分 （1）摩擦带传动靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如V带传动、平带传动等； （2）啮合带传动靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。 2.按用途分 （1）传动带传递动力用 （2）输送带输送物品用。本章仅讨论传动带。 3.按传动带的截面形状分 （1）平带平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。
（2）V带：截面形状为梯形，两侧面为工作表面。 （3）多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。可传递很大的功率。 多楔带圆形带 （4）圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。 （5）齿形带（同步带）： 8.1.2 带传动的特点和应用 优点：●有过载保护作用；