带传动的应力分析

第七章 带传动内容：1、带传动的受力分析和传动时的应力分析2、带传动弹性滑动和打滑3、带传动的设计计算难点：带传动的受力分析和传动时的应力分析 重点：带传动的设计计算7.1 带传动概述一、工作原理和应用1、工作原理：带装在轮上后，具有初拉力0F 。

轮1靠摩擦力带动带，——带靠摩擦力带动轮2。

2、带传动的特点： 1）皮带具有弹性和扰性 2）过载时可打滑 3）中心距可较大 4）传动比不准确，且效率低5）张紧力对轴和轴承压力大 3、带传动的类型平带、V 带、多楔带、圆带 对V 型带：2sin 2ϕN Q F F =图7-1 磨擦型带传动工作原理图7-3 带的传动类型和横截面形状(a) 平带；(b) V 带；(c) 多楔带；(d) 圆形带2sin2ϕQ N F F =Q q N f fvF fF fF F ===2sin2ϕ设2sinϕf f v =当量摩擦系数4、V 带结构 普通V 带5、应用：远距离 二、普通V 带型号和基本尺寸 1、型号：2、尺寸 基准长度尺寸d L7－2带传动工作情况分析一、带传动受力分析不工作时01=T 0F 工作时 01〉T图7-4 V 带的结构表7-2 普通V 带截面基本尺寸摩擦力()圆周力F F F F f =-=21310FVP ＝ P 为功率KW 2001F F F F --＝ 021F 2F F ＝+ αf e F F 21＝对V 带αfv 21F F e ＝1e 1e 2F Ff f 0max+-=αα二、带传动的应力分析1、由紧边和松边拉力产生应力A F 11＝σ AF 22＝σ 2、由离心力产生应力AF A qv cl ==2σ3、由带弯曲产生应力2d ab d h Eh E='=ρσ 121max b σσσσ++=三、带传动的弹性滑动1、含义：由于带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动称弹性滑动。

2、后果图7-5带传动的受力分析图7-6 带的弯曲应力图7-7 带工作时应力变化1）传动比不准确，如带不伸长：210V V V == 4111106⨯=n d V d π4222106⨯=n d V d π122112d d d d n n i ==带有伸长：321V V V 〉〉 滑动率ε21V V 〉％％V V V 100n d n d n d 10011d 22d 11d 121πππε--=＝2）损失能量()ε-==1d d n n i d12d 21()12d 1d 2n 1d d n ε-= 四、失效1、打滑现象1）、含义：当传递的有效圆周力F 大于极限摩擦力αF f v 时带在轮上全面滑动图7-8带传动中的弹性滑动2）、危害：失效2、带的疲劳破坏：脱层、撕裂、断裂7－3 V 带传动选用计算1、设计准则：保证带传动不打滑，不发生疲劳破坏。

§13.1带传动的类型和应用§13.2带传动的受力分析§13.3带传动的应力分析§13.4 带传动的工作能力§13.5 带传动的弹性滑动与传动比§13.6 普通V 带传动的设计与计算§13.7 V 带轮的结构§13.8 带传动的张紧和维护第13章带传动2．带传动的失效形式、设计准则；3．带传动的弹性滑动与打滑概念；1．带传动的受力分析、应力分析；4．带传动的参数选择。

第13章带传动重点13.1带传动的类型和应用带传动是二个或多个带轮间用带作为挠性件拉曳零件的传动,工作时借助零件之间的摩檫来传递运动与动力。

传动1传动2带的传动过程原动机转动驱动主动轮主动轮转动带与轮的摩擦力从动轮转动13.1带传动的类型和应用一. 带传动的类型13.1带传动的类型和应用一.带传动的类型点击小图看运动图13.1带传动的类型和应用V 带传动和平带传动的比较平型带摩擦力F fQf N f F f ⋅=⋅=两种传动的摩擦力的对比其中：Q —工作载荷；N —带和轮间压紧力；f —摩擦数。

V 型带摩擦力F f ′2sin2 ϕQ N =根据力平衡条件2sin2ϕN Q =Qf Q f Q fN f F f /2sin2sin2/====ϕϕ f ′—当量摩檫系数V 带传动和平带传动的比较V带传动的摩擦力>平带传动的摩擦力1）摩擦力增大，可减小包角；导致①许用较大的传动比i ②许用较小的中心距α；2）摩擦力增大，在载荷较大的传动中仍能正常工作；两种传动优缺点对比¾V 型带传动优点3）带无接头，工作平稳。

V 带传动和平带传动的比较1）V 带轮制造费用高；2）V 带厚不易弯曲，弯曲应力增大，寿命减短；在优缺点对比的许多场合下，其优点更为重要，故V 带应用多于平型带。

V 带传动和平带传动的比较V 型带传动缺点节线当V 带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的任意一条周线。

名师精编精品教案
V带轮的常用材料与结构
V带轮的材料
当v≤25m/s时：HT150、HT200
时：铸钢或钢板焊接的带轮带轮由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成
7-3 V带传动的工作能力分析带传动的受力分析与应力分析
一、带传动的受力分析
初拉力F0：带静止时带轮两边带中承受的拉力
紧边拉力F1：带传动工作时在摩擦力的作用下
置→摆锤式张紧轮装置）
注意：张紧轮一般设置在松边的内侧靠近大轮处。

若设置在外侧时，则应使
其靠近小轮，这样可以增加小带轮
的包角，提高带的疲劳强度。

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主题12 带传动一、教学目标1、掌握带传动的受力、应力分析2、能区别弹性滑动与打滑3、了解带传动的类型与特点。

4、掌握带传动的应力分布规律二、课时分配本章绪论共 5 个单元，本章安排 6 个学时。

其中理论学时 5 个学时，实践学时 1 个学时。

三、教学重点带传动工作原理、受力分析、带的应力分布图四、教学难点弹性滑动与打滑的区别五、教学内容单元1 带传动一、带传动的特点带传动是利用一种中间挠性件的摩擦传动。

有以下特点：（1）具有良好的弹性，能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，噪声小;（2）过载时，传动带在轮缘上会打滑，起到安全保护的作用，可以避免其他零件的损坏;（3）适宜用在两轴中心距较大的场合;（4）结构简单，制造、安装、维护方便，成本低;（5）不能保证准确的传动比，传动效率较低，轴、轴承承受的压力较大，带的使用寿命短，外廓尺寸较大。

二、带传动的类型（1）平带传动：平带的横截面为矩形，平带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动和交叉式传动等。

开口式传动的两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动的两带轮转向相反，传动带容易磨损。

（2）V带传动：V带的横截面为梯形， V带传动是把V带紧套在带轮上的梯形槽内，使V带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。

（3）圆带传动：圆带的横截面为圆形。

圆带传动只适用于低速、轻载的机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。

三、带传动的应用带传动无论是在精密机械，还是工程机械、矿山机械、化工机械、交通运输、农业机械等中，都得到广泛使用。

由于带传动的效率和承载能力较低，不适用于大功率传动。

工作速度太低时，传动尺寸大而不经济；速度太高时，离心力又会减少带轮间的压紧程度，降低传动能力和带的寿命。

故带传动用于要求传动平稳、传动比不要求准确、中小功率的远距离传动。

一般带传动的传递功率为P≤50kW，带速v为5～25m/s，高速带的带速可达60m/s，传动比i≤7。

第八章带传动重点：带传动的原理受力分析应力分析带传动的设计过程难点：带传动的受力分析组成：主动轮，从动轮和环行带主要应用场合：中小功率传动系统（目前，国外的带式输送机已有飞速发展，如：Austrilia某带式输送机的单机长度已达34公里；荷兰鹿特丹多机（17段），达206公里）本章主要内容▪带传动的特点和工作原理；▪带传动的类型及其特点；▪带传动的受力情况及应力分析；▪带传动的运动分析（弹性滑动、打滑与传动比）；普通V带传动的设计。

重点难点▪带传动的受力情况及应力分析；▪带传动的运动分析（弹性滑动、打滑与传动比）；【主要内容】▪带传动的特点和工作原理；▪带传动的类型及其特点；▪带传动的受力情况及应力分析；▪带传动的运动分析（弹性滑动、打滑与传动比）；▪普通V带传动的设计。

【重点难点】▪带传动的受力情况及应力分析；▪带传动的运动分析（弹性滑动、打滑与传动比）；第一节概述带传动是通过中间挠性件（带）传递动力和运动的。

按工作原理可分为摩擦传动和啮合传动两种。

本章主要介绍第一种——摩擦带传动1．带传动的组成固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；固联于从动轴上的带轮3(从动轮)；紧套在两轮上的传动带2。

2．传动原理•摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和Ｖ带传动）。

•啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。

3．带传动的特点优点：适用于较大中心距的传动；能缓和载荷冲击——带有良好的弹性过载时，带在轮面上打滑，起保护作用；运行平稳，无噪音；结构简单，成本低。

缺点：传动的外廓尺寸较大；传动比不稳定；带的寿命比较短（与齿轮传动相比）传动效率低，一般在0.94~0.98之间带传动的类型:摩擦带传动：（按带的剖面形状）平带；V带；圆带；多楔带啮合传动：同步齿形带带传动的型式：开口传动交叉传动半交叉传动所以，往往应用在功率小于等于700千瓦，带速在5~25米每秒的机械中。

带传动的受力分析及运动特性newmaker一、带传动的受力分析带传动安装时，带必须张紧，即以一定的初拉力紧套在两个带轮上，这时传动带中的拉力相等，都为初拉力F0（见图7–8a）。

图7-8 带传动的受力情况a)不工作时 b)工作时当带传动工作时，由于带和带轮接触面上的摩擦力的作用，带绕入主动轮的一边被进一步拉紧，拉力由F0增大到F1，这一边称为紧边；另一边则被放松，拉力由F0降到F2，这一边称为松边（见图7–8b）。

两边拉力之差称为有效拉力，以F表示，即F＝F1–F2 （7–4）有效拉力就是带传动所能传递的有效圆周力。

它不是作用在某一固定点的集中力，而是带和带轮接触面上所产生的摩擦力的总和。

带传动工作时，从动轮上工作阻力矩T¢2所产生的圆周阻力F¢为F¢＝2 T'2 /d2正常工作时，有效拉力F和圆周阻力F¢相等，在一定条件下，带和带轮接触面上所能产生的摩擦力有一极限值，即最大摩擦力（最大有效圆周力）Fmax，当Fmax≥F¢时，带传动才能正常运转。

如所需传递的圆周阻力超过这一极限值时，传动带将在带轮上打滑。

刚要开始打滑时，紧边拉力F1和松边拉力F2之间存在下列关系，即F1＝F2∙e f∙a（7–5）式中 e–––自然对数的底（e≈2.718）；f–––带和轮缘间的摩擦系数；a–––传动带在带轮上的包角（rad）。

上式即为柔韧体摩擦的欧拉公式。

（7-5）式的推导：下面以平型带为例研究带在主动轮上即将打滑时紧边拉力和松边拉力之间的关系。

假设带在工作中无弹性伸长，并忽略弯曲、离心力及带的质量的影响。

如图7–9所示，取一微段传动带dl，以dN表示带轮对该微段传动带的正压力。

微段传动带一端的拉力为F，另一端的拉力为F＋dF，摩擦力为f·dN，f为传动带与带轮间的摩擦系数（对于V带，用当量摩擦系数fv，，f为带轮轮槽角）。

则因da很小，所以sin(da/2)»da/2，且略去二阶微量dF∙sin(da/2)，得dN=F∙da又取cos(da/2)»1，得f∙dN=dF或dN=dF/f，于是可得F∙da=dF/f 或dF/F=f∙da两边积分即F1＝F2∙e f∙a如果近似地认为，传动带在工作时的总长度不变，则其紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即F1-F0=F0-F2或F1+F2=2F0 (7-6)将式（7–4）代入式（7–6）得（7–7）将式（7–7）代入式（7–5）整理后，可得到带传动所能传递的最大有效圆周力（7–8）由式（7–8）可知，带传动最大有效圆周力与F0、a及带和带轮材质等因素有关。

第四章 带传动4.1重点、难点分析本章的重点内容是带传动工作时的受力和应力分析、弹性滑动和打滑现象产生的机理，以及带传动主要失效形式、设计准则和设计方法等。

要求掌握V 带传动的参数选择和设计计算方法。

4.1.1 带传动的主要类型带传动有平带、V 带（普通V 带、窄V 带）、多楔带和同步齿形带等。

其中普通V 带应用最广泛，但在同样的工作条件下窄V 带的传动能力比普通V 带大。

除同步齿形带以外，其他带传动都是依靠传动带与带轮之间的摩擦力来传递动力。

4.1.2 带传动工作情况分析1.带传动受力分析带传动安装过程中，必须保证带具有一定的初拉力F 0(张紧力)以使带与带轮相互压紧，此时带两边的拉力F 0相等,带与带轮之间产生正压力。

当带传动工作时,主动轮转动，并通过接触面间的摩擦力（使主动轮）带动带运动，此时，作用在带上的摩擦力方向与主动轮转向相同；在从动轮一边，带通过与从动轮间的摩擦力带动从动轮转动。

这样主动轮一边的拉力增至F 1，另一边拉力减为F 2，两边的拉力差F l -F 2即为带的有效拉力F e ，该有效拉力在数值上等于沿带轮的接触弧上摩擦力的总和。

由于带的材料、张紧程度和包角等因素决定了该摩擦力总和有一极限值，该极限值决定了带的传动能力。

如果带传动的工作阻力超过极限值，则带将在带轮上发生打滑，使带传动不能正常工作。

带的紧边拉力F 1、松边拉力F 2、有效拉力F e 、张紧力F 0之间有如下关系：0212F F F =+传递功率的有效拉力：21F F F e -=在打滑临界状态下松、紧边拉力之比符合欧拉公式：αf e F F =21/ 由以上公式可以求出带传动的最大有效拉为：影响带传动能力（最大有效拉力）的因素：①预紧力F 0：F emax 与预紧力F 0成正比；②包角α：F emax 随包角α的增大而增大；③摩擦系数f ：F emax 随摩擦系数f 的增大而增大。

2.带的应力分析ααf f f f e e e F e e F F /11/11211200max +-=+-=)1(1d 2d 211d 122d 11d 121εε-==-=-=d d n n i d n n d n d v v v 带传动工作时，带的截面上所受的应力有以下三种：①拉应力：紧边拉应力σ1=F 1 /A ，松边拉应力σ2=F 2 /A ；②离心应力：σc =qv 2/A （其值在带的全长上相等）；③弯曲应力：σb =2Eh a /d d （小带轮上：σb1=Eh/d d1；大带轮上：σb2=Eh /d d2）。