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第13章 带传动和链传动(1)PPT课件

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机械设计基础第六版第13章 带传动和链传动

机械设计基础第六版第13章 带传动和链传动

带传动的张紧方法： 1.调整中心距
a a
滑道式张紧装置
调整螺钉 调整中心距 2.采用张紧轮 3.自动张紧
张紧轮
销轴
精品课件
自动张紧装置
带传动的优点：
1. 适用于中心距较大的传动； 2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；
3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏；
dα
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2
dα 2
d d F+dF
F1
fdN F (Fd)F co2精s品 课F 件 co2s
力平衡条件：
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2 fdN F (Fd)F co d 2 sFco d 2 s
因 d 很小 s， id n d 可 ,co d 取 s1去掉二阶d微 Fd量
2
2
2 a co 2 s (d 1 d 2 )(d 2 d 1 )
以 co s 1si2n11 2精2 品课及 件
d2 d1 2a
代入得：
B
A
α1
θ
α1
d2
d1
D
aC
带长: L2 a2(d 1d 2)d 24 a d 12
已知带长时，由上式可得中心距 :
a 2 L (d 1 d 2 )2 L (d 1 d 2 )2 8 (d 2 d 1 )2 8 带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮精上品，课而件且当带工作一段时间之后， 因带永久伸长而松弛时，还应当重新张紧。
§13-1 带传动的类型和应用
带传动的组成：
主动轮1、从动轮2、环形带3。
F0
F0
1 n1
2 n2

第13章带传动和链传动 69页PPT文档

第13章带传动和链传动 69页PPT文档

带传动的设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具
有一定的疲劳强度和寿命。
P0
F1(1e1f '
)v 1000
V带的疲劳强度条件：
ma x1b 1c []
1[ ]b1c
P 0( []b1c)1 (e1 f')1A0v00
单根V带基本额定功率P0见表13-3。
应用：
多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。
二、链轮
基本参数：节距p，套筒最大外径d1，排距pt及齿数z
链 轮 齿 形
国标仅规定链轮的最大和最小齿槽形状及其极限参数 目前较流行的一种齿形是三圆弧一直线齿形(或称凹齿形) 注明“齿形按3R GB/T 1244-1985规定制造” 链轮轴向齿廓及尺寸，应符合GB/T 1244-1985的规定。
预紧力F0 紧边拉力F1 松边拉力F2 带的总长度不变：
F0 F0
F0
F0
F1F0F0F2 2F0 F1F2
F2 F2
n1
n2
F1 F1
取主动轮端带为分离体
Ff F1F2
有效拉力F：
Ff
FFf F1F2
设：有效拉力F，N；带速v，m/s；则
带所能传递的功率P： P Fv 1000
最大应力发生 在带的紧边开 始饶上小带轮 σb1 处
b1

2 yE d1
b2

2 yE d2
σ2
σc
σ1
σb2
§13-4 带的弹性滑动和传动比
弹性滑动：由于带的弹性变形而引
起的带与带轮间的相对滑动。
A2
弹性滑动产生的原因：
B1
1、带是弹性体；
n1

机械传动知识培训-带、链、齿轮传动PPT幻灯片

机械传动知识培训-带、链、齿轮传动PPT幻灯片
13
第一篇：带传动
三、带传动的特点和应用
（1）能缓冲吸振，传动平稳，噪音 小。
优
（2）具有过载保护作用。
点
（3）结构简单，制造、安装和维护
方便，成本低；
（4）适用于两轴距离较大的传动；
14
第一篇：带传动
（1）不能保证恒定的传动比，传动 精度和传动效率低。
（2）带对轴有很大的压轴力。
缺
（3）带传动装置结构不够紧凑。
10
第一篇：带传动
多楔带:
多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起, 它兼有 平带和V带的优点且弥补其不足, 多用于结构紧凑的大功 率传动中。
11
第一篇：带传动
圆形带: 圆形带的截面形状为圆
形。 仅用于如缝纫机、 仪 器等低速小功率的传动。
12
第一篇：带传动
齿形带（同步带）:
同步齿形带即为啮合型传动带。 同步带内周有 一定形状的齿。
18
第一篇：带传动
2Байду номын сангаасV带截面尺寸：
其截面呈楔角等于40゜的梯形，如图。 V带参数： 1）、节宽bp ：长度不变层。所在位置称为中性层。 2）、截面高度h：
相对高度h/bp已标准化（普通V带 为0.7，窄V带为0.9）。
19
第一篇：带传动
3）、基准直径dd: V带装在带轮上，和节宽bp相 对应的带轮直径。
23
第一篇：带传动
3）、带轮的结构
轮缘
带轮由轮缘、腹板
（轮辐）和轮毂三部分组
成。轮缘是带轮的工作部
分，制有梯形轮槽。轮毂
腹板
是带轮与轴的联接部分， 轮毂
轮缘与轮毂则用轮辐（腹
板）联接成一整体。
24

机械基础 课件 第十三章-带传动

机械基础 课件 第十三章-带传动

解：（1）传递的圆周力
Fe v P 1000
1000 P 1000 15 Fe 1000N v 15
（2）紧边、松边拉力
170 F1 F1 f 1 1 2.97 rad 2.437 e 180 F2 F2 F F F 1000 1 2 e 解得F 1694 N, F 694 N
设小、大带轮的直径为d1、 d2 ，带长为Ld。 则包角 2
d 2 d1 180 57.3 a 式中“”适用大轮包角2， “”适用小轮包角1 。
d 2 d1 sin 代入 2a
带长Ld： Ld 2AB BC AD
2a cos
弹性滑动 ——是指正常工作时的微量滑动现象，由 拉力差（即带的紧边与松边拉力不等）引 起了带的不同弹性变形量，使得带的速度 低于主动轮的速度，高于从动轮的速度， 带沿着轮面产生滑动。这在带的工作中是 不可避免。
弹性滑动引起的不良后果： ● 使从动轮的圆周速度低于主动轮 ，即 v2 < v1； ● 产生摩擦功率损失，降低了传动效率 ； ● 引起带的磨损，并使带温度升高 ； 打滑引起的不良后果： 打滑将造成带的严重磨损，带的运动处于不稳定状 态，致使传动失效。
第十三章 带传动
§13-1 带传动概述 §13-2 带传动的受力分析
§13-3 带传动的计算 §13-4 V带轮的结构 §13-5 带传动的张紧装置 补充：链传动
挠性传动——
通过中间挠性件传递运动和动力的传动机构； 由主动轮、从动轮和中间挠性件所组成； 包括：带传动、链传动和绳传动。
挠性传动的工作原理——
越大，传动比的变化越大。一般V带传动的滑动率在1%2%内， 一般计算不予考虑。

考研备考期末复习 机械设计基础 第13章 带传动和链传动

考研备考期末复习 机械设计基础 第13章 带传动和链传动
缺点： 1. 传动的外廓尺寸较大； 2. 需要张紧装置； 3. 由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比； 4. 带的寿命较短； 5. 传动效率较低。
机械设计基础 — 带传动和链传动
七、带传动的应用 在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传
动比有精确要求的场合。功率P<100KW，带速v=5~25m/s， 传动比i<7。
2
d2 d1
2a
L
2a
2
(d1
d2
)
d2
d1 4a
2
机械设计基础 — 带传动和链传动
B
A
α1
θ
α1
d2
d1
D
aC
带长:
L
2a
2
(d1
d2
)
d2
d1 4a
2
已知带长时，由上式可得中心距 :
a 2L (d1 d2 ) 2L (d1 d2 )2 8(d2 d1 )2
8
机械设计基础 — 带传动和链传动
楔角φ
40 ˚
φ
每米质量q（kq/m） 0.04 0.06 0. 10 0.17 0.30 0.6 0.87
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对
应的带轮直径称为基准直径d。
d
V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直
径上的周线长度称为基准长度Ld 。
bd
机械设计基础 — 带传动
窄V带的结构及尺寸
φ =40˚，h/bd =0.9的V带称为窄V带。
2
F2 AE
∴ 1 2
带绕过主动轮时，带一边绕进， 一边向后收缩，使带速落后于轮 速： v带v1。
F2
F2 n1
n2

机械设计与理论：第13章 链传动

机械设计与理论：第13章 链传动
• 链传动工作时不可避免地产生动载荷，动载荷的大小 正比于加速度值。链轮齿数越少，节距越大，则产生 的动载荷就越大，设计时务需注意。
§13-5 链的受力、失效和许 用功率
一、链的受力
• 与带传动相似，链传动工作时，链的两边形成 紧边和松边。紧边和松边所受的拉立分别为F1 和F2： F1=Ft+Fc+Ff , F2=Fc+Ff
轮芯可用一般钢材或铸铁以节省贵重钢材。采用可拆联接的组合 式链轮的另一优点是轮齿失效后只需更换齿圈即可。
链轮材料
• 可用灰铸铁(不低于HT200)，热处理后硬 度为260--280HB。
• 较多的是用优质碳钢和合金钢如15-50号 钢、15Cr、20Cr、40Cr、35SiMn 、 35CrMo 、45Mn、 ZG310-570钢等，热 处理后硬度均在40HRC和40HRC以上。
• F1为有效圆周力(有效拉力)(N)， • Fc 为离心拉力(N)，Fc=qv2 (其中q为单排链每
米质量kg/m )，当 v≤7m/s 时, Fc可忽略不计; • F一f为般悬不垂大拉，力可(近N)似，取Ff是为由链边自重而产生的，
Ff≈0.1Ft 。
二、链的失效
• 链的疲劳破坏
链是在变应力下工作的，导致链板可能发生疲劳断裂或套筒、滚子表 面产生疲劳点蚀。
滚子链轮轮齿的齿形
链轮几何参数
• 分度圆直径 d ＝ p ／sin(180°／z ) • 齿顶圆直径 da ＝ p (0.54 + cot(180°／z)) • 齿根圆直径 df ＝ d - dr • 式中 p 为节距，z 为齿数。
滚子链轮的结构型式
• 小直径的链轮可采用板式， • 中等尺寸的链轮可采用孔板式， • 大直径的链轮多用组合式，齿圈焊接在或用螺栓联接在轮芯上。

带传动


（三）Ｖ带轮设计
P.208 §13-6
1. 结构组成 轮缘－安装带 结构组成: 图13-16 轮辐－ 联接轮缘与轮毂 P.208 轮毂－安装轴 2. Ｖ带轮设计要求： 带轮设计要求： (1)质量小、工艺性好、质量分布均匀、内应力小、 高速应经动平衡 轮缘 (2)工作面应精细加工 轮辐 3. Ｖ带轮材料 轮毂 灰铸铁HT150、HT200－常用 铸钢、焊接（钢板）－高速 铸铝、塑料－小功率
p.199第4
N = 3600 ·k·T·V/L V－带速(m/S) L－带长(m) V/L →绕转次数/秒 K－带轮数 (K次/周) T－带的寿命(h)
（五） 带传动的优缺点
p.195倒3
•优点 1.缓冲吸振, 传动平稳 优点: 优点 2.过载具安全保护作用 3.适用于中心距较大的传动 4.结构简单, 要求精度低, 成本低 •缺点 1.不能保持准确的传动比, 效率低 缺点: 缺点 2.传递相同圆周力所需的轮廓尺寸和轴上 压力均比啮合传动的大 3.带的寿命短 4.需要张紧装置 5.不宜用于高温, 易燃场合
（一）带传动的类型
p.194
开口传动 两轴平行， 按形 开口传动 －两轴平行，同向回转 交叉传动 两轴平行， 传式 交叉传动 －两轴平行，反向回转 动分 半交叉传动－两轴交错，不能逆转 半交叉传动－两轴交错， 传动 按 平带传动－底面是工作面，可实现多 平带传动 底面是工作面， 传动－ 带 种形式的传动 的 传动－ 两侧面是工作面， Ｖ带传动－带两侧面是工作面，承载 截 力大， 力大，只用于开口传动 面 多楔带传动－具平、Ｖ带的优点 多楔带传动 具平、Ｖ 传动－ 、Ｖ带的优点 分 同步带传动 传动－ 同步带传动－具带与链传动的特点
二.带传动工作时最大应力: σmax＝ σ 1+ σ b1+ σ c ∵ σ 1＞σ 2 σ b1＞ σ b2 σb1

机械设计基础(第13章)

bd
25
Ｖ带型号:
(1) 分类 普通Ｖ带：Y、Z、A、B、C、D、E 窄Ｖ带 ： SPZ、SPA、SPB、SPC
(2) 当带弯曲时→中性层带长不变→节面 带楔角φ变化(减小) →带轮轮槽角φ 0＜40°
26
表13-1 普通V带的截面尺寸（GB11544-89）
型号 ZA B C D E F
b
顶宽b
10 13 17 22 32 38 50
bd
节宽 bd
8.5 11 14 19 27 32 42
高度 h
6 8 10.5 13.5 19 23.5 30
楔角φ
40 ˚
φ
每米质量q（kq/m） 0.06 0.01 0.17 0.30 0.62 0.90 1.52
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对 应的带轮直径称为基准直径d。
1 F2 n1
F2 n2 2
Ff
F1 工作状态 F1
9
2. 紧松边力的大小
分析: 设带在工作前后带的总长不变，
∵紧边由Ｆ0 →Ｆ1→拉力增加，带增长 松边由Ｆ0 →Ｆ2→拉力减少，带缩短
∵总长不变→∴带增长量＝带缩短量 ∴F1－F0＝F0－F2 ; F1＋F2＝２F0 (13-4)
3.摩擦力的方向:
→Kα↓
当L＞特定条件→绕转次数N↓→传动功率↑→ＫL ＞1
当L＜特定条件→绕转次数N↑→传动功率↓→ＫL ＜ 1
当ｉ4.＞单1根→Ｖd2↑带→功σb率2 ↓增→量承△载P力0 ↑→表传（动1功3-率4）↑P.204 → △P0 ＞0
单根Ｖ带的许用功率[Ｐ0]
[P0]= (P0+△P0) KαKL (13-14)
但vmin≥5 m/S (P=Fv/1000)

带传动与链传动


2.19 5(4.71)
2.81 4(3.82)
3.63 3(2.97)
讨论：
由上述结果可知，在合理的带速范围内，V
带的传递功率随带速增加而提高。为了充分发
挥带的传动能力，在传动尺寸允许的条件下，
可以选用较大直径的带轮。同时，这样做还可 以减少V带根数，使传动的轴向尺寸减小。在 本例中，若对传动尺寸的大小没有限制，则取 小带轮直径dd1=160mm。
1. 组成
① 具有特殊齿廓的主动链轮； ② 从动链轮； ③ 一闭合链条（传动链）。
2.工作原理
链传动以链条作中间挠性件， 依靠链节与链轮轮齿连续不断 地啮合来传递两平行轴间的运 动和动力。
3.特点
中心距范围大（amax=8m）； 传动效率较高，可达0.98 平均传动比固定，瞬时传动比周期变化的； 张紧力小，对轴压力小，F∑＝（1.2～1.3）F（有 效圆周力）； ⑤ 结构较带传动紧凑，耐高温，油污； ⑥ 传动稳定性差，无过载保护作用，制造成本、安装 精度高。
一、带传动的张紧 1.调整中心距 1 2.张紧轮装置 二、带传动的维护与安装 1.型号与长度。型号与带轮轮槽尺寸相符，新旧V 带不可同时使用。 2
2.两带轮轴线平行。对应轮槽的中心线重合。
3.按规定的张紧力张紧. 4.多根V带采用配组带。 5.应加防护罩。 6.工作温度 。 7.拆装。
§8-2 带传动工作情况分析 一、带传动的受力与打滑
讨论：
由计算结果可知，本例选B型或C型带均能满
足使用要求，若考虑使结构紧凑，则可选用B型
带；但如果带传动的轴向尺寸要求较小，则可
选用C型带。由此可知，带传动设计时，有时要
选择两种乃至三种带型并取不同的小带轮直径dd
进行计算，以从中选取较满意的结果。

机械设计基础第13章

•
普通V带的型号和根数的确定
（1）确定计算功率
• （2） 确定V带的型号和根数
• 1）确定V带的型号。
• 2)V带根数按下式计算：
• 13.3.3
普通V带的设计步骤
• 例13—2
设计一通风机用的v带传动。选用异步电动机驱动，
已知电动机转速n1 =1460r/min，通风机转速n2 =640r/min，通风
摩擦型带传动的特点
•
（1） 优点
•
1)传动带具有弹性和挠性，可吸收振动和缓和冲击，传动平稳，噪声小。
•
2)当传动过载时，带与带轮之间将发生打滑而不致损坏其他零件，具有过载保护作用。
•
3)带传动结构简单，制造、安装及维护均较为方便，成本较低。
• 4)适合于主、从动轴间中心距较大的传动。
•
（2）缺点
•
1)由于有弹性滑动，所以不能保证准确的传动比，传动效率低。
• 2)需要张紧装置，初拉力较大，增大了轴和轴承的受力。
•
3)外形尺寸大，带的寿命较短，不宜用于易燃易爆场合。
• 13.2 带传动的受力分析和运动特性
• 13.2.1
•
带传动的受力分析
（1）带传递的有效拉力和功率
• （2）挠性体摩擦的基本公式
• （3）带传动计算的基本公式
• 13.2
• （3）悬垂拉力
•
悬垂拉力可利用求悬索拉力的方法近似求得
• = K qga N
• Q = (1.2~1. 3)
N
• 13.8 滚子链传动的失效分析和设计计算
• 13.8.1
•
滚子链传动的失效形式
（1）链板疲劳破坏
• 链传动时，由于链条在松边和紧边所受的拉力不同，故链条工作在交变拉
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m5~6 三角胶带 m11
Feccb1A1e1 fv
P01F0e0cv0c10b100A1e1fvv
表13-6 单根普通Ｖ带所能传递的功率
紧边： 1
F1 AE
松边： 2
F2 AE
F2
∵ F1 > F2 ∴ ε1 > ε2
F2 n1
n2
带绕过主动轮时，将逐渐缩 短并沿轮面滑动，使带速落 后于轮速。
F1 F1
主动轮
从动轮
带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带 速超前于轮速。
这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。
v160d11n1000m/s v26 0 d1 2n2000m/s 总有：v2 <v带<v1
3 带传动的最大有效拉力
柔韧体摩擦的欧拉公式 ：
F1 F2
qv2 qv2
ef
Fec 2(F0qv2)eeff 112(F0qv2)11 ee11ff
Fec 2(F0qv2)eeff 112(F0qv2)11 ee11ff
临界状态时的紧边拉力 F１ 和松边拉力 F2
F1 eFfeef1qv2
第13章 带传动和链传动 belt drive and chain drive
主要内容
带传动 1）概述 2）带传动的基本理论 3）带传动的设计 4）V带轮的结构 5）同步带传动简介
链传动 1）链传动的特点、类型 2）传动链及链轮 3）链传动的运动分析和受力分析 4）滚子链传动的设计计算 5）链传动的布置和润滑
• 相对高度 h b p
• 基准直径 Ｄ
• 基准长度 L d
窄Ｖ带
楔角为40°， 相对高度近似为 0.9，
窄Ｖ带分为SPZ、SPA、 SPB、SPC四种
宽Ｖ带
抗拉体为绳芯， 相对高度近似为 0.3，
带传动的几何参数
带长
L d2 a 2D 2D 1D 24 a D 12
中心距 a 2 L d( D 1 D 2 )2 L d( D 1 D 2 ) 2 8 D 2 D 1 2 8
小带轮包角
1180 0D2a D 15.7 30
带长
13-3 Ｖ带传动的设计
二 带传动的设计准则和 单根Ｖ带的基本额定功率
1 带传动的设计准则
失效形式 1）打滑； 2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等
带传动的设计准则 在保证 带传动不打滑 的条件下，
使带具有一定的疲劳强度和寿命
二 带传动的设计准则和 单根Ｖ带的基本额定功率
13-3 Ｖ带传动的设计
一 Ｖ带的类型与结构
V带结构
1伸张层(橡胶，或称顶胶)：弯曲变形受拉 3压缩层(橡胶，或称底胶)：弯曲变形受压 2承载层(胶帘布或胶绳芯)：受拉
4包布层(胶帆布)：保护作用
普通Ｖ带
普通Ｖ带 Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ七种型号
• 节面
• 节宽பைடு நூலகம்b p
当带弯曲时，该宽度保持不变。
2 应用范围
传动功率一般 P≤50kW、线速度v=5~25(40)m/s、 传动比3~5(10)
13-2 带传动的基本理论 一 带传动的力分析
松边
a)不工作时 1. 有效拉力 Fe F1F2
紧边拉力： 松边拉力：
紧边 b)工作时
F1F0F0F2
F1
F0
Fe 2
F2
F0
Fe 2
2 离心拉力 Fc qv2
底面是工作面
(b) Ｖ带传动 － 带的厚度较大，挠性较差；当量摩擦 系数大，承载 力大。 只用于 开口传动
两侧面是工作面
V带与平带摩擦力比较
V带
(c) 多楔带传动 (d) 圆带
(2) 啮 合 型 带 传 动
（同步带传动 timing belt drive ）
无滑动，能保持主、从动带轮圆周速度相等，达到 同步
弹性滑动
主动轮弹性滑动 从动轮弹性滑动
四 带传动的弹性滑动和打滑
滑动弧 静弧 打滑
静弧
滑动弧
弹性滑动和打滑的区别：
(1)从现象上看：
弹性滑动 是局部带在带轮的局部接触弧面上发生的 微量相 对滑动；
打滑 则是整个带在带轮的全部接触弧面上发生的显 著相对滑动；
(2)从本质上看： 弹性滑动是由带本身的弹性和带传动两边的拉力差 (未超过极限值)引起的，带传动只要传递动力，两边就 必然出现拉力差，所以弹性滑动是不可避免的。 打滑则是带传动载荷过大使两边拉力差超过极限摩 擦力而引起的，因此打滑是可以避免的。
F2 eFee1qv2
三
1. 拉应力
带的应力分析
2 弯曲应力
b
Eh D
带中瞬时最大应力 :
m a x 1 b 1 F A 1 b 1 1 A e F e 1 q v 2 b 1 A 1 e F e 1 cb 1
四 带传动的弹性滑动和打滑
设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为：
2 单 根 Ｖ 带 的 基 本 额定 功 率
F e cF 1 q2 v 1 e 1 v 1cA 1 e 1 v ?
带具有一定疲劳寿命的条件是： ma x1b 1
1?b1
疲劳方程
m C
C
N
m
3600zpth
v Ld
z p —绕过带轮的数目；
t h —总工作时数，h； m —指数：平型传动胶带
2 带传动的传动形式
开口传动
交叉传动 半交叉传动
二 带传动的特点及应用范围
1 特点：
主要优点： ①易于实现两轴中心距较大时的传动；
②带有弹性，能缓冲、减震，因而带传动平稳无噪声； ③结构简单，制造、安装、维护方便，成本较低 ④过载保护。
主要缺点： ①由于有弹性滑动，传动比不恒定；
②传动效率低； ③带的寿命较短； ④由于需要施加张紧力，轴和轴承受力较大； ⑤外廓尺寸较大，结构不紧凑。
重点 1）带传动的弹性滑动和打滑 2）链传动的运动特性
13-1 带传动的类型及特点
一 带传动的类型和传动形式 1 带传动的类型
根据工作原理:
a) 摩 擦 型 frictional drive
b) 啮 合 型 mesh drive
(1) 摩擦型带传动 按带的截面 分 4 类
带的类型
平带 (flat belt)
普通Ｖ带
摩 擦 Ｖ带 型 (v-belt) 传 动
窄Ｖ带 齿形Ｖ带 宽Ｖ带
Ｖ带采用基准宽度制，即用带的基准 线的位置和基准宽度来确定带在轮槽中的 位置和轮槽的尺寸。
带 多楔带
(poly v-belt )
圆带
啮合型带（同步带） timing belt)
(a) 平带传动 － 厚度小，挠性好，带轮容易制造，带的效率较高。