第八章 带传动

第八章 带传动
8.1 概述
一、带传动的工作原理
• 组成
传动带
从动带轮
主动带轮
• 工作原理：当原动机驱动主动轮转动时，因带和带轮间的摩 擦（啮合），带动从动轮一起转动，并传递一定动力.靠摩擦 力传递运动 • 特点：结构简单，传动平稳，缓冲吸振，不受中心距限制， 具有过载保护(过载打滑，有安全保险作用) 。但不能保证准确 传动比,寿命较短
• 从动轮速度的降低量 用滑差率ε表示
v1 v2 100% v1 或：v2 (1 )v1 v1 ; v2 60 1000 60 1000 d p2 n1 i n2 d p1 (1 )
• 但实际应用中，由于ε很
小，可忽略，即：
n1 d p 2 d d 2 i n2 d p1 d d 1
三 传动类型选择 1. 功率与效率高 功率取决于传动原理，承载能力，载荷分布，工作速度， 制造精度，机械效率，发热情况 （带传动不宜用于大功率，蜗杆传动传递功率不宜过大， 齿轮传动应用广） 效率是评定传动性能的主要指标之一，其对立面为功率 损失（蜗杆传动效率最低） 2. 速度（一般速度范围） 主要运动特性之一，最大圆周速度和最大转速 3. 外廓尺寸，质量和成本 传动比与外廓尺寸有关 成本是￪则Fe ￪ ,而Fe ￪则F1和F2的拉力差增大，该差值的增大 反映了带和带轮之间摩擦力的变化。若其他条件不变，这个差值有 个极限，该极限将制约了带传动的能力。若超过这个极限，带传动 将会失效，即打滑出现。
二、带传动的最大有效拉力Fec及其影响因素
• 忽略带作圆运动时离心力，取主动轮上一小段带为分离体
1 180
小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。
打滑只可能发生在小带轮上
弹性滑动与打滑的区别
弹性滑动 打滑
发生 带的弹性变形，传动中紧边与松 过载，需要传递的圆周 原因 边的拉力差，引起带在轮面的弹 力大于摩擦力引起 性滑动 现象 局部带在局部轮面上，即滑动弧 整个带在带轮面上发生 上 弹性滑动
受力分析如下：Fy 0 :
1 d 2
1 1 fdN F cos d ( F dF ) cos d 2 2 1 若取： cos d 1 2 则：fdN dF (b)
d
Fx 0 : 1 1 dN F sin d ( F dF ) sin d 2 2 1 1 若取： sin d d 2 2 1 忽略：dF sin d 2 则：dN Fd (a )
f ——摩擦系数，对V带，采用fV
e f 1 ……（4） Fec 2 F0 f e 1
• 分析：由（4）式可知最大有效拉力与下列因素有关 (1)预紧力——F0 ￪ Fec ￪，但F0 过大，摩擦力加剧，缩短带寿命。 F0 过小，带传动的工作能力不能充分利用 (2)包角——α ￪ Fec ￪，为增大α应把紧边放在下面，松边在上面
F1 F2e f
e f 1 ……（4） Fec 2 F0 f e 1
三、带的应力分析
• 离心应力：
（表8-4）
qv2 c A
q——带单位长度质量,kg/m
2
c
V——带速,m/s
v
d d 1n1
60 1000
A——带截面积,mm(表8-1)
b1
1
b2
F1 F2 • 拉应力： 1 ; 2 A A h • 弯曲应力： b E dd
E——带的弹性模量
h——带的高度,mm（表8-1）
dd——带轮直径,mm
2
c
• 结论：带是处于变 应力下工作的，因此 在工作一定时间后将 发生疲劳破坏。其中 最大应力位于带进入 小轮处。
b1
1
b2
max c 1 b1
四、带的弹性滑动和打滑
1、 弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的相对 运动。
第三篇
机械传动
一 传动的重要性 1. 增速或减速 2. 速度调整 3. 实现多台工作机工作 4. 工作安全及维护方便 二 传动的分类 按工作原理分： 机械传动（包括带传动、绳传动、摩擦轮传动、齿轮传 动、链传动、螺旋传动和谐波传动等），液压传动，气 压传动，电传动 性能比较见表1 （液压传动输出力大、质量轻、体积小；运动平稳；可 实现无级调速；易实现自动控制；可实现过载保护实现 直线运动比机械传动简单。） 机械传动： 按传力方式：摩擦传动（带，摩擦轮），啮合传动（齿轮， 同步带） 按传动比：定传动比传动，变传动比传动
(3)摩擦系数——f ￪ Fec ￪，V带比平带的f大
受力分析小结
F1 F2 2F0 (1)
Ff F1 F2 Fe (2)
Fe F1 F0 2 F F2 F0 e 2
预紧力F0 紧边拉力F1 松边拉力F2 摩擦力的总合Ff
有效拉力Fe
……（3） 欧拉公式 最大有效拉力Fec 带传动时，当带有打滑趋 势时，摩擦力达到极限， 则带传动的有效拉力达到 最大有效拉力
8.2 带传动的工作情况分析
一、带传动的力分析
小 轮 给 带
大轮给带
带 给 大 轮
•工作时：带与轮间产生摩擦力Ff • 未工作时：预紧力F0套在两轮上 上边：两轮给带Ff的使其 带绕上主动轮的一边被拉紧，叫做紧边 放松，为松边，即： 带绕上从动轮的一边被放松，叫做松边 F0￫F2——松边拉力 • 以带为分离体，可以看出工作以后： 下边：两轮给带Ff的使其
1、失效形式：打滑，疲劳破坏 2、设计准则：在保证不打滑条件下，具有一定疲劳强度与寿命 3、单根带允许传递的基本额定功率P0(kW)
• 保证不打滑的条件是
Fe Fec
1 ) 1 A(1 f v 1
f v
Fe F1 F2 ; F1 F2e f v e e （2）代入（1）得： • 保证带寿命的疲劳强度条件： max 1 b1 c [ ] 1 Fec ([ ] b1 c ) A(1 f ) (3) e 则： 1 [ ] b1 c (2)
F1
d p1
F2
d p1
0
• 有效拉力Fe：带和带轮接触面上各点摩擦力 的总和。
• 带传动的功率P
Fe v P ; (kW ) 1000 式中：Fe ~ 有效拉力（N）；v ~ 带速（m ） s
• 紧边与松边拉力：
将（2）式代入（1）式可得：
Fe F1 F0 2 Fe F2 F0 2
多楔带传动：兼有平带与 V带的优点，柔性好，摩 擦力大，传递的功率高。 主要用于传递功率较大结 构要求紧凑的场合
三、V带的类型与结构
1、类型
2、结构：制成无接头的环形，截面结构如下： ——顶胶 ——抗拉体 ——底胶 ——包布 帘布芯：制造方便 绳芯：柔韧性好，抗弯强度高 适用于转速较高，载荷不大和 带轮直径较小的场合。
帘布芯结构
3、型号 绳芯结构
• 普通V带——h/ bp =0.7,分为：Y.Z.A.B.C.D.E七种型号
• 窄V带——h/ bp =0.9,分为：SPZ.SPA.SPB.SPC四种型号 窄V带：宽度缩小1/3，承载能力提高1.5~2.5倍, 适 用于传递动力大而结构紧凑的场合。
4、尺寸 • 截面尺寸
顶宽 节宽 高度 相对高度


楔角（40°）
带的节面：V带受弯曲时，带中长度及宽度尺寸与自由状态 时相比保持不变的那个面。节面的宽度称为节宽
轮槽节宽bp ：V带轮的轮槽与配用V带节宽相等处的槽宽 节圆直径 dd ：轮槽节宽处的直径 基准直径 dp ： V带轮在轮槽节宽处的直径 基准长度Ld ：在规定的预紧力下，在带轮基准直径dd上，而dd 与节宽bp相对应，V带的周线长度称为基准长度，Ld公称长度 表8-2
3.带轮的基准直径 功率一定，减小直径，会增大带有效拉力，v带根数增加。 不仅增大带轮的宽度，也增大载荷在v带之间分配的不均匀性。 另外，增加了带的弯曲应力。为避免弯曲应力过大，小带轮 基准直径不能过小。
dd dd min , 表8 6
4.带速v 功率一定，提高带速，可降低带的有效拉力，相应减少 带的根数或V带的横截面面积，减小带传动的整体尺寸； 提高带速，也提高了V带的离心应力，增加单位时间内 的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命。
P0：i 1 表8-4b
K
表8-5 表8-2
KL
三 带传动的参数选择
1.中心距a a大， ，N , 可提高带的寿命 a过大，加剧带的波动， 降低平稳性 , 增大整体尺寸 a小，相反 0.7(d d ) a 2(d d )
d1 d2 0 d1 d2
2.传动比i
i大 ， 带打滑 i 7, 常用i 2 ~ 5
拉紧，为紧边即： F0 ￫ F1 ——紧边拉力
• 若近似认为带总长度不 变，则：紧边力的增量 应等于松边力的减少量。
即：F1 F0 F0 F2 则：F1 F2 2F0 (1)
• 若取主动轮端的带为分离体，则：有ΣT=0
1
dp1
即：Ff
d p1
2 2 2 得：Ff F1 F2 Fe (2)
后果 从动轮圆周速度低于主动轮，传 引起严重磨损，传动失 动比不稳定，传动效率下降，引 效。优点：起到过载保 起带磨损和升温，降低带的寿命 护作用，避免其他零件 发生损坏
防治 弹性滑动不可避免，但选用大弹 措施 性模量的材料，可降低弹性滑动 保证： F1/F2<efα1
8.3 V带传动的设计计算
一、设计准则和单根带基本额定功率
dF (a)(b)联立： fd F F2 dF F1 两边积分： fd ln f F1 F 0 F2 则：F1 F2e f
——欧拉公式