第七章机械传动

1、普通V带与带轮的结构
1）包布层：由胶帆布制成， 起保护作用； 帘芯结构
绳芯结构
2）顶胶：由橡胶制成，当带弯曲时承担拉伸； 3）底胶：由橡胶制成，当带弯曲时承受压缩；
4）抗拉层：由几层挂胶帘布或浸胶的棉线（或尼龙） 绳构成，承受基本拉伸载荷。
2、带的型号
普通v带：楔角为40o，相对高 度（h/bd）为0.7的三角带。
二、链条与链轮
1）链条：一系列常为金属的链环或环形物，其 链节一般分内链节和外链节。
套筒滚子链
组成：1－内链板 2－外链板 3－销轴 4－套筒 5－滚子
传动链的结构特点1
滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。
内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈连接；
外链板 内链板 滚子 套筒 销轴
滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载 能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不 易均匀，故排数不宜过多一般不超过4排。
链节数以取为偶数为宜，这 样可避免使用过渡链节，因为过 渡链节会使链的承载能力下降。 链条的接头处固定形式有：
7、带传动的张紧
带必须在预张紧后才能正常工作； 运转一定时间后带会松弛，为了保证带传动能 力，必须重新张紧，才能正常工作。
常见的张紧装置有以下几种类型： 1）定期张紧装置
2）自动张紧装置
3）张紧轮装置
8、带传动的维护
（1）安装皮带时，应通过调整中心距使皮带张紧，
严禁强行撬入和撬出，以免损伤皮带。 （2）带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐 蚀带，也不能曝晒。 （3）不同厂家V带和新旧不同V带，不能同组使用,
例题1
一平皮带传动，传递的功率P=15kW，带速 v=15m/s，带在小轮上的包角1=170o(2.97rad)，带 的厚度=4.8mm，宽度b=100mm，带的密度 =1×10-3kg/cm3，带与轮面间的摩擦系数f=0.3。 求（1）传递的圆周力； （2）紧边、松边拉力； （3）所需的预拉力； （4）作用在轴上的压力。
2、带传动的受力分析
安装时，带必须以一定初拉力张紧在带轮上。 带工作前
松边退出主 动轮的一边 F2 F0 F0 F2 n2 Ff 此时，带只受 初拉力F0作用 Ff －带轮作用 于带的摩擦力 因摩擦力作用： 紧边拉力由F0 增加到F1； 松边拉力由F0 减小到F2 。
带工作时
紧边进入主 动轮的一边
3. 多楔带传动— 相当于平带 与多根V带的组合兼有两者的 优点，适于传递功率较大要求
结构紧凑场合。
4. 圆形带— 截面形状为圆形 ，牵引力小，常用于仪器和家
用电器中。
带传动主要性能：
带的速度V：一般为V=5～25m／s ； 传动比i： 单级传动比：平型带4~5，V（三角） 带7~10，同步齿型带＜10 ； 效率 ： 传动效率0.94～0.97 带传动多用于中小功率电动机与机械之间的动 力传递。目前V带传动应用最广，平带传动应用已 大为减少。但在多轴传动或高速情况下，平带传 动仍然很有效。
∵ F1 > F 2 ∴ ε1 > ε2
F2 Ff n1
F2 n2 Ff F1 F 1
带绕过主动轮，逐渐缩短并沿 轮面滑动，带速落后于轮速。
带绕过从动轮，逐渐被拉长并沿轮面滑动，带速超前轮速。
这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。
此时，两轮的圆周速度分别为：
v1
d1n1
60 1000
带长L： L＝2AB+BC+AD
2a cos (d 2 d1 )

2
(d1 d 2 )
B
A
(d 2 d1 ) 2 2a (d1 d 2 ) 2 4a

D C
已知带长L，由上式可得中心距：
2 L (d1 d 2 ) [2 L (d1 d 2 )]2 8(d1 d 2 ) 2 a 8
（1）传递的圆周力
P Fv 1000
1000 P 1000 15 F 1000 (N) v 15
（2）紧边、松边拉力
F1 F2 F 1000 F1 F2 e f
170 1 2.97 rad) （ 180

F1 1694 (N) ,
∴
qv2 d FC d
即： C F

qv 2 N
则离心拉力Fc 产生的拉应力为：
FC qv2 C A A MPa
注意： 虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段， 但其产生的拉应力却作用于带的全长，且各剖面处 处相等。
3、带弯曲而产生的弯曲应力σb
带绕过带轮时发生弯曲，由材料力学公式 y 得带的弯曲应力：
2
ε反映了弹性滑动的大小，ε随载荷的改变而改 变。载荷越大，ε越大，传动比的变化越大。
对于V带：ε≈0.01~0.02，一般计算时可忽略不计
弹性滑动引起的不良后果： ●产生摩擦功率损失，降低了传动效率； ●使从动轮的圆周速度低于主动轮，即v2<v1； ●引起带的磨损，并使带温度升高 ；
弹性滑动与打滑的区别
1 2 3 ...
T2 9550 P2 n2
T2 T1i
4、转矩
T1
9550 P1 n1
示例7-1
§2 带传动
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。 带的传动过程：
原动机转动
驱动主动轮
主动轮转动
带与轮摩擦
从动轮转动
一、带传动的类型
从传动方式来看，主要可以分为两种：
4、 带传动的运动分析
两种滑动现象：
打滑 —由于过载引起的全面滑动，是带传动的一种 失效形式，应当避免。 弹性滑动 —正常工作时的微量滑动现象，由拉力差（带 紧边与松边拉力不等）引起的，不可避免。
设带材料符合变形与应力成正比规律，则变形量为： 紧边：
F 1 1 AE
松铝或塑料
5、带轮结构
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。轮毂是带轮 与轴的联接部分，轮缘与轮毂则用轮辐（腹板）联接 成一整体。
V带轮按腹板（轮辐）结构不同,可分为：
（1）实心带轮
直径较小时采用
（2）腹板带轮
中等直径时采用
（3）轮辐带轮
F2 694 (N)
（3）所需的预拉力
1 1 F0 ( F1 F2 ) F0 ( F1 F2 ) Fc 2 2 （4）作用在轴上的压力
F0
1 FQ
FQ
F0
F0
F0
仅考虑在预紧力作用下的压力作用 FQ 2 F0 sin 2
三、普通V带传动的结构、安装与维护
F2 ＝ F0 －F/2
传递功率： P ＝ F v /1000 kW v 为带速 P 增大，所需F（即Ff ）加大，但Ff 不能无限增大。
当Ff 达到极限值时，带传动处于即将打滑的临 界状态。此时，F1 达到最大，而F2 达到最小。
F1 e f F2
e f 1 F 2 F0 f e 1
显然： dd↓ →σb ↑ 故： σb 1 > σb 2 与离心拉应力不同，弯曲应力只作用在绕过 带轮的那一部分带上。
带横截面的应力为三部分应力之和。
max 1 c b1
最大应力发生在: 紧边开始进入小带轮处。
带受变应力作用，当应力循环到一定次数时，将 使带产生疲劳破坏。
f 为摩擦系数，α为带轮包角。
欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前，紧、 松边拉力的最大比值。
影响最大有效圆周拉力的因素:
初拉力F0 ：增大F0有利于提高带的传动能力， 避免打滑。但F0 过大将使带发热 和磨损加剧，从而缩短带的寿命。 包角 ： ↑ →F ↑ 带所能传递圆周力增加，传 动能力增强，故应限制小带轮最小包角 1。 摩擦系数 f ：f↑ →F↑ , 传动能力增加， 对于V带，应采用当量摩擦系数 fv。
m / s ， v2
d 2 n2
60 1000
m/ s
滑动率ε： 带弹性滑动引起从动轮圆周速度降低率。
v1 v 2 d1 n1 d 2 n2 d 2 n2 1 . v1 d1 n1 d1 n1
传动比i：
n1 d2 i n2 d1 (1 )
n1d1 (1 ) 从动轮的直径d ： d 2 (1 )d1i n2
2 、离心力产生的拉应力σc
带绕过带轮作圆周运动时会产生离心力。
设作用在微单元弧段dl 的离心力dFNC,
dFNC v2 v2 dm dl q r r 2 v (rd )q qv2 d r
dFNC
其两端拉力Fc 为离心力引起的拉力。 由水平方向力的平衡条件可知：
dFNC d 2 FC sin FC d 2 d d 取：sin 2 2
Ff
n1
F1 F 1
F = F f = F1 – F 2
F 为有效拉力，即圆周力
带是弹性体，工作后可认为其总长度不变： 紧边拉伸增量＝松边拉伸减量 即紧边拉力增量＝松边拉力减量＝△F F1 ＝ F0 ＋△F F2 ＝ F0 －△F 由F = F1 – F2，得： F0 ＝(F1 ＋F 2) / 2 F1 ＝ F0 ＋F/2
单级传动比：通常i ≤8 中心距： amax ≤5～6mm 传动功率： 通常P≤100kw； 传动速度： 通常v<15m/s；
传动效率： 闭式0.95～0.98；开式0.90～0.93；
4）应用
适于两轴相距较远，如农业机械、建筑机械、石 油、采矿等。中低速传动：传动比≤8，P≤100KW， V≤12-15m/s，无声链最大线速度可达40m/s（不适于冲 击与急促反向等情况）。
以免载荷分布不匀，反而加速新带的损坏。