《机械设计》讲义第八版濮良贵第8章.docx
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《机械设计》讲义第八版濮良贵第8章
§8
、
1.
2.
3.
4.
1
2
3
.、
1、
2、
第八章带传动
—1概述:
合来传递运动和动力。
特点：
1）结构简单，成本低
2）传动平稳
3）能缓冲减振
类型:
同步带
平带V带多楔带
图8-4摩擦型带传动的几种类型
）平带传动：
优点：
结构最简单
适用：
用于中心距较大的埸合
）V带传动：
优点：
（1）两侧面为工作面，带与带轮间的摩擦力比平带大
（2）允许的传动比较大，结构更紧凑
（3）V带已标准化，生产量大，成本更低适用：
应用最广泛
）多楔带传动：
优点：
柔性好、摩擦大，兼有平带和V带的优点适用：
传递功率较大、结构要求紧凑的埸合
4）同步带传动：
优点：
靠啮合传动、所需的张紧力小，传动可靠
适用：
要求传动比准确、结构紧凑等埸合。
V带的类型和结构：
类型：
普通V带、窄V带、宽V带、齿形
V带、联组V带等多种。
注：
普通V带最常用，以下主要讨论普通V带。
普通V带的结构等：
结构：
呈无接头环形，横截形为等腰梯形两腰夹角©=40°
种类：
按抗拉体的不同，分二种：
1）帘布芯V带：
抗拉体为帘布，制造较方便。
2）绳芯V带：
抗拉体为线绳，柔韧性好，弯曲强度高。
型号：
分Y、Z、A、BC、DE七种
截面尺寸，承载能力T
节面：
带垂直于底面弯曲时，带中既不伸长也不缩短的中性层面。
节宽bp：
带节面的宽度
轮槽节宽bp：
V带轮轮槽与配用V带节宽相等处的槽宽
节圆直径dp：
V带轮在轮槽节宽处的直径基准宽度bd：
国标规定的V带轮轮槽宽度
1）等于配用V带的节宽，即：
bd=bp
2）bd是一个无公差规定值
基准直径dd：
V带轮在轮槽基准宽度bd处的直径。
计算中，可取：
bd=bp
基准长度Ld：
在规定张紧力下，V带中与V带轮轮槽基准宽度相重合处的周线长度公称长度：
以基准长度Ld表示。
P.145.表8-1.
P.146.表8-2.
注：
1）V带的截面尺寸，
2）V带的基准长度系列，
与书中略有不同
§8—2带传动工作情况的分析：
一•几何计算：
1
.包角：
带与带轮的接触弧所对的圆心角
■/a=O1Q>>O2E=（dd2-dd》/2•••B很小，于是有：
sinO2E/a（dd2dd1）/2a
a1=n-2B=n-（dd2-dd1）/a[rad]=180°-57.3°x（dd2-dd1）/a
a2=n+2B=n+（dd2-dd1）/a[rad]
=180°+57.3°x（dd2-dd1）/a
2.基准长度Ld：
tcos
2
B=1-B/2!
B=（dd2-ddi）/2a
Ld
2AD弧（AB）
弧（CD）2acos色1
（2）虫
（2）
22
Ld
232（dd2dd1）
2
（dd2dd1）
4a
3.中心距a:
1
a{2Ld（dd1dd2
8
）J2Ld（dd1dd2）]28（dd2ddJ2}
二.带传动的受力分析:
1•预紧力Fo:
注：
2.摩擦力Ff:
注:
安装时，带紧套在两轮上而受到的拉力。
带传动不工作时，带两边的拉力均为Fo
带传动工作时，主动轮1以n1转动，靠其对带的带又靠Ff驱使从动带轮2转动。
图8-4.
）主动带轮1对带的Ff的方向与轮1周速同向。
）从动带轮2对带的Ff的方向与轮2周速反向。
Ff使带随之运动,
（vFf驱使带运动）
dpi
C
Fo
B
A
Fo
D
de'二de
N
WJO/
V!
n1、!
A
F+dF
F2
—
~C
n2
1
°、*
Ii
I
ai
—
\\
i
02/
\X
F1
a
dp2
图8-7带传动的工作原理图
3.紧边，松边：
在Ff作用下:
紧边：
带绕上主动带轮的一边
松边：
带绕上从动带轮的一边
4.Fo,F1,F2及Ff的关系：
带工作时的总长度不变
图8-8带与带轮的受力分析
拉力由Fo增大到Fi
拉力由Fo减小到F2
设:
（即:
1-FO=FO—F2
紧边拉伸量我边放松量），则:
又:
或F1+F2=2Fo：
」
取主动轮一侧的带为分离体，则
dp1dp1
M01Ff--F2--F1
22
（8-1）
pi
pi
Fe=Ff=F1—F2=1000P/VN
（8-2）
（8-3）
Ff=Fi-F2
5.有效拉力Fe：
带与带轮间摩擦力的总和Ff，即:
P——带传动传递的功率、kW；
v带速、m/s。
注：
由上式可见，P、V不同，带传动所需有效拉力Fe也不同
三.带传动的临界摩擦力Fec：
不计离心力时，圆心角dB所对的带微段受力如图8-4。
由图得:
（8-6）
式（8-1）、（8-2）、（8-4）和（8-5）联立求解，得临界摩擦力（即Fe的临界值）Fee：
F1Fec
ef
f
1
e
F2Fec
1
f
1
e
F2F1
ecof
e1
2.Fec的影响因素:
A——
带的横截面积，
mmP.145.表8-1
2.拉应力：
紧边：
c1=F1/A
MPa
松边：
C2=F2/A
MPa
F
1、F2
带的紧边和松边拉力，N
3.弯曲应力
cb：
cb~E•
h/ddMPa
h,E
带的高度（mm及弹性模量（MP）
d
d
带轮的计算直径（mm）b（V带轮即为基准直径）
注：
1）带中的最大应力出现在带绕上主动小带轮处（TC1>C2,Cb1>Cb2），且
CmaX^C1+Cbl+Cc（8-11）
2）带型一定（即h一定）时，DJ,—Cbf。
为避免Cb过大，要求dd>ddmin
ddmin——V带轮最小基准直径。
P.155.表8-6.
3）工作时，带轮一周-应力变化四次-疲劳破坏。
五.带的弹性滑动和打滑：
1.带的运动：
1）在主动带轮1上：
①带绕上轮1时，受拉力F，带速v=w（轮1周速）
2带由A—B时，带中拉力F?
—弹变带沿轮1后缩.
3带于B绕出轮1时，vVV1
因为：
A—B的过程中，带一面随轮绕进，一面沿轮后缩
2）在从动带轮2上：
情况与上相反,带一面随2绕进,一面沿2向前爬伸（TF2/F1）
结果使得：
v>V2（轮2周速）
2
•弹性滑动：
由于带的弹性变形引起的带与带轮间的相对滑动。
般传动中，£=1〜2%
3）注:
（1）Fe较小时，弹性滑动仅发生在带绕出带轮的部分接触弧上。
P.151.图8-10滑动弧——带与带轮间存在弹性滑动的接触弧静弧——带与带轮间不存在弹性滑动的接触弧
（2）Fe增大，滑动弧延长，静弧缩短
（3）Fe增大到最大有效拉力Fee时，小带轮的接触弧都成了滑动弧
（4）Fe大于最大有效拉力Fee时，小带轮与带将发生显著的相对滑动
3•打滑：
带与带轮发生显著相对滑动的现象。
1）载荷〉Fee时，出现打滑。
2）打滑总出现于小带轮上。
§8-3普通V带传动的设计计算：
-•设计准则和单根V带的基本额定功率
在不打滑的前提下，保证具有一定的疲劳强度和寿命。
于是:
注：
1）P0是单根V带在临打滑时所能传递的最大功率；
2）P0值受许多因素的影响，计算困难，工程中通过实验确定Pq值;
3）实验条件：
①a=180°②特定带长③工作平稳
4）R值：
普通V带：
P.152.表8-4a
二•单根V带的额定功率P
由于工作条件通常与实验条件不一致，所以需对R修正得单根V带的额定功率Pr:
Pr=（P0+△F0）KaK.（8-19）
△Pq——i工1（即dd2^dd1）时，单根V带额定功率的增量；P.153.表8-4b
Ka——包角系数，P.155.表8-5
Kl——长度系数，P.146.表8-2
三.带传动的参数选择
1.中心距a
1）at：
优：
包角T、单位时间内带的绕转次数J、带寿命T
缺：
带松边抖动T、带传动的平稳性J
2）a：
一般初选ao
0.7（dd计dd2）2.传动比i:
1）it：
缺：
包角带传动易打滑
2）i值：
一般要求：
i<7
推荐：
i=2〜5
3.带轮基准直径dd：
1）ddJ：
优：
带传动尺寸J
缺：
①带速J、带传动的有效拉力t、带的根数t、带轮宽度t
②带弯曲应力t、带寿命J
2）dd值：
要求：
dd》（dd）min
（dd）min:
V带轮的最小基准直径，P.155.表8-6
4.带速v：
1）vT：
优：
传动功率P一定，有效拉力Fe=1000P/vJ，带根数带传动尺寸J缺：
带的离心应力T、单位时间内带的应力循环次数T,带寿命J
2）v值：
推荐v=5〜25m/svma<30m/s
四.带传动的设计计算
1•已知条件和设计内容：
1）原始数据：
①传递的功率P,转速ni,n2（或传动比i）
②传动位置要求，工作条件等。
2）设计内容：
确定带型，带长，根数，中心距，带轮直径及其结构尺寸等。
2.设计步骤和方法：
1）确定计算功率Pa：
Pca=KaPkW
P——传递的额定功率（如：
电机功率），kw
Ka——工作情况系数。
P.156.表8-7.
考虑①载荷性质②工作时间长短等因素
2）选择带型：
按Pea,小带轮转速n1，P.157.图8-11带型。
3）确定带轮的基准直径dd1和dd2：
1初选dd1：
⑴满足dd>（dd）min（dd）min——最小基准直径，P.155.表8-6
⑵符合V带轮基准直径系列，P.157.表8-8
2验算带速v:
v=ndd1m/60000=5〜25m/s
vmax<30m/s
3计算dd2：
dd2=idd1
并圆整至符合P.157.表8-8的V带轮基准直径系列。
4）确定中心距a、带基准长度Ld：
1初定ao：
0.7（dd计dd2）2定Ld:
⑴估算：
Ld0〜2a0+n（dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/4a。
⑵定Ld：
由Ld0P.146.表8-2选取相近的Ld
►
3定a：
⑴a值：
a〜a0+（Ld-Ld0）/2
⑵a的变动范围:
max=a+0.03Ld
匕amin=a—0.015Ld
⑴新带安装时，预紧力应为上式F0的1.5倍•新带易松弛）⑵式中，Pea,乙V,Ka,q等符号意义同前。
zFo
）求压轴力Fp:
1.1
Fp2zFocos2zFoeos（）2zFosin-
Fp
、zFo
图8-13压轴力计算示意图
2222
B——带紧边与松边的夹角
—带的根数。
0单根带的初拉力。
a1主动轮上的包角。
§8—4V带轮设计：
1.设计内容
根据带轮的基准直径及转速，确定带轮的材料、结构、尺寸、公差及技术要求等
2.带轮材料：
1.一般埸合：
铸铁。
常用牌号，HT150HT200
2.高速处：
铸钢。
3.小功率处：
铸铝或塑料。
3.结构尺寸：
1.实心式：
适用：
dd<2.5dP.160.图8-14a.
2.腹板式：
dd<300mmP.160.图8-14b.
3.孔板式：
适用：
dd<300mm且D-d>100mmP.160.图8-14c.
4.轮辐式：
适用：
dd>300mmP.160.图8-14d.
注：
1）上述参量：
dd带轮基准直径，mm
d带轮轴的直径，mm
Di带轮轮缘的内径，mm
2）带轮的结构尺寸参见：
P.161.表8-10及P.160.图8-14.
四.V带轮的轮槽
1.轮槽尺寸与所用V带的型号相对应，见P.161.表8-10
2.轮槽两工作面的夹角©<40°（即V带两工作面的夹角）
I带绕上带轮弯曲时，内层受压膨胀，外层受拉收缩
•••楔角©变小，带轮槽角也应相应地减小
3.工作时，V带顶面不能超出带轮外圆、底面不能与轮槽底面接触
§8—5V带传动的张紧、安装与防护
二V带传动的张紧
为防止带因塑性变形和磨损而松弛，致使带传动工作能力下降，须加张紧装置
1.
定期张紧装置：
2.
自动张紧装置:
1）张紧轮轮槽尺寸同带轮，直径小于小带轮直径
②尽量靠近大带轮，以使对a1的影响尺量小
fay.■
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n1卜
fri1|
i
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\-4-J
i
匚二
\/二笛二二•二i
入:
X
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n2*!
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一_
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1
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1
图8-16带的自动张紧装置
图8-17张紧轮装置
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