第7章 带传动与链传动
带传动和链传动的特点
带传动和链传动的特点传动方式是机械传动中十分重要的一个环节，其作用是将能量传递到所需要的位置，从而完成所需的工作。
而在传动方式中，带传动和链传动是两个常见的方式，它们各有自己的特点和应用场景。
带传动是将能量通过带子或皮带传递到需要的位置，其优点在于传递平稳，噪音小，安装方便，成本较低。
带传动在工业和农业生产中都有广泛的应用，如机床上的传动、农机上的传动等。
带传动的特点主要体现在以下几个方面：1、平稳性：带传动的平稳性较好，因为带子可以缓冲传递过程中的冲击和振动，从而减少了噪音和振动。
2、安全可靠：带子材料的柔韧性使得其对机器的轴承和传动装置产生的冲击和振动吸收能力较好，从而增加了机器的寿命。
3、运转平稳：由于带子与轮毂之间的接触面积较大，使得带传动能更加平稳地运转，从而减少了机器的运转噪音。
4、安装方便：带传动的安装较为简单，不需要太多的专业技能，只需将带子绕在轮毂上即可。
链传动则是通过链条将能量传递到需要的位置，其优点在于传递效率高、传动力矩大、可靠性高。
链传动在机械制造、航空航天、交通运输等领域都有广泛的应用。
链传动的特点主要体现在以下几个方面：1、传递效率高：由于链条的刚性较高，能够在传递过程中减少能量的损失，从而提高传递效率。
2、传动力矩大：链条能够承受较大的拉力，因此能够传递较大的力矩，适用于需要传递大功率的场合。
3、可靠性高：链条的材质和工艺要求较高，因此它的可靠性也较高，适用于对传动要求较高的场合。
4、使用寿命长：链条的使用寿命较长，不容易出现松动和断裂等问题，从而减少了维护和更换的成本。
在实际应用中，带传动和链传动各有其适用的场合。
带传动适用于需要传递较小功率的场合，如机床、农机等；而链传动适用于需要传递较大功率的场合，如飞机、汽车等。
总的来说，带传动和链传动都是机械传动中重要的传动方式，各自具有自己的特点和优势。
在具体应用中应根据实际需要选择合适的传动方式，以达到最佳效果。
带传动与链传动
带传动及链传动
1、了解带传动的类型及结构和标准；
2、初步理解带传动的受力分析，理解打滑和弹性滑动现象
3、了解带传动的主要失效形式和设计准则；
4、初步掌握带传动的的设计步骤。
重点：1、带传动的受力分析，理解打滑和弹性滑动现象
2、带传动的的设计步骤
难点：带传动的的设计步骤
组织教学----引入课题----讲解新课----练习----总结
无
图9—14 采用张紧轮张紧装置
——单根胶带考虑传动比i 影响的功率增量
︒=180α，即DD1=D2的条件计算。
而当传动比越大，从动轮直径就越比主动轮直径大，带绕上从动轮时的弯曲应力应比绕上主动轮时小，其传动能力将有所提高。
1000/1.n T (KW)
——主动轮转速（rpm ）
——单根胶带所能传递的扭矩的修正值，N.m
也可直接查表确定 ⑧确定带的初拉力F0（单根带） 2)5.2(500V q K K VZ P ca ⋅+-⋅
α
α。
第七章 链传动
第七章链传动§7-1概述§7-2 传动链的结构特点§7-3 滚子链链轮的结构设计§7-4 链传动的运动特性§7-5 链传动的受力分析§7-6 滚子链传动的设计计算§7-7 链传动的布置、张紧与润滑第一节概述链传动是由主动链轮、从动链轮和绕在两链轮上的一条闭合链条所组成（如图所示），以链作为中间挠性件，靠链的一个个链节与链轮轮齿啮合来传递运动和动力。
一、链传动的特点概述与带传动比较，链传动的主要优点是：1）无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，传动可靠。
2）所需张紧力小，作用于轴上的压力小。
3）相同工况下，结构尺寸更为紧凑。
4）能在恶劣环境（多尘、高温、多油）下工作。
5）传动效率高，承载能力高。
与齿轮传动比较，链传动的主要优点是：1）易于实现较大中心距的传动。
2）制造与安装精度要求低，成本低。
链传动的主要缺点是：1）瞬时传动比和瞬时链速不恒定，传动不平稳，工作时有噪声。
2）不宜用于载荷变化大和急速反向的传动中。
概述二、链的种类链有多种类型，按用途不同可分为传动链、起重链、牵引链三种。
起重链主要用于起重机提升重物，链速v≤0.25m/s；牵引链主要用于运输机械移动重物，链速v≤2~4m/s；传动链主要用于传递运动和动力，链速v≤15m/s，生产与应用中，传动链占主要地位。
本章只讨论传动链。
三、链传动的应用链传动的应用范围很广。
适于两轴相距较远，平均传动比准确，对平稳性要求不高，工作环境恶劣等场合。
如农业机械、建筑机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等的机械传动中。
通常链传动工作范围是：传递的功率P≤100 kW，传动比i≤8，链速v≤15m/s，中心距a≤5~6m。
现代先进的链传动技术已能使优质滚子链的传递功率达5000kW，链速可达35m/s。
第二节传动链的结构特点在链传动中按链条结构不同主要有滚子链和齿形链两种。
一、滚子链单排滚子链双排滚子链滚子链的结构如图所示。
第7章链传动
Kp——多排链系数，双排链时Kp=1.7，三排链时Kp=2.5，四排链时Kp=3.3。 根据式（7–9）求出传递的功率，由图7–15查出合适的链号和链节距。
4．链速v
v
z 1 pn 1 60 1000
15 m/s
5．链节数LP和链轮中心距a 链传动的中心距过大或过小对传动都会造成不利影响。 设计时一般取中心距a0=(30～50)p，最大取a0max=80p。 链条的长度以链节数Lp来表示，链节数为：
标记示例：
08A-1×86 GB/T1243–2006
齿形链
齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链 轮轮齿相啮合而传递运动。
齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导 板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的 链轮结构简单。 齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。
若p一定，z d 因此，为了保证链的使用寿命，不致过早产生 跳齿或脱链，除应满足规定的润滑状态外，还有必 要限制链轮的最大齿数。
2．疲劳破坏
在润滑充分和设计、安装正确的条件下，疲劳 强度是决定链传动承载能力的主要因素。 3．铰链胶合 铰链胶合与链轮转速关系极大，因此，链轮的 转速应受胶合失效的限制。 4．链被拉断 各种失效图片
三、链传动的动载荷 1.由于链速和从动轮的角速度是变化的，从而产生了相应的加 速度和角加速度，因此必然引起附加动载荷。
a dv dt r1 1 sin d dt r1 1 sin
2
当销轴位于=±1/2时，加速度最大，即
a max r1 1 sin
2
2
23 58 2
带传动,链传动,齿轮传动的相同点和不同点
带传动,链传动,齿轮传动的相同点和不同点相同点：
1. 传动存在于机械设备中，用于将能源从一个地方传递到另一个地方，以完成机械运动。
2. 这三种传动方式都是通过连轴器连接不同的可能性。
3. 这三种传动方式都需要保持足够的润滑来减少摩擦和磨损。
不同点：
1. 带传动是一种力传递方式，利用带子和滚轮的摩擦来传递轴的动力。
链传动使用链条将轴与轮连接在一起，其工作原理类似于带传动。
2. 齿轮传动则是利用齿轮之间的齿合来传递轴的动力。
齿轮传动的主要优点是能够传输高扭矩和高速率。
3. 带传动和链传动易于曲线驱动和不对中间线，齿轮传动需要大量的精确制造工艺，以保持齿轮的密合。
4. 带传动和链传动的优点在于其耐磨性和低噪音特性，这是因为它们可以吸收由于对齿轮的不正确使用或制造而引起的噪音和振动。
5. 齿轮传动的另一个主要优点是，它可以实现正反转和无论输入输出速度变化，其传动比不变。
6. 相对于带传动和链传动，齿轮传动更加精确可控，可以利用齿轮的数量和尺寸来实现特定的速度和转矩比。
总的来说，带传动、链传动、齿轮传动各有优劣，应按照所需的速度、扭矩、噪音、节能、寿命和制造成本等要求选择合适的传动方式。
第七章 链传动
第七章 链传动§7-1 链传动的特点和应用1．组成：链传动由装在平行轴上的主动链轮、从动链轮和绕在链轮上的链条组成。
工作时，靠链条链节与链轮轮齿的啮合带动从动轮回转并传递运动和动力。
2．特点：1）由于链传动属于带有中间挠性件的啮合传动，所以可获得准确的平均传动比；2）与带传动相比，链传动预紧力小，所以链传动轴压力小，而传递的功率较大，效率较高，链传动还可以在高温、低速、油污等情况下工作；3）与齿轮传动相比，两轴中心距较大，制造与安装精度要求较低，成本低廉。
4）链传动运转时不能保持恒定的瞬时传动比和瞬时链速，所以传动平稳性较差，工作时有噪音且链速不宜过高。
3．应用：适用于中心距较大，要求平均传动比准确的场合。
传动链传递的功率一般在100kW 以下，最大传动比8max i ，链速不超过15m/s 。
本章主要讨论滚子链。
§7-2 传动链的结构特点一．滚子链滚子链是由滚子1、套筒2、销轴3、内链板4和外链板5组成。
内链板和套筒之间、外链板与销轴之间分别用过盈联接固联。
滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。
当内、外链板相对挠曲时，套筒可绕销轴自由转动。
滚子活套在套筒上，工作时，滚子沿链轮齿廓滚动，减轻了齿廓的磨损。
链的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。
因此，内、外链板间应留少许间隙，以便润滑油渗入销轴和套筒的摩擦面间。
内、外链板制成8字形，是为了使链的各剖面具有相近的抗拉强度，也可减轻链的质量和运动时的惯性力。
传动链使用时首尾相连成环形，当链节数为偶数时，接头处可用内、外链板搭接，插入开口销或弹簧夹锁住。
若链节为奇数，需采用一个过渡链节才能首尾相连，链条受拉时，过渡链节将受附加弯矩，所以应尽量采用偶数链节的链条。
滚子链与链轮啮合的基本参数是节距p 、滚子外径d 1和内链节内宽b 1。
其中，节距是滚子链的主要参数。
节距增大时，链条中各零件的尺寸也要相应增大，可传递的功率也随之增大。
机械基础_第七章
40
V带弯绕在带轮上时，在弯曲平面内保持原长不变的周线称为节线，V带中所 有节线构成的平面称为节面，其宽度称为节宽bp。为方便V带的识别，通常在V带 的外层表面印刷一定的标记，普通V带的标记由带的型号、基准长度公称值和标 准号组成。其中，基准长度即V带节线的长度，用Ld表示，其值可从规定的系列 中选取。例如，标记B1250 GB/T 11544—1997表示依据国家标准GB/T 11544— 1997制造、基准长度为1 200 mm的B型普通V带。
（a）同步带传动
（b）汽车发动机正时系统
同步带传动的组成及应用
7.1.1 带传动概述
3. 带传动的特点和应用 带传动的优点
传动带具有弹性，能缓冲吸振，传动过程平稳，噪声小；过载时，摩擦型带与 带轮间会出现打滑，从而防止传动零件的破坏，具有过载保护的功能；结构简单、 使用及维护方便，制造和安装精度要求不高；适用于中心距较大的传动。
7.1.2 V带和V带轮
2. 普通V带的型号和标记
普通V带的截面为等腰梯形，根据国标GB/T 11544—1997《普通V带和窄V带 尺寸》的规定，普通V带按截面尺寸由小到大可分为Y，Z，A，B，C，D，E共七 种型号。在其他条件相同的情况下，截面尺寸越大，传递的功率越大。它们的具 体尺寸如下表所示。
带传动和链传动
齿形带
（6）齿孔带：
3）按用途分：
（1）传动带 传递动力用
（2）输送带 输送物品用。
传动带
输送带
3.带传动的主要传动形式
1）按照传动比分类
定传动比、有级变速、无级变速。
2）根据传动的布置情况
a、开口传动 在这种传动中，两轴平行且都向同一方向回转。它是应用最 广泛的一种带传动形式。
b、交叉传动（图a） 交叉传动用来改变两平行轴的回转方向。由于带在交叉处互相 摩擦，使带很快地磨损，因此采用这种传动时，应选用较大的中心 距（amin≥ 20b，b为带宽度）和较低的带速（vmax ≤15m/s) 。
五、设计准则和单根V带的额定功率
失效形式：打滑和疲劳断裂（如脱层、撕裂或拉断）。 设计准则：在保证不打滑的条件下，应具有一定的疲劳 强度和寿命。 单根带的许用功率P0
Fmax v 1 v F1 (1 f v ) 1000 1000 e 1 v 1 A(1 f v ) 1000 e 1 Av P0 ([ ] c b1 )(1 f v ) 1000 e P0
带的标记： 普通V带和窄V带的标记都是由带型、带长和标准 号组成。 例如： A型、基准长度为1400㎜的普通V带，其标 记为： A-1400 GB11544-89。
又如： SPA型、基准长度为1250㎜的窄V带，其标 记为： SPA－1250 GB12730－91。
带的标记通常压印在带的外表面上，以便 选用识别。
=0.01～0.02
n1 d2 i (1 ) n2 d1
因带传动的滑动率ε=0.01-0.02,其值不大，可不予考虑。
n1 d 2 i理 n2 d1
打滑：过载引起带与带轮间显著的相对滑动； 应该避免。
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1
离心力虽然只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的 拉力却作用于带的全长，故各处的离心应力大小相等。
7.2 带传动的工作情况分析
3 、弯曲应力
2Ey b E d
E
MPa
带的弹性模量 MPa y 带的中性层到外层的距离 mm d 带轮的基准直径
当大、小两带轮基准直径不相等时，带绕在小带轮上 时的弯曲应力大于绕在大带轮上时的弯曲应力。为了 避免弯曲应力过大，带轮基准直径就不能过小。
X轴-扭矩
Y轴-弯矩
Z轴-弯矩
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.2 带传动的应力分析
应力
受力物体截面上单位面积上的内力
应力
应力法向分量和切向分量
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.2 带传动的应力分析
应变
物体在承受外界作用时，内部除了产生应力 外，还会产生变形。
拉伸杆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ微元 正方形的变形
正应变
7.1 带传动的类型和特点
7.1.3 带传动的几何尺寸
带的基准长度Ld为：
(d 2 d1 )2 Ld 2a (d 2 d1 ) 2 4a
7.2 带传动的工作情况分析
7.2.1 带传动的受力分析 F0
松边 紧边
F2F0
Ff
静止时，两边拉力相等=F0→张紧力 F0F 1 工作时: 拉力增加紧边： F0→F1 紧边拉力 拉力减少松边： F0→F2 松边拉力 工作状态: 带两边拉力不相等
重力张紧
张紧轮
7.3 普通V带传动的设计计算
7.3.1 带传动承载能力计算
1 设计准则 带传动的设计准则为：在保证带传动不打滑的情况下， 带具有一定的疲劳强度和使用寿命。
2．单根V带所能传递的额定功率
max 1 b1 c
ef F1 F f e 1 1 1 1 Fec F1 (1 fv ) 1 A(1 fv ) ([ ] b1 c ) A 1 fV e e e 1 ([ ] b1 c ) A(1 fv )v e P0 kw 1000
上节课回顾
带传动的应力分析
内力、应力、应变 紧边和松边拉力产生的拉应力
7.2 带传动的工作情况分析
2 、离心力产生的拉应力
2Fc sin( 2) F
即
Fc
F
m v2 rqv2 F qv2 r r
Fc q 2 故： c MPa A A
q A
带每单位长的质量 kg m 2 带的横截面面积 mm
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.3 带传动的弹性滑动和打滑
由于带的弹性变形而引起的带与带 轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动。
打滑是由于过载而引起的全面滑动， 是传动失效，应当避免的。
弹性滑动是由带材料的弹性和紧边、 松边的拉力差引起的，是正常工作时的 固有特性，是不可避免的，但是会降低 传动效率；引起带的磨损；带温升高。
带是弹性体，弹性形变 F F1 F2 EA 1 2 EA EA
点绕上主动轮时，此时带的速度与带轮 速度相等，当带绕过主动轮时，带的拉 力由 F1 降到 F2，带的弹性变形也就随 之逐渐减小，带沿带轮逐渐缩短并向后 收缩，带的速度要落后于带轮，因而两 者之间必然发生相对滑动。
带绕过从动轮时也发生类似的现象，带将逐渐伸长，也要沿 轮面滑动，不过在这里是带速度超前于从动轮的圆周速度。
dN
fdN
2 2 d d fdN ( F dF ) cos F cos 摩擦力： 2 2
sin d d d d ; cos 1; dF 0 2 2 2 2 dF fd F
dd
得：
d 2
F+dF F1
对包角为0-α段 进行积分，得：
F1 f e F2
7.2 带传动的工作情况分析
工业机器人关节
电刨子
手扶拖拉机
全自动纸盒窗口贴膜机
7.1 带传动的类型和特点
构成 工作原理 : 主动轮1、从动轮2、环形带3 : 靠带与带轮接触弧间的摩擦力 传递运 动和动力。 适用于主动轴和从动轴相距较远的传动
7.1 带传动的类型和特点
7.1.1 带传动的类型
开口传动
按 传 动 交叉传动 形 式 分
2 2 1
上节课回顾
带传动的构成、工作原理、类型
传动形式、工作原理 带传动的优缺点、适用范围 V带的类型、结构 节面、节宽、基准直径、基准长度 带传动的几何尺寸 大、小带轮基准直径、中心距、包角、基准长度 带传动的受力分析 静止和工作状态的紧松边拉力、张紧力关系 有效拉力、打滑、欧拉公式 最大有效拉力影响因素 预紧力、包角、摩擦系数
机 械 学 基 础
机械学基础
绪 论 带传动与链传动 齿轮传动机构 机械设计的力学基础知识 机械工程材料及钢的热处理 机械零件设计制造 的结构工艺性 机械精度设计基础 机构的组成原理及 平面连杆机构 凸轮机构
间歇运动机构
连接
齿轮传动设计 轴与联轴器
轴承 弹簧
7 带传动与链传动
7. 1 带传动的类型和特点 7. 2 带传动的工作情况分析 7. 3 普通V带传动的设计计算 7. 4 链传动*
7.1 带传动的类型和特点
7.1.2 V带的类型与结构
V带分类： 普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组 V带、齿形V带等，其中普通V带应用最广。
7.1 带传动的类型和特点
V 带结构： 1－包布层；2－顶胶层；3－抗拉体；4－底胶层。 抗拉体的结构分为：帘布芯和绳芯结构。
1
2 3 4
帘布结构制造容易
7.1 带传动的类型和特点
基准 长度 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 2240 2500 2800 3150 3550 4000
长度系数KL
Y Z 1.06 1.08 1.10 1.14 1.16 1.18 A 0.89 0.91 0.93 0.96 0.99 1.01 1.03 1.06 1.09 1.11 1.13 1.17 1.19 B 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.95 0.98 1.00 1.03 1.05 1.07 1.09 1.13 C 0.83 0.86 0.88 0.91 0.93 0.95 0.97 0.99 1.02 D 0.83 0.86 0.89 0.91 E
Y
6 5.3 4.0
Z
10 8.5 6.0
A
13 11 8.0
B
17 14 11
C
22 19 14
D
32 27 19
E
38 32 25
楔角φ
每米质量q/(kg/m) 0.04 0.06 0.1
40˚
0.17 0.30 0.6 0.87
V带轮与配用V带节宽相对应的带轮直径称为基准直 径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，并以Ld表示V带的基准长度。
－两轴平行 同向回转
－两轴平行 反向回转
半交叉传动－两轴交错
7.1 带传动的类型和特点
7.1.1 带传动的类型
平带传动－底面是工作面，可实现多 种形式的传动
按 工 作 原 理 分 摩 擦 传 动 Ｖ带传动－带两侧面是工作面，承载 力大，只用于开口传动 多楔带传动－具平带弯曲应力小、Ｖ 带摩擦力大的优点 同步带传动－具带与链传动的特点
绳芯结构抗弯强度高
7.1 带传动的类型和特点
V带弯曲时，顶胶伸长，底胶缩短，存在一个面，该面的 长度和宽度与自由状态时一样。该面称为带的节面，带的 节面宽度称为节宽bd。
7.1 带传动的类型和特点
普通V带的类型： 按照其截面形状的大小，普通V带分为Y、 Z、A、B、C、D、E七种型号；
型 号
顶宽b 节宽bd 高度h
7.2 带传动的工作情况分析
滑动率：由于弹性滑动引起从动轮圆周速度v2低于主 动轮圆周速度v1，其相对降低率通常称为带传动滑动 系数或滑动率：
1 2 d1n1 d2 n2 d2 1 1 1 d1n1 d1 i
通常：
n1 i n2
(1 ~ 2)%
n1 d2 i n2 d1 (1 )
d1n1 d 2 (1 ) n2 n2 (1 ) d1n1 d
考虑滑动率时的传动比： 从动轮直径： 从动轮转速：
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.4 带传动常用的张紧方法
1 定期张紧装置
摆架式
滑道式
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.4 带传动常用的张紧方法
2 自动张紧装置 3 带有张紧轮的张紧装置
预紧力 F0
： F0
F
F
包 角 ： 摩擦系数f： f
F
V带？
在初拉力一定的情况下,带与带轮之间的有效拉力有一极限值。
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.2 带传动的应力分析
内力
截面上的分布力
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.2 带传动的应力分析
内力
X方向-轴力 Y方向-剪力 Z方向-剪力
7.2 带传动的工作情况分析
带在工作过程中,各点所处应力状态总是周期性变化的, 当应力循环次数达到一定次数后,带将发生疲劳破坏 给定寿命，带的应力循环次数
v N 3600kT L
带速
带长 带轮个数 寿命
v(m / s) l (m) k T ( h)
7.2 带传动的工作情况分析 7.2.3 带传动的弹性滑动和打滑
剪应变
7.2 带传动的工作情况分析
7.2.2 带传动的应力分析
1、紧边和松边拉力产生的拉应力；
F1 MPa A F2 松边拉应力： 2 MPa A