带传动和链传动

V带>V带轮
机械设计基础——带传动和链传动
❖ 通过分析可知：由于带是弹性体，在不同的拉力下， 会产生弹性变形，主动轮上的带向后滑动，V带<V带 轮而在从动轮上的带向前滑动，V带>V带轮
❖ 这种滑动现象成为弹性滑动
动画：
❖ 主动轮上带轮的速度大于带的速度，两者理论是要 同步的，但是由于以上分析的原因，就是的轮子的 速度比带的速度要快；
V带<V带轮
机械设计基础——带传动和链传动
❖ 分析： a2 ：带绕上大带轮； c2 ：离开大带轮。
带从a2 →c2点的运动过程中，紧边拉力为F1松边拉力为F2；从 a2 →c2点，带从松边运动到紧边，所受的力由F2增大到F1 ； 本来带和带轮应为同步运动，但由于带是弹性体，拉力差就 使得带向前伸长，带在带轮接触面上出现局部微量的向前滑 动，此时带与带轮不同步，因此带和带轮的速度也就不一样。 哪个速度大呢？
机械设计基础——带传动和链传动
1 带传动失效形式及设计准则
❖ 使带同时满足：不打滑和具有一定的疲劳强度这两个条件
带传递的功率：
不打滑
不疲劳破坏
P0
Fv 1000
F1
(1

1 e fa
)v
1000

1
A(1

1 e fa
)v
1000

(
[
]


b1


C
)(1

1 e fa
1000
)Av
机械设计基础——带传动和链传动
总论
中心距较大的传动, 采用环形曵引元件传动 减少零件数量，简化传动装置，降低成本
摩擦型
带传动
挠
性
传 动
啮合型 链传动
机械设计基础——带传动和链传动
带传动
8-1 带传动的特点 8-2 带传动的分类 8-3 带传动的受力分析 8-4 带的Biblioteka Baidu久性 8-5 弹性滑动及传动比 8-6 普通V带传动的设计计算 8-7 V带轮的结构 8-8 带传动的使用维护
❖ 使从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，即：v1 > v2
v1> v带> v2 ，从动轮圆周速度相对降低量称为滑动率e：
e v1 v2 100%
一般的情况下：e =1%~2%虽然很
v1
小，但是对带传动的工作还是有影
响的，在多数情况下，忽略掉滑动
❖ 传动比不为常数，即： 率e。
i n1 dd 2
F0越大越好吗？ 越小呢？
影响因素： ❖ 初拉力F0↑→正压力↑→ Ff↑， Felim↑但F0↑↑，磨损加快，带的寿
命下降； ❖ 小带轮包角α↑→带与带轮接触弧↑ →总摩擦力越大→ Fflim↑ →
Felim↑ ，α根据计算公式可知， α大小取决于设计参数d1 d2及中 心距a，因此设计时，要对这些参数合理的设计； ❖ 摩擦系数 f↑→ Ff↑→总摩擦力越大→ Felim↑ ，f取决于带和带轮 的材料。
dd2
n2 dd1(1 e )
dd1
机械设计基础——带传动和链传动
二、打滑
定义：
❖ 当传递的有效拉力达到或超过带与小带轮之间的摩擦力总和 的极限值时，过载引起带与带轮在整个接面弧上发生显著的 相对滑动。这种现象称为打滑。
产生的原因：
❖ Fe>Ffmax 弹性滑动扩展到整个接触弧显著滑动(打滑) 特点：
机械设计基础——带传动和链传动
二、按带的截面分 ❖ Ｖ带传动：截面形状为梯形，带两侧面是工作面，
当量摩擦系数大，承载力大，只用于开口传动
❖ 多楔带传动：具平、Ｖ带的优点
❖ 同步带的特点：具带与链传动的特点 ❖ 同步带的应用
机械设计基础——带传动和链传动
摩擦力分析： ❖ 比较平带与V带
FV
Fn
Ff f Fn
机械设计基础——带传动和链传动
1 带传动失效形式及设计准则
❖ 失效形式： 1）打滑——由F实传> Flim引起的失效； 2）带的疲劳损坏（脱层和疲劳断裂）——max> []
引起的失效。 ❖ 设计依据：保证带传动不打滑的条件下，充分发挥
带的和传动能力，并使带具有一定的疲劳强度或寿 命。 ❖ 设计准则： 不打滑：F≤Fflim 疲劳强度： max=1+b1+c≤[]
❖ 再看从动轮上的，带的速度比轮子的速度要大。
机械设计基础——带传动和链传动
弹性滑动
F2
松边
定义：
❖ 由于带的两边弹性变形不等所引起 的带与带轮之间的微量相对滑动
紧边
F1
产生的原因：
❖ 带的弹性、松边与紧边拉力差变形量改变，相对轮滑动
机械设计基础——带传动和链传动
弹性滑动
弹性滑动的特点： ❖ 弹性滑动是摩擦型带传动正常工作时不可避免的固有特性，
❖ 打滑可以避免，而且应当避免
?如何防止打滑
❖ 短时打滑起到过载保护作用
❖ 打滑先发生在小带轮处
后果：
❖ 打滑带的剧烈磨损从动轮转速剧烈降低失效
机械设计基础——带传动和链传动
三、弹性滑动与打滑的本质区别
弹性滑动： ❖ 是带传动正常工作时不可避免的固有特性； ❖ 因局部弹性变形的变化是的带与带轮间发生局部相对滑动；
机械设计基础——带传动和链传动
一、V带的结构
机械设计基础——带传动和链传动
二、普通V带标准
机械设计基础——带传动和链传动
二、普通V带标准
机械设计基础——带传动和链传动
三、V带传动设计计算
设计内容： 确定型号、长度、根数、中心距、包角等。
1 带传动失效形式及设计准则 2 单根V带能传递的功率 3 设计步骤
弯曲应力
b1

2 yE d1
式中：
b2

2 yE d2
E: 带的当量弯曲弹性模量；
y: 带的最外层到中性层（节面）的距离；
d1 ，d2 : 大小带轮直径。
思考： ❖ 最大应力=？ ❖ 最大应力的位置在那里？
按A、B、C、D四个点把带分为四段： A：紧边绕上小带轮；C：绕上大带轮。
分为A、B、C、D四个点： A：紧边绕上小带轮；C：绕上大带轮。 A点的应力等于A C + 1 + b1 B点的应力等于B C + 2 + b1 C点的应力等于C C + 2 + b2 D点的应力等于D C + 1 + b2
❖ 打滑：带将沿轮面发生滑动
机械设计基础——带传动和链传动
四、最大有效拉力Felim F2
打滑：外载荷引起的圆周力大于Ff
全部Ff ，即Ff 达到Fflim 时， 带将沿轮面发生滑动，可用
柔韧体的欧拉公式表示： e ——自然对数
F1 F2e fa
松边
紧边
F1
f ——摩擦系数
a ——小带轮的包角
二、带传动的受力分析
F2F0 松边 F0
Ff
紧边
F0F1 F0
静止时，两边拉力相等=F0→张紧力 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
紧松边判断： ❖ 绕进主动轮的一边→紧边
机械设计基础——带传动和链传动
三、紧松边拉力关系 F2F0 松边 F0
机械设计基础——带传动和链传动
❖ 提问?
8-4 带的耐久性
带传动工作时,作用于带上有哪些应力?它们的分布及大小有什 么特点?最大应力发生在什么部位?为什么要限制带速？
带的应力：拉应力、弯曲应力、离心拉应力
机械设计基础——带传动和链传动
8-4 带的耐久性
❖ 由带弯曲运动产生的离心拉应力σc: c qv2 / A 有质量的带在运动过程中有圆周速度，所以产生离心拉应力，
8-5 弹性滑动及传动比
前面分别讲了带的受力分析和带的应力分析，下面来分析下 带传动的运动。
带的缺点：有弹性滑动和打滑，是传动比不恒定。 打滑：带将沿轮面发生滑动
❖ 什么是弹性滑动, 对传动有什么影响？ ❖ 为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免?
机械设计基础——带传动和链传动
8-5 弹性滑动及传动比
机械设计基础——带传动和链传动
第8章 带传动和链传动
❖总 论
❖带传动
❖链传动
基本要求: ❖ 熟悉普通V带的结构、标准、张紧方法和装置 ❖ 掌握带传动的工作原理、受力情况、弹性滑动、打滑 ❖ 掌握V带传动的失效形式、设计准则、参数选择、设计方法 ❖ 掌握链传动链传动的工作情况——运动不均匀性分析 ❖ 掌握滚子链传动的设计计算方法、主要参数选择 ❖ 了解链传动的布置、张紧和润滑等
❖ 基本额定功率可查表8-2a、表8-2b ❖ 基本额定功率确定条件：i =1,特定带长，工作平稳 具体做法： ❖ 确定单根带所能传递的许用功率 ❖ 根据带传动的设计功率 ❖ 确定带安全工作的根数
一、弹性滑动 ❖ 分析：带是弹性体，它在受力情况下会产生弹性变
形，由于带在紧边和松边上所受拉力不相等，因而 产生的弹性变形也不相同。
F2
松边
紧边
F1
机械设计基础——带传动和链传动
❖ 分析： a1 ：带绕上小带轮； c1 ：离开小带轮。
带从a1 →c1点的运动过程中，紧边拉力为F1松边拉力为F2；从 a1 →c1点，带从紧边运动到松边，所受的力由F1下降到F2 ； 本来带和带轮应为同步运动，但由于带是弹性体，拉力差就 使得带向后收缩，带在带轮接触面上出现局部微量的向后滑 动，此时带与带轮不同步，因此带和带轮的速度也就不一样。 哪个速度大呢？
打滑： ❖ 是带传动的失效形式，（即不能正常工作，而弹性打滑是
可以正常工作的），并且在设计时可以避免打滑现象。 （而弹性滑动是不可避免的） ❖ 发生在带和带轮的全部接触弧上的（而弹性滑动是在滑动 弧上的）
机械设计基础——带传动和链传动
8-6 普通V带传动的设计计算
一、V带的结构 二、普通V带标准 三、V带传动设计计算
三、带传动的优缺点
机械设计基础——带传动和链传动
四、带传动的应用
机械设计基础——带传动和链传动
8-2 带传动的分类
一、按传动形式分 ❖ 开口传动：两轴平行，同向回转 ❖ 交叉传动：两轴平行，反向回转 ❖ 半交叉传动：两轴交错，不能逆转
二、按带的截面分 ❖ 平带传动：平带的截面形状为矩形，
底面是工作面，可实现多种形式的传 动
σc作用于带的全长；
机械设计基础——带传动和链传动
8-4 带的耐久性
❖ 由拉力产生的拉应力:1、2：
1 F1 / A 2 F2 / A
机械设计基础——带传动和链传动
8-4 带的耐久性
❖ 由带弯曲产生的弯曲应力: σb1,σb2
因为带要绕上小带轮和大带轮，绕在带轮上有弯曲，所以有
弯曲应力只发生在包角所对的圆弧部分，带轮直径越小，带 越厚（带的最外层到中性层（节面）的距离y越大），弯曲应力 越大。所以，带绕过小带轮时的弯曲应力较大，带的最大应力 发生在紧边开始绕上小轮处（A点）。
要求掌握的内容： 带传动有哪几个应力的作用？ 这几个应力大小是如何分布的？ 最大应力的位置？
机械设计基础——带传动和链传动
Ff
紧边
紧边由F0→F1拉力增加，带增长 F0F1 F0
松边由F0→F2 拉力减少，带缩短
有效拉力Fe :紧边拉力与松边拉力的差值 Fe = F1 - F2 = ∑Ff
三、紧松边拉力关系
机械设计基础——带传动和链传动
三、紧松边拉力关系
Ff
F2F0 松边 F0
紧边
F0F1 F0
❖ 提问：带传动是靠摩擦力来传动的，当外载荷引起的圆周 力大于全部摩擦力，带是否能够正常工作？
是微量滑动，只发生在离开带轮前的那部分弧上（称为滑 动弧） ❖ Fe↑ 弹性滑动 ↑ 弹性滑动范围↑
如果弹性滑动扩
展到整个接触弧?
机械设计基础——带传动和链传动
弹性滑动
弹性滑动对传动的影响：
❖ 带传动传动比不稳定（因为弹性体和打滑）
降低传动效率（V带传动效率=0.91~0.96），使带与带轮磨 损增加和温度升高。
此时，摩擦力达到最大带所能传递的最大圆周力，要保证带正
常工作，就要使Fflim 大于等于Felim 。怎样才能使Fflim大呢？
Ff越大，带传动的性能就越好，所以，引出了F1 和F2之间的关 系。
讨论带传动的最大有效拉力Felim 以及影响因素
机械设计基础——带传动和链传动
四、最大有效拉力Felim
FV
Fn

Fn
Ff 2 f Fn

f
sin
/2
FV

fv FV
机械设计基础——带传动和链传动
8-3 带传动的受力分析
一、带传动的几何尺寸计算 二、带传动的受力分析 三、紧松边拉力关系 四、最大有效拉力Felim
机械设计基础——带传动和链传动
一、带传动的几何尺寸计算
机械设计基础——带传动和链传动
机械设计基础——带传动和链传动
8-1 带传动的特点
一、带传动组成
❖ 主动带轮1、从动带轮2、环形带
F2F0
F0
Ff
1
2
二、工作原理
F0F1 F0
❖ 静止时，两边拉力相等；
❖ 传动时，拉力大的一边称为主动边（紧边），
❖
拉力小的一边为从动边（松边）
❖ 靠带与带轮接触弧间的摩擦力传递运动和动力
机械设计基础——带传动和链传动