第五章 带传动

O A B Pca
Pca、n1——P54图3-10
3）计算D1、D2
i
D2 , D1 Dmin , D1 b1 失效 D1
根据带的型号、Dmin——P46表3-3
4）验算V
V Fec V P
V Fec V P(一定) z
V Fc 失效
第五章
一、特点
3
带传动
作用：在两个平行轴之间传递运动和动力。
1
D1
n
1
1 2 带 a
D2 2 n
2
图8-1带传动示意图
1、组成：带传动一般是由固联于主动轴上的带轮1（主动轮）、固
联于从动轮上的带轮2（从动轮）和紧套在两轮上的传动带3组成的
（图3-1）。
2、类型 V带（三角带）传动 在带传动中，常用的有 平带 同步带 在同样的张紧力下，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。 因而V带传动的应用比平带传动广泛得多。 3．带的结构 标准普通V带，其结构主要有下列两类： 帘布芯结构：由伸张层1（胶料）、强力层2（胶帘 布）、压缩层3（胶料）和包布层4（胶帆布）组成。 结构 绳芯结构：由伸张层1（胶料）、强力层2（胶线绳）、
摩擦传动：摩擦力决定带传动的工作能力。 通过传动带将主动轴上的运动和动力传给从动轴。 2．有效拉力
进入小带轮一边——紧边； 退出小带轮一边——松边；
F2 Ff1
F1
如果近似地认为带工作时的总长度不变，则带的紧边拉力的增加 量应等于松边拉力的减少量，即：
F1 F0 F0 F2
F1 F2 2F0
4、带传动打滑总是
。
（1）在小轮上先开始；（2）在大轮上先开始；（3）在两轮上同时
5、带传动中，带每转一周，拉应力是 1
。
（1）有规律变化的；（2）不变的；（3）无规律变化的； 6、带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 4 。
（1）带的材料不符和胡克定律；（2）带容易变形和磨损；（3）带 在带轮上打滑；（4）带的弹性滑动； 7、带传动工作时产生弹性滑动是因为 2 。
V Ff1 F0F2 Ff2max
T1
n1 F0F1 T2
n2
3．最大有效拉力Fec 带传动中，当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值。这时带传 动的有效拉力亦达到最大值。下面来分析最大有效拉力的计算方法 和影响因素。 x y
fdN F dN 1 d n1 F+dF
F2
F1
如果截取微量长度的带为分离体，如图所示，则根据，得：
。
（1）使结构紧凑；（2）限制弯曲应力；（3）保证带和带轮接触面 间有足够摩擦力；（4）限制小带轮上的包角； 12、V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是 1 13、带传动采用张紧装置的目的是
4
。
（1）带的型号；（2）带的速度；（3）主动动；（2）提高带的寿命；（3）改变带的运动 方向；（4）调节带的预紧力； 14、下列V带传动中，
压缩层3（胶料）和包布层4（胶帆布）组成。
4．剖面尺寸
普通V带的剖面尺寸分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号（表 3-1），其长度系列见表3-8。
A
Z Y
5．带传动的几何计算
在带传动的设计中，主要几何参数有包角、带长L、带轮直
径d1、d2和中心距a等。 包角1、2：
D2 D1 1 a
3
传动。
（1）平带；（2）同步带；（3）V带；（4）多楔带； 3、带传动中，V1为主动轮圆周速度，V2为从动轮圆周速度，V为带 速，这些速度之间存在的关系是 （1）V1 V2 V （ 4） ；
V12 V V2 ；（ ）
1 2
。
V1 V V ；（ 3 2）
V1 V V2 ；
（1）初拉力F0
F0 Ff Fec
F0 寿命
F0 能力 脱带
（2）摩擦系数f（与材料、结构有关）
f Ff Fec
V带用当量摩擦系数fv。 （3）包角1120 小带轮包角
Ff Fec
包角1与a、D1、D2有关（D1、D2相差越大，包角越小）。 三、应力分析

在图中，当取主动轮一端的带为分离体时，根据
T 0 ; Ff 1 Ff 2 F1 F2
故整个接触面上的总摩擦力Ff即等于带所传递的有效拉力，即；
Fe F1 F2
将上式代入前式，可得：
Fe F1 F0 2 Fe F2 F0 2
摩擦力 带的有效拉力 分布力
（0～1积分）得：
Fc qV 2
c Fc A
3．弯曲应力
带绕在带轮上时要引起弯曲应力，带的弯曲应力为（小带轮受 的弯曲应力比较大）：
h b E D
h E b 1 D1 h 2 b E D2
式中：h——带的高度； D——带轮的计算直径；
3
图的张紧轮位置是最合理的。
a)
b)
c)
d)
E——带的弹性模量；
2
n1
n2 c 1 b2
b1
1）循环变应力； 2） max
c 1 b1
3）位置：进入小带轮的那一点；
四、运动特性 1．弹性滑动——是带传动固有的特性； 小带轮V<V1 V1>V2
大带轮V>V2
V
F2 动弧 Fec V1 n1 T2 F1 V2 n2
带 小轮 大轮
失效分析： 疲劳失效
打滑
磨损 计算准则确定： P
实际
P许用
确定主要参数：z——根数 D1、D2、a 结构设计：带轮尺寸（轮毂、轮缘）
2．许用功率 试验方法： 条件：=180，i=1，特定长度，化学纤维带质，平稳工作条件
单根V带的许用功率P0；
P 0 实际 zP
P实际 z P0 k kL P0 k P许用
又根据，代入上式可得出带所能传递的最大有效拉力为：
e f 1 Fec 2 F0 f e 1
式中：e——自然对数的底（e=2.718…）； f——摩擦系数（对于V带，用当量摩擦系数fv代替f）； ——带在带轮上的包角，rad；
上式即所谓柔性体摩擦的欧拉公式。
讨论：由上式可知，最大有效拉力Fec与下列几个因素有关：
静弧
滑动率
V1 V2 100% V1
n1 D2 D2 i平 C n2 D1 1 D1
2．打滑
外载 > Fec 五、失效 变应力疲劳失效 过载打滑
弹性滑动磨损
六、V带的设计
1．方法
受力分析：F0、F1、F2 应力分析： max
1 b1 c
（1）带的预紧力不够；（2）带的紧边和松边拉力不等；（3）带绕 过带轮时有离心力；（4）带和带轮间摩擦力不够；
8 、 带 传 动 中 ， 若 小 带 轮 为 主 动 轮 ， 则 带 的 最 大 应 力 发 生 在 带1
处。 （1）进入主动轮；（2）进入从动轮；（3）退出主动轮；（4）退 出从动轮；
11、V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了 2
rad
内周长度Li，也称公称长度； 基准长度Ld，沿V带的节面量得的节线周长。
D2 D1 Ld 2a D2 D1 2 4a
二、工作能力分析
松 边 Ff1 1 n
1

V F0F
2
2 n2
Ff2
F0F
紧 边
1
a
1．工作原理 工作前：F0——初拉力； 工作后：F1——紧边；F2——松边；
5m / s V 25m / s
一般V=10～20m/s
V
D1 n1
60 1000
m/s
D1、D2——取系列值，P49表3-4a。
5）中心距a
0.7D1 D2 a0 2D1 D2 ，一般以0和5结尾，不要用小数点。
6）基准长度Ld——P54 Ld——P54公式（3-19） 标准Ld，查P52表3-8，得Ld 7）验算1
带传动工作时，带中的应力有以下几种：
1．拉应力 紧边F1—— 松边F2——
1 F1 A
2 F2 A
2．离心应力 Fc Fc d Fc
Fc ：
V2 d qR d 2 Fc sin R 2
Fc——离心力作用在传动带产生的离心拉力；
式中：q——传动带单位长度的质量；
P0 Fec V 1 1 A 1 f v 1 V e 1 b1 c A 1 f v 1 V e
3．实际的传递功率P实际
V P
际 实
F
Pd 、 nd
a)根据电动机的额定功率
P实际 z P0 k kL P0 k
式中：P0——与带的型号、D1、n1有关；
k——； kL——L；
P0——i；
k——材质； 4．设计步骤
已知：n1、n2、(i)、P，设计带传动。
1）计算Pca
Pca K A P
KA——P52表3-6； 2）查带的型号
n1
带的最大有效拉力用Fec表示。
N
Ff=Nf
V
W
当W=Ff时，这个装置就达到了极限； 当W>Ff时，发生打滑现象，这个装置就失效了。
由上式可知，带的两边拉力F1和F2的大小，取决于初拉力F0和 带传动的有效拉力Fe。显然，当其他条件不变且初拉力F0一定时， 这个摩擦力有一极限值。这个极限值就限制着带传动的传动能力。
d d F dF sin F sin dN 0 2 2
又根据，得：
d d F dF cos F cos fdN 0 2 2