第10章 挠性传动

§10.4
摩擦带传动的工作情况分析
10.4.3 带的应力分析
传动时，带中应力有三种。 1．由拉力作用产生的拉应力 紧边拉应力σ1=F1/A 松边拉应力σ2=F2/A 式中A为带的横截面积，单位为mm2。 2．由离心力引起的离心应力 当带绕过带轮时，会产生离心力 Fc = qv2 虽然离心力只产生在带作圆周运动的部分，但由此产生的 离心拉应力却作用于带的全长。 σc=qv2/A 式中q为每米带长的质量，单位为kg/m 。
v1
v1 v2 100% v1 d d 1n1 d d 2 n1
60 1000 , v2
60 1000
考虑弹性滑动时带的传动比计算公式为：
dd 2 n1 i n2 d d 1 (1 )
通常V带传动ε=1%～2%，可以忽略，即： n1 d d 2 i n2 d d 1
§10.2
摩擦型带传动的应用
带传动
圆带
平带
V带
多楔带
应用举例：大理石切割机的平带传动
应用举例：拖拉机V带传动
应用举例：电影放映机交叉平带
应用举例：桑塔纳轿车中同步带
§10.2
带传动
摩擦带传动的特点 1）结构简单，制造成本低，安装维护方便。 2）挠性带具有缓冲、吸振作用，故传动平稳、噪音很小。 3）过载时带会打滑，对其他装置具有保护作用。 4）可以用于传动中心距较大的场合。 5）工作时带会发生弹性滑动，不能保证瞬时传动比恒定。 6）滑动摩擦会损失功率，传动效率一般为0.94～0.96。 7）对轴和轴承产生的压力较大，轮廓尺寸也较大。 8）不适用于高温、易爆及有腐蚀介质的场合。
摩擦带传动的应用 要求传动平稳、传动比不严格，且一般用 于高速级传动。 一般情况下，传动功率 P≤100k Ｗ，带速在5～25m/s，传动比≤7。
§10.3
10.3.1 V带的结构和特点
普通V带和带轮
1.V带的截面尺寸与基准长度 普通V带为无接头的环形橡胶带，由顶胶、抗拉体（承载 层）、底胶和包布（胶帆布）组成。
孔板式带轮
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§10.3
普通V带和带轮
（4）当dd＞300mm时，采用椭圆轮辐式。
轮幅式带轮
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§10.3
V带带轮的结构尺寸特点
普通V带和带轮
带轮的轮槽尺寸与相应V带对应。 轮槽基准宽度所在的圆称为节圆，其直径dd称为基准直径。 普通V带两侧面所夹的楔角θ均为40°，但带轮轮槽横截面两 侧边所夹的槽角φ分别为32°、34°、36°或38°，即φ＜ θ 。带轮直径越小，规定的槽角也越小。
§10.4
摩擦带传动的工作情况分析
将式（2）和式（4）整理后，可得带所能传递的最大有效拉力
Fe max 2 F0
影 响 最 大 有 效 拉 力 的 因 素
e 1 e 1
f
f
初拉力F0：Femax与预紧力F0成正比。
摩擦系数f： Femax随摩擦系数f的增 大而增大。 包角：Femax随包角的增大而增大。
同步齿形带传动
§10.2
10.2.2
带传动
摩擦型带传动的类型和特点
按横截面形状，摩擦型传动带可分为平带、V带、多楔带、圆带。
平带
V带
圆带
多楔带
平带横截面为矩形，其工作面是与轮面相接触的内表面。 根据两带轮轴线之间的位置关系，平带有三种传动型式 ①两轴平行，两带轮转向相同的传动，称为开口传动 ②两轴平行，两带轮转向相反的传动，称为交叉传动 ③两轴空间垂直交错的传动，称为半交叉传动
a）帘布芯结构
b）绳芯结构
§10.3
10.3.1 V带的结构和特点
普通V带和带轮
1.V带的截面尺寸与基准长度 帘布芯结构V带 抗拉体由几层胶帘布组成。帘布芯结构制造方便，抗拉强 度高，型号齐全（Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ七种），应 用较多。 绳芯结构V带 抗拉体分别由一层胶线绳组成。绳芯结构柔韧性好，抗弯强 度高，适用于带轮直径较小、载荷不大、转速较高的场合。目 前国产绳芯结构的V带仅有Z、A、B、C四种型号。
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§10.3
V带带轮的结构:
普通V带和带轮
带轮的结构由带轮直径大小而定。 （1）当带轮直径较小，dd≤（2.5～3.5）ds时（ds为轴径）， 可采用实心式；
实心式带轮
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§ 10.3
普通V带和带轮
（2）当dd≤300mm时，可采用腹板式；
腹板式带轮
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§10.3
普通V带和带轮
（3）若腹板面积较大时（D1-d1≥100mm）( D1 d d 2h f 2 ) ， 为减轻重量，可在板上加工出孔，称为孔板式；
§10.2
10.2.2
带传动
摩擦型带传动的类型和特点
平带横截面为矩形，其工作面是与轮面相接触的内表面。 根据两带轮轴线之间的位置关系，平带有三种传动型式 ①两轴平行，两带轮转向相同的传动，称为开口传动 ②两轴平行，两带轮转向相反的传动，称为交叉传动 ③两轴空间垂直交错的传动，称为半交叉传动
§10.2
§10.1
10.1.2
挠性传动概述
挠性传动的类型和应用
根据挠性元件与两轮的接触情况，挠性传动可分为三类。 摩擦型挠性传动 依靠挠性元件与传动轮接触表面之间产生 的摩擦力传递运动和动力。
应用：摩擦带传动、绳传动
啮合型挠性传动 通过轮齿与挠性元件齿或齿孔的啮合作用 传递运动和动力。
应用：链传动、同步带传动 牵引式挠性传动 将挠性元件的两端与传动件连接在一起， 当主动件运动时，直接牵引从动件随之运 动。
点击此处观看动画传动带在静止和传动两种状态下总长度可认为近似相等， 则带的紧边拉力增加量应等于松边拉力减少量，即 F1-Fo = Fo-F2，由此可得： F1+F2= 2Fo (1) 若取包在主动轮上的传动带为分离体，则由力矩平衡条得： ∑Ff = F1 - F2 紧边与松边的拉力差值（F1-F2）是带传动中起传递功率作用 的拉力，称为有效拉力Fe，也就是带所传递的圆周力，其大小 由带与带轮接触面上各点摩擦力的总和Ff确定，即 Fe=F1 - F2 = ∑Ff 带传动所能传递的功率为： P=Fev/1000 (3) (2)
§10.3
普通V带和带轮
普通V带（楔角θ=40°、相对高度h/bp≈0.7）的参数 节面——当V带受弯曲时， 长度不变的中性层。
节宽——节面的宽度bp 。
相对高度——V带高度h与 节宽bp之比。约为0.7 带的基准长度——V带在带轮上张紧后，位于 带轮基准直径上的周线长度Ld （节面环形长度）。 带轮基准直径——V带轮上与所配V带节宽bp 相对应的带轮直径。
点击此处观看动画
弹性滑动:由于材料的弹性变形而产生的相对滑动。 弹性滑动是带传动中无法避免的固有特性，从而使带 传动不能保证准确的传动比。
§10.4
摩擦带传动的工作情况分析
2.传动比 弹性滑动导致从动轮圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1， 产生了速度损失，速度损失程度通常用相对滑动率ε表示，即
式中：
传动的疲劳强度条件为 σmax = σ1＋σb1＋σc≤［σ］
§10.5
普通V带传动的设计
10.5.2 单根普通V带传递的额定功率 1．特定条件（ i 能传递的功率P0
§10.3
10.3.1 V带的结构和特点
普通V带和带轮
2.V带的标记 带的标记是用户识别和选用带的依据，通常带的标记和制 造时间以及生产厂名都应压印在带的顶面（外表面）上。Ｖ带 的标记由带型、基准长度和标准号等组成。 例如，A型普通Ｖ带，基准长度为1400mm，其标记为：
A1400 GB 11544—1997
§ 10.4
摩擦带传动的工作情况分析
3．带绕过带轮时产生的弯曲应力 带绕过带轮时，将因弯曲而产生弯曲应力。
2 Eha b dd
式中E 为带的弯曲弹性模量，单位为MPa；ha为带的外表面 到节面间的距离。 带轮直径dd越小，带的弯曲应力就越大。显然小带轮上的弯 曲应力要大于大带轮上的弯曲应力。为了避免弯曲应力过大， 对于各种型号的V带都规定了最小带轮直径ddmin。 设计时，应使带轮直径 dd ≥ ddmin
§10.2
带传动
10.2.1 带传动的类型 根据工作原理的不同，分为摩擦型带传动和啮合型带传动。 摩擦型带传动工作原理 以一定的初拉力将带张紧在两带轮上，在带与带轮的 接触面间产生正压力。当主动轮转动时，靠带与带轮之间 § 的摩擦力，驱使从动轮转动。 啮合型带传动工作原理 靠带内面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合来传递 运动和动力。
§10.4
摩擦带传动的工作情况分析
传递的外载荷增大时，要求有效拉力Fe也随之增加，当Fe 达到一定数值时，带与带轮接触面间的摩擦力总和Ff 达到极 限值。若外载荷继续增加，带将沿整个接触弧面滑动，这种 现象称为打滑。 点击此处观看动画
打滑危害： ①从动轮转速急剧下降，失去传动能力； ②带严重磨损。 通过对带传动即将打滑时的受力分析，可得到柔韧体摩 擦的欧拉公式： F1=F2efα1 （4） 式中，F1、F2为带即将打滑时紧边和松边的拉力；f为摩擦 系数，V带传动中用fv代替f；α1为带在小带轮上的包角。 适用范围：即将打滑时的临界状态。
§10.1
10.1.1
挠性传动概述
挠性传动的工作原理和特点
工作原理： 借助于主动轮、从动轮和中间挠性元件（带、 链条、绳索等）来传递运动和动力。
挠性传动原理图
主要特点： ①具有缓冲和吸振作用，传动较平稳。 ②结构简单，易于制造，安装要求较低。 ③可根据需要选择挠性元件的长度，适用于 中心距较大的传动。 ④传动简单，制造成本较低。
§10.4
摩擦带传动的工作情况分析
10.4.2 摩擦带传动的弹性滑动和传动比 1.弹性滑动 当带绕过主动轮：由A点转到B点 时，带的单位伸长量将逐渐缩短，带 沿轮面后缩产生相对滑动，从而使带 速v落后于主动轮的圆周速度v1。 带绕过从动轮时：由C点转到D点 时，带将逐渐伸长，带沿轮面向前滑 动，使带速v超前于从动轮的圆周速 度v2。