带传动的工作原理和特点

第八章带传动概述带传动的工作原理及特点1.传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力2.长处：1）有过载保护作用2）有缓冲吸振作用3）运行平稳无噪音4）适于远距离传动（amax=15m）5）制造、安装精度要求不高缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定2）张紧力较大（与啮合传动相较）轴上压力较大3）结构尺寸较大、不紧凑4）打滑，使带寿命较短5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。

主要类型与应用a.平型带传动——最简单，适合于中心距a较大的情形带传动——三角带c.多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合d.同步带传动——啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。

图6-1 带传动的主要类型带传动的形式1、开口传动——两轴平行、双向、同旋向2、交叉传动——两轴平行、双向、反旋向3、半交叉传动——交织轴、单向◆带传动的长处：①适用于中心距较大的；②传动带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小；③过载时带在带轮上打滑，能够避免其它器件损坏；④结构简单，制造和保护方便，本钱低。

◆带传动的缺点：①传动的外廓尺寸较大；②由于需要张紧，使轴上受力较大；③工作中有弹性滑动，不能准确地维持主动轴和从动轴的转速比关系；④带的寿命短；⑤传动效率降低；⑥带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合。

V带和带轮的结构V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组V带、齿形V带、汽车V带等多种类型，其中普通V带应用最广。

V带及其标准如图所示V带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组成带轮结构一、组成部份：轮缘、轮辐、轮毂二、结构形式：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式3、材料：灰铸铁（HT150、HT200常常利用）、铸钢、焊接钢板（高速）、铸铝、塑料（小功率）普通V带轮轮缘的截面图及其各部尺寸见表带传动的工作情形分析带传动的受力分析12 FFF0F工作前 :两边初拉力Fo=Fo 工作时:两边拉力转变：①紧力 Fo→F1；②松边Fo→F2F1—Fo = Fo—F2F1—F2 = 摩擦力总和Ff = 有效圆周力Fe所以: 紧边拉力 F1=Fo + Fe/2松边拉力 F2=Fo—Fe/2带传动的最大有效圆周拉力及其影响当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值， 带的有效拉力也达到最大值。

松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:柔靭体的欧拉公式—包角（rad ）一般为小轮包角带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时））影响因素分析:1. Fo : 适当Fo2. 包角: 包角越大承载能力越好3. f : f 越大，Fec 越大工作应力分析带传动的应力分析1. 离心应力 σc2. 拉应力3. 弯曲应力 σb应力散布图最大应力为：σmax =σ1+σc +σb1弹性滑动与打滑因为带是弹性体，受到拉力后要产生弹性变形。

设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则紧边和松边的单位伸长量别离为 由于带在工作时，带两边的拉力不同，F 1>F 2，因此ε1>ε2。

绕过从动轮2时，作用在带上的拉力又由F 2增大到F 1，带的弹性变形也逐渐增大，带将逐渐伸长，也会沿轮面滑动，使带一边侍从动轮绕进，一边又相对于从动轮向前伸长，故带的速度v 高于从动轮的速度v 2 。

轮缘的箭头表示主、从动轮相对于带的滑动方向。

这种由于带的弹性变形而引发的带在带轮上的滑动称为弹性滑动。

ααf f e F F e F F 2121=⇒=)3.57(60180121︒⨯--︒≈aD D α)1111(2)11(200ααααf f f f ec ee F e eF F +-=+-=gAqVA F CC2/==σ⎩⎨⎧==AF A F //2211σσ松边紧边注意带的弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。

弹性滑动是由拉力差引发的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就必然会发生弹性滑动，所以是带传动工作时的固有特性，是不可避免的。

而打滑是由于超载所引发的带在带轮上的全面滑动，是能够避免的。

带传动的设计计算失效形式与设计准则失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命 单根三角胶带的功率—P 0 由疲劳强度条件：传递极限圆周力： 传递的临界功率： 单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：普通V 带传动的设计步骤和方式设计V 带传动时，一般已知条件是：传动的工作情形，传递的功率P ，两轮的转速n 1、n 2(或传动比i )和空间尺寸要求等。

具体的设计内容有：肯定V 带的型号、长度和根数。

，传动中心距及带轮直径，画出带轮零件图等。

1.肯定计算功率计算功率P c 是按照传递的额定功率（如电动机的额定功率）P ，并考虑载荷性质和天天运转时刻的 长短因素的影响而肯定的，即P K P Ac= (8-1)式中K A 为工作情形系数，查表8-1可得。

表8-1 工作情形系数cb σσσσ--≤11][)11()11(11αασfv fv ec e A e F F -=-=)(1000)11(10001kw V e A V F P fv ec ⋅-==ασ1000)11()]([10Ve A P fv c b ⋅---=ασσσ工况K A空、轻载起动重载起动每天工作小时数/h<10 10～16 >16 <10 10～16 >16机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）注：1.空、轻载启动：电动机（交流起动、Δ起动、直流并励），4缸以上的内燃机，装有离心式聚散器、液力联轴器的动力机。

重载起动：电动机(联机交流起动、直流复励或串励)，4缸以下的内燃机。

2.反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合，K A应乘。

3.增速传动时K A应乘下列系数：增速比～～～≥系数2.选择V带的型号按照计算功率P c和主动轮转速n1由图8-1和8-2选择V带型号。

被选择的坐标点载图中两种型号分界限周围时，可选择两种型号别离进行计算，然后择优选用。

图8-1 普通V带选型图图8-2 窄V 带（基准宽度制）选型图3.肯定带轮基准直径d d 1和d d 2带轮直径小可使传动结构紧凑，但另一方面弯曲应力大，使带的寿命降低。

设计时应取小带轮的基准直径dd 1≥dd m in，dd m in的值查表8-4。

忽略弹性滑动的影响，n n d d d d 2121⋅=，d d 1、d d 2宜取标准值（查表8-2）。

4.验算带速v10006011⨯=n d v d π （8-2）带速太高会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动中容易打滑。

另外单位时刻内带绕过带轮的次数也增多，降低传动带的工作寿命。

若带速太低，则当传递功率一按时，使传递的圆周力增大，带的根数增多。

一般应使v ≥5m/s ，对于普通V 带应使=v m ax 25～30m/s ，对于窄V 带应使=v m ax 35～40m/s 。

如带速超过上述范围，应重选小带轮的直径d d 1。

5.初定中心距a 和基准带长L d 传递中心距小则结构紧凑，但传动带较短，包角减小，且带的绕转次数增多，降低了带的寿命，致使传动能力降低。

若是中心距过大则机结构尺寸增大，当带速较高时会产生哆嗦。

设计时应按照具体的结构要求或按下式初步肯定中心距a 0)(2)(7.02121d d a d d d d d d +≤≤+ （8-3）由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式：ad d d d a L d d d d 0212214)()(22-+++=π（8-4）L为带的基准长度计算值，查表8-3即可选定带的基准长度L d ，而实际中心距a 可由下式近似肯定2L L a a d-+≈ （8-5）考虑到安装调整和补偿初拉力的需要，应将中心距设计成可调式，有必然的调整范围，一般取La a d015.0min-=L a a d03.0max+=6.校验小带轮包角α1︒⨯--︒=3.57180211add d d α （8-6） 一般应使α1≥120º（特殊情形下允许≥90º），若不知足此条件，可适当增大中心距或减小两带轮的直径差，也能够载带的外侧加压带轮，但如此做会降低带的利用寿命。

7.肯定V 带根数zKK P P P P P z Lccα)(][0∆+=≥（8－7）带的根数应取整数。

为使各带受力均匀，根数不宜过量，一般应知足z <10。

如计算结果超出范围，应改选V 带的型号或加大带轮直径后从头设计。

8.单根V 带的初拉力F 0 单根V 带所需的初拉力F 0为v q K zv P F c2)15.2(500+-=α（8-8）由于新带易松弛，对不能调整中心距的普通V 带传动，安装新带时的初拉力应为计算值的倍。

9.带传动作用在带轮轴上的压力F QV 带的张紧对轴、轴承产生的压力F Q 会影响轴、轴承的强度和寿命。

为简化其运算，一般按静止状态下带轮两边均作用初拉力F 0进行计算（如图8-3），得2sin21αz F F Q= （8-9）图8-3 带传动作用在带轮轴上的压力F Q10.带轮的结构设计参见本章节。

设计出带轮结构后还要绘制带轮零件图。

11.设计结果列出带型号、带的基准长度L d 、带的根数z 、带轮直径d d 1、d d 2、中心距a ，轴上压力F Q 等。

例 设计某鼓风机用普通V 带传动。

已知电动机额定功率P =10Kw,转速n 1=1450r/min ，从动轴转速n 2＝400r/min ，中心距约为1500mm ，天天工作24h 。

解1.肯定计算功率P c由表8-1查得K A ＝，由式8-1得kW kW P K P Ac13103.1=⨯==2.选取普通V 带型号按照P c ＝13kW 、n 1=1450r/min ，由图8-1选用B 型普通V 带。

3.肯定带轮基准直径d d 1和d d 2按照表8-4和图8-1选取d d 1＝140mm ，且d d 1＝140mm>d d m in =125mm 。

大带轮基准直径为 mm mm d nnd d d 5.50714040014501212=⨯==按表8-2选取标准值d d 2＝500mm ，则实际传动比i、从动轮的实际转速别离为57.314050012===d d i d dm in /406m in /57.3145012r r n n ===从动轮的转速误差率为%5.1%100400400406=⨯-在±5％之内，为允许值。

4.验算带速v s m s m n d vd /63.10/100060145014010006011=⨯⨯⨯=⨯=ππ带速在5～25m/s 范围内。