机械设计第八章带传动
机械设计基础---带传动设计(第八章)

带传动概述
一、类型、特点
1.带传动的组成及工作原理
组成: 固联于主动轴上的带轮1(主动轮);
固联于从动轴上的带轮3(从动轮); 紧套在两轮上的传动带2。
传动原理
摩擦传动:当主动轮转动时,由于带和带轮间的摩擦力,便拖动从 动轮一起转动,并传递动力(平带和V带传动) 。 啮合传动:当主动轮转动时,由于带和带轮间的啮合,便拖动从动 轮一起转动,并传递动力(同步带传动)。
∴ 带绕过主动轮时,将因缩短而使带相对于轮1向后滑动,使 带速落后于轮速,即 v带<v1;带绕过从动轮时情况相反。 因带两边拉力不等、带的弹性变形量变化所导致的带与轮之间 的相对运动称为弹性滑动。弹性滑动只发生在接触弧的局部。
(演示→ )
带传动的几何计算和基本理论
弹性滑动后果: (1) v1 > v带 > v2 (2) η↓ (3) 带磨损 (4) 带温度↑ 速度降低的程度可用滑动率ε来表示:
带传动的张紧装臵
一、定期张紧装臵
(详细介绍)
普通V带传动的结构设计
二、自动张紧装臵 三、采用张紧轮张紧装臵
带传动的张紧2
张紧轮一般应放在松边的内侧,使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽 量靠近大轮,以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮 的相同。
链传动概述
组成:主、从动链轮、传动链 工作原理:链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动 和动力。
一、链传动的特点和应用
◆ 与带传动相比,链传动能保持准确的平均传动比,径向压轴力小,适于低
速情况下工作。 ◆ 与齿轮传动相比,链传动安装精度要求较低,成本低廉,可远距离传动。 ◆ 链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。 ◆ 链传动主要用在要求工作可靠、转速不高,且两轴相距较远,以及其它不 宜采用齿轮传动的场合。
机械设计带轮

四.传动带的类型
平带
普通平带 片基平带
普通V带
窄V带 传 V带
动
齿形V带
带 宽V带
多楔带
同步带
§8-1带传动概述
带传动概述3
§8-1带传动概述
思考:为什么V带比平带具有更大的传递能力?
带传动概述4
平带: Ff f .N fQ
Q
V带:
Ff 2 fN 2 f f' f f
2 sin
Qf '
§8-1带传动概述
3. 应用
带传动概述(工程应用1)7
在各类机械中应用广泛,但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确
要求的场合。
§8-1带传动概述
带传动概述(工程应用2)8
§8-1带传动概述
带传动概述(工程应用3) 9
§8-1带传动概述
带传动概述(工程应用4) 10
§8-1带传动概述
带传动概述(工程应用5) 11
槽型 Z
A
B
C
SPZ
SPA
SPA
SPC
50
75
125
200
ddmin/mm
63
90
140
224
§8-2带传动的工作情况分析
四、带的弹性滑动和打滑
工作情况分析(运动分析1)
1.弹性滑动 (演示→ )
带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动,称为 弹性滑动。
2.弹性滑动引起的后果 •从动轮的圆周速度低于主动轮,即v2 < v1; •降低了传动效率; •引起带的磨损; •使带的温度升高,不适于易燃的场合。
V带传动的设计4
§8-3V带传动的设计计算
(9) 确定带的预紧力F0
机械设计基础第8章 带传动

第8章带传动带传动是一种常用的机械传动形式,它的主要作用是传递转矩和转速。
大部分带传动是依靠挠性传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。
本章将对带传动的工作情况进行分析,并给出带传动的设计准则和计算方法。
着重讨论V带传动的设计计算,同时对同步带传动作了简介。
8.1 概述如图8.1所示,带传动一般是由主动轮1、从动轮2、紧套在两轮上的传动带3及机架4组成。
当原动机驱动带轮1(即主动轮)转动时,由于带与带轮间摩擦力的作用,使从动轮2一起转动,从而实现运动和动力的传递。
图8.1 带传动8.1.1 带传动的类型1.按传动原理分(1)摩擦带传动靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动,如V带传动、平带传动等;(2)啮合带传动靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动,如同步带传动。
2.按用途分(1)传动带传递动力用;(2)输送带输送物品用。
本章仅讨论传动带。
3.按传动带的截面形状分(1)平带如图8.2 a)所示,平带的截面形状为矩形,内表面为工作面。
常用的平带有胶带、编织带和强力锦纶带等。
(2)V带V带的截面形状为梯形,两侧面为工作表面,如图8.2 b)所示。
传动时,V带与轮槽两侧面接触,在同样压紧力F Q的作用下,V带的摩擦力比平带大,传递功率也较大,且结构紧凑。
(3)多楔带如图8.3所示,它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。
多楔带结构紧凑,可传递很大的功率。
(4)圆形带如图8.4所示,横截面为圆形,只适用于小功率传动。
(5)同步带带的截面为齿形,如图8.5所示。
同步带传动是靠传动带与带轮上的齿互相啮合来传递运动和动力,除保持了摩擦带传动的优点外,还具有传递功率大,传动比准确等优点,多用于要求传动平稳、传动精度较高的场合。
图8.2 平带和V带图8.3 多楔带图8.4 圆形带图8.5 同步带8.1.2 带传动的特点和应用带传动属于挠性传动,传动平稳,噪声小,可缓冲吸振。
过载时,带会在带轮上打滑,从而起到保护其他传动件免受损坏的作用。
机械设计基础第8章 带传动

7
第二节 带传动的受力分析及运动特性 一、传动的主要几何参数 带传动的主要几何参数有中心距a、带长L(V 带为Ld)、包角α和带轮基准直径d等,如图8.6所 示。
图8.6 带的几何参数
8
二、带传动的受力分析 带以一定的初拉力张紧在两带轮上,使带与带 轮接触面上产生正压力。带传动未工作时,带的两 边都受到相同的初拉力F0,如图8.7(a)。带传动 工作时,主动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向一 致;从动轮对带的摩擦力Ff与带的运动方向相反, 如图8.7(b),这样,传动带两边的拉力就不相等。
因此,带传动的传动比i和转速n2应为
15
第四节 普通V带传动计算 一、带的规格 通V带为无接头的环形橡胶带,由伸张层(顶 胶)、强力层(抗拉体)、压缩层(底胶)和包布 层(胶帆布)组成如图8.11。
图8.11
V带的结构
16
图8.12
V带的节线和节面
17
表8.1
普通V带截面尺寸(GB 11544—89)
39
三、带轮结构尺寸 带轮结构如图8.15。带轮基准直径较小时,常 采用实心式结构,代号为S,如图8.15(a);中等直 径小于350 mm的带轮可采用腹板式结构,代号为 P如图8.15(b);若腹板面积较大时,在板上加工出 孔,为孔板式,代号为H如图8.15(c);直径大于35 0 mm时,可采用轮辐式结构,如图8.15(d)。
18
19
二、带传动的主要失效形式及设计准则 (1)主要失效形式 1)打滑 当传递的圆周力F超过了带与带轮之 间摩擦力总和的极限时,发生过载打滑,使传动失 效。 2)疲劳破坏 传动带在变应力的长期作用下 ,因疲劳而发生裂纹、脱层、松散,直至断裂。
20
(2)设计准则 带传动的设计准则是:保证带传动不发生打滑 的前提下,充分发挥带传动的能力,并使传动带具 有一定的疲劳强度和寿命。
机械设计第8章带传动

设带的总长不变,则紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量:
F1 + F2 = 2 F0
①取绕在主动轮一侧的带为分离体:
F2 Ff
O1
T=0
D1 D1 D1 Ff F2 F1 0 2 2 2
n1
Ff F1 F2
上式表明:摩擦力Ff 提供了松边、紧边的拉力差。
主动轮
F1
②取主动轮及绕于其上的带为分离体:
2)V带
应用最广的带传动,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。
普通V带
窄V带
宽V带
FQ
FN FQ
/2
平带传动----平面摩擦
FN= FQ
摩擦力: F f = FN f = f FQ
V带传动----槽面摩擦
FN sin /2 FQ= 2 2
/2
FN=
FQ
sin /2
三、带传动的特点(主要针对摩擦型)
优点:
☻ 缓冲,吸振,平稳无噪音。
用于高速轴:★电机→带传动→齿轮传动→工作机 ☻ 适宜远距离传动。
☻ 过载时打滑可防止其它零件损坏。
☻结构简单、成本低廉。
缺点:
☻有弹性滑动,传动比不稳定。 ☻带的寿命较短,传动效率较低。 ☻需要张紧装臵。
☻ 不宜用于高温、易燃、易爆场合。
中性层
bp 节宽bp:节面的宽度。
节面
dd
带轮槽宽尺寸等于带的节宽bp处的直径---基准直径dd
V带在规定的张紧力下,位于带轮基准直径上的周线长度---带的基准长度Ld
表8-2 V带的基准长度系列及长度系数KL 基准长度 KL 基准长度 KL Ld / mm Y Z A B C Ld / mm Z A B C 200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88 224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91 250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93 280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07 355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97 400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02 450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04 500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07 560 0.82 5600 1.09 630 0.84 0.81 6300 1.12 710 0.86 0.83 7100 1.15 800 0.90 0.85 8000 1.18 900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.23 1120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98 0.93 0.88 12500 1400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86
第八章 带传动

取主动轮一端的带为分离体, 其受力:F1、F2、N、Ff
TO1 0 : Ff
d p1
2 F f F1 F2 Fe
F2
d p1 2
F1
d p1 2
Ff
0
N O 1
有效拉力
Fe F1 F0 2 F2 F0 Fe 2
Fe——是由功率P(外载) 决定的, P Fe Ff ——是有限的,当F0和f 一定时, Ffmax= f N
Fc qv2 离心拉应力为: c A A
v c
3.弯曲应力:
c
2Байду номын сангаас
b2
b E
h h E dp dd
d d b
b1
b1 b 2
式中:h为带的高度
max
1
(P141表8-1)。
min
结论: 1)带是在变应力作用下工作——疲劳破坏。 2)最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处,其值为:
越好吗?
四. 带传动弹性滑动:
1.弹性滑动的产生机理: 带受拉力产生弹性变形,而拉力不同弹 性变形量也不同。 1) 带的紧边在A1点绕上主动轮时: 带的受力:F1 带的速度:v = v1 当带由A1B1运动时: 带拉力:F1F2 减小 带的弹性变形量减小(带收缩), 即带一边随带轮前进,一边又向后收 缩,带的速度:v v1 2)从动轮上:正好相反,即: v v2 即有: v1 B
§8-1
概
述
一.带传动的组成及工作原理:
1.组成:主动轮1、从动轮2、传动带3
2.工作原理:靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。
工作前:带已受到预拉力的作用,使带与带轮接触面间产生压力, 工作时:主动轮通过摩擦力使带运动,带通过摩擦力使从动轮转动。
《机械设计基础》(贾磊)课件 第8章 带传动

8.2.2 V带轮的材料、结构及轮槽 尺寸
V带轮的结构尺寸可以查设计手册,也可以按下面的经验公式确定。 d1=(1.8~2)d,D0=0.5(D1+d1)
d0=(0.2~0.3)(D1-d1),C΄=(1/7-1/4B)S h2=0.8h1,b1=0.4h1,b2=0.8b1,f=0.2h1,f1=0.2h2
在带传动中,起传递作用的拉力是紧边与松边的拉力之差,称为有效 拉力,用F表示。其表达式为
F=F1-F2 有效拉力的值等于带与带轮之间接触面上摩擦力的总和,于是可得带 传动所传递的功率为
P Fv 1000
:::::《机械设计基础》:::::
8.3.1 带传动的工作情况分析
带传动的紧边拉力与松边拉力的关系可以用欧拉公式表示为
L=(1.5~2)d(当B<1.5d时,L=B)
:::::《机械设计基础》:::::
8.2.2 V带轮的材料、结构及轮槽 尺寸
3.V带轮的轮槽尺寸
V带轮轮槽的横截面及其各部分尺寸如表8-4所示。
注意: V带两侧间的夹角(楔角)为40°,但V带弯曲时,V带的下部会膨胀
,使得弯曲的V带的楔角小于槽轮的轮槽角。为了使皮带与槽轮侧面保持 接触良好,应使轮槽角小于楔角,国标规定V带轮的轮槽角为32°、34°、 36°、38°。
在工程实际中,带的实际工作条件与上述特定条件不同,所以应对P0 加以修正。因此,实际工作条件下单根V带的基本额定功率[P0]为
[P0]=(P0+ΔP0)KαKL
:::::《机械设计基础》:::::
8.3.2 V带的设计计算
2.带传动的设计步骤与参数的选择
(1)确定计算功率
计算功率是指根据传递的额定功率,并考虑载荷性质以及每天工作运 转时间的长短等因素的影响而确定的,即
带传动设计

dl Fc’
r
dα
式中,q为传动带线密度,kg/m;
dα
v为带速,m/s。
2
离心力只发生在带作圆周运动的部分,
Fc
F1
但由此引起的拉力却作用在带的全长。
3.带传动的极限有效拉力Felim及其影响因素
dFN
F
' c
F sin
d
2
(F
dF) sin
d
2
0
f dFN
F
cos d
2
(F
dF) cos d
2
0
dF sin d 0,sin d d ,
2
22
cos d
2
1, F 'C
qv2d
代入,则
F
dF qv2
fd
两端积分
F1
F2 F
dF qv2
1
0
f d
可得:
F1 qv2 F2 qv2
e f1
低速时取v=0,则带在带轮上即将打滑时有:
F1 e f1 (Euler公式) F2
是带传动的失效形式,设计时必须避免; 打滑
发生在带和带轮的全部接触弧上。
B αβ11
n1
A
C
n2
α2
β2
D
弹性滑动
B n1
βα1 1
A
C
α2
β2
D
打滑
四)滑动率和传动比
v1
=
πd1n1 60×1000
m
/
s
v2
=
πd2n2 60×1000
m
/
s
总有:v2 < v1
定义: ε = v1 - v2 = d1n1 - d2n2
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带与带轮的受力分析
Ff + F2 = F1
有效拉力:
Fe = Ff = F1- F2
能传递的功率P :
P = Fev / 1000 kW
带两边的拉力: F1 = F0 + Fe/2 机械设计第八章带传动
F2 = F0 - Fe/2
8.2.2 带传动中最大有效拉力及其影响因素
紧边拉力:
松边拉力:
• 带所能传递的最大有效拉力:
机械设计第八章带传动
8.2.1 带传动中的力分析
• 带传动不工作时传动带中的拉力
其中,F0 安装带传动时的预紧力。
机械设计第八章带传动
8.2.1 带传动中的力分析
• 带传动工作时传动带中的拉力
主动轮 紧边——带绕上主动轮的一边被拉紧;紧边拉力F1 松边——带绕上从动轮的一边被放松;松边拉力F2
机械设计第八章带传动
传动失效,这种情况应当避免。
机械设计第八章带传动
8-3 V带传动的设计计算
8.3.1 设计准则 8.3.2 单根V带所允许传递的功率 8.3.3 原始数据及设计内容 8.3.4 V带传动的设计步骤
机械设计第八章带传动
8.3.1 设计准则
• V带传动的主要失效形式:打滑和疲劳破坏。 • 设计准则应为:在保证带传动不打滑的条件下,具有一定
(5)同步带传动
机械设计第八章带传动
(1)平带传动
机械设计第八章带传动
(2)V带传动
机械设计第八章带传动
(3)多楔带传动
机械设计第八章带传动
(4)同步带传动
机械设计第八章带传动
பைடு நூலகம்
8.1.3 V带的类型
(1)普通V带
(2)窄V带
(3)联组V带
(4)齿形V带
(5)大楔角V带
(6)宽V带
机械设计第八章带传动
《机械设计》(第八版)
第八章 带传动
8-1 概述… 8-2 带传动工作情况的分析… 8-3 普通V带传动的设计计算… 8-4 V带轮的设计… 8-5 V带传动的张紧、安装与防护… 8-6 其它带传动…
机械设计第八章带传动
8-1 概 述
8.1.1 带传动的组成、工作原理和特点 8.1.2 带传动的类型 8.1.3 V带的类型 8.1.4 普通V带的结构
V带的基本参数(采用基准宽度制)
节宽bp 相对高度 : h / bp = 0.7 节面 :中性层长度不变 基准长度Ld :
V带在规定的张紧力下,其 截面上与“测量带轮”轮槽基准 宽度重合的宽度处,V带的周线 长度
机械设计第八章带传动
V带轮的基本参数
• 轮槽节宽lp • 节圆直径dp • 轮槽基准宽度bd : bd = bp • 基准直径dd dd ≈ dp
机械设计第八章带传动
普通V带和窄V带的型号
• 普通V带分七个型号:Y、Z、A、B、C、D、E • 窄V带分四个型号:SPZ、SPA、SPB、SPC
机械设计第八章带传动
V带的基准长度系列
机械设计第八章带传动
8-2 V带传动工作情况的分析
8.2.1 带传动中的力分析 8.2.2 带传动中最大有效拉力及其影响因素 8.2.3 带的应力分析 8.2.4 带的弹性滑动和打滑
滑动率ε
• 弹性滑动率
v2 < v1
降低量可用滑动率ε来表示。 • 带传动的实际平均传动比 :
• 滑动率并不大(ε≈1~2%),故
可取传动比为:
机械设计第八章带传动
带传动的打滑
• 带传动的打滑 • 当工作载荷再进一步增大,则带与带轮间就将发生显著
的相对滑动,即产生打滑。 • 打滑将使带的磨损加剧,从动轮转速急剧降低,甚至使
• 与最大有效拉力有关的因素 (1)预紧力 (2)包角
机械设计第八章带传动
(3)摩擦系数
8.2.2 带传动中最大有效拉力及其影响因素
机械设计第八章带传动
8.2.3 带的应力分析
• 拉应力
紧边的拉应力: 松边的拉应力:
• 弯曲应力
• 离心应力
当h 越大、D越小时,带的弯曲应力σb就越大。故带绕 在小带轮上时的弯曲应力σb1大于绕在大带轮上时的弯曲应力 σb2。为了避免弯曲应力过大,带轮直径就不能过小。
机械设计第八章带传动
瞬时最大应力
• 带是处于变应力状态下工作的带会产生疲劳破坏。
机械设计第八章带传动
8.2.4 带的弹性滑动
• 带受到拉力后要产生弹性变形
机械设计第八章带传动
8.2.4 带的弹性滑动
• 滑动弧与静止弧
• 滑动弧:C1B1和C2B2 • 静止弧:A1C1和A2C2
机械设计第八章带传动
机械设计第八章带传动
8.1.1 带传动的组成、工作原理和特点
组 成:主动轮、从动轮和传动带; 工作原理:摩擦传动(啮合),并传递一定动力; 特 点:结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲吸振。
机械设计第八章带传动
8.1.2 带传动的类型
(1)平带传动 (2)V带传动 (3)多楔带传动
(4)圆带传动
• 如果查表时, P0等参数不能直接查出,可以采用线性内插 法。
• 单根V带的额定功率计算公式:
机械设计第八章带传动
8.3.3 原始数据及设计内容
• 设计V带传动给定的原始 数据为: (1)传递的功率P; (2)转速n1,n2 (或传动比i); (3)传动位置要求; (4)工作条件。
• 设计内容包括: (1)确定带的截型; (2)长度; (3)根数; (4)传动中心距; (5)带轮直径; (6)结构尺寸。
(5)大楔角V带
机械设计第八章带传动
(6)宽V带
机械设计第八章带传动
8.1.4 普通V带的结构
• 标准普通V带都制成无接头的环形。
1 顶胶 2 抗拉体 3 底胶 4 包布
• 帘布芯V带 制造方便
• 绳芯V带
柔韧性好,抗弯强度高,适 用于转速较高,载荷不大和 带轮直径较小的场合。
机械设计第八章带传动
(1)普通V带
机械设计第八章带传动
(2)窄V带
窄V带的特点: • 窄V带是用合成纤维作抗 拉体 • 相对高度约为0.9 • 承载能力可提高1.5~2.5 • 适用于传递动力大而又要 求传动装置紧凑的场合。
机械设计第八章带传动
(3)联组V带
机械设计第八章带传动
(4)齿形V带
机械设计第八章带传动
的疲劳强度和寿命。 • 最大有效拉力 :
机械设计第八章带传动
8.3.1 设计准则
• V带的疲劳强度条件为:
• 由疲劳强度条件决定的最大有效拉力为:
机械设计第八章带传动
8.3.2 单根V带所允许传递的功率
• 在包角α=180°、特定长度、平稳工作条件下,单根V带的
基本额定功率P0和功率的增量△P0。