第十三章带传动和链传动
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机械设计基础第六版第13章 带传动和链传动
带传动的张紧方法： 1.调整中心距
a a
滑道式张紧装置
调整螺钉 调整中心距 2.采用张紧轮 3.自动张紧
张紧轮
销轴
精品课件
自动张紧装置
带传动的优点：
1. 适用于中心距较大的传动； 2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；
3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏；
dα
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2
dα 2
d d F+dF
F1
fdN F (Fd)F co2精s品 课F 件 co2s
力平衡条件：
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2 fdN F (Fd)F co d 2 sFco d 2 s
因 d 很小 s， id n d 可 ,co d 取 s1去掉二阶d微 Fd量
2
2
2 a co 2 s (d 1 d 2 )(d 2 d 1 )
以 co s 1si2n11 2精2 品课及 件
d2 d1 2a
代入得：
B
A
α1
θ
α1
d2
d1
D
aC
带长: L2 a2(d 1d 2)d 24 a d 12
已知带长时，由上式可得中心距 :
a 2 L (d 1 d 2 )2 L (d 1 d 2 )2 8 (d 2 d 1 )2 8 带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮精上品，课而件且当带工作一段时间之后， 因带永久伸长而松弛时，还应当重新张紧。
§13-1 带传动的类型和应用
带传动的组成：
主动轮1、从动轮2、环形带3。
F0
F0
1 n1
2 n2
第13章带传动和链传动 69页PPT文档
带传动的设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具
有一定的疲劳强度和寿命。
P0
F1(1e1f '
)v 1000
V带的疲劳强度条件：
ma x1b 1c []
1[ ]b1c
P 0( []b1c)1 (e1 f')1A0v00
单根V带基本额定功率P0见表13-3。
应用：
多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。
二、链轮
基本参数：节距p，套筒最大外径d1，排距pt及齿数z
链 轮 齿 形
国标仅规定链轮的最大和最小齿槽形状及其极限参数 目前较流行的一种齿形是三圆弧一直线齿形(或称凹齿形) 注明“齿形按3R GB/T 1244-1985规定制造” 链轮轴向齿廓及尺寸，应符合GB/T 1244-1985的规定。
预紧力F0 紧边拉力F1 松边拉力F2 带的总长度不变：
F0 F0
F0
F0
F1F0F0F2 2F0 F1F2
F2 F2
n1
n2
F1 F1
取主动轮端带为分离体
Ff F1F2
有效拉力F：
Ff
FFf F1F2
设：有效拉力F，N；带速v，m/s；则
带所能传递的功率P： P Fv 1000
最大应力发生 在带的紧边开 始饶上小带轮 σb1 处
b1
2 yE d1
b2
2 yE d2
σ2
σc
σ1
σb2
§13-4 带的弹性滑动和传动比
弹性滑动：由于带的弹性变形而引
起的带与带轮间的相对滑动。
A2
弹性滑动产生的原因：
B1
1、带是弹性体；
n1
机械基础 课件 第十三章-带传动
解：（1）传递的圆周力
Fe v P 1000
1000 P 1000 15 Fe 1000N v 15
（2）紧边、松边拉力
170 F1 F1 f 1 1 2.97 rad 2.437 e 180 F2 F2 F F F 1000 1 2 e 解得F 1694 N, F 694 N
设小、大带轮的直径为d1、 d2 ，带长为Ld。 则包角 2
d 2 d1 180 57.3 a 式中“”适用大轮包角2， “”适用小轮包角1 。
d 2 d1 sin 代入 2a
带长Ld： Ld 2AB BC AD
2a cos
弹性滑动 ——是指正常工作时的微量滑动现象，由 拉力差（即带的紧边与松边拉力不等）引 起了带的不同弹性变形量，使得带的速度 低于主动轮的速度，高于从动轮的速度， 带沿着轮面产生滑动。这在带的工作中是 不可避免。
弹性滑动引起的不良后果： ● 使从动轮的圆周速度低于主动轮 ，即 v2 < v1； ● 产生摩擦功率损失，降低了传动效率 ； ● 引起带的磨损，并使带温度升高 ； 打滑引起的不良后果： 打滑将造成带的严重磨损，带的运动处于不稳定状 态，致使传动失效。
第十三章 带传动
§13-1 带传动概述 §13-2 带传动的受力分析
§13-3 带传动的计算 §13-4 V带轮的结构 §13-5 带传动的张紧装置 补充：链传动
挠性传动——
通过中间挠性件传递运动和动力的传动机构； 由主动轮、从动轮和中间挠性件所组成； 包括：带传动、链传动和绳传动。
挠性传动的工作原理——
越大，传动比的变化越大。一般V带传动的滑动率在1%2%内， 一般计算不予考虑。
考研备考期末复习 机械设计基础 第13章 带传动和链传动
缺点： 1. 传动的外廓尺寸较大； 2. 需要张紧装置； 3. 由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比； 4. 带的寿命较短； 5. 传动效率较低。
机械设计基础 — 带传动和链传动
七、带传动的应用 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。功率P<100KW，带速v=5~25m/s， 传动比i<7。
2
d2 d1
2a
L
2a
2
(d1
d2
)
d2
d1 4a
2
机械设计基础 — 带传动和链传动
B
A
α1
θ
α1
d2
d1
D
aC
带长:
L
2a
2
(d1
d2
)
d2
d1 4a
2
已知带长时，由上式可得中心距 :
a 2L (d1 d2 ) 2L (d1 d2 )2 8(d2 d1 )2
8
机械设计基础 — 带传动和链传动
楔角φ
40 ˚
φ
每米质量q（kq/m） 0.04 0.06 0. 10 0.17 0.30 0.6 0.87
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对
应的带轮直径称为基准直径d。
d
V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直
径上的周线长度称为基准长度Ld 。
bd
机械设计基础 — 带传动
窄V带的结构及尺寸
φ =40˚，h/bd =0.9的V带称为窄V带。
2
F2 AE
∴ 1 2
带绕过主动轮时，带一边绕进， 一边向后收缩，使带速落后于轮 速： v带v1。
F2
F2 n1
n2
机械设计基础 — 带传动和链传动
七、带传动的应用 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。功率P<100KW，带速v=5~25m/s， 传动比i<7。
2
d2 d1
2a
L
2a
2
(d1
d2
)
d2
d1 4a
2
机械设计基础 — 带传动和链传动
B
A
α1
θ
α1
d2
d1
D
aC
带长:
L
2a
2
(d1
d2
)
d2
d1 4a
2
已知带长时，由上式可得中心距 :
a 2L (d1 d2 ) 2L (d1 d2 )2 8(d2 d1 )2
8
机械设计基础 — 带传动和链传动
楔角φ
40 ˚
φ
每米质量q（kq/m） 0.04 0.06 0. 10 0.17 0.30 0.6 0.87
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对
应的带轮直径称为基准直径d。
d
V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直
径上的周线长度称为基准长度Ld 。
bd
机械设计基础 — 带传动
窄V带的结构及尺寸
φ =40˚，h/bd =0.9的V带称为窄V带。
2
F2 AE
∴ 1 2
带绕过主动轮时，带一边绕进， 一边向后收缩，使带速落后于轮 速： v带v1。
F2
F2 n1
n2
带传动和链传动基础知识课件
式中: P1为单根V带的基本额定功率,kW； 查表5—5 单根普通v带基本额定功率P1是在特定试验条件（特定的带基准 长度Ld，特定使用寿命，传动比i=1，包角α＝180，载荷平稳）下 测得的带所能传递的功率。一般设计给定的实际条件与上述试验条 件不同，须引入相应的系数进行修正。 ⊿P1为功率增量,Kw; 当传动比i≠1时,带在大轮上的弯曲应力较小, 传递的功率可以增大些。查表5—6。 Kα包角修正系数，见教材表 5—7；KL带长修正系数,见教材表5—8。
F1－F0＝F0－F2； 或：F1 ＋F2＝2F0；
记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为
Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。
定义由负载所决定的传动带的有效圆
周力为Fe＝P/v，则显然有Fe＝Ff。
第16页/共53页
取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有:Fe＝Ff＝F1－F2；
因此有：
F1＝F0＋Fe／2；F2＝F0－Fe／2；
示。强力层的结构形式有帘布结构(制造方便,抗拉强度高)和线绳 结构(柔韧性好,抗弯强度高,适用带轮直径小,转速较高场合)。
第10页/共53页
2.标准: 按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型 号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递 的功率就大
3.参数和尺寸:
Ｖ带的截面尺寸
上 打滑发生在带与轮的全部接触长度
B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性 打滑：过载
C.结论：弹性滑动不可避免 打滑可避免
第23页/共53页
§5—5 普通V带传动的设计 一、带传动的失效形式和设计准则 1.失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等 2.设计准则：保证带在不打滑的前提下，有足够的疲劳强度和寿命
F1－F0＝F0－F2； 或：F1 ＋F2＝2F0；
记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为
Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。
定义由负载所决定的传动带的有效圆
周力为Fe＝P/v，则显然有Fe＝Ff。
第16页/共53页
取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有:Fe＝Ff＝F1－F2；
因此有：
F1＝F0＋Fe／2；F2＝F0－Fe／2；
示。强力层的结构形式有帘布结构(制造方便,抗拉强度高)和线绳 结构(柔韧性好,抗弯强度高,适用带轮直径小,转速较高场合)。
第10页/共53页
2.标准: 按截面尺寸的不同分为Y、Z、A、B、C、D、E共7种型 号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递 的功率就大
3.参数和尺寸:
Ｖ带的截面尺寸
上 打滑发生在带与轮的全部接触长度
B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性 打滑：过载
C.结论：弹性滑动不可避免 打滑可避免
第23页/共53页
§5—5 普通V带传动的设计 一、带传动的失效形式和设计准则 1.失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等 2.设计准则：保证带在不打滑的前提下，有足够的疲劳强度和寿命
机械设计基础带传动和链传动课件pptx(2024)
20
05
带传动性能分析
2024/1/28
21
带的应力与变形分析
2024/1/28
带的布是不均匀的，主要受到拉力
、弯曲应力和接触应力的影响。
带的变形
02
带的变形主要包括弹性变形和塑性变形。弹性变形是可逆的，
而塑性变形则会导致带的永久变形和失效。
影响因素
03
带的材料、截面形状、带轮直径、张紧力等因素都会影响带的
自行车和摩托车的链条传动
38
案例分析：带传动和链传动的应用实例
01
02
工业机械中的滚子链和齿形链传动 2024/1/28
石油钻井设备中的链条传动 39
THANKS
2024/1/28
40
2024/1/28
16
04
链传动设计基础
2024/1/28
17
链条材料与结构选择
01
链条材料
常用材料包括碳钢、合金钢、 不锈钢等，选择时需考虑强度 、耐磨性、耐腐蚀性等因素。
2024/1/28
02
链条结构
03
链条规格
根据传动需求和空间限制，选 择合适的链条结构，如滚子链
、套筒链等。
根据传递功率和转速等参数， 选择合适的链条规格，确保传
应力和变形。
22
带的疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
疲劳寿命是指带在交变应力作用下，经过一定次数的应力循环后 发生疲劳破坏的寿命。
预测方法
通过试验测定带的疲劳极限和应力循环次数，结合带的实际应力 状态，可以预测带的疲劳寿命。
影响因素
带的材料、制造工艺、工作条件等都会影响带的疲劳寿命。
2024/1/28
19
机械设计基础第13章-带传动与链传动
带的基准 直径
节线至带最 带的弹性 带绕过带轮时发生弯曲，由材力公式 外层的距离 模量 带绕过小带轮 带绕过大带轮时 时的弯曲应力 的弯曲应力
MPa 显然： d↓
→σb ↑
σ 故：b 1 > σb 2
带横截面的应力为三部分应力之和。
max 1 c b1
最大应力发生在: 紧边开始进 入小带轮处。
1、带传动的主要失效形式 打滑：带与带轮之间的显著滑动，过载引起。 疲劳： 变应力引起。 带设计准则：在保证不打滑的前提下，具有足够的 疲劳寿命。
2、单根V带的许用功率 要保证带的疲劳寿命，应使最大应力不超过许用应力：
max 1 c b [ ]
临界状态时的最大有效拉力为：
2、带传动的最大有效圆周拉力
在临界状态,摩擦力达到极值， 带的有效拉力也达到极值。 这时，松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:
F1 e f F2
挠性体摩擦公式——欧拉公式
欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前，紧、松边拉 力的最大比值。
联解： 得：
F1 F2e
f
F = F1 – F2
e f 又F1 ＝ F0 ＋F/2 F1 F f e 1
FN
2 FN f
2 FN sin
Q
2
2 FN f
FQ sin
FQ
2
f FQ f '
FN
FN
§13-3 带的应力分析
工作时，带横截面上的应力由三部分组成：
由紧边和松边拉力产生的拉应力； 由离心力产生的拉应力； 由弯曲产生的弯曲应力。
F2
F2
Ff
n1 F1 F1
n2
节线至带最 带的弹性 带绕过带轮时发生弯曲，由材力公式 外层的距离 模量 带绕过小带轮 带绕过大带轮时 时的弯曲应力 的弯曲应力
MPa 显然： d↓
→σb ↑
σ 故：b 1 > σb 2
带横截面的应力为三部分应力之和。
max 1 c b1
最大应力发生在: 紧边开始进 入小带轮处。
1、带传动的主要失效形式 打滑：带与带轮之间的显著滑动，过载引起。 疲劳： 变应力引起。 带设计准则：在保证不打滑的前提下，具有足够的 疲劳寿命。
2、单根V带的许用功率 要保证带的疲劳寿命，应使最大应力不超过许用应力：
max 1 c b [ ]
临界状态时的最大有效拉力为：
2、带传动的最大有效圆周拉力
在临界状态,摩擦力达到极值， 带的有效拉力也达到极值。 这时，松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:
F1 e f F2
挠性体摩擦公式——欧拉公式
欧拉公式反映了带传动丧失工作能力之前，紧、松边拉 力的最大比值。
联解： 得：
F1 F2e
f
F = F1 – F2
e f 又F1 ＝ F0 ＋F/2 F1 F f e 1
FN
2 FN f
2 FN sin
Q
2
2 FN f
FQ sin
FQ
2
f FQ f '
FN
FN
§13-3 带的应力分析
工作时，带横截面上的应力由三部分组成：
由紧边和松边拉力产生的拉应力； 由离心力产生的拉应力； 由弯曲产生的弯曲应力。
F2
F2
Ff
n1 F1 F1
n2
chap13带传动和链传动
感谢下 载
带节面宽度：bd 基准尺寸：基准直径d 、基准长度Ｌd
表13-8 表13-2
二、普通Ｖ带设计
1 设计准则和单根V带的许用功率 带传动的主要失效形式: (1)打滑 (2) 带的疲劳折断 带传动的设计准则：
保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。
单根V带的额定功率：
(1)
保证不打 滑
P0
Fv 1000
一、Ｖ带型号与规格
1 分类：普通Ｖ带：Y、Z、A、B、C、D、 E 窄Ｖ带 ： SPZ、SPA、SPB、SPC 宽V带、大楔角V带、汽车V带等
(φ=40 °,h/bd=0.7) (φ=40 °,h/bd=0.9)
2 规格
组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布
承载能力高 1.5—2.5倍
当带弯曲时→中性层带长不变→节面
KL ：当带长不等于特定值时的带长修正系数(表13-2)
DP0 ：当传动比不等于1时，单根带额定功率的增量(表13-4)
P0 ： (表13-3)
(8)确定带的预紧力
F0
打滑；F
0
FQ
单根V带：
F0
500 Pc zv
( 2.5 K
1)
qv2
N
由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动 ，安装新带时的预紧力应为上述预紧力的1.5倍
(9)计算压轴力Fq
δ
F0 F0
FQ
2zF0
cos
2zF0
sin 1
2
F0 (10)带轮结构设计
13-6 V带轮的结构
1.V带轮的设计要求:
重量轻、质量分布均匀、结构工艺性好； 高速带轮要进行动平衡试验； 轮槽工作面应达到一定的精度要求； 各槽的尺寸和角度应保持一定的精度。
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13-5 普通Ｖ带传动的计算
节面宽度称为节宽(bd),普通Ｖ带已经标准化
与所配Ｖ带的节面宽度bd相对应的带轮直径称 为基准直径d ，Ｖ带在规定的张紧力下，位于 带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ｌd
普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号
带传动的失效形式和设计准则 带传动的失效形式是：打滑和疲劳破坏
弹性滑动会引起下列后果： （1）从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度 （2）损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度 升高；并引起传动带磨损
滑动率：由于弹性滑动引起从动轮圆周速度低于主动轮 圆周速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑 动率。
1 2 d1n1 d 2 n2
F m ax
F1 (1
1 e f
)
1 2 F0
1
1 e f 1 e f
讨论：f 和 a 对FMAX的影响。
以小轮的包角带入公式
摩擦力比较
平带： Ff fNfQ
V带:
Ff
f
Q
f
sin0
Q
2ห้องสมุดไป่ตู้
f
sin
f 0
2
式中: f —带与带轮之间的摩擦系数
f′—V带轮当量摩擦系数
13-3 传动带的应力分析 1 、由紧边和松边拉力产生的应力
13-6 V带轮的结构
带轮组成: 轮缘 轮毂 轮辐或腹 板
各种带轮结构
V带弯曲后楔角的变化 V带的两侧面夹角为40度，弯曲后会变形，造成实际 夹角变小，故V带轮槽角为32、34、36、38
13.7同步带简介
同步带的特点：
传动比准确 效率高 传动平稳、噪音低 使用寿命长 中心距大 承受冲击 轴上压力小
P F.
kW
1000
带既不打滑又有一定疲劳强度时所能传递的功率
P0([]b1c)1(e1 f'1)1A000 kW
以上公式的特定条件：
载荷平稳
包角 1
带长Ld为特定长度 强力层为化学纤维
当条件变化时：i 1
功率增量
P0
Kbn1(1
1 Ki
)
Kb –弯曲影响系数，与带型有关
Ki –传动比系数
a
1 8
[2 L
(d1
d2)
[2 L (d1 d 2 )]2 8(d 2 d1)2 ]
调节中心距的方法 目的：保持张紧力，防止打滑
13-2 带传动的受力分析
初拉力F0 紧边拉力F1 松边拉力F2 有效圆周力F
紧边拉力增加F1-F0
松边拉力减小F0-F2
设带的总长度不变，则带的伸长量等 于减少量， F1-F0=F0-F2
1
d1n1
i= n1 d 2
n2 d1 (1 )
通常
(1~2)%
若传递的基本载荷超过最大有效圆周力,带在带轮上 发生显著的相对滑动即打滑。
打滑 造成带的严重磨损并使带的运动处于不稳定状态
带在大轮上的包角大于小轮上的包角，所以打滑总 是在小轮上先开始的
打滑是由于过载引起的，避免过载就可以避免打滑
同步带靠带齿与轮齿啮合 传动，故没有相对滑动， 能保证两个带轮之间圆周 速度同步，所以称为同步 带。
节线：长度不变的任一周 线。 节线长度为同步带的公称 长度。 节距pb：相邻两齿对称中 心线的直线距离。同步带 的主要参数。
同步带的应用：
仪器、仪表 计算机行业 汽车行业 纺织机械 粮食机械 机床 石油机械
F012(F1F2) 两边拉力差称为带传动的有效拉力 ,也称圆周力 FF1F2
思考：圆周力F的本质是什么？
P= Fv 1000
P :kW v :m /s F :N
当带所需传递的圆周力超过带 与轮面间的摩擦力总和时，打 滑，失效
带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时欧拉公式
F1 F2ef1
可得传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax
带传动的设计准则是在保证带工作时不打滑的条 件下，具有一定的疲劳强度和寿命
ma x1b 1c []
[ ] --在一定条件下，由带的疲劳强度决定的 许用拉应力
当 max[]带传动将发挥最大效能
1[]b1c
在即将打滑的临界状态下，带传动的最大有效圆 周力
1
1
FF 1(1ef'1)1A(1ef'1) N
第十三章 带传动和链传动
带、链传动也称为挠性件传动
挠性件传动特点： 1、靠摩擦或啮合传动，
传递运动或动力； 3、结构简单； 4、中心距大。
普通V带传动
链传动
13-1 带传动的类型和应用
带传动的组成： 1、主动轮 2、从动轮 3、传送带
摩擦
张紧
特点：
1 传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲击，使 传动平稳、噪音小；
2 当过载时,传动带与带轮之间可发生相对滑动而不损 伤其它零件，保护作用；
3 适合于主、从动轴间中心距较大的传动，
4 由于有弹性滑动的存在，故不能保证固定的传动比，
5 由于需要施加张紧力，所以会产生较大的压轴力，使 轴和轴承受力较大。
6 带速5-25m/s，传动比7以内，传动效率0.9-0.95
按截面形状，传动带可分为平带、V带和特殊截面带
E:带的弹性模量,MPa
d:带轮直径,mm
思考：1、带的最大应力发生在何处？ 2、带转一圈，应力循环了几次？
如图最大应力产生在由紧边进入小带轮处
max1b1c
13-4 带传动的弹性滑动和传动比
带传动的弹性滑动
弹性滑动 由于带的弹性变形而引起的 带与带轮之间的相对滑动现 象。
弹性滑动是带传动 中不可避 免的现象，是正常工作时固 有特性。
紧边拉应力
1
F1 A
松边拉应力
2
F2 A
2 、由离心力产生的应力
取微元体分析受力
dFNc
(rd
2 )q
r
q
2da
2 Fc sin
da 2
q 2d a
Fc q 2
c
Fc A
q 2 A
注意：离心力虽然只发生圆周运动部分，但离 心拉应力作用于带的全长！
3 、由带弯曲产生的应力
b
2yE d
MPa
y:带的中性层到最外层的垂直距离,mm
传动带的应用
带的几何尺寸计算：
包角
2
sin d 2 d1 2a
d2 d1 a
1 8 0 d 2 d 1 5 7 .3 a
带长
L 2AB BC AD
2a
cos
2
(d1
d2)
(d 2
d1)
2a
2
(d1
d2)
(d 2 d1)2 4a
已 知 带 长 -时 ,可 反 求 中 心 距
13-8 链传动的特点和应用
链传动组成
链传动特点： 传递功率大、效率高 传递中心距大，压轴力不大 经济、可靠 瞬时传动比不是常数 有一定动载荷和冲击
链传动应用： 农业机械 轻工、化工机械 起重、运输机械 汽车、机床 采矿机械