机械设计基础带传动与链传动解析
带传动和链传动的特点
带传动和链传动的特点传动方式是机械传动中十分重要的一个环节，其作用是将能量传递到所需要的位置，从而完成所需的工作。
而在传动方式中，带传动和链传动是两个常见的方式，它们各有自己的特点和应用场景。
带传动是将能量通过带子或皮带传递到需要的位置，其优点在于传递平稳，噪音小，安装方便，成本较低。
带传动在工业和农业生产中都有广泛的应用，如机床上的传动、农机上的传动等。
带传动的特点主要体现在以下几个方面：1、平稳性：带传动的平稳性较好，因为带子可以缓冲传递过程中的冲击和振动，从而减少了噪音和振动。
2、安全可靠：带子材料的柔韧性使得其对机器的轴承和传动装置产生的冲击和振动吸收能力较好，从而增加了机器的寿命。
3、运转平稳：由于带子与轮毂之间的接触面积较大，使得带传动能更加平稳地运转，从而减少了机器的运转噪音。
4、安装方便：带传动的安装较为简单，不需要太多的专业技能，只需将带子绕在轮毂上即可。
链传动则是通过链条将能量传递到需要的位置，其优点在于传递效率高、传动力矩大、可靠性高。
链传动在机械制造、航空航天、交通运输等领域都有广泛的应用。
链传动的特点主要体现在以下几个方面：1、传递效率高：由于链条的刚性较高，能够在传递过程中减少能量的损失，从而提高传递效率。
2、传动力矩大：链条能够承受较大的拉力，因此能够传递较大的力矩，适用于需要传递大功率的场合。
3、可靠性高：链条的材质和工艺要求较高，因此它的可靠性也较高，适用于对传动要求较高的场合。
4、使用寿命长：链条的使用寿命较长，不容易出现松动和断裂等问题，从而减少了维护和更换的成本。
在实际应用中，带传动和链传动各有其适用的场合。
带传动适用于需要传递较小功率的场合，如机床、农机等；而链传动适用于需要传递较大功率的场合，如飞机、汽车等。
总的来说，带传动和链传动都是机械传动中重要的传动方式，各自具有自己的特点和优势。
在具体应用中应根据实际需要选择合适的传动方式，以达到最佳效果。
【机械设计基础】第六章 带传动和链传动
第六章
带传动和链传动
带传动和链传动都是利用挠性元件（带和链）传递运动和动力 的机械传动，适于两轴中心距较大的场合。 第一节 带传动概述
带传动常用在传递中心距大 的场合，传递的功率<50kW,传动 比常用<5
机 械 一、带传动的组成及带的类型 设 固联于主动轴上的带轮1(主动轮)； 计 固联于从动轴上的带轮3(从动轮)； 基 紧套在两轮上的传动带2。 础
5.适于两轴中心距较大的传动。
a.由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；
b.带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑； c.带的寿命较短，传动效率较低，需要经常更换； d.不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。
第六章 带传动的应用
带传动和链传动
摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不准确、中小功 率的远距离传动。
带传动和链传动
弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过 载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由于拉力 差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以 机 械 设 计 基 础 弹性滑动是不可以避免的。
第六章
四、Ｖ带传动的设计准则
带传动和链传动
带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。 带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
第六章
带传动和链传动
工作情况分析(力分析)
在带即将打滑的状态下，F达到最大值。此时，根据挠性体摩擦
的欧拉公式，对于平带传动，忽略离心力的影响，F1与F2之间的关系
为：
F1 F2e
（6-5） （6-6）
e 1 2 F 2 F0 2 F0 (1 ) e 1 e 1
第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础vv带带轮的结构设计要求二vv带轮的材料和结构质量小且质量分布均匀
《机械设计基础》第九章 带传动与链传动
F1/F2=e fα
带轮上的包角 自然对数的底，e ≈ 2.718
联立上式，得
F Fe f F2 f F1 f e 1 e 1
1 F F1 F2 F1 (1 f ) e
由此可知，增大包角或增大摩擦因数，都可以提高带传动所 能传递的功率，因小带轮包角α1小于大带轮包角α2 ，故计算带圆 周力时应取α1 。
第九章 带传动与链传动
(belt drive and chain drive)
带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传 递运动和力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮 传动相比，具有结构简单、成本低廉、传动中心距较大 等优点。
§9-1 带传动的类型、特点
带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两带轮上的封闭环形带 组成。由于张紧，静止时带已受到预拉力，在带与带轮的接触面间 产生压力。当原动机驱动主动轮回转时，依靠带和带轮间的摩擦力 拖动从动轮一起回转，从而传递一定的运动和力。
2、缺点：
通常，带传动适用于中小功率的传动，以V带传动应用最广，带速 v=5～25 m/s，传动比i≤7 效率η≈ 0.90～0.95
§9-2 带传动的受力分析和运动特性
一、带传动的受力分析
为使带和带轮接触面上产生足够的摩擦力，带必须以一定的 张紧力套在两带轮上。
F0
F0
n1 主动轮
F2
F2 n2
其降低率可用滑动率ε 来表示，即
v1 v2 d1n1 d 2 n2 d1n1 v1
因而得带传动的实际传动比 i＝n1/n2＝d2/d1（1－ε ） 一般ε ＝1％～2％，其值甚小，在一般传动计算中可不考虑。 例9－1 一平带传动，传递功率P＝15kW，v=15m/s；带在小轮上的 包角α1＝170 °，带的厚度δ＝4.8mm、宽度b＝100mm；带的密度ρ ＝1×10－3kg/cm3，带与轮面间的摩擦系数f＝0.3。 求：（1）传递的圆周力； （2）紧边、松边拉力； （3）由于离心力在带中引起的拉力； （4）所需的预拉力； （5）作用在轴上的压力。
机械设计第5-7章习题解答汇总
第5章 带传动与链传动5-1 带传动的弹性滑动是怎样产生的？能否防止？对传动有何影响？它与打滑有何不同？答：带传动的弹性滑动是由于带的弹性和拉力差而引起的带和带轮面间的局部的、微小的相对滑动，这是摩擦型带传动正常工作时的固有特性，是不可防止的。
弹性滑动导致传动效率降低、带磨损、传动比不准确。
打滑是由过载引起的带在带轮上的全面滑动，使传动失效。
打滑为非正常的工作状态，是必须防止也是可以防止的。
5-2带传动的中心距为什么要限制在一定的范围？答：带传动的中心距之所以要限制在一定的范围，是因为：1〕假设中心距过小，虽结构紧凑，但小带轮的包角太小，导致摩擦力和传动能力降低；2〕中心距过小，使带的长度过短，带的工作频率增加，降低带的疲劳强度和工作寿命；3〕中心距假设过大,不仅结构不紧凑，且皮带松边下垂，高速传动时易引起带的颤抖。
5-3．多根V 带传动时，假设发现一根已坏，应如何处置？答：多根V 带传动时，即使只发现一根已坏，也应该同时更换新的V 带，不可新旧混用。
5-4 已知一V 带传动，小带轮直径d 1d =160mm,大带轮直径d 2d =400mm ，小带轮转速n 1=960min r ,滑动率2=ε00，试求由于弹性滑动引起的大带轮的转速损失。
解： 假设无弹性滑动，大带轮的理想转速n 2应为：1122n d 960160n 384(r /min)d 400⨯=== 所以，由弹性滑动引起的大带轮的转速损失为：2n =3840.02=7.68(r /min)ε⨯5-5 为什么链传动具有运动不平稳性？答：由于链传动的多边形效应，使其瞬时速度和瞬时传动比周期性变化，从而引起动载荷，所以链传动具有运动不平稳性。
5-6 为什么链条节数常取偶数，而链轮齿数取为奇数？答： 因为假设链节数为奇数，则需要采用过渡链节，当链条受拉时，过渡链节的弯链板承受附加的弯矩作用，强度降低，所以链节数常取为偶数。
正因为链节数常为偶数，为使磨损均匀，链轮齿数一般取为奇数。
机械设计基础传动系统和机构设计
机械设计基础传动系统和机构设计机械设计基础：传动系统和机构设计在机械设计中，传动系统和机构设计是非常重要的部分。
传动系统是指将动力从一个地方传输到另一个地方的机制，而机构设计则是指用于实现特定功能的装置或结构。
一、传动系统的基本原理传动系统主要用于将动力从一个设备传递到另一个设备，以实现所需的运动或力的转换。
常见的传动系统包括齿轮传动、皮带传动和链传动等。
1. 齿轮传动齿轮传动是一种常见的机械传动方式，其主要通过两个或多个齿轮的啮合来传递动力。
不同大小的齿轮之间的传动比决定了输出轴的转速和扭矩。
2. 皮带传动皮带传动采用皮带与轮齿啮合的方式传递动力。
与齿轮传动相比，皮带传动可实现更大的传动比，且运行平稳。
3. 链传动链传动利用链条与齿轮或链轮的啮合来传递动力。
链传动具有较大的传动比和较高的传动效率，常用于高负载或高速的传动系统中。
二、机构设计的基本原理机构设计涉及到将多个零部件组合起来以实现特定的功能。
在设计机构时，需要考虑运动要求、结构强度和稳定性等因素。
1. 运动要求机构设计的首要考虑因素是实现所需的运动类型，例如旋转、直线运动或摆动。
通过选择合适的连杆、曲柄轴和齿轮等组件，可以实现不同类型的运动。
2. 结构强度机构设计中的结构强度是确保机构能够承受所需负载并保持稳定运行的重要因素。
在选择材料和尺寸时，需要考虑到材料的强度、刚度和耐磨性等因素。
3. 稳定性机构设计时需要保证结构的稳定性，以防止振动、共振和其他不稳定现象的发生。
通过添加减振装置、调整结构刚度和使用合适的润滑剂等方法可以提高稳定性。
三、机械设计的案例研究为了更好地理解机械传动系统和机构设计的原理，以下是一个案例研究：假设我们需要设计一种用于升降货物的传动系统和机构。
我们需要实现以下功能：通过电动机将动力传递给升降装置，使其能够顺利升降货物。
首先，我们选择合适的传动方式。
考虑到需要较大的传动比和较高的传动效率，我们选择齿轮传动作为传动方式。
带传动,链传动,齿轮传动的相同点和不同点
带传动,链传动,齿轮传动的相同点和不同点相同点：
1. 传动存在于机械设备中，用于将能源从一个地方传递到另一个地方，以完成机械运动。
2. 这三种传动方式都是通过连轴器连接不同的可能性。
3. 这三种传动方式都需要保持足够的润滑来减少摩擦和磨损。
不同点：
1. 带传动是一种力传递方式，利用带子和滚轮的摩擦来传递轴的动力。
链传动使用链条将轴与轮连接在一起，其工作原理类似于带传动。
2. 齿轮传动则是利用齿轮之间的齿合来传递轴的动力。
齿轮传动的主要优点是能够传输高扭矩和高速率。
3. 带传动和链传动易于曲线驱动和不对中间线，齿轮传动需要大量的精确制造工艺，以保持齿轮的密合。
4. 带传动和链传动的优点在于其耐磨性和低噪音特性，这是因为它们可以吸收由于对齿轮的不正确使用或制造而引起的噪音和振动。
5. 齿轮传动的另一个主要优点是，它可以实现正反转和无论输入输出速度变化，其传动比不变。
6. 相对于带传动和链传动，齿轮传动更加精确可控，可以利用齿轮的数量和尺寸来实现特定的速度和转矩比。
总的来说，带传动、链传动、齿轮传动各有优劣，应按照所需的速度、扭矩、噪音、节能、寿命和制造成本等要求选择合适的传动方式。
1-第十二章带传动和链传动PPT课件
李铁成 主编
第十二章 带传动和链传动
第一节 带传动概述 第二节 普通V带和带轮结构 第三节 普通V带传动的设计 0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2) (12-18) 0.7(100+200)mm≤α0≤2(100+200)mm 第四节 链传动的应用与结构 第五节 链传动的运动特性 第六节 链传动的设计
第二节 普通V带和带轮结构
表12-2 普通V带横截面尺寸(GB11544—1997)(单位：mm)
第二节 普通V带和带轮结构
表12-3 普通V带轮的轮槽尺寸(单位：mm)
第二节 普通V带和带轮结构
图12-8 V带轮的结构形式
=(1.8～２)
=
= -2(H+δ)
s=(0.2～0.3)B ≥1.5s ≥0.5s L=(1.5～2)
e)、f)接头V带 g)双面V带
1) 带具有弹性，能缓和冲击、吸收振动，故传动平稳、噪声小。
第一节 带传动概述
2) 过载时，带在带轮上打滑，具有过载保护作用。 3) 结构简单，制造成本低，且便于安装和维护。 4) 带与带轮间存在弹性滑动，不能保证传动比恒定不变。 5) 带必须张紧在带轮上，增加了对轴的压力。 6) 不适用于高温、易爆及有腐蚀介质的场合。 二、带传动的受力分析和应力分析 1.带传动的受力分析
第一节 带传动概述
图12-5 带传动的受力分析
2.带传动的应力分析 (1)拉力产生的拉应力 (2) 离心力产生的离心拉应力 当带绕带轮作圆周运动时，由于自身 质量将产生离心力，离心力仅发生在两轮包角部分，但由此引起的 拉力却作用于带的全长，其拉应力为
第一节 带传动概述
(3)带绕过带轮时产生的弯曲应力
带传动与链传动
带传动与链传动一、带传动的特点和应用带传动是一种常用的、成本较低的机械传动形式，它的主要作用是传递转矩和改变转速。
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。
带传动具有传动平稳、噪声小、清洁（无需润滑）的特点，具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便。
与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低以及疲劳寿命较短。
然而，对于传动带强力层材料的改善，如采用钢丝、尼龙、聚酯纤维等，带传动也可用于某些只有链传动或齿轮传动才适合的动力传输，如图1-6所示。
图1-6 带传动传动带具有弹性，能缓冲、吸振；过载时，带在带轮上打滑，防止其他零部件损坏，起安全保护作用；适用于中心距较大的场合；结构简单，成本较低，装拆维护方便。
但带在带轮上有相对滑动，传动比不恒定；传动效率低，带的寿命较短；传动的外廓尺寸大；需要张紧，支承带轮的轴及轴承受力较大；不宜用于高速、可燃等场所。
二、带传动的类型传动带按工作原理的不同可分为摩擦型传动带和啮合型传动带。
摩擦型传动带按带的横截面形状，可分为平带、V带和特殊截面带。
同步齿形带，属于啮合型传动带，带的工作面制有横向齿，与有相应齿的带轮作啮合传动，传动比较准确，具有链传动的优点，但制造和安装要求较高。
如拖拉机、坦克等的履带。
在一般机械传动中，应用最为广泛的是V带传动。
V带的横截面呈等腰梯形，传动时，以两侧为工作面，但V带与轮槽槽底不接触。
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，这是V带传动性能上的最大优点。
V带有普通V带、窄V带、接头V带等近10种。
其中普通V带应用最为广泛。
常见V带的横剖面结构由包布、顶胶、抗拉体、底胶等部分组成，按抗拉体结构可分为绳芯V带和帘布芯V带两种。
帘布芯V带，制造方便，抗拉强度好；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。
普通V带（图1-7）是在一般机械传动中应用最为广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。
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它兼有平带的弯曲应力小和V带的摩擦力大等优点，常用于结构 紧凑、传递功率大及速度较高的场合。
平圆带：截面为圆形，主要用于小功率传动，如家用器械。
二、带传动的几何尺寸
带传动主要用 于两轴平行、且回 转方向相同的场 合——开口传动。
如图所示，当带处于规定的张紧力时，两带轮轴线间的距 离——中心距a。
第九章 带传动与链传动
(belt drive and chain drive)
带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传 递运动和力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮 传动相比，具有结构简单、成本低廉、传动中心距较大 等优点。
§9-1 带传动的类型、特点
带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两带轮上的封闭环形带 组成。由于张紧，静止时带已受到预拉力，在带与带轮的接触面间 产生压力。当原动机驱动主动轮回转时，依靠带和带轮间的摩擦力 拖动从动轮一起回转，从而传递一定的运动和力。
一、带传动的类型
根据传动原理不同，带传动可分为摩擦型和啮合型。最常 用的是摩擦型。摩擦型带传动根据带的截面形状分为平带、V带、 圆带、多楔带等。
平带：截面形状为扁平型，内表面为工作面。
V带：截面形状为等腰梯形，两侧面为工作面，V带与轮槽槽底不接触。
V带利用了锲形摩擦原理，在张紧力相同的情况下，V带的摩擦力 比平带大，具有较大的牵引力，最为常用。
带与带轮间的摩擦因数
F1/F2=e fα
带轮上的包角
自然对数的底，e ≈ 2.718
联立上式，得
Fe f F1 e f 1
F F2 e f 1
F
F1
F2
F1 (1
1 e f
)
由此可知，增大包角或增大摩擦因数，都可以提高带传动所
能传递的功率，因小带轮包角α1小于大带轮包角α2 ，故计算带圆 周力时应取α1 。
V带传动与平带传动的预拉力相等时（即带压向带轮的压力同 为Q），他们的法向力N却不同。
平带的极限摩擦力为 Nf＝Qf
V带的极限摩擦力为 Nf
Q
sin
f
Q
f sin
Qf
2
2
V带轮轮槽的楔角
当相同条件下，V带能传递较大的功率。
二、带传动的应力分析
带传动工作时，会产生拉应力、离心拉应力和弯曲拉应力。
1、拉应力
紧边拉应力 σ1＝F1/A 松边拉应力 σ2＝F2/A
2、离心拉应力 σc＝Fc/A＝qv2/A
MPa MPa
带的横截面积 MPa
带每米长的质量，kg/m
带速，m/s
3、弯曲拉应力 带绕过带轮时，因弯曲而产生弯曲应力σb ，只
存在于带与带轮相接触的部分。
带的弹性模量，MPa
σb＝2YE/d
带与带轮接触弧所对的中心角称为包角α。 相同条件下，包角越大，带的摩擦力和传递的功率也越大。 包角是带传动的一个重要参数。
设d1、d2分别为小轮、大轮的直径，L
为带长，则小轮包角 1 2
因θ角较小，以θ≈sinθ＝(d2－d1 )/2a
1 (d2 d1) / a
以cos
带长
L
2a
c os
通常，带传动适用于中小功率的传动，以V带传动应用最广，带速 v=5～25 m/s，传动比i≤7 效率η≈ 0.90～0.95
§9-2 带传动的受力分析和运动特性
一、带传动的受力分析
为使带和带轮接触面上产生足够的摩擦力，带必须以一定的 张紧力套在两带轮上。
F0 F0
F2 F2
n1
n2
F0 F0
主动轮
带截面的中性层到最外层的距离，mm
带轮直径，mm
如图所示为带的应力分布情况，各个截面应力的大小用该处引出的 径向线的长短来表示。最大应力发生在紧边与小轮的接触处，其值为
F1＋F2＝2F0
紧边拉力F1与松边拉力F2之差称为带传动的有效拉力F，也就是 所传递的圆周力，即 F ＝F1－F2
圆周力F（N）、带速v（m/s）和传递功率P（kW）之间的关系为
P ＝Fv/1000
在一定初拉力下，若带所传递的圆周力超过带与带轮间的极限摩 擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。
打滑使带磨损加剧、传动效率降低，以致传动失效。
取一小段弧进行分析：
正压力：dFN
摩擦力： f dFN
两端的拉力：F 和F+dF
力平衡条件：忽略离心力，水平力、垂直力分别平衡
dFN
F
sin
d
2
(F
dF)sin
d
2
fdFN
(F
dF) cos d
2
F cos d
2
因d很小，可取sin d d , cos d 1
带传动常用的张紧方法是：调节中心距、张紧轮
四、带传动的特点
1、优点：
1）适用于中心距较大的传动； 2）具有良好的弹性，可缓和冲击、吸收振动； 3）过载时带与带轮间会出现打滑，防止零件损坏； 4）结构简单、成本低廉。
2、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，平带传动0.96，V带传动0.95； 6）有静电效应，不适宜高温、易燃、易爆的场合。
dα 2F
F2
22
2
dFN Fd
fdFN dF
积分得
F1 dF
fd
F F2
0
dF fd
dl
F
dFN
ln F1 f F2
设计：潘存云
f dFN α
dα
紧边和松边的拉力之比为 F1 e f F2
dα
2 F+dF
F1
带在出现打滑趋势而未打滑的临界状态时，带的紧边拉力F1与 松边拉力F2之间的关系满足欧拉公式，即
F1 F1
从动轮
静止时，带两边的拉力都等于预拉力F0。 传动时，带与带轮之间产生摩擦，带两边的拉力就不再相等。
绕进主动轮一边的带被进一步拉紧，称为紧边，由F0增大到F1； 绕进从动轮一边的带则相应被放松，称为松边，由F0减小为F2；
设带的总长度不变，则紧边拉力的增加量（F1－F0）应等于松边
拉力的减少量（F0－F2），即 F1－F0＝F0－F2
2
(d1
d2 )
d2
d1
1 sin 2 1 1 2及 d2 d1 代入上式
2
2a
L
2a
2
(d1
d2 )
d 2
d1 2
4a
已知带长时，由上式可得中心距
a 2L (d1 d 2 ) [2L (d1 d 2 )]2 8d 2 d1 2
8
三、带传动的张紧
由于带传动中的传动带不是完全的弹性体，工作一段时 间后，会因伸长变形而产生松弛现象，张紧力减小，带的传 动能力随之下降。故带传动必须具有将带再度张紧的装置。