1、 - 1 -第五章 带传动与链传动教学目标：让学生了解以下内容1 带传动的类型和特点2 V 带和带轮 3 V 带传动工作能力4 链传动的特点教学时数：4 课时教学重点：带传动的受力分析和运动分析教学难点：带传动的受力分析和运动分析。带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉曳零件的传动装置，工作时借助零件之间的摩擦（或啮合）来传递运动或动力。一、结构组成通常是由三部分组成：带 带轮 张紧装置二、工作原理：靠摩擦（或啮合）传动三、带传动的主要类型： 根据截面形状1） 平型带传动截面形状：扁平矩形摩擦工作面：带的内表面- 2 -特点： i35 中心距较大2） 圆形带传动比平带传动能力小，适合于速度高
2、、带轮直径小的场合。3） V 带传动：截面形状：梯形摩擦工作面：两侧表面 特点： i7 运行较平稳4） 多楔带传动具有 V 带的特点，适合于结构紧凑、功率大、重要的场合。5） 同步齿形带传动靠啮合传动，传动比恒定，中心距要求严格。四、带传动的优缺点1） 适合于中心距较大的传动2） 能缓和载荷冲击；运行平稳，无噪声；3） 过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏；（具有过载保护作用）4） 结构简单，成本低廉5） 传动外廓尺寸较大6） 需要张紧装置7） 传动效率较低8） 不能保持准确的传动比9） 带的寿命较短。五、带传动的应用范围带传动的应用范围很广，其中 V 带传动应用最广。一般带的
3、工作速度为 v=525 ms传动比为 i=7- 3 -传动效率为 =0.900.958-2 V 带和带轮一、V 带的构造与规格V 带有普通 V 带、窄 V 带和宽 V 带、活络 V 带等类型。一般多使用普通 V 带，现在使用窄 V 带的也日见广泛。本章主要介绍普通 V 带传动的设计。普通 V 带为标准件，有 Y、Z、A、B、C、D、E 七种型号。1、普通 V 带构造：两种结构：帘布芯结构 线绳芯结构都由四个层构成1） 包布层2） 顶胶层3） 抗拉体（承载层）4） 底胶层帘布芯结构：承载层是胶帘布抗拉强度较高线绳芯结构：承载层是线绳绳芯结构柔韧性好，适用于转速较高，带轮直径较小的场合。V 带制成
4、无接头的环形。基准长度 LdV 带两摩擦面间的夹角楔角，楔角都是 40二、V 带轮的材料和结构制造 V 带轮的材料可采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料，以灰铸铁应用最为广泛。当带速 v 不大于 25m/s 时，采用 HT150，v2530m/s 时采用 HT200，速度更高的带轮可采用球墨铸铁或铸钢，也可采用钢板冲压后焊接带轮。小功率传动可采用铸铝或工程塑料。带轮由轮缘、轮辐、轮毂三部分组成。V 带轮按轮辐结构不同分为四种型式，如图 8-6 所示。带轮基准直径 dd（2.53）d 0（d 0 为带轮轴直径）时可采用 S 型(实心带轮,图 a)；d d300mm时可采用 P 型（腹板式带轮，图 b
5、） ；且当 ddd 1100mm 时，可采用 H 型（孔板式带轮，图 c） ；dd300mm 时可采用 E 型（轮辐式带轮，图 d） 。每种型式根据轮毂相对腹板（轮辐）位置不同分为- 4 -、等几种，带轮的结构尺寸如表 8-3 所示。带轮的轮缘尺寸如表 8-4 所示。表中 bd 表示带轮轮槽的基准宽度，通常与 V 带的节面宽度 bp相等，即 bd = bp。基准宽度处带轮的直径称为基准直径 dd，8-3 V 带传动工作能力分析1带传递的有效拉力F0张紧力F1紧边拉力 F2松边拉力设带的总长度不变，则紧边拉力的增量 F1F0 应等于松边拉力的减少量 F0F2，即F0=（F1F2）/ 2根据带的受
6、力平衡条件其有效拉力应等于带与带轮的接触弧上摩擦力的总和。即FF1F2=F f 在一定条件下，摩擦力有一极限值，如果工作阻力超过极限值，带就在轮面上打滑，传动不能正常工作。以 v 表示带速，ms，P 表示名义传动功率，kw；则有效拉力：2、 F1、F2 和 F 的关系不计带的质量式中 e自然对数的底；e2.718带与带轮间的摩擦系数- 5 -带在带轮上的包角； 联立解式得紧边拉力 F1 和松边拉力 F2 为：带即将开始打滑时，带上各力沿垂直方向各力的平衡式为3由离心力所产生的拉力 Fc（推导略）q 一每米带长的质量，kgm。4、作用在轴上的压力 FQFQ由下式确定 FQ=2ZF0sin 1/2
7、式中FO单根带的张紧力；ZV 带根数1小带轮包角二、 带的应力分析1紧边应力 1、松边应力 2式中 A 一带的截面面积。2离心应力 c- 6 -3弯曲应力 b式中：E带的弹性模量r带轮半径y由带中性层到最外层的距离。显然，两个带轮直径不同时，带在小带轮上的弯曲应力比大带轮大。4、带上应力分布规律 将带上各点处的应力用一线段表示应力分布规律图表明：带传动工作时，带是在变应力状态下工作的，且最大应力发生在紧边进人小带轮处。二、带传动的弹性滑动和传动比1带的弹性滑动由于带是弹性体，受力不同时伸长量不等。当带自 b 点绕上主动轮时，带的速度和带轮表面的速度是相等的，但当它沿 bC 继续前进时，带的拉力
8、由 F1 降低到 F2，所以带的拉伸弹性变形也要相应减小，亦即带在逐渐缩短，带的速度要落后于带轮，因此两者之间必然发生相对滑动。同样的现象也发生在从动轮上，但情况恰好相反，在带绕上从动轮时，带和带轮具有同一速度，但当带沿前进方向时，带的拉力由 F2 增大到 F1，带被拉长，使带的速度领先于带轮。两者之间也- 7 -必然发生相对滑动。 这种由于拉力的变化造成带的弹性变形的变化，所引起的带在带轮上产生的相对滑动称为带的弹性滑动。弹性滑动引起了下列后果1）从动轮的圆周速度低于主动轮；（造成速度上的损失）2）降低了传动效率；3）引起带的磨损；4）使带温度升高。 由于带传动是依靠摩擦力来传动的，由于摩擦
9、力使带的两边所受的拉力不同，发生的拉伸变形不同的。既然摩擦力是这类传动所必需的所以弹性滑动是带传动固有的特性，是不能避免的。弹性滑动是可以设法降低的，如：选用弹性模量大的带材料，可以降低弹性滑动。注意：不能将弹性滑动和打滑混淆起来，打滑是由于过载所引起的带在带轮上的全面滑动。打滑可以避免； 带传动的功率越大，弹性滑动的程度越严重。2传动比由以上分析，从动轮的圆周速度低于主动轮，为了能够反映由于弹性滑动产生的速度损失的程度，将其相对降低率，称为滑动率。用 表示式中 i传动比。带传动的滑动率。一般为 12。一、同步带传动的特点和应用- 8 -同步带是以细钢丝绳或玻璃纤维为强力层，外覆以聚氨脂或氯丁
10、橡胶的环形带。由于带的强力层承载后变形小，且内周制成齿状使其与齿形的带轮相啮合，故带与带轮间无相对滑动，构成同步传动。同步带传动具有传动比恒定、不打滑、效率高、初张力小、对轴及轴承的压力小、速度及功率范围广、不需润滑、耐油、耐磨损以及允许采用较小的带轮直径、较短的轴间距、较大的速比，使传动系统结构紧凑的特点。一般参数为：带速 v50 m/s；功率 P100KW；速比 i 10；效率 = 0.92 0.98；工作温度20 80。二、同步带的参数、类型和规格1.同步带的参数(1)节距 Pb 与基本长度 Lp。在规定张紧力下，同步带相邻两齿对称中心线的距离，称为节距Pb。同步带工作时保持原长度不变的
11、周线称为节线，节线长度 Lp 为基本长度（公称长度） ，轮上相应的圆称为节圆。如图 8-10 所示。显然有 Lp =Pb z。(2)模数 m。与齿轮一样，也规定模数 m=Pb / 。 2.同步带的类型和规格同步带分为梯形齿和圆弧齿两大类，标准同步带的标记包括：型号、节线 长度代号、宽度代号和国标号。对称齿双面同步带在 型号前加“DA”，交错齿双面同步带在型号前加 “DB”。标记示例：聚氨酯同步带 DA 900 H 200 GB/T11616-89带宽代号 200，带宽 50.8mm型号 H, 节距 12.7mm长度代号 900，节线长 2286mm对称齿双面同步带三、同步带轮(1)同步带轮的材
12、料及轮辐、轮毂结构同 V 带轮。为防止齿形带工作时从带轮上脱落，一般推荐小带轮两边均有挡圈，而大带轮则无挡圈；或大小带轮均为单面挡圈，但挡圈各在不同侧，如表 8-12 所示。(2)同步带轮轮齿形状有渐开线齿廓和直边齿廓两种（用于梯形齿同步齿形带） ，其中渐开线齿廓的同步带轮可借用齿轮刀具展成加工，齿廓具体尺寸请参阅有关手册。 (3)周节制同步齿形带轮的宽度如表 8-12 所示，直径如表 8-14 所示。图 8-12 对称双面齿和交错双面齿同步齿形带- 9 -(4)周节制同步带轮标记由带轮齿数、带型号、轮宽代号和标准代号组成。带传动的安装、张紧和维护一、带传动的张紧与调整带传动的张紧程度对其传动
13、能力、寿命和轴压力都有很大的影响。V 带传动初拉力的测定可在带与带轮两切点中心加以垂直于带的载荷 G 使每 100mm 跨距产生 1.6mm 的挠度，此时传动带的初拉力 F0 是合适的（即总挠度 y =1.6a/100） ，如图 8-14 所示。 对于普通 V 带传动，施加于跨度中 心 的 垂直 力 G 按 下 列 公 式 计 算 ： 新 装 的 带 G = (1.5F0+ F0)/16 运转后的带 G = (1.3F0+ F0)/16最 小 极 限 值 G = (F0+ F0)/16 带传动工作一段时间后会由于塑性 变形而松弛，使初拉力减小、传动能力下降， 此时在规定载荷 G 作用下总挠度
14、y 变大，需要 重新张紧。常用张紧方法有以下几种：1.调整中心距法(1)定期张紧。如图 8-15 所示，将装有带轮的电动机 1 装在滑道 2 上，旋转调节螺钉 3 以增大或减小中心距从而达到张紧或松开的目的。图 8-16 为把电机装在一摆动底座 2 上，通过调节螺钉 3 调节中心距达到张紧的目的。(2)自动张紧。把电动机 1 装在如图 8-17 所示的摇摆架 2 上，利用电机的自重，使电动 机 轴 心绕 铰 点 A 摆 动 ， 拉 大 中 心 距 达 到 自 动张 紧的目的。2.张紧轮法带传动的中心距不能调整时，可采用张紧轮法。图 8-18a)所示为定期张紧装置，定期调整张紧轮的位置可达到张紧
15、的目的。图 8-18b)所示为摆锤式自动张紧装置，依靠摆捶重力可使张紧轮自动张紧。V 带和同步带张紧时，张紧轮一般放在带的松边内侧并应尽量靠近大带轮一边，这样可使带只受单向弯曲，且小带轮的包角不致过分减小。如图 8-18a)所示定期张紧装置。平带传动时，张紧轮一般应放在松边外侧，并要靠近小带轮处。这样小带轮包角可以增大，提高了平带的传动能力。如图 8-18b)所示摆锤式自动张紧装置。链传动工作原理与特点1、工作原理：（至少）两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。但非共轭曲线啮合，靠三段圆弧（ bcda,）一直线啮合。其磨损、接触应力冲击均小，且易加工。图 8-14 初拉力的测定- 10 -2、组成；主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。3、特点（与带、齿轮传动比较）优点：平均速比 im准确，无滑动；结构紧凑，轴上压力 Q 小；传动效率高 =98%；承载能力高 P=100KW；可传递远距离传动 amax=8mm；成本低。缺点：瞬时传动比不恒定 i；传动不平衡；传动时有噪音、冲击；对安装粗度要求较高。4、应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：i8(I=24)，P100KW，V12-15m/s，无声链Vmax=40m/s。（不适于在冲击与急促反向等情况下采用）
