1、1第四章 带传动重要基本概念1失效形式和设计准则失效形式：打滑、疲劳破坏。设计准则：保证带传动不打滑，使带具有足够的疲劳寿命。2确定小带轮直径考虑哪些因素(1) 最小带轮直径，满足d 1d dmin，使弯曲应力不至于过大；(2) 带速，满足 5 v 25 m/s ；(3) 传动比误差，带轮直径取标准值，使实际传动比与要求的传动比误差不超过35%；(4) 使小带轮包角 ； 20(5) 传动所占空间大小。3V 带传动在由多种传动组成的传动系中的布置位置带传动不适合低速传动。在由带传动、齿轮传动、链传动等组成的传动系统中，应将带传动布置在高速级。若放在低速级，因为传递的圆周力大，会使带的根数很多，结
2、构大，轴的长度增加，刚度不好，各根带受力不均等。另外，V带传动应尽量水平布置，并将紧边布置在下边，将松边布置在上边。这样，松边的下垂对带轮包角有利，不降低承载能力。4带传动的张紧的目的，采用张紧轮张紧时张紧轮的布置要求张紧的目的：调整初拉力。采用张紧轮张紧时，张紧轮布置在松边，靠近大轮，从里向外张。因为放在松边张紧力小；靠近大轮对小轮包角影响较小；从里向外是避免双向弯曲，不改变带中应力的循环特性。精选例题与解析例4-1 已知：V带传递的实际功率P = 7.5 kW，带速 v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求有效圆周力F e 、紧边拉力 F1和初拉力F 0。解题注意要点：这是正常工作条
3、件下的受力计算，不能应用欧拉公式；解：根据： vFPe得到： N7501联立： 21Fe解得： N， N7501502N125/70152/10 eF例 4-2 设 V 带所能传递的最大功率 P = 5 kW，已知主动轮直径 = 140mm，转速 n1= 1460 1dr/min， 包角 ，带与带轮间的当量摩擦系数 ，试求最大有效圆周力 和紧边拉力 。140.0vf eFF解题注意要点：1此题是在最大载荷条件下的受力计算，可以应用欧拉公式；2题目数据没有q，故忽略离心拉力qv 2。解：带速： 10.702 m/s1064106dnv小带轮包角： 弧度3.28/4有效圆周力： N.467.5/v
4、PFe联立： 2.4673915.0.21eefv解得： N， N3.952F5.1F例 4-3 如图所示为一 V 带传动，已知：主动轮直径 d2 = 360mm，从动轮直径 d1 = 180mm，包角， ，带与带轮间的当量摩擦系数 ，带的初拉力 N，试问：1602 4.0vf 80F1当从动轮上的阻力矩为 20 Nm，主动轮在足够大的电机驱动下，会发生什么现象？2此时，松边和紧边的拉力各为多少？解题注意要点：1此题是要求分析是否发生打滑现象。2小轮先打滑解：(1) 尽管大轮主动，打滑仍从小轮开始 要求传递的圆周力：N21802dTFe小轮包角： 79.160小轮的临界圆周力： N182180
5、2279.240max1 eeFvfe可见：F e F emax，小带轮发生打滑现象。(2) 求 F1 和 F2解得： 8053.2179.402efv F1=271 N ，F 2=89 N 例 4-3 图3例 4-4 图示大传动比 V 带传动，小轮为标准 V 带轮，d 1 = 140mm，大轮 d2 = 1000mm，为光滑圆柱，中心距 a = 1000mm，带与带轮间的摩擦系数 f=0.2，试分析随着传递载荷的增加，打滑首先发生于哪个轮上。解：(1) 求小轮和大轮的包角： 2014sin2sin111ad 595.801 03.421.122 (2) 求小、大轮所能传递的最大有效圆周力之比
6、当量摩擦系数： 58.20sin.)/si(ffv， 101maxvfeeF 1220maxfeeF将包角和摩擦系数代入上两式，求其比值则： 5.124.68.31212max ffeeFv可见，小带轮能传递较大的有效圆周力，大轮先发生打滑。例 4-5 如例 4-5 图所示为一带式制动器，已知制动轮直径 D =100mm，制动轮转矩 M = 60 Nm，制动杆长 L = 250 mm，制动带和制动轮之间的摩擦系数 f = 0.4，试求：1制动力 P2当 M 反向时所需的制动力又为多少？ 解题注意要点：1可以利用欧拉公式计算松、紧边拉力；2其拉力对轮心之矩与 M 反向的边是紧边。解：(1) 以制
7、动轮和带为分离体，左侧为紧边。N12062DFe根据： 解得：F 2 = 477 N，F 1 = 1676 N，1205.34.21eef根据制动杆的平衡条件：F 2 D = P L，解的：N95472LP(2) M 反向后，右侧为紧边，则：例 4-4 图例 4-5 图4N6702511LDFP例 4-6 一 V 带传动， d1 = d2 = 200 mm，转速 n1= 955 r/min，传递功率 P = 10kW，单班工作，载荷平稳。用 B 型 V 带，带长 Ld = 1440mm，由带长引起的附加功率值 kW。查表知：当带速 v = 3.029、10、11m/s 时，单根 B 型 V 带
8、的许用功率 P0 分别为 3.6、3.8、4.0 kW。试问传动需要几根 V 带？提示： KPzca)(210解：计算功率：因单班工作，载荷平稳，取载荷系数 K=1，则：P ca = KP = P = 10 kW带速： m/s1060295160dnv根据带速 v 查得：P 0 = 3.8 kW因为，d 1 = d2，传动比 i = 1，则 ， = 1，1P则 V 带根数：= KPzca)(210 86.25301).08.3(圆整取：z = 3 根。例 4-7 一带式输送机的传动装置如图所示，已知小带轮直径 dd1 = 140mm，d d2 = 400 mm，运输带的速度 V= 0.3 m/
9、s。为提高生产率，拟在运输机载荷不变（拉力 F 不变）的条件下，将运输带的速度提高到 V= 0.42 m/s。有人建议将大带轮直径减小为 dd2=280 mm 来实现这一要求。试就带传动讨论这个建议是否合理。分析注意要点：分析改变后要求传递的圆周力如何变化；答题要点：分析改变后要求传递的圆周力如何变化；由于运输带上的载荷 F 不变，当 dd2 减小后，运输带速度 V 提高了40%，则运输带上的功率 P = FV，也增加了 40%，整个传动系统传递的功率都增加 40%。在带传动中，小带轮的直径 dd1、转速 n1、V 带的根数 z 等均没有改变，则要求传递的有效圆周力 Fe = P/v，随着传递
10、功率的增加也增大了 40%。尽管小带轮包角有所增加，其最大摩擦力不可能增加 40%，很可能出现打滑现象。此建议不可行。从另一个方面讲，在带的型号、小带轮直径、小带轮转速都没有改变的情况下，单根 V 带的许用功率 P0 没有变化。当要求带传动传递的功率增加 40%时， V 带的根数不够。可行的改进方法：1）将小带轮直径增大 40%，d 1=200mm，以提高带速；2）改用高转速的电动机（如果允许的话，本题目中没给电机转速），将其转速提高 40%。自测题与答案例 4-7 图5一、选择题4-1平带、V 带传动主要依靠_来传递运动和动力。A带的紧边拉力 B带的松边拉力C带的预紧力 D带和带轮接触面间的
11、摩擦力4-2下列普通 V 带中，以_型带的截面尺寸最小。AA BCCE DZ4-3在初拉力相同的条件下，V 带比平带能传递较大的功率，是因为 V 带_。A强度高 B尺寸小C有楔形增压作用 D没有接头4-4带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为_。A带的材料不符合虎克定律 B带容易变形和磨损C带在带轮上打滑 D带的弹性滑动4-5带传动在工作时产生弹性滑动，是因为_。A带的初拉力不够 B带的紧边和松边拉力不等C带绕过带轮时有离心力 D带和带轮间摩擦力不够4-6带传动发生打滑总是_。A在小轮上先开始 B在大轮上先开始C在两轮上同时开始 D 不定在哪轮先开始4-7带传动中，v 1 为主动轮的圆周
12、速度，v 2 为从动轮的圆周速度，v 为带速，这些速度之间存在的关系是_。Av 1 = v2 = v Bv 1 vv 2Cv 1v v2 Dv 1 = v v24-8在带传动的稳定运行过程中，带横截面上拉应力的循环特性是_。Ar = -1 Br = 0C0r-1 D0r+14-9在带传动的稳定运行过程中，带截面上的拉应力是_。A不变的 B有规律稳定变化的C有规律非稳定变化的 D无规律变化的4-10一增速带传动，带的最大应力发生在带_处。A进入主动轮 B进入从动轮C退出主动轮 D退出从动轮4-11. 带传动中，带速 v10m/s，紧边拉力为 F1，松边拉力为 F2。当空载时，F 1 和 F2 的
13、比值是_。AF 1/F20 BF 1/F21CF 1/F2 D1F 1/F2fe1 fe14-12V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_。A使结构紧凑 B限制弯曲应力C限制小带轮上的包角 D保证带和带轮接触面间有足够摩擦力4-13用_提高带传动传递的功率是不合适的。A适当增加初拉力 F0 B增大中心距 a C增加带轮表面粗糙度 D增大小带轮基准直径 dd 4-14V 带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是_。A带的型号 B带的速度C主动轮转速 D传动比64-15带传动采用张紧装置的目的是_。A减轻带的弹性滑动 B提高带的寿命C改变带的运动方向 D调节带的初拉力4-16确定单根 V
14、 带许用功率 P0 的前提条件是_。A保证带不打滑 B保证带不打滑，不弹性滑动C保证带不打滑，不疲劳破坏 D保证带不疲劳破坏4-17设计带传动的基本原则是：保证带在一定的工作期限内_。A不发生弹性滑动 B不发生打滑C不发生疲劳破坏 D既不打滑，又不疲劳破坏4-18带传动传动比不准确的原因是_。A大小带轮包角不等 B摩擦系数不稳定C总是存在弹性滑动 D总是存在打滑现象4-19在 V 带传动设计中，一般选取传动比 i7，i max 受_限制。A小带轮的包角 B小带轮直径C带的速度 D带与带轮间的摩擦系数4-20带传动达到最大工作能力时，弹性滑动发生在_接触弧上。A小轮和大轮的全部 B小轮部分和大轮
15、全部C小轮全部和大轮部分 D小轮部分和大轮部分4-21设计 V 带传动时，发现带的根数过多，可采用_来解决。A换用更大截面型号的 V 带 B增大传动比C增大中心距 D减小带轮直径4-22V 带带轮槽形角 随带轮直径的减小而_。A减小 B增大C不变 D先增大，后减小4-23与齿轮传动相比，带传动的优点是_。A能过载保护 B承载能力大C传动效率高 D使用寿命长4-24设计 V 带传动时，选取 V 带的型号主要取决于_。A带的紧边拉力 B带的松边拉力C传递的功率和小轮转速 D带的线速度4-25中心距一定的带传动，小带轮包角的大小主要取决于_。A小带轮直径 B大带轮直径C两带轮直径之和 D两带轮直径之
16、差4-26两带轮直径一定时，减小中心距将引起_。A带的弹性滑动加剧 B小带轮包角减小C带的工作噪声增大 D带传动效率降低4-27带的中心距过大时，会导致_。A带的寿命缩短 B带的弹性滑动加剧C带的工作噪声增大 D带在工作中发生颤动4-28一定型号的 V 带内弯曲应力的大小，与_成反比关系。A带的线速度 B带轮的直径C小带轮上的包角 D传动比4-29一定型号的 V 带中，离心拉应力的大小与带线速度_。A的平方成正比 B的平方成反比7C成正比 D成反比4-30V 带轮是采用实心式、轮辐式或腹板式，主要取决于_。A传递的功率 B带的横截面尺寸C带轮的直径 D带轮的线速度二、填空题4-31带传动的失效
17、形式有_和_。4-32带传动所能传递的最大有效圆周力决定于_、_、_和_四个因素。4-33传动带中的的工作应力包括_应力、_应力和_应力。4-34单根V带在载荷平稳、包角为180、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P 0主要与_、_和_有关。4-35在设计V带传动时，V带的型号根据_和_选取。4-36限制小带轮的最小直径是为了保证带中_不致过大。4-37V带传动中，限制带的根数 ZZ max，是为了保证_。4-38V带传动中，带绕过主动轮时发生_的弹性滑动。4-39带传动常见的张紧装置有_、_和_等几种。4-40V带两工作面的夹角 为_，V带轮的槽形角 应_于 角。1.V 带传动的传动比不
18、恒定主要是因为存在_。2.在带传动中，带的离心应力发生在_带中。3.V 带传动限制带速 的目的是为了_；限制带在小轮上的包角 的目的是smv/25 120_。4.在传动比不变的条件下，V 带传动的中心距越大，则小轮的包角_，因而承载能力就_。5.在带传动中，带的弹性滑动是带传动的_特性，是_避免的。6.在带传动中，要求小带轮的直径不能太小，主要是为了_。反之，若小带轮直径太大，则会_。7.在带传动中，带中的最小应力发生在_处。8.V 带传动的传动比随_的变化而变化。9.与普通 V 带相比，当高度相当时，窄 V 带的承载能力要_。10.当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到_，而带传动的最大有效
19、拉力决定于_三个因素。三、简答题4-41简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果4-42为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象？4-43在相同条件下，V 带传动与平带传动的传动能力有何不同？为什么？用什么措施提高带的传动能力。4-44为什么带传动一般放在传动链的高速级，而不放在低速级？4-45在 V 带传动设计时，为什么要求 dd1d min、 120、4v 25 m/s ？14-46在 V 带传动设计时，为什么要限制带的根数？4-47带传动的主要失效形式是什么？设计准则是什么？4-48普通 V 带传动中，影响带疲劳破坏的主要应力是哪些？为什么？4-49在 V 带传动设计中，为什么要限制带的根数
20、？限制条件如何？4-50带传动工作中，带上所受应力有哪几种？如何分布？最大应力在何处？84-51当传递相同功率时，为什么 V 带传动作用在轴上的压力比平带传动小？4-52为什么带传动的传动比 i 一般不超过 7？4-53在多根 V 带传动中，当一根带失效时，为什么全部带都要更换？答:在多根 V 带传动中，当一根带失效时，为什么全部带都要更换？新 V 带和旧 V 带长度不等，当新旧 V 带一起使用时，会出现受力不均现象。旧 V 带因长度大而受力较小或不受力，新 V 带因长度较小受力大，也会很快失效。4-54 为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而主轴与丝杠之间的传动链中不能采用带传动？答:带传
21、动适用于中心距较大传动，且具有缓冲、吸振及过载打滑的特点，能保护其他传动件，适合普通机床的第一级传动要求；又带传动存在弹性滑动，传动比不准，不适合传动比要求严格的传动，而机床的主轴与丝杠间要求有很高的精度，不能采用带传动。4-55为什么带传动的中心距都设计成可调的？答:因为带在工作过程中受变化的拉力，其长度会逐渐增加，使初拉力减小。因此需要经常调整中心距，以调整带的初拉力。因此便将中心距设计成可调的。4-56在 V 带传动设计中，为什么小带轮的包角不能过小，并给出几种增大小带轮包角的措施？答：因为带的包角过小，容易导致带传动发生打滑失效。当其它条件不变时，可以通过减小传动比、加大中心距、增大小
22、带轮的基准直径以及使用张紧轮张紧装置等手段来增大小带轮的包角。4-57为了避免带传动出现打滑现象，把带轮与带接触的工作表面加工粗糙一些以增大摩擦，这样做合理吗，为什么？答：不合理。因为在带传动中，弹性打滑是不可避免的，而如果带轮的工作面比较粗糙，将会加剧带的磨损，降低带的使用寿命。因此，这样做不合理。四、分析计算题4-58已知：V 带传动所传递的功率 P = 7.5 kW，带速 v=10m/s，现测得初拉力 F0 = 1125N，试求紧边拉力 F1 和松边拉力 F2解题要点：N750vPeN12101eN75022F4-59已知：V 带传递的实际功率 P = 7 kW，带速 v=10m/s，紧
23、边拉力是松边拉力的两倍，试求有效圆周力 Fe 和紧边拉力 F1。答题要点：根据： vPe得到： N701F联立： 21e解得： N， N70F1404-60已知带传动所能传递的最大功率 P = 6 kW，已知主动轮直径 = 100mm，转速 n1= 1460 1d9r/min，包角 ，带与带轮间的当量摩擦系数 ，试求最大有效圆周力 、紧边拉力 、15051.0vf eF1松边拉力 F2 和初拉力 F0。解题要点：带速： 7.64 m/s106416dnv小带轮包角： 弧度62.8/5有效圆周力： N3.754./vPFe联立： 3.7850211.0621eefv解得： N， N.02F.16
24、F初拉力： N2.673/)8.05.2(/)(1 4-59如图所示为一两级变速装置，如果原动机的转速和工作机的输出功率不变，应按哪一种速度来设计带传动？为什么？答题要点：带传动应按照减速传动要求进行设计，因为应该按照传递有效圆周力最大的工况设计带传动，而减速传动时传递的有效圆周力比增速传动时大。根据： 和 601dnvvPFe当带传动传递的功率不变，带速越小，传递的有效圆周力就越大。当原动机转速不变时，带速取决于主动轮直径。主动轮直径越小，带速越低。综上，按小轮驱动大轮的传动设计。五、参考答案1选择题4-1 D； 4-2 D； 4-3 C； 4-4 D； 4-5 B； 4-6 A；4-7 B
25、； 4-8 D； 4-9 B； 4-10 D； 4-11 B； 4-12 B；4-13 C； 4-14 A； 4-15 D； 4-16 C； 4-17 D； 4-18 C；4-19 A； 4-20 C； 4-21 A； 4-22 A； 4-23 A； 4-24 C；4-25 D； 4-26 B； 4-27 D； 4-28 B； 4-29 A； 4-30 C；2填空题4-31 打滑 疲劳破坏4-32 初拉力 小轮包角 摩擦系数 带速4-33 拉应力 离心应力 弯曲应力4-34 带型号 小轮直径 小轮转速4-35 传递功率 小轮转速4-36 弯曲应力4-37 每根 V 带受力均匀（避免受力不均）题 4-59 图104-38 带滞后于带轮4-39 定期张紧装置 自动张紧装置 张紧轮4-40 40 小于1.弹性滑动2.整个3.保证离心力不致过大，增大摩擦力以提高传动能力4.越大，越高5.固有，不可6.防止弯曲应力过大，导致整体结构尺寸过大7.松边8.外载荷9.高10.最大值，包角，摩擦系数，张紧力
