1、2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,机械传 动 传动装置（即机器中的传动部分）的功能是把原动机的运动和动力传递给工作机。传动一般分为机械传动、流体传动和电气传动三类，机械传动应用最为广泛。根据工作原理的不同，机械传动可分为： 摩擦传动，如直接接触的摩擦轮传动，有中间件的带传动 啮合传动，如直接接触的齿轮传动、蜗杆传动，有中间件的同步带传动、链传动。本课程介绍带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动的基本知识、基本原理和基本设计方法。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,第8章 带传动,8-1 带传动的概
2、述,8-2 带传动的工作情况分析,8-3 V带传动的设计计算,8-4 V带轮的结构设计,8-5 带传动的张紧装置,带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。,8-6 同步带传动简介,8-7 带传动的设计实例,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,8-1 带传动的概述,1. 带传动的组成,主动轮1、从动轮2、环形带3。,工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力托动从动轮一起同向回转。,应用实
3、例：皮带输送装置。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,类型,平带,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,2. 带传动的类型,潘存云教授研制,普通平带,片基平带,片基层,覆盖层,工作面覆盖层,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,类型,平型带,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,普通平带,片基平带,普通带,窄带,齿形带,宽带,普通带是应用最广泛的一种传动带，其传动功率大，结构简单，价格便宜。由于带与带轮槽之间是V型槽面摩
4、擦，故可以产生比平型带更大的有效拉力（约3倍）。,联组带,大楔角带,2. 带传动的类型,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,平型带,普通平带,片基平带,普通带,窄带,齿形带,宽带,类型,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,联组带,大楔角带,潘存云教授研制,2. 带传动的类型,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,抗拉体,平型带,普通平带,片基平带,普通带,窄带,齿形带,宽带,类型,V 型带,多楔带,摩擦型,啮合型,圆形带,联组带,大楔角带,2. 带传动的类
5、型,潘存云教授研制,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,3.带传动的主要传动形式 1）按照传动比分类定传动比、有级变速、无级变速。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,2）根据传动的布置情况 a、开口传动 在这种传动中，两轴平行且都向同一方向回转。它是应用最广泛的一种带传动形式。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,b、交叉传动（图a）交叉传动用来改变两平行轴的回转方向。由于带在交叉处互相摩擦
6、，使带很快地磨损，因此采用这种传动时，应选用较大的中心距（amin 20b，b为带宽度）和较低的带速（vmax 15m/s) 。,c、半交叉传动（图b）半交叉传动用来传递空间两交错轴间的回转运动，通常两轴交错角为90。交叉传动和半交叉传动只用于平带传动。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。,节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。,节面：全部节线构成的面。,4. V带的结构与尺寸,在V带轮上，与所配用V带的节面宽度bp相对应的带轮直径称为基准直径d。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘
7、存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,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 。标准长度系列详见下页表8-2 ，,普通V带有：Y、Z、A、B、C、D、E等型号,已标准化,普通V带的尺寸 （ =40，h/bp=0.7）,2019/6/13,机械设计,普通V带采用基准宽度制，即用基准线的位置和基准宽度来定带轮的槽型、基准直径和带在轮槽中的位置。节面：节宽bP：轮槽基准宽度bd：bd=bp带轮基准直径dd：dddp基准长度Ld（公称长度）：,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教
8、授研制,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制, =40，h/bp =0.9的V带称为窄V带。,与普通V带相比，高度相同时，宽度减小1/3，而承载能力提高1.52.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。,窄V带有：SPZ、SPA、SPB、SPC和3 V 、5 V 、8 V两种系列型号型号。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,5. 带传动的几何关系,中心距a,包角:,因较小,代入得,带长,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,
9、机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,带长,已知带长时，由上式可得中心距,带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮上，而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。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,6. 带传动的特点,(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；,(4)结构简单、成本低廉。,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
10、较短；,(5)传动效率较低。,优点：,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,应用：两轴平行、且同向转动的场合（称为开口传动），中小功率电机与工作机之间的动力传递。,V带传动应用最广，带速 v=525 m/s传动比 i=7效率 0.90.95,7. 带传动的应用实例,潘存云教授研制,试验仪器,潘存云教授研制,滑动轴承试验台,实例:,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云
11、教授,8-2 带传动工作情况的分析,静止时，带两边的初拉力相等：,传动时，由于摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等：,F1 = F2 = F0,为了可靠工作，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。,F1 F2,F1 ，紧边,F2 松边,紧边,松边,设带的总长不变，则紧边拉力增量和松边的拉力减量相等：,F1 F0 = F0 F2,F0 = (F1 + F2 )/2,一、带传动中的力分析,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,总摩擦力Ff与两边拉力F1 、F2对轴心的力矩为：,称 F1 - F2为有效拉力，即带所能传递的圆周力：,Fe =
12、 F1 - F2,且传递功率与有效拉力和带速之间有如下关系：,得 Ff = F1 - F2,= Ff,联立 F0 = (F1 + F2 )/2求得：,F1 = F0 + Fe /2 F2 = F0 - Fe /2,两边拉力大小取决于预紧力F0和有效拉力Fe,传递功率增加时，有效拉力也增大 两边拉力差值增大。,在 F0 一定时，两边拉力为有限值 有效拉力也有限 传递的功率也有限。那么，影响最大有效拉力的因素有哪些呢？,FfD1/2- F1 D1/2 + F2 D1/2 =0,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,当带与带轮之间出现
13、打滑趋势时，摩擦力达到最大值，有效拉力也达到最大。,以平带为例，分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系。,取一小段弧进行分析：参数如图,正压力 dN,两端的拉力 F 和F+dF,力平衡条件忽略离心力, 水平、垂直力分别平衡,摩擦力 f dN,二、带传动的最大有效拉力及其影响因素,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,由力平衡条件,积分得,紧边和松边的拉力之比为,绕性体摩擦的欧拉公式,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,联立求解：,因为1 2,用1 ,影响
14、最大有效拉力因素：,1）预紧力F0, F0 Fec ,2）包角 总摩擦力Ff Fec ，对传动有利。,F0过大, 带的磨损加剧, 加快松弛,降低寿命。,F0过小, 影响带的工作能力，容易产生打滑。,3）摩擦系数 f Fec ，对传动有利。,影响 f 的因素有材料、表面状况、带的截面形状。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,V带传动与平皮带传动初拉力相等时，它们的法向力则不同。,平带的极限摩擦力分析:,N=Q,N=Q/sin(/2),V带的极限摩擦力分析,f 当量摩擦因子, f f,Fec=N f = Q f,在相同条件下 ，
15、V带能传递较大的功率。 或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。,用 f 代替 f 后，得以下计算公式,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,三、带传动的应力分析,1.紧边和松边拉力产生的拉应力,紧边拉应力,松边拉应力,A为带的横截面积,2.离心力产生的拉应力,带在微弧段上产生的离心力,带工作时应力由三部分组成,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,离心力 Nc在微弧段两端会产生拉力 Fc。,由力平衡条件得,离心力只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的拉力确
16、作用在带的全长。,离心拉应力,往x轴投影,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,3.弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力,设h为带的厚度；,D为带轮基准直径,则有,弯曲应力与带轮直径成反比，为了避免弯曲应力过大，带轮直径不得小于最小值。,弯曲应力为,由材料力学公式得,E为带的弹性模量；,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,4. 应力分布及最大应力,最大应力max出现在紧边与小轮的接触处。,离心应力,拉应力,5. 作用在轴上的力,由力平衡
17、条件得静止时轴上的压力为,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,四、 带的弹性滑动与打滑,设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则变形量为：,这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。,紧边,松边,因为F1 F2,所以1 2,带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。,带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。,总有 v2 v1,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,得从动轮的转速,带传动的传动比,V带传动的滑动率=0.01
18、0.02，一般可忽略不计。,定义,为滑动率。,若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值Fec后，则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,8-3 V带传动的设计计算,一、V带的传动的设计准则,带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。,设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。,带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。,二、单根普通V带的许用功率,单
19、根带所能传递的有效拉力为,传递的功率为,为保证带具有一定的疲劳寿命，应使,max =1 +b + c ,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。,1 = -b - c,代入得,在 =，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得 P0 称为单根带的基本额定功率。 (详见下页表),max =1 +b + c ,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘
20、存云教授,潘存云教授研制,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,带载带轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。,1 = -b - c,代入得,在 =，Ld为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得 P0 称为单根带的基本额定功率。,max =1 +b + c ,实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正。修正结果称为许用功率P0,K 包角
21、系数。 考虑180时对传动能力的影响，见表135,KL 长度系数； 考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见表132。,P0功率增量；,考虑在i1，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见表13-4,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计,中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,2019/6/13中国地质大学专用 作者： 潘存云教授,
