第08章帶傳動

1、第8章 帶 傳 動8.1 8.1 概概 述述v 帶傳動帶傳動是利用張緊在帶輪上的帶，靠它們與帶輪之是利用張緊在帶輪上的帶，靠它們與帶輪之間的摩擦或嚙合，在兩軸間的摩擦或嚙合，在兩軸( (或多軸或多軸) )間傳遞運動或動間傳遞運動或動力的裝置。如圖力的裝置。如圖8-18-1所示，帶傳動一般由主動輪、從所示，帶傳動一般由主動輪、從動輪、傳動帶及機架組成。當原動機運動驅(qū)動主動動輪、傳動帶及機架組成。當原動機運動驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶與帶輪間摩擦或嚙合的作用，使輪轉(zhuǎn)動時，由于帶與帶輪間摩擦或嚙合的作用，使從動輪一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。從動輪一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。圖圖8-1

2、8-1 帶傳動帶傳動8.1.1 8.1.1 帶傳動的類型帶傳動的類型(1) (1) 傳動帶。用來傳動運動和動力。傳動帶。用來傳動運動和動力。(2) (2) 輸送帶用。來輸送物品。輸送帶用。來輸送物品。2按用途分按用途分(1) (1) 摩擦帶傳動?？總鲃訋c帶輪間的摩擦力實現(xiàn)傳動摩擦帶傳動?？總鲃訋c帶輪間的摩擦力實現(xiàn)傳動(2) (2) 嚙合帶傳動?？繋?nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合帶傳動。靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實現(xiàn)傳動嚙合實現(xiàn)傳動1按傳動原理分按傳動原理分(1) (1) 平帶平帶 (2) V(2) V帶帶 (3) (3) 多楔帶多楔帶 (4) (4) 圓形帶圓形帶 (5) (5

3、) 同步帶同步帶3按傳動帶的截面形狀分按傳動帶的截面形狀分8.1.2 8.1.2 帶傳動的特點和應用帶傳動的特點和應用v 帶傳動是利用具有彈性的撓性帶來傳遞運動和動力的，故具有帶傳動是利用具有彈性的撓性帶來傳遞運動和動力的，故具有以下特點。以下特點。v (1) (1) 彈性帶可緩沖吸振，故傳動平穩(wěn)、噪聲小。彈性帶可緩沖吸振，故傳動平穩(wěn)、噪聲小。v (2) (2) 過載時，帶會在帶輪上打滑，從而起到保護其他傳動件免過載時，帶會在帶輪上打滑，從而起到保護其他傳動件免受損壞的作用。受損壞的作用。v (3) (3) 帶傳動的中心距較大，結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護較方帶傳動的中心距較大，結(jié)構(gòu)簡單，制造、

4、安裝和維護較方便，且成本低廉。便，且成本低廉。v (4) (4) 由于帶與帶輪之間存在彈性滑動，導致速度損失、傳動比由于帶與帶輪之間存在彈性滑動，導致速度損失、傳動比不穩(wěn)定。不穩(wěn)定。v (5) (5) 帶傳動的傳動效率較低，帶的壽命一般較短，不宜在易燃帶傳動的傳動效率較低，帶的壽命一般較短，不宜在易燃易爆場合下工作。易爆場合下工作。v 一般情況下，帶傳動的傳動功率一般情況下，帶傳動的傳動功率P P100kW100kW，帶速，帶速v=5v=525m/s25m/s，平均傳動比平均傳動比i i5 5，傳動效率為，傳動效率為94%94%97%97%。高速帶傳動的帶速可。高速帶傳動的帶速可達達60601

5、00m/s100m/s，傳動比，傳動比i i7 7。同步齒形帶的帶速為。同步齒形帶的帶速為404050m/s50m/s，傳動比傳動比i i1010，傳遞功率可達，傳遞功率可達200kW200kW，效率可達，效率可達99%99%。8.2 V8.2 V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標準帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標準v 8.2.1 8.2.1 V V帶的結(jié)構(gòu)帶的結(jié)構(gòu) 普通普通V V帶為無接頭的環(huán)形帶帶為無接頭的環(huán)形帶( (如圖如圖8-78-7所示所示) )，由伸張層、，由伸張層、強力層、壓縮層和包布層組成。包布層由膠帆布制成，起強力層、壓縮層和包布層組成。包布層由膠帆布制成，起保護作用；伸張層和壓縮層由橡膠制成，當帶彎曲時承受

6、保護作用；伸張層和壓縮層由橡膠制成，當帶彎曲時承受拉伸和彎曲作用；強力層的結(jié)構(gòu)型式有簾布結(jié)構(gòu)拉伸和彎曲作用；強力層的結(jié)構(gòu)型式有簾布結(jié)構(gòu)( (如圖如圖8-8-7(a)7(a)所示所示) )和線繩結(jié)構(gòu)和線繩結(jié)構(gòu)( (如圖如圖8-7(b)8-7(b)所示所示) )兩種。兩種。 簾布結(jié)構(gòu)抗拉強度高，承載能力較強，但柔韌性及抗簾布結(jié)構(gòu)抗拉強度高，承載能力較強，但柔韌性及抗彎強度不如線繩結(jié)構(gòu)好；線繩結(jié)構(gòu)柔韌性好，抗彎強度高，彎強度不如線繩結(jié)構(gòu)好；線繩結(jié)構(gòu)柔韌性好，抗彎強度高，但承載能力較差。但承載能力較差。 簾布結(jié)構(gòu)簾布結(jié)構(gòu)V V帶適用于載荷大、帶輪直徑較大的場合；線帶適用于載荷大、帶輪直徑較大的場合；線

7、繩結(jié)構(gòu)繩結(jié)構(gòu)V V帶適用于轉(zhuǎn)速高、帶輪直徑較小的場合。帶適用于轉(zhuǎn)速高、帶輪直徑較小的場合。 為了提高為了提高V V帶抗拉強度，近年來已開始使用合成纖維帶抗拉強度，近年來已開始使用合成纖維( (錦綸和滌綸等錦綸和滌綸等) )繩芯作為強力層。繩芯作為強力層。圖圖8-7 V8-7 V帶的結(jié)構(gòu)帶的結(jié)構(gòu)8.2 V8.2 V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標準帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標準v 8.2.2 8.2.2 V V帶尺寸帶尺寸 帶帶的尺寸已經(jīng)標準化，其標準有截面尺寸和的尺寸已經(jīng)標準化，其標準有截面尺寸和V V帶基準長度。帶基準長度。( (二二) V) V帶的基準長度帶的基準長度V帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度

8、稱為基準長度Ld。普通V帶的標記為：帶型基準長度標記編號。 ( (一一) )截面尺寸截面尺寸V帶按其截面尺寸由小到大的順序排列，共有Y、Z、A、B、C、D、E 7種型號。在相同條件下，截面尺寸越大，傳遞的功率就越大。8.3 V8.3 V帶輪的結(jié)構(gòu)及材料帶輪的結(jié)構(gòu)及材料v 8.3.1 8.3.1 V V帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪的結(jié)構(gòu) V V帶輪是由輪緣帶輪是由輪緣( (帶輪的外緣部分帶輪的外緣部分) )、輪轂、輪轂( (帶輪與軸相配合帶輪與軸相配合的部分的部分) )和輪輻和輪輻( (輪緣與輪轂相連的部分輪緣與輪轂相連的部分)3)3部分組成的。其中輪緣部分組成的。其中輪緣部分加工有輪槽，用來裝部分加工有輪槽

9、，用來裝V V帶。帶。 V V帶輪按輪輻結(jié)構(gòu)的不同可分為實心式、腹板式、輪輻式，帶輪按輪輻結(jié)構(gòu)的不同可分為實心式、腹板式、輪輻式，如圖如圖8-88-8所示。帶輪直徑較小時所示。帶輪直徑較小時( (d dd d(2.5(2.53)3)d d，d d為軸徑為軸徑) )，常采，常采用實心結(jié)構(gòu)；用實心結(jié)構(gòu)；d dd d300mm300mm時，常采用腹板式結(jié)構(gòu)，當時，常采用腹板式結(jié)構(gòu)，當d d2 2- -d d1 1100mm100mm時，為了便于吊裝和減輕質(zhì)量，可在腹板上開孔；而時，為了便于吊裝和減輕質(zhì)量，可在腹板上開孔；而d dd d300mm300mm的的大帶輪一般采用輪輻式結(jié)構(gòu)。大帶輪一般采用輪

10、輻式結(jié)構(gòu)。圖圖8-8 V8-8 V帶輪結(jié)構(gòu)帶輪結(jié)構(gòu)8.3 V8.3 V帶輪的結(jié)構(gòu)及材料帶輪的結(jié)構(gòu)及材料v 8.3.2 8.3.2 帶輪的材料帶輪的材料 普通普通V V帶輪最常用的材料是灰鑄鐵。當帶的速度帶輪最常用的材料是灰鑄鐵。當帶的速度v v25m/s25m/s時，可用時，可用HT150HT150；當帶的速度；當帶的速度v v=25=2530m/s30m/s時，時，可用可用HT200HT200；當帶的速度；當帶的速度v v35m/s35m/s時，可用鑄鋼制造。時，可用鑄鋼制造。傳遞功率較小時，可用鑄鋁或工程塑料。傳遞功率較小時，可用鑄鋁或工程塑料。8.4 8.4 帶傳動的受力分析和應力分析帶

11、傳動的受力分析和應力分析v 8.4.1 8.4.1 帶傳動的受力分析帶傳動的受力分析 為為保證帶傳動正常工作，傳動帶必須以一定的張緊力套在保證帶傳動正常工作，傳動帶必須以一定的張緊力套在帶輪上。當傳動帶靜止時，帶兩邊承受相等的拉力，稱為帶輪上。當傳動帶靜止時，帶兩邊承受相等的拉力，稱為初拉力初拉力F F0 0，如圖，如圖8-9(a)8-9(a)所示。當傳動帶傳動時，由于帶與帶輪接觸面之所示。當傳動帶傳動時，由于帶與帶輪接觸面之間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等，如圖間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等，如圖8-9(b)8-9(b)所示。一所示。一邊被拉緊，拉力由邊被拉緊，拉力由F F0 0增

12、大到增大到F F1 1，稱為，稱為緊邊緊邊；一邊被放松，拉力由；一邊被放松，拉力由F F0 0減小到減小到F F2 2，稱為，稱為松邊松邊。圖圖8-9 8-9 傳動帶的受力分析傳動帶的受力分析8.4 8.4 帶傳動的受力分析和應力分析帶傳動的受力分析和應力分析v 8.4.1 8.4.1 帶傳動的受力分析帶傳動的受力分析 緊邊拉力緊邊拉力F1F1和松邊拉力和松邊拉力F2F2之差稱為有效拉力之差稱為有效拉力F F，有效拉，有效拉力與總摩擦力相等力與總摩擦力相等。 若若帶的總長不變，緊邊拉力的增量應等于松邊拉力的帶的總長不變，緊邊拉力的增量應等于松邊拉力的減量，減量，即即 所以所以 帶傳動帶傳動傳遞

13、的功率表示為傳遞的功率表示為12FFF1002FFFF0121()2FFF1000FvP 8.4 8.4 帶傳動的受力分析和應力分析帶傳動的受力分析和應力分析v 8.4.1 8.4.1 帶傳動的受力分析帶傳動的受力分析 當當傳動帶與帶輪表面間即將打滑，摩擦力達到最大值，即傳動帶與帶輪表面間即將打滑，摩擦力達到最大值，即有效圓周力達到最大值。此時，忽略離心力的影響，緊邊拉力有效圓周力達到最大值。此時，忽略離心力的影響，緊邊拉力F1F1和松邊拉力和松邊拉力F2F2之間的關系可用歐拉公式表示，之間的關系可用歐拉公式表示，即即 所以所以 帶帶所傳遞的圓周力所傳遞的圓周力F F與下列因素有關與下列因素有

14、關。(1) (1) 初拉力初拉力F F0 0。(2) (2) 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f f。(3) (3) 包角包角。12efFF0e12e1ffFF8.4 8.4 帶傳動的受力分析和應力分析帶傳動的受力分析和應力分析v 8.4.2 8.4.2 帶傳動的應力分析帶傳動的應力分析 傳動工作時，帶中的應力由以下傳動工作時，帶中的應力由以下3 3部分組成。部分組成。(一一)由離心力產(chǎn)生的離心拉應力由離心力產(chǎn)生的離心拉應力 (二二)由拉力產(chǎn)生的拉應力由拉力產(chǎn)生的拉應力(三三)彎曲應力彎曲應力 8.5 8.5 帶傳動的彈性滑動和傳動比帶傳動的彈性滑動和傳動比v 8.5.1 8.5.1 帶傳動的彈性滑動帶傳動的

15、彈性滑動 帶帶是彈性體，受力不同時，帶的變形量也不相同。如圖是彈性體，受力不同時，帶的變形量也不相同。如圖8-128-12所示，所示，在主動輪上，當帶從緊邊在主動輪上，當帶從緊邊a a點轉(zhuǎn)到松邊點轉(zhuǎn)到松邊b b點時，拉力由點時，拉力由F F1 1逐漸降至逐漸降至F F2 2，帶，帶因彈性變形變小而回縮，帶的運動滯后于帶輪，即帶與帶輪之間產(chǎn)生了因彈性變形變小而回縮，帶的運動滯后于帶輪，即帶與帶輪之間產(chǎn)生了相對滑動。相對滑動同樣發(fā)生在從動輪上，但帶的運動超前于帶輪。這相對滑動。相對滑動同樣發(fā)生在從動輪上，但帶的運動超前于帶輪。這種因帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的滑動，稱為種因帶的彈性變形而引起

16、的帶與帶輪之間的滑動，稱為彈性滑動彈性滑動。彈性。彈性滑動和打滑是兩個完全不同的概念，打滑是因為過載引起的，因此打滑滑動和打滑是兩個完全不同的概念，打滑是因為過載引起的，因此打滑可以避免。而彈性滑動是由于帶的彈性和拉力差引起的，是傳動中不可可以避免。而彈性滑動是由于帶的彈性和拉力差引起的，是傳動中不可避免的現(xiàn)象避免的現(xiàn)象。 由由彈性滑動引起從動輪圓周速度的相對降低率稱為滑動率，彈性滑動引起從動輪圓周速度的相對降低率稱為滑動率，用用 表示，即表示，即圖圖8-12 8-12 帶的彈性滑動帶的彈性滑動2d 21211d11n dvvvn d8.5 8.5 帶傳動的彈性滑動和傳動比帶傳動的彈性滑動和傳

17、動比v 8.5.2 8.5.2 帶傳動的傳動比帶傳動的傳動比 帶傳動的傳動比帶傳動的傳動比 從動輪轉(zhuǎn)速從動輪轉(zhuǎn)速 因帶傳動的滑動率因帶傳動的滑動率 通常為通常為0.010.010.020.02，在一般計，在一般計算中可忽略不計，視算中可忽略不計，視=0=0，因此可得帶傳動的傳動比，因此可得帶傳動的傳動比為為d212d1(1)dnindd121d 2(1)dnndd212d1dnind8.6 8.6 帶傳動的設計計算帶傳動的設計計算v 8.6.1 8.6.1 帶傳動的失效形式和設計準則帶傳動的失效形式和設計準則 由由帶傳動的工作情況分析可知，帶傳動的主要失效形帶傳動的工作情況分析可知，帶傳動的主

18、要失效形式為打滑和帶的疲勞破壞式為打滑和帶的疲勞破壞( (如脫層，撕裂或拉斷如脫層，撕裂或拉斷) )等。因此等。因此帶傳動的設計準則是，在傳遞規(guī)定功率時不打滑，同時具帶傳動的設計準則是，在傳遞規(guī)定功率時不打滑，同時具有足夠的疲勞強度和一定的使用壽命，即滿足式有足夠的疲勞強度和一定的使用壽命，即滿足式(8-8)(8-8)和和(8-10)(8-10)。maxc1b12ccFqvAA8.6 8.6 帶傳動的設計計算帶傳動的設計計算v 8.6.2 8.6.2 帶傳動參數(shù)選擇及設計計算帶傳動參數(shù)選擇及設計計算 普通普通V V帶傳動設計計算時，通常已知條件為傳動的工作情況，帶傳動設計計算時，通常已知條件為

19、傳動的工作情況，傳遞的功率傳遞的功率P P，兩輪轉(zhuǎn)速，兩輪轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2( (或傳動比或傳動比i i) )和外廓尺寸要求等。和外廓尺寸要求等。 設計內(nèi)容有帶的型號、長度和根數(shù)，帶輪的尺寸、結(jié)構(gòu)和材設計內(nèi)容有帶的型號、長度和根數(shù)，帶輪的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料，傳動中心距，帶的初拉力和壓軸力，張緊和防護等。料，傳動中心距，帶的初拉力和壓軸力，張緊和防護等。具體設具體設計步驟如下。計步驟如下。(1) (1) 確定計算功率確定計算功率 。(2) (2) 選定選定V V帶的型號。帶的型號。(3) (3) 確定帶輪基準直徑確定帶輪基準直徑d dd1d1、d dd2d2。(4) (4) 驗算帶速驗

20、算帶速v v。(5) (5) 確定中心距確定中心距a a和基準長度和基準長度L Ld d。(6) (6) 驗算小帶輪包角驗算小帶輪包角 。(7) (7) 確定帶的根數(shù)確定帶的根數(shù)z z。(8) (8) 確定初拉力確定初拉力F F0 0并計算作用在軸上的載荷并計算作用在軸上的載荷F FQ Q。8.7 8.7 帶傳動的使用與維護帶傳動的使用與維護v 8.7.1 8.7.1 帶傳動的張緊帶傳動的張緊 帶傳動帶傳動工作一段時間后就會由于塑性變形而松弛，使工作一段時間后就會由于塑性變形而松弛，使初拉力減小，傳動能力下降，這時必須要重新張緊。常用初拉力減小，傳動能力下降，這時必須要重新張緊。常用的張緊方式

21、可分為調(diào)整中心距方式與張緊輪方式兩種。的張緊方式可分為調(diào)整中心距方式與張緊輪方式兩種。若帶傳動的軸間距不可調(diào)整時，可采用張緊輪裝置。若帶傳動的軸間距不可調(diào)整時，可采用張緊輪裝置。常用的張緊輪裝置有調(diào)位式和擺垂式常用的張緊輪裝置有調(diào)位式和擺垂式兩種。兩種。張緊輪一般設置在松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大輪處。若設置在外側(cè)時，張緊輪一般設置在松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大輪處。若設置在外側(cè)時，則應使其靠近小輪，這樣可以增加小帶輪的包角，提高傳動能力。則應使其靠近小輪，這樣可以增加小帶輪的包角，提高傳動能力。1 1定期張緊定期張緊2 2自動張緊自動張緊1調(diào)整中心距方式調(diào)整中心距方式2張緊輪方式張緊輪方式8.7 8.7 帶傳動的使用與維護帶傳動的使用與維護v 8.7.2 8.7.2 帶傳動的安裝帶傳動的安裝 ( (二二) )傳動帶的安裝傳動帶的安裝(1) 通常應通過調(diào)整各輪中心距的方法來裝帶和張緊。(2) 在帶輪軸間距不可調(diào)而又無張緊輪的場合下，安裝聚酰胺片基平帶時，應在帶輪邊緣墊布以防劃破