第09章 帶傳動-

1、第第9 9章章 帶傳動帶傳動9.1 帶傳動的類型和特點 帶傳動一般是由帶傳動一般是由主動輪主動輪、從動輪從動輪、緊套在兩輪、緊套在兩輪上的上的傳動帶傳動帶及及機架機架組成。當原動機驅(qū)動主動帶輪轉(zhuǎn)組成。當原動機驅(qū)動主動帶輪轉(zhuǎn)動時，由于帶與帶輪之間摩擦力的作用，使從動帶動時，由于帶與帶輪之間摩擦力的作用，使從動帶輪一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。輪一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。9.1 帶傳動的類型和特點9.1.1 帶傳動的類型按傳動原理分：按傳動原理分：（1 1）摩擦帶傳動摩擦帶傳動：靠傳：靠傳動帶與帶輪間的摩擦力動帶與帶輪間的摩擦力實現(xiàn)傳動，如實現(xiàn)傳動，如V V帶傳動、帶傳動、平帶傳動

2、等；平帶傳動等；（2 2）嚙合帶傳動嚙合帶傳動：靠帶靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實現(xiàn)傳動，的齒槽相嚙合實現(xiàn)傳動，如同步帶傳動。如同步帶傳動。9.1 帶傳動的類型和特點9.1.1 帶傳動的類型按傳動帶的截面形狀分：按傳動帶的截面形狀分：（1 1）平帶平帶：平帶的截面形狀為矩形，：平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面內(nèi)表面為工作面。為工作面。（2 2）V V帶帶：截面形：截面形狀為梯形，狀為梯形，兩側(cè)面兩側(cè)面為工作表面。為工作表面。9.1 帶傳動的類型和特點9.1.1 帶傳動的類型（4 4）圓形帶圓形帶： 橫截面為圓形。橫截面為圓形。只用于小功率傳動。只用于小功率傳動。 （5

3、5）齒形帶齒形帶（同步帶）：（同步帶）：（6 6）齒孔帶：齒孔帶：（3 3）多楔帶多楔帶：它是在平帶基體上由多根：它是在平帶基體上由多根V V帶組成的傳動帶?？蓭ЫM成的傳動帶。可傳遞很大的功率。傳遞很大的功率。按傳動帶的截面形狀分：按傳動帶的截面形狀分：9.1 帶傳動的類型和特點9.1.1 帶傳動的類型按用途分：按用途分：（1 1）傳動帶傳動帶 傳遞動力用；傳遞動力用；（2 2）輸送帶輸送帶 輸送物品用。輸送物品用。本章僅討論傳動帶。本章僅討論傳動帶。9.1 帶傳動的類型和特點9.1.2 帶傳動的特點 能吸收振動，緩和沖擊能吸收振動，緩和沖擊, ,傳動平穩(wěn)，噪音?。粋鲃悠椒€(wěn)，噪音??； 過載時，

4、帶會在帶輪上打滑，防止其他機件損壞，起到過載過載時，帶會在帶輪上打滑，防止其他機件損壞，起到過載保護作用；保護作用； 結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護方便，成本低；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護方便，成本低；u帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動，故不能保證恒定的傳動帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動，故不能保證恒定的傳動比，傳動精度和傳動效率低；比，傳動精度和傳動效率低；u由于帶工作時需要張緊，帶對帶輪軸有很大的壓軸力；由于帶工作時需要張緊，帶對帶輪軸有很大的壓軸力；u帶傳動裝置外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊；帶傳動裝置外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊；u帶的壽命較短，需要經(jīng)常更換；帶的壽命較短，需要經(jīng)常更換；u不適用于高溫

5、、易燃及有腐蝕介質(zhì)的場合。不適用于高溫、易燃及有腐蝕介質(zhì)的場合。 9.2 帶傳動的工作情況分析9.2.1 帶傳動的受力分析 把一根或多根環(huán)形把一根或多根環(huán)形V V帶張緊套裝在主動輪帶張緊套裝在主動輪1 1和從動輪和從動輪2 2上，使帶與帶輪的接觸面間產(chǎn)生壓上，使帶與帶輪的接觸面間產(chǎn)生壓力。工作時，靠帶與帶輪間的摩擦力傳遞運動力。工作時，靠帶與帶輪間的摩擦力傳遞運動與動力。在一定的條件下，摩擦力有一極限值，與動力。在一定的條件下，摩擦力有一極限值，如果工作阻力超過了摩擦力的極限值，帶將在如果工作阻力超過了摩擦力的極限值，帶將在帶輪面上帶輪面上，帶傳動將不能正常工作。，帶傳動將不能正常工作。9.2

6、 帶傳動的工作情況分析9.2.1 帶傳動的受力分析當當傳動帶靜止時，帶兩邊承受相傳動帶靜止時，帶兩邊承受相等的拉力，稱為等的拉力，稱為。當傳動帶傳動時，由于帶與帶輪當傳動帶傳動時，由于帶與帶輪接觸面之間摩擦力的作用，帶兩接觸面之間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等。一邊被拉緊，邊的拉力不再相等。一邊被拉緊，拉力由拉力由F0增大到增大到F1，稱為，稱為；一；一邊被放松，拉力由邊被放松，拉力由F0減少到減少到F2，稱，稱為為。設(shè)環(huán)形帶的總長度不變，則緊邊設(shè)環(huán)形帶的總長度不變，則緊邊拉力的增加量拉力的增加量F1-F0應(yīng)等于松邊拉應(yīng)等于松邊拉力的減少量力的減少量F0-F2。9.2 帶傳動的工作情況分析

7、9.2.1 帶傳動的受力分析 帶兩邊的拉力之差帶兩邊的拉力之差稱為帶傳動的稱為帶傳動的。實際上。實際上F F是帶與帶輪之間摩擦力的總和，在最大靜摩擦力范圍內(nèi)，帶傳是帶與帶輪之間摩擦力的總和，在最大靜摩擦力范圍內(nèi)，帶傳動的有效拉力動的有效拉力F F與總摩擦力相等，與總摩擦力相等，F(xiàn) F同時也是帶傳動所傳遞的同時也是帶傳動所傳遞的。 在一定的初拉力在一定的初拉力F F0 0作用下，帶與帶輪接觸面間摩擦力的總和作用下，帶與帶輪接觸面間摩擦力的總和有一極限值。當帶所傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間摩擦有一極限值。當帶所傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間摩擦力的總和的極限值時，帶與帶輪將發(fā)生明顯的相對滑動

8、，這種力的總和的極限值時，帶與帶輪將發(fā)生明顯的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為。帶打滑時從動輪轉(zhuǎn)速急劇下降，使傳動失效，。帶打滑時從動輪轉(zhuǎn)速急劇下降，使傳動失效，同時也加劇了帶的磨損，應(yīng)避免打滑。同時也加劇了帶的磨損，應(yīng)避免打滑。9.2 帶傳動的工作情況分析9.2.2 帶的應(yīng)力分析1. 緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力：緊邊拉應(yīng)力：松邊拉應(yīng)力：松邊拉應(yīng)力：式中：式中：A帶的橫截面積，帶的橫截面積，mm2。9.2 帶傳動的工作情況分析9.2.2 帶的應(yīng)力分析2. 離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力式中：式中：q傳動帶每米長的質(zhì)量，傳動帶每米長的質(zhì)量，kg/m； v帶

9、的線速度，帶的線速度，m/s。9.2 帶傳動的工作情況分析9.2.2 帶的應(yīng)力分析3. 彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力式中：式中：y帶的中性層到帶的最外層的垂直距離，帶的中性層到帶的最外層的垂直距離，mm； E帶的彈性模量，帶的彈性模量，MPa； d帶輪直徑，帶輪直徑，mm。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小帶輪接觸處：最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小帶輪接觸處：9.2 帶傳動的工作情況分析9.2.3 帶傳動的彈性滑動和傳動比 傳動帶是彈性體，受到拉力后會產(chǎn)生彈性伸長，伸長量隨拉力大小的變化傳動帶是彈性體，受到拉力后會產(chǎn)生彈性伸長，伸長量隨拉力大小的變化而改變。帶由緊邊繞過主動輪進入松邊時，帶的拉力由而改變。帶由緊邊繞過主動輪進

10、入松邊時，帶的拉力由F F1 1減小為減小為F F2 2，其彈，其彈性伸長量也減小。帶在繞過帶輪的過程中，相對于輪面向后收縮，帶與帶性伸長量也減小。帶在繞過帶輪的過程中，相對于輪面向后收縮，帶與帶輪輪面間出現(xiàn)局部相對滑動，導(dǎo)致輪輪面間出現(xiàn)局部相對滑動，導(dǎo)致。 由于帶的彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪間的滑動稱為由于帶的彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪間的滑動稱為。p 當帶由松邊繞過從動輪進入緊邊時，拉力增加，帶逐漸被拉長，沿輪面產(chǎn)當帶由松邊繞過從動輪進入緊邊時，拉力增加，帶逐漸被拉長，沿輪面產(chǎn)生向前的彈性滑動，使生向前的彈性滑動，使。9.2 帶傳動的工作情況分析9.2.3 帶傳動的彈性滑動和傳動比u 由于彈性

11、滑動引起的從動輪圓周速度的降低率稱為由于彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率稱為帶傳動的帶傳動的。 考慮彈性滑動時的考慮彈性滑動時的傳動比傳動比為為 ：一般帶傳動的滑動系數(shù)一般帶傳動的滑動系數(shù)，因值很小，非精，因值很小，非精確計算時可以忽略不計。確計算時可以忽略不計。9.2 帶傳動的工作情況分析9.2.3 帶傳動的彈性滑動和傳動比l 彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。l 打滑是指過載引起的全面滑動，是可以避免的。l 而彈性滑動是由于拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必然會發(fā)生彈性滑動，所以彈性滑動是不可以避免的。9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.1 V帶的規(guī)格V帶有普通帶有普通V帶、窄帶、窄V帶、

12、寬帶、寬V帶、汽車帶、汽車V帶、帶、大楔角大楔角V帶等。帶等。其中以普通其中以普通V帶和窄帶和窄V帶應(yīng)用較廣。帶應(yīng)用較廣。9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.1 V帶的規(guī)格1.V1.V帶的規(guī)格標準帶的規(guī)格標準 普通普通V帶已標準化，按截面尺寸從小到大可分為帶已標準化，按截面尺寸從小到大可分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號。標準七種型號。標準V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示?？估w的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)和繩芯結(jié)構(gòu)。截面結(jié)構(gòu)如圖所示。抗拉體的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)和繩芯結(jié)構(gòu)。9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.1 V帶的規(guī)格p 帶繞在帶輪上時產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸長，內(nèi)層

13、受壓縮短，帶繞在帶輪上時產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸長，內(nèi)層受壓縮短，內(nèi)外層之間必有一長度不變的內(nèi)外層之間必有一長度不變的中性層中性層，其寬度，其寬度b bp p稱為稱為節(jié)寬節(jié)寬。p V V帶輪上與帶輪上與b bp p相應(yīng)的帶輪直徑相應(yīng)的帶輪直徑d d稱為稱為基準直徑?；鶞手睆健 與帶輪基準直徑相應(yīng)的帶的周線長度稱為與帶輪基準直徑相應(yīng)的帶的周線長度稱為基準長度基準長度，用，用L Ld d表表示。示。p 兩帶輪軸線間的距離兩帶輪軸線間的距離a稱為稱為中心距中心距，帶與帶輪接觸弧所對應(yīng)的，帶與帶輪接觸弧所對應(yīng)的中心角稱為包角中心角稱為包角。 129.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.2 單根普通V帶的許用功率

14、在包角在包角=180、特定帶長、工作平穩(wěn)的條件下，單根普通、特定帶長、工作平穩(wěn)的條件下，單根普通V帶帶的基本額定功率的基本額定功率P0（實驗所得）見表（實驗所得）見表9-3。 當實際工作條件與確定當實際工作條件與確定P0值的特定條件不同時，應(yīng)對查得的值的特定條件不同時，應(yīng)對查得的P0值進行修正。修正后得實際工作條件下單根值進行修正。修正后得實際工作條件下單根V帶所能傳遞的帶所能傳遞的功率功率P0：LKKPPP)(000P0 實驗條件下單根普通實驗條件下單根普通V帶的基本額定功率帶的基本額定功率(kW)； P0i1時單根普通時單根普通V帶額定功率增量帶額定功率增量(kW)，表，表9-4 ；K包角

15、修正系數(shù)，表包角修正系數(shù)，表9-5；KL帶長修正系數(shù)，表帶長修正系數(shù)，表9-2。9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法已知條件一般為：已知條件一般為： 原動機的性能原動機的性能 傳動用途傳動用途 傳遞的功率傳遞的功率 兩輪的轉(zhuǎn)速兩輪的轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比（或傳動比i12） 工作條件及外廓尺寸要求等。工作條件及外廓尺寸要求等。 9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計內(nèi)容： 確定普通確定普通V帶的型號、基準長度帶的型號、基準長度Ld和根數(shù)和根數(shù)z； 確定帶輪的材料；確定帶輪的材料； 基準直徑基準直徑d1、d2及結(jié)構(gòu)尺寸；及結(jié)構(gòu)尺寸； 確定傳

16、動的中心距確定傳動的中心距a； 計算初拉力計算初拉力F0及作用在軸上的壓力及作用在軸上的壓力FQ； 選擇張緊裝置。選擇張緊裝置。 9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法（1 1）確定計算功率）確定計算功率 PKPAcPC計算功率計算功率(kW)；KA 工作情況系數(shù)，表工作情況系數(shù)，表9-6； P 傳遞的額定功率傳遞的額定功率(kW)。 9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法（2 2）選擇）選擇V V帶的型號帶的型號u 根據(jù)計算功率根據(jù)計算功率PC和小帶輪轉(zhuǎn)速和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，按下圖選擇普通，按下圖選擇普通V帶的型號，帶的型號，圖圖9-11。9.3 V帶傳

17、動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法 一般取一般取d1dmin，若過小則帶的彎曲應(yīng)力太大而導(dǎo)致帶的壽，若過小則帶的彎曲應(yīng)力太大而導(dǎo)致帶的壽命降低；反之，則帶傳動的外廓尺寸增大命降低；反之，則帶傳動的外廓尺寸增大。普通普通V帶輪的帶輪的最小基準直徑如下（表最小基準直徑如下（表9-7）：）：帶輪的基準直徑、應(yīng)符合帶輪基準直徑尺寸系列。帶輪的基準直徑、應(yīng)符合帶輪基準直徑尺寸系列。（3 3）確定帶輪的基準直徑確定帶輪的基準直徑d1、d2p 大帶輪的基準直徑由下式計算大帶輪的基準直徑由下式計算: :帶型dminYZABCDE2050751252003555009.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V

18、帶傳動的設(shè)計步驟和方法（4）驗算帶速）驗算帶速v 帶速一般限制在帶速一般限制在525m/s之間。之間。d1小帶輪的基準直徑小帶輪的基準直徑(mm)；n1小帶輪的轉(zhuǎn)速小帶輪的轉(zhuǎn)速(r/min) 。9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法u 初步確定初步確定中心距中心距a0：設(shè)計時設(shè)計時如無特殊要求，可按下式：如無特殊要求，可按下式：（5）確定中心距和帶的基準長度）確定中心距和帶的基準長度Ld 實際中心距實際中心距a：考慮到安裝、張緊的調(diào)整，中心距考慮到安裝、張緊的調(diào)整，中心距變動范圍為：變動范圍為：(a-0.015Ld) (a+0.03Ld)0.7(d1+d2)a02(d1+d

19、2) u 基準長度計算：基準長度計算：由帶傳動的幾何關(guān)系可得帶的計算公式：由帶傳動的幾何關(guān)系可得帶的計算公式： L0帶的基準長度計算值，查表帶的基準長度計算值，查表9-2選定帶的基準長度選定帶的基準長度Ld。9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法（6）驗算小帶輪包角）驗算小帶輪包角1 u 一般要求一般要求1120，若不能滿足，可增大中心，若不能滿足，可增大中心距或設(shè)置張緊輪。距或設(shè)置張緊輪。 9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法（7）確定帶的根數(shù)）確定帶的根數(shù) z000()ccLPPzPPP K K帶的根數(shù)應(yīng)取整數(shù)。為使各根帶受力均勻，帶的帶的根數(shù)應(yīng)取

20、整數(shù)。為使各根帶受力均勻，帶的根數(shù)不能太多，一般根數(shù)不能太多，一般25根為宜，最多不多于根為宜，最多不多于10根。否則應(yīng)加大帶輪基準直徑或選擇較大型號的根。否則應(yīng)加大帶輪基準直徑或選擇較大型號的帶，重新設(shè)計。帶，重新設(shè)計。 9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法（8）確定單根帶的初拉力）確定單根帶的初拉力 F0 保持適當?shù)某趵κ菐鲃诱９ぷ鞯谋匾獥l件。初拉力保持適當?shù)某趵κ菐鲃诱９ぷ鞯谋匾獥l件。初拉力過小，則傳動時摩擦力過小易打滑；過大則降低帶的壽命，過小，則傳動時摩擦力過小易打滑；過大則降低帶的壽命，并增大了軸和軸承的壓力。單根并增大了軸和軸承的壓力。單根V帶的

21、初拉力可按下式計算：帶的初拉力可按下式計算：q為每米帶長的質(zhì)量為每米帶長的質(zhì)量(kg/m)，表，表9-1。 9.3 V帶傳動的設(shè)計9.3.3 V帶傳動的設(shè)計步驟和方法（9）計算作用在帶輪軸上的壓力）計算作用在帶輪軸上的壓力FQ l 為了設(shè)計軸和軸承，必須求出為了設(shè)計軸和軸承，必須求出V V帶作用在軸上的帶作用在軸上的壓力。可按下式計算：壓力。可按下式計算： 9.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.3 V帶傳動的設(shè)計例9-1

22、9.3 V帶傳動的設(shè)計例9-19.4 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：設(shè)計要求：p質(zhì)量小且質(zhì)量分布均勻；質(zhì)量小且質(zhì)量分布均勻；p足夠的承載能力；足夠的承載能力；p良好的結(jié)構(gòu)工藝性；良好的結(jié)構(gòu)工藝性；p輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；p各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。布較為均勻等。 9.4 V帶輪的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計：結(jié)構(gòu)設(shè)計：帶輪由帶輪由輪緣、腹板（輪輻）輪緣、腹板（輪輻）和輪轂和輪轂三部分組成。輪緣三部分組成。輪緣是帶輪的工作部分，制有是帶輪的工作部分，制有梯形輪槽。輪轂是帶輪與梯形輪槽。輪轂是

23、帶輪與軸的聯(lián)接部分，輪緣與輪軸的聯(lián)接部分，輪緣與輪轂則用輪輻（腹板）聯(lián)接轂則用輪輻（腹板）聯(lián)接成一整體。成一整體。 V V帶輪按腹板帶輪按腹板結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式：型式：實心帶輪、腹板帶實心帶輪、腹板帶輪輪 、孔板帶輪、輪輻帶輪。、孔板帶輪、輪輻帶輪。 直徑較小時可采用實心式；中等直徑帶輪采用腹板式；直徑直徑較小時可采用實心式；中等直徑帶輪采用腹板式；直徑大于大于350mm時可采用輪輻式。輪轂與輪輻尺寸按經(jīng)驗公式計時可采用輪輻式。輪轂與輪輻尺寸按經(jīng)驗公式計算，輪緣尺寸見表算，輪緣尺寸見表9-8。 9.4 V帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪的材料：帶輪的材料：u 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150或或HT200,允許的最大圓周速度為允許的最大圓周速度為25m/s；轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼（或