13-帶傳動(楊可禎版)解析

中心距較大的場合,通過中間撓性件傳遞運動和動力的削減零件數(shù)量，簡化傳動裝置，降低成本鏈傳動摩擦型嚙合型撓性傳動帶傳動潘存云教授研制『重點』1.一般V帶的結構、標準、張緊方法和裝置；2.帶傳動的工作原理、受力狀況、彈性滑動、打滑；3.V帶傳動的失效形式、設計準則、參數(shù)選擇、設計方法。13帶傳動§13.1帶傳動的工作原理和應用…………….….….[LINK]§13.2帶和帶輪……………..….….[LINK]§13.3帶傳動的工作狀況分析………………..…...….[LINK]§13.4帶傳動的彈性滑動與失效形式………….[LINK]§13-5一般V帶傳動的設計…………..….[LINK]§13.1帶傳動的工作原理和應用

3帶傳動的組成：主動輪1、從動輪2、環(huán)形帶3。1n2n12F0F0F0F0原動機轉動主動輪轉動驅動主動輪從動輪轉動帶與輪的摩擦工作原理：靜止時，兩邊拉力相等；傳動時，拉力大的一邊稱為主動邊（緊邊），拉力小的一邊為從動邊（松邊）靠帶與帶輪接觸弧間的摩擦力傳遞運動和動力F1F2Ff12F0F0F0F0『帶傳動的優(yōu)缺點』優(yōu)點：適用于中心距較大的傳動可緩沖、減振，運轉平穩(wěn)過載疼惜結構簡潔,精度低,成本低缺點：外廓尺寸大彈性滑動，傳動比不固定，效率低軸與軸承受力大壽命短須要張緊裝置不宜用于高溫,易燃場合適用于要求傳動平穩(wěn)、傳動比不要求精確、功率P<100kW、v=5~25m/s、傳動比i≤7以及有過載疼惜的場合。『帶傳動的類型』結構簡潔,傳動中心矩較大時用結構緊湊,承載實力大.標準化且大量生產,應用最廣泛相當于多個小V帶組成，兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優(yōu)點工作面工作面平帶傳動V帶傳動多楔帶傳動同步帶傳動嚙合傳動，高速、高精度，適于高精度儀器裝置中帶比較薄，比較輕1.按帶的截面分2.按傳動形式分開口傳動：兩軸平行，同向回轉交叉?zhèn)鲃樱簝奢S平行，反向回轉半交叉?zhèn)鲃樱簝奢S交織，不能逆轉應用：兩軸平行、且同向轉動的場合（稱為開口傳動），中小功率電機與工作機之間的動力傳遞。V帶傳動應用最廣，帶速：v=5~25m/s傳動比：i≤7效率：η≈0.90~0.95α2θα1θ『帶傳動的幾何關系』中心距a包角α:因θ較小,代入得:帶長:θaCADBd1d2α1α1CADBd1d2aθ帶長:已知帶長時，由上式可得中心距:帶傳動不僅安裝時必需把帶張緊在帶輪上，而且當帶工作一段時間之后，因帶永久伸長而松弛時，還應當重新張緊。a調整螺釘調整螺釘滑道式張緊裝置擺架式張緊裝置a將裝有帶輪的電動機安裝在制有滑道的基板上，通過松開基板上各螺栓的螺母，旋動調整螺釘，將電動機推移到所需位置即可。在垂直的或接近垂直的傳動中，將裝有帶輪的電動機安裝在可調的擺架上?！簬鲃拥膹埦o裝置』1.調整中心距張緊輪3.接受張緊輪的裝置2.自動張緊裝置銷軸當中心距不行調整時運用。張緊輪一般應放在松邊的內側，使帶只受單向彎曲。同時張緊輪應盡量靠近大輪，以免過分影響帶在小輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同，且直徑小于小帶輪的直徑。將裝有帶輪的電動機安裝在浮動的擺架上，利用電動機的自重，使帶輪伴同電動機繞固定軸搖擺，以自動保持張緊力?！?3.2帶和帶輪一、V帶輪的結構帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結構實心式----直徑??；d0dHL實心式當v≤25m/s時，用HT150；當v=25～30m/s時用HT200；當v≥25～45m/s時用球墨鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼；小功率時可用鑄鋁或塑料。腹板式----中等直徑；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)H、σ見表13-10s=(0.2～0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結構實心式----直徑小；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2腹板式----中等直徑；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)H、σ見表13-10s=(0.2～0.3)Bs2≥0.5s帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結構實心式----直徑小；腹板式二斜度1：25S2drdkdhddaBSL輪輻式----d>350mm；腹板式----中等直徑；帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結構實心式----直徑小；h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh1h2=0.8h1a1=0.4h1

a2=0.8a1

f1≥0.2h1

f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n轉速A輪幅數(shù)f1.61.66.3φHδeb0bdBh1haddae8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.5槽型YZABCbd5.38.5111419hamin1.62.02.753.54.8famin67911.516hfmin4.77.08.710.814.3δmin55.567.510≤60-------------------≤80≤118≤190≤315≥60------------------->80>118>190>315對應的d32343638φ(?)

表13-11普通V帶輪的輪槽尺寸§13.1&2問答1.帶傳動的主要類型有哪些？各有什么特點？試分析摩擦帶傳動的工作原理。2.帶傳動張緊的目的是什么？張緊輪的安放位置？3.有一V帶傳動，傳動比i=7，小包角1=90°，運用時常發(fā)生打滑現(xiàn)象。現(xiàn)進行改進設計，要求傳動比、帶輪及帶的型號不變，試提出改進措施并簡述理由?！?3.3帶傳動的工作狀況分析一、受力分析二、應力分析問:1.什么是初拉力？什么是有效拉力？它們之間有什么關系？2.帶傳動工作時，帶截面上產生哪些應力？應力沿帶全長是如何分布的？最大應力在何處？F0F0F0F0靜止時，帶兩邊的初拉力相等：傳動時，由于摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等：F1=F2=F0為了牢靠工作，帶必需以確定的初拉力張緊在帶輪上。F1≠F2

F1↑，緊邊F2↓松邊F1F2F1F2緊邊松邊設帶的總長不變，則緊邊拉力增量和松邊的拉力減量相等：F1

–F0=F0

–F2

從動輪主動輪n1n2F0=(F1+F2)/21.帶受力變更緊松邊推斷：繞進主動輪的一邊→緊邊當圓周力F>∑Ff時，帶與帶輪之間出現(xiàn)顯著的滑動，稱為打滑。常常出現(xiàn)打滑使帶的磨損加劇、傳動效率降低，導致傳動失效。稱F1-F2為有效拉力，即帶所能傳遞的圓周力：F=F1-F2且傳遞功率與圓周力和帶速之間有如下關系：以平帶為例，分析打滑時緊邊拉力F1和松邊拉力F2之間的關系。dFNF1F2F+dFFfdFNαdαdldα2dα2取一小段弧進行分析：參數(shù)如圖正壓力：dFN

兩端的拉力：F和F+dF

力平衡條件：忽視離心力,水平、垂直力分別平衡摩擦力：fdFN

2.緊松邊拉力關系由力平衡條件：積分得：緊邊和松邊的拉力之比為：→撓性體摩擦的歐拉公式φ聯(lián)立求解：→F↑f↑α↑∵α1<α2用α1→

α分析：

V帶傳動與平帶傳動初拉力相等時，它們的法向力則不同。平帶的極限摩擦力為:

FNf=FQfFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φφ則V帶的極限摩擦力為：f’-----當量摩擦系數(shù),f’>fF=F1

-F23.最大有效拉力在相同條件下

，V帶能傳遞較大的功率?；蛟趥鬟f功率相同時，V帶傳動的結構更為緊湊。用f’代替f后，得以下計算公式：EG1：一V帶傳動，傳遞功率P=4.7KW，帶速v=9.4m/s，小輪包角a1=135°(2.36rad/s),V帶與帶輪間的當量摩擦系數(shù)f’=0.4。求：（1）有效圓周力；（2）將要打滑還未打滑時，緊、松邊的拉力；（3）所需的初拉力。二、應力分析1.緊邊和松邊拉力產生的拉應力緊邊拉應力：松邊拉應力：A為帶的橫截面積2.離心力產生的拉應力帶在微弧段上產生的離心力：帶工作時應力由三部分組成dFNcdαdlrF1F2離心力FNc在微弧段兩端會產生拉力Fc。由力平衡條件得：dFNcdαdlrF1F2Fc

Fc

dα2dα2離心力只發(fā)生在帶作圓周運動的部分，但由此引起的拉力確作用在帶的全長。

離心拉應力：

往x軸投影3.彎曲應力當帶繞過帶輪時，因為彎曲而產生彎曲應力設y為帶的中心層到最外層的垂直距離；E為帶的彈性模量；d為帶輪直徑。4.應力分布及最大應力δmaxδ1δb2α2n1n2α1δb1δ2y彎曲應力為:最大應力σmax出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。V帶的節(jié)線dV帶輪的基準圓由材料力學公式得離心應力拉應力彎曲應力5.作用在軸上的力F0F0α1FQ即為傳送帶緊、松邊拉力的向量和，一般按初拉力作近似計算，由力平衡條件得靜止時軸上的壓力為：FQF0F0FQα12α12§13.4

帶傳動的彈性滑動與失效形式一、帶傳動的彈性滑動及傳動比二、帶傳動的失效形式及設計準則什么是彈性滑動,什么是打滑?對傳動有什么影響？為什么會發(fā)生彈性滑動或打滑?是否可以避開?F2F2F1F1設帶的材料符合變形與應力成正比的規(guī)律，則變形量為：這種因材料的彈性變形而產生的滑動被稱為彈性滑動。緊邊：松邊：∵F1>F2∴ε1>ε2帶繞過主動輪時，將漸漸縮短并沿輪面滑動，使帶速落后于輪速。帶經(jīng)過從動輪時，將漸漸被拉長并沿輪面滑動，使帶速超前于輪速?？傆校簐2<v1從動輪n2主動輪n1一、帶傳動的彈性滑動及傳動比得從動輪的轉速：帶傳動的傳動比：V帶傳動的滑動率ε=0.01~0.02，一般可忽視不計。定義：為滑動率。什么是彈性滑動,什么是打滑?對傳動有什么影響？為什么會發(fā)生彈性滑動或打滑?是否可以避開?『帶的彈性滑動』1.定義：由于帶的兩邊彈性變形不等所引起的帶與帶輪之間的微量相對滑動2.產生的緣由：帶的彈性、松邊與緊邊拉力差變形量變更，相對輪滑動3.彈性滑動的特點：彈性滑動不行避開F↑彈性滑動↑彈性滑動范圍↑4.后果：帶速滯后于主動輪，超前于從動輪v1>v帶>v2，v1>v2帶傳動傳動比不穩(wěn)定彈性滑動率：假如彈性滑動擴展到整個接觸弧?『打滑』1.定義：帶沿帶輪面發(fā)生全面滑動2.產生的緣由：F>Ffmax彈性滑動擴展到整個接觸弧顯著滑動(打滑)3.特點：打滑可以避開，而且應當避開短時打滑起到過載疼惜作用打滑先發(fā)生在小帶輪處4.后果：打滑帶的猛烈磨損從動輪轉速猛烈降低失效?如何防止打滑1.失效形式：打滑、帶的乏累損壞2.設計準則：F≤Ffmax，smax=s1+sb1+sc≤[s]3.設計依據(jù)：保證不打滑的條件下，使帶具有確定的乏累強度或壽命。4.具體做法：確定單根帶所能傳遞的許用功率依據(jù)帶傳動的設計功率確定帶平安工作的根數(shù)二、帶傳動的失效形式及設計準則§13.4問答

1.一般來說，帶傳動的打滑多發(fā)生在大帶輪上還是小帶輪上，為什么？2.帶傳動的彈性滑動和打滑是怎樣產生的？它們對傳動有何影響？是否可以避開？3.帶傳動的設計準則是什么？§13.5一般V帶傳動的設計一、單根V帶的許用功率二、V帶截型和根數(shù)的確定三、主要參數(shù)的確定四、帶傳動作用在軸上的壓力五、設計步驟V帶可分為：一般V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、汽車V帶等類型。其中一般V帶應用最廣。V帶的規(guī)格組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。簾布芯結構繩芯結構包布頂膠抗拉體底膠節(jié)線節(jié)面節(jié)線：彎曲時保持原長不變的一條周線。節(jié)面：全部節(jié)線構成的面。bbphφ=40?，h/bd=0.7的V帶稱為一般V帶。已經(jīng)標準化，有七種型號。型號OABCDEF頂寬b10131722323850節(jié)寬bp

8.5111419273242

高度h6810.513.51923.530楔角φ每米質量q（kq/m）0.060.010.170.300.620.901.52表13-1普通V帶的截面尺寸（GB11544-89）40?在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度相對應的帶輪直徑稱為基準直徑d。dV帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度稱為基準長度Ld。標準長度系列詳見下頁表13-2，P212φbP2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmYZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基準長度KL基準長度

KL

表13-2普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88

φ=40?，h/bd

=0.9的V帶稱為窄V帶。與一般V帶相比，高度相同時，寬度減小1/3，而承載實力提高1.5~2.5倍，適用于傳遞動力大而又要求緊湊的場合。bh40?型號寬度b(mm)高度h(mm)3v9.5(3/8英寸)8A,B型5V16.0(5/8英寸)13.5B,C,D型8V25.4(1英寸)23D,E,F型窄V帶的結構及截面尺寸可替代的普通V帶一、單根V帶的許用功率帶載帶輪上打滑或發(fā)生脫層、撕裂、拉斷等乏累損壞時，就不能傳遞動力。因此帶傳動的設計依據(jù)是保證帶不打滑及具有確定的乏累壽命。傳遞的功率為：單根帶所能傳遞的有效拉力為：為保證帶具有確定的乏累壽命，應使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得：在α=π，Ld為特定長度、抗拉體為化學纖維繩芯結構條件下計算所得P0稱為單根帶的基本額定功率。詳見下頁表13-4教材P219。200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小帶輪基準直徑d1/mm表13-3單根普通V帶的基本額定功率（包角α=π、特定基準長度、載荷平穩(wěn)時）型號ZABC500.040.060.100.120.140.160.170.190.200.220.260.280.300.320.340.31560.040.060.120.140.170.190.200.230.250.300.330.350.370.390.410.40……………900.100.140.240.280.330.360.400.440.480.540.600.640.680.720.730.56750.150.260.450.510.600.680.730.790.840.921.001.041.081.091.00.80900.220.390.680.770.931.071.151.251.341.501.641.751.831.871.821.5……………1800.591.091.972.272.743.163.403.673.934.324.544.584.404.001.811250.480.841.441.641.932.192.332.502.642.852.962.942.802.511.091400.591.051.822.082.472.823.003.233.423.703.853.833.633.241.29…………2801.582.895.135.856.907.768.138.468.608.226.804.26小帶輪轉速n1/(r/min)2001.392.414.074.585.295.846.076.286.346.025.013.232241.702.995.125.786.717.457.758.008.067.576.083.57…………………4504.518.2013.815.2316.5916.4715.5713.299.64實際工作條件與特定條件不同時，應對P0值加以修正。修正結果稱為許用功率[P0]KL—長度系數(shù)；考慮帶長不為特定長度時對傳動實力的影響，見下頁表13—2。2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmYZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基準長度KL基準長度

KL

表13-2一般V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88實際工作條件與特定條件不同時，應對P0值加以修正。修正結果稱為許用功率[P0]KL

—長度系數(shù)；?[P0]--功率增量；考慮在i≠1，帶在大輪上的彎曲應力較小，故在壽命相同的狀況下，可增大傳遞功率，取值詳見表13-41.00~1.02~1.05~1.09~1.13~1.19~1.25~1.35~1.52~1.011.041.081.121.181.241.431.511.99小帶輪轉速n1表13-4單根一般V帶額定功率的增量?P0型號ZABC4000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.01……………傳動比i≥2.07300.000.000.000.000.000.000.010.010.010.0228000.000.010.020.020.030.030.030.040.040.044000.000.010.010.020.020.030.030.040.040.05……………7300.000.010.020.030.040.050.060.070.080.0928000.000.040.080.110.150.190.230.260.300.344000.000.010.030.040.060.070.080.100.110.13……………7300.000.020.050.070.100.120.150.170.200.2328000.000.100.200.290.390.490.590.600.700.894000.000.040.080.120.160.200.230.270.310.35……………7300.000.070.140.210.270.340.410.480.550.6228000.000.270.550.821.101.371.641.922.192.47Kα—包角系數(shù)?？紤]α≠180?時對傳動實力的影響，見表13—5實際工作條件與特定條件不同時，應對P0值加以修正。修正結果稱為許用功率[P0]KL—長度系數(shù)；?[P0]--功率增量；表13-8包角修正系數(shù)包角α1180?170?160?150?140?130?120?110?100?90?

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.692.確定V帶根數(shù)Z帶的根數(shù)應取整數(shù)。為使各帶受力勻整，根數(shù)不宜過多，一般應滿足z＜10。如計算結果超出范圍，應改V帶型號或加大帶輪直徑后重新設計。二、V帶截型和根數(shù)的確定1.V帶截型可由計算功率Pc和小帶輪轉速n1,由選型圖確定。Pc=KAP設計：潘存云表13-9工作情況系數(shù)載荷性質載荷變動很小載荷變動小載荷變動較大載荷變動很大工作機原動機電動機（交流啟動、三角啟動、直流并勵）、四缸以上內燃機電動機（聯(lián)機交流啟動、直流復勵或串勵）、四缸以下內燃機液體攪拌機、通風機和鼓風機、離心式水泵和壓縮機、輕負荷輸送機。每天工作小時數(shù)/h<1010~16>16<1010~16>161.01.11.21.11.21.31.11.21.31.21.31.41.21.31.41.41.51.61.31.41.51.51.61.8帶式輸送機、旋轉式水泵和壓縮機、發(fā)電機、金屬切削機床、印刷機、旋轉篩、木工機械。制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機床、橡膠機械、振動篩、紡織機械等。破碎機（旋轉式、顎式）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）。300050002000160040002008005001004003001000小帶輪的轉速n1(r/min)125025000.811.2523.154581016203040506380100200250普通V帶選型圖ZABCDEd1=50~71d1=80~100d1=112~140d1=125~140d1=160~200d1=200~315d1=355~400d1=450~500d1=80~100三、主要參數(shù)的確定帶輪的直徑過小，則帶的彎曲應力大，壽命降低。應取：d1>dmin1.帶輪直徑與帶速型號YZABCDEdmin205075125200315500表13-10帶輪的最小直徑dmin2022.4252831.535.54045505663677175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254755005305606306707107508009001000大帶輪的直徑d2：d1、d2：必需符合帶輪的基準直徑系列：帶速：一般應使v在5~25m/s的范圍內。2.中心距、帶長和包角舉薦范圍：0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)初定V帶基準長度：依據(jù)L0由表13-2選取接近的基準長度Ld，然后計算中心距：中心距變動范圍為：考慮帶傳動的安裝、調整和V帶張緊的須要。(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)小輪包角：一般應使α1≥120?,否則可加大中心距或增加張緊輪。3.初拉力保持適當?shù)某趵κ菐鲃庸ぷ鞯氖滓獥l件。初拉力不足，會出現(xiàn)打滑，初拉力過大將增大軸和軸承上的壓力，并降低帶的壽命。計算公式：其中：Pc為計算功率；設計帶傳動的原始數(shù)據(jù)是：傳動用途、載荷性質、傳遞功率、帶輪轉速以及對傳動的外廓尺寸的要求等。設計帶傳動的主要任務是：選擇合理的傳動參數(shù)、確定V帶型號、長度和根數(shù)；確定帶輪材料、結構和尺寸。z為V帶根數(shù)；v為帶速；q為V帶每米長的質量；ka為包角修正系數(shù)。F0F0α1FQ即為傳送帶緊、松邊拉力的向量和，一般按初拉力作近似計算，由力平衡條件得靜止時軸上的壓力為：FQF0F0FQα12α12四、帶傳動作用在軸上的壓力EG2：V帶傳動的中心距a≈2m，小帶輪基準直徑d1=125mm,大帶輪基準直徑d2=500mm。求：V帶的基準長度Ld和小帶輪上的包角a1。[解]1.計算V帶傳動的基準長度Ld1.試分析參數(shù)d1、v、a1、

a

對V帶傳動有什么影響？如何選取？（在V帶動設計過程中，為什么要校驗帶速和包角？）2.選取V帶型號的依據(jù)？

§13.5問答

7、計算帶的根數(shù)z2、依據(jù)n1、Pc選擇帶的型號3、確定帶輪基準直徑d1、d2帶輪愈小，彎曲應力愈大，所以d1≥dmin

d2=i

d1(1–ε)，圓整成標準值

1、確定計算功率Pc＝KAP工況系數(shù)，查表13-84、驗算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長Ld6、驗算主動輪的包角α1N

z≥10？NY8、確定初拉力F09、計算壓軸力FQ10、帶輪結構設計問題：帶傳動適合于高速級還是低速級？依據(jù)圖13-15…

基準長度，表13-2五、設計步驟a過小，帶短，易乏累a過大，易引