13帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)解析

第十三章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)華北電力高校能源與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械教研室劉衍平2007年5月§13-1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用§13-2帶傳動(dòng)的受力分析§13-3帶的應(yīng)力分析§13-4帶的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比§13-5V帶傳動(dòng)的計(jì)算第十三章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)§13-6V帶輪的結(jié)構(gòu)§13-7同步帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介§13-8鏈傳動(dòng)概述3§13-1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用帶傳動(dòng)的組成：主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2、環(huán)形帶3。工作原理：安裝時(shí)帶被張緊在帶輪上，產(chǎn)生的初拉力使得帶與帶輪之間產(chǎn)生壓力。主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠摩擦力拖動(dòng)從動(dòng)輪一起同向回轉(zhuǎn)。1n2n12類型平皮帶V型帶多楔帶摩擦型嚙合型同步帶圓形帶

----摩擦牽引力大

----摩擦牽引力大

----牽引力小，用于儀器應(yīng)用：兩軸平行、且同向轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合。稱為開口傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的類型：抗拉體平帶傳動(dòng)：截面為矩形，內(nèi)側(cè)是工作面。彎曲應(yīng)力小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，帶輪簡(jiǎn)潔制造，在傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多。V帶：截面為等腰梯形，兩側(cè)是工作面。應(yīng)用最廣，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。多楔帶：平行帶為基體，下面有很多縱向楔子，兼有平帶傳動(dòng)和Ｖ帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合。同步帶：帶和帶輪都有齒，靠帶內(nèi)側(cè)的凸齒和帶輪的齒嚙合傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小。帶傳動(dòng)的類型及應(yīng)用：α2θα1θ帶傳動(dòng)的幾何參數(shù)：中心距a包角α:

因θ較小,代入得:帶長(zhǎng):θaCADBd1d2α1α1CADBd1d2aθ帶長(zhǎng):已知帶長(zhǎng)時(shí)，由上式可得中心距:

滑道式張緊裝置擺架式張緊裝置二、帶傳動(dòng)的張緊方法1.調(diào)整中心距帶傳動(dòng)的張緊：1)依據(jù)摩擦傳動(dòng)原理，帶必需在張緊后才能正常工作；一、張緊的目的2)運(yùn)轉(zhuǎn)確定時(shí)間后，帶會(huì)松弛，為了保證帶傳動(dòng)的實(shí)力，必需重新張緊，才能正常工作。二、帶傳動(dòng)的張緊方法1.調(diào)整中心距2.自動(dòng)張緊3.接受張緊輪張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲。同時(shí)張緊輪應(yīng)盡量靠近大輪，以免過(guò)分影響在小帶輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同。自動(dòng)張緊裝置

帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：1.適用于中心距較大的傳動(dòng)；2.帶具有良好的撓性，可緩和沖擊、吸取振動(dòng)；3.過(guò)載時(shí)帶與帶輪之間會(huì)出現(xiàn)打滑，避開了其它零件的損壞；4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、成本低廉。帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：1.傳動(dòng)的外廓尺寸較大；2.須要張緊裝置；3.由于帶的滑動(dòng)，不能保證固定不變的傳動(dòng)比；4.帶的壽命較短；5.傳動(dòng)效率較低。應(yīng)用：兩軸平行、且同向轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合（開口傳動(dòng)），中小功率電機(jī)與工作機(jī)之間的動(dòng)力傳遞。V帶傳動(dòng)應(yīng)用最廣，帶速：v=5~25m/s傳動(dòng)比：i≤7效率：η≈0.9~0.95F0F0F0F0靜止時(shí)，帶兩邊的初拉力相等：傳動(dòng)時(shí)，由于摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等：F1=F2=F0F1≠F2

F1↑，緊邊F2↓松邊F1F2F1F2緊邊松邊設(shè)帶的總長(zhǎng)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(dòng)輪主動(dòng)輪n1n2n1n2F0=(F1+F2)/21.有效拉力§13-2帶傳動(dòng)的受力分析當(dāng)圓周力F>∑Ff時(shí)，帶與帶輪之間出現(xiàn)顯著的滑動(dòng)，稱為打滑。常常出現(xiàn)打滑使帶的磨損加劇、傳動(dòng)效率降低，導(dǎo)致傳動(dòng)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(guān)系：2.打滑平帶的極限摩擦力為:

FNf=FQfFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φFN/2FN/2FQφ/2φ/2則V帶的極限摩擦力為：f’-----當(dāng)量摩擦系數(shù)，f’>f∴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(shí)，V帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)更為緊湊。Φ帶輪輪槽角dαdl§13-3帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析1.緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力：松邊拉應(yīng)力：A為帶的橫截面積2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在微弧段上產(chǎn)生的離心力：

dFNcrF1F2設(shè)離心力FNc在微弧段兩端產(chǎn)生的拉力為Fc。

由力平衡條件得：dFNcdαdlrF1F2Fc

Fc

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

離心拉應(yīng)力：

3.彎曲應(yīng)力設(shè)y為帶的中性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(yīng)力分布及最大應(yīng)力δmaxδ1δb2α2n1n2α1δb1δ2y彎曲應(yīng)力為:最大應(yīng)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(zhǔn)圓離心應(yīng)力拉應(yīng)力彎曲應(yīng)力應(yīng)力分析F0F0α1由力平衡條件得靜止時(shí)軸上的壓力為：5.作用在軸上的力FQF0F0FQα12α12F2F2F1F1設(shè)帶的材料符合變形與應(yīng)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(chǎn)生的滑動(dòng)被稱為彈性滑動(dòng)。緊邊：松邊：∵F1>F2∴ε1>ε2帶繞過(guò)主動(dòng)輪時(shí)，將漸漸縮短并沿輪面滑動(dòng)，使帶速落后于輪速。帶經(jīng)過(guò)從動(dòng)輪時(shí)，將漸漸被拉長(zhǎng)并沿輪面滑動(dòng)，使帶速超前于輪速?？傆校簐2<v1從動(dòng)輪n2主動(dòng)輪n1§13-4帶的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比彈性滑動(dòng)v帶<v輪1v帶<v輪2得從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速：帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比：V帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率ε=0.01~0.02，一般可忽視不計(jì)。定義：為滑動(dòng)率。彈性滑動(dòng):帶傳動(dòng)中因帶的彈性變形變更所導(dǎo)致的帶與帶輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。不行避開打滑:若帶的工作載荷進(jìn)一步加大，有效圓周力達(dá)到臨界值后，則帶與帶輪間會(huì)發(fā)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)，即產(chǎn)生打滑?？梢员荛_帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)：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(yīng)用最廣。一、V帶的規(guī)格組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。簾布芯結(jié)構(gòu)繩芯結(jié)構(gòu)包布頂膠抗拉體底膠節(jié)線節(jié)面節(jié)線：彎曲時(shí)保持原長(zhǎng)不變的一條周線。節(jié)面：全部節(jié)線構(gòu)成的面?！?3-3一般V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)bbdhφ=40?，h/bd=0.7的V帶稱為一般V帶。已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有七種型號(hào)。

型號(hào)OABCDEF頂寬b10131722323850節(jié)寬bd

8.5111419273242

高度h6810.513.51923.530

楔角φ每米質(zhì)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(duì)應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑d。dV帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度稱為基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld

。標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列詳見下頁(yè)表13-2，P202φbd2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmYZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基準(zhǔn)長(zhǎng)度KL基準(zhǔn)長(zhǎng)度

KL

表13-2普通V帶的長(zhǎng)度系列和帶長(zhǎng)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(shí)，寬度減小1/3，而承載實(shí)力提高1.5~2.5倍，適用于傳遞動(dòng)力大而又要求緊湊的場(chǎng)合。bh40?型號(hào)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(jié)構(gòu)及截面尺寸可替代的普通V帶二、帶傳動(dòng)的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.主要失效形式：打滑、乏累破壞2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下兼顧帶有確定的乏累強(qiáng)度和壽命。帶在帶輪上打滑或發(fā)生脫層、撕裂、拉斷等乏累損壞時(shí)，就不能傳遞動(dòng)力。因此帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)依據(jù)是保證帶不打滑并具有確定的乏累壽命。一、單根一般V帶的許用功率傳遞的功率為：?jiǎn)胃鶐軅鬟f的有效拉力為：為保證帶具有確定的乏累壽命，應(yīng)使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得：在α=π，Ld為特定長(zhǎng)度、抗拉體為化學(xué)纖維繩芯結(jié)構(gòu)條件下計(jì)算所得P0稱為單根帶的基本額定功率。詳見下頁(yè)表13-3教材P214。200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小帶輪基準(zhǔn)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(zhǔn)長(zhǎng)度、載荷平穩(wěn)時(shí)）型號(hào)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(zhuǎn)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(shí)際工作條件與特定條件不同時(shí)，應(yīng)對(duì)P0值加以修正。修正結(jié)果稱為許用功率[P0]Kα—包角系數(shù)。考慮α≠180?時(shí)對(duì)傳動(dòng)實(shí)力的影響，見表13—5KL—長(zhǎng)度系數(shù)；考慮帶長(zhǎng)不為特定長(zhǎng)度時(shí)對(duì)傳動(dòng)實(shí)力的影響，見表13—2。?[P0]--功率增量；二、一般V帶的型號(hào)和根數(shù)的確定計(jì)算功率：KA---工作狀況系數(shù)詳見表13-6P205型號(hào)的確定:依據(jù)Pc和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1，由選型圖確定。根數(shù)的確定:考慮在i≠1，帶在大輪上的彎曲應(yīng)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13-4<-點(diǎn)擊按鈕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(zhǔn)長(zhǎng)度KL

基準(zhǔn)長(zhǎng)度

KL

表13-2普通V帶的長(zhǎng)度系列和帶長(zhǎng)修正系數(shù)（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.881.00~1.02~1.05~1.09~1.13~1.19~1.25~1.35~1.52~1.011.041.081.121.181.241.431.511.99小帶輪轉(zhuǎn)速n1表13-4單根普通V帶額定功率的增量?P0型號(hào)ZABC4000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.01……………傳動(dòng)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……………7300.000.070.140.210.270.340.410.480.550.6228000.000.270.550.821.101.371.641.922.192.47<-點(diǎn)擊按鈕表13-5包角修正系數(shù)

包角α1180?170?160?150?140?130?120?110?100?90?

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69<-點(diǎn)擊按鈕表13-6工作情況系數(shù)載荷性質(zhì)載荷變動(dòng)很小載荷變動(dòng)小載荷變動(dòng)較大載荷變動(dòng)很大工作機(jī)原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)（交流啟動(dòng)、三角啟動(dòng)、直流并勵(lì)）、四缸以上內(nèi)燃機(jī)電動(dòng)機(jī)（聯(lián)機(jī)交流啟動(dòng)、直流復(fù)勵(lì)或串勵(lì)）、四缸以下內(nèi)燃機(jī)液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕負(fù)荷輸送機(jī)。每天工作小時(shí)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(jī)、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、金屬切削機(jī)床、印刷機(jī)、旋轉(zhuǎn)篩、木工機(jī)械。制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)床、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械等。破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）。<-點(diǎn)擊按鈕300050002000160040002008005001004003001000小帶輪的轉(zhuǎn)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<-點(diǎn)擊按鈕帶輪的直徑過(guò)小，則帶的彎曲應(yīng)力大，壽命降低。應(yīng)?。篸1>dmin三、主要參數(shù)的選擇1.帶輪直徑與帶速型號(hào)YZABCDE

dmin205075125200315500表13--7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(zhǔn)直徑系列：帶速：一般應(yīng)使v在5~25m/s的范圍內(nèi)。

2.中心距、帶長(zhǎng)和包角舉薦范圍：0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)初定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度：依據(jù)L0由表13-2選取接近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，然后計(jì)算中心距：中心距變動(dòng)范圍為：考慮帶傳動(dòng)的安裝、調(diào)整和V帶張緊的須要。(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)小輪包角：一般應(yīng)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(dāng)?shù)某趵κ菐鲃?dòng)工作的首要條件。初拉力不足，會(huì)出現(xiàn)打滑，初拉力過(guò)大將增大軸和軸承上的壓力，并降低帶的壽命。計(jì)算公式：其中：Pc為計(jì)算功率；設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)是：傳動(dòng)用途、載荷性質(zhì)、傳遞功率、帶輪轉(zhuǎn)速以及對(duì)傳動(dòng)的外廓尺寸的要求等。設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的主要任務(wù)是：選擇合理的傳動(dòng)參數(shù)、確定V帶型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)；確定帶輪材料、結(jié)構(gòu)和尺寸。z為V帶根數(shù)；v為帶速；q為V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量；ka為包角修正系數(shù)。帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的步驟:1.求計(jì)算功率；2.選擇一般V帶型號(hào)；3.求帶輪的基準(zhǔn)直徑d1、d2；4.驗(yàn)算帶速；5.求V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心距a；6.驗(yàn)算小帶輪的包角；7.求V帶根數(shù)z；8.求作用在帶輪軸上的壓力FQ；9.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)例:§13-6帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)帶輪的材料：常用鑄鐵，有時(shí)也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實(shí)心式----直徑??；d0dHL實(shí)心式1.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)腹板式----中等直徑；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ見圖13-8s=(0.2～0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一四、帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的材料：常用鑄鐵，有時(shí)也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實(shí)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)Hσ見圖13-8s=(0.2～0.3)Bs2≥0.5s四、帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的材料：常用鑄鐵，有時(shí)也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實(shí)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；四、帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的材料：常用鑄鐵，有時(shí)也接受鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實(shí)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(zhuǎn)速A輪幅數(shù)f1.61.66.3φH