機械設(shè)計基礎(chǔ) 第五章 帶傳動與鏈傳動

機械設(shè)計基礎(chǔ)柴鵬飛

主編第五章帶傳動與鏈傳動第五章帶傳動與鏈傳動目

錄第一節(jié)

概述第三節(jié)

帶傳動的彈性滑動第四節(jié)V帶傳動的設(shè)計第二節(jié)

帶傳動的失效分析第五節(jié)

帶傳動的張緊、安裝與維護第六節(jié)

鏈傳動第五章帶傳動與鏈傳動實例分析

1）具備各種帶傳動應(yīng)用場合的判斷能力。

2）具備具帶標(biāo)準(zhǔn)、帶輪標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用能力。

3）具備帶傳動設(shè)計的能力。

4）具備帶傳動張緊、安裝與維護的能力。

5）具備鏈傳動布置、張緊與潤滑的能力。能力目標(biāo)

1）掌握帶傳動與鏈傳動的類型、工作原理、特點及應(yīng)用。2）掌握具帶的結(jié)構(gòu)、類型標(biāo)記及具帶輪的結(jié)構(gòu)。3）掌握具帶工作應(yīng)力分析方法與彈性滑動現(xiàn)象。4）掌握帶傳動設(shè)計的計算方法。5）了解鏈傳動。6）熟知帶傳動與鏈傳動的安裝與維護常識。知識目標(biāo)教學(xué)要求第五章帶傳動與鏈傳動學(xué)習(xí)重點與難點1）帶傳動的彈性滑動。2）帶傳動設(shè)計計算。

1）通過進行帶傳動、鏈傳動的安裝與維護，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的職業(yè)素養(yǎng)，強化目標(biāo)意識、質(zhì)量意識。

2）通過了解“O型封環(huán)”事件，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格遵守工作規(guī)范的職業(yè)精神。價值情感目標(biāo)第五章帶傳動與鏈傳動

圖5-1所示為手扶拖拉機上的柴油發(fā)動機的帶傳動，通過帶傳動將柴油機的動力傳遞給拖拉機的傳動部分，驅(qū)動拖拉機正常工作。在各種機械和各種運輸設(shè)備上廣泛應(yīng)用著帶傳動和鏈傳動。圖5-1柴油發(fā)動機的帶傳動點擊播放第五章帶傳動與鏈傳動引言

鏈傳動則廣泛應(yīng)用于各類運輸設(shè)備上，自行車就是應(yīng)用鏈傳動最典型的例子，見圖9-2。圖5-2自行車返回目錄第五章帶傳動與鏈傳動

帶傳動

帶傳動是一種應(yīng)用很廣的機械傳動，一般由主動帶輪、從動帶輪和緊套在兩帶輪上的傳動帶組成，如右圖所示。帶傳動有摩擦式和嚙合式兩種。摩擦式帶傳動是依靠緊套在帶輪上的傳動帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運動和動力的，應(yīng)用最為廣泛。第一節(jié)

概

述第五章帶傳動與鏈傳動一、帶傳動的工作原理、類型及特點同步帶傳動

嚙合式帶傳動是靠傳動帶與帶輪上齒的嚙合來傳遞運動和動力的。比較典型的是右圖所示的同步帶傳動，它除保持了摩擦帶傳動的優(yōu)點外，還具有傳遞功率大，傳動比準(zhǔn)確等優(yōu)點，故多用于要求傳動平穩(wěn)、傳動精度較高的場合。點擊播放第五章帶傳動與鏈傳動平帶以內(nèi)周為工作面，主要用于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同的較遠(yuǎn)距離的傳動。平帶傳動V帶傳動

平帶以內(nèi)周為工作面，主要用于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同的較遠(yuǎn)距離的傳動。

V帶以兩側(cè)面為工作面，在相同壓緊力和相同摩擦因數(shù)的條件下，V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶約大3倍，所以V帶傳動能力強，結(jié)構(gòu)更緊湊，在機械傳動中應(yīng)用最廣泛。第五章帶傳動與鏈傳動圓帶傳動多楔帶傳動

多楔帶相當(dāng)于平帶與幾根V帶的組合，兼有兩者的優(yōu)點，多用于結(jié)構(gòu)要求緊湊的大功率傳動中。

圓帶僅用于如縫紉機、儀器等低速、小功率場合。第五章帶傳動與鏈傳動摩擦式帶傳動的特點是：l）帶是撓性體，富有彈性，故可緩沖、吸振，因而工作平穩(wěn)、噪聲小。2）過載時，傳動帶會在小帶輪上打滑，可防止其他零件的損壞，起到過載保護作用。3）結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，制造、安裝、維護方便，適用于較大中心距的場合。

4）傳動比不夠準(zhǔn)確，外廓尺寸大，傳動效率較低，不適用于有易燃、易爆氣體的場合中。因此，帶傳動多用于機械中要求傳動平穩(wěn)、傳動比要求不嚴(yán)格、中心距較大的高速級傳動。一般帶速v＝5～25m/s

，傳動比i≤5

，傳遞功率P≤50kw，效率η＝0.92～0.97。第五章帶傳動與鏈傳動普通

V帶的結(jié)構(gòu)如圖5-5所示，由包皮層、拉伸層、強力層、壓縮層四部分組成。強力層分簾布芯和繩芯兩種。圖5-5V帶的結(jié)構(gòu)二、普通V帶與帶輪1.普通V帶輪的結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)第五章帶傳動與鏈傳動

普通V帶（楔角θ＝40°,h/bp≈0.7）已標(biāo)準(zhǔn)化，按截面尺寸由小到大分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號，如圖所示，其尺寸見表5-1。普通V帶的型號第五章帶傳動與鏈傳動返回69頁第五章帶傳動與鏈傳動

在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度，稱為V帶的基準(zhǔn)長度，用Ld

表示，它是V帶的公稱長度（表5-2）。V帶基準(zhǔn)長度的尺寸系列見5-2。返回67頁第五章帶傳動與鏈傳動圖5-6普通V帶的標(biāo)記

普通V帶的標(biāo)記是由型號、基準(zhǔn)長度和生產(chǎn)廠家三部分組成，v帶的標(biāo)記通常都壓印在帶的頂面，如圖5-6所示。第五章帶傳動與鏈傳動普通

V帶輪一般由輪緣、輪轂及輪輻組成。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，常用V帶輪分為三種類型，如圖5=7所示。2.普通V帶輪a）實心輪圖5-7V帶輪的典型結(jié)構(gòu)形式d）橢圓輻輪c）孔板輪b）腹板輪第五章帶傳動與鏈傳動

普通V帶的楔形角θ為40°，當(dāng)繞過帶輪彎曲時，會產(chǎn)生橫向變形，使其楔形角變小，為使帶輪輪槽工作面和V帶兩側(cè)面接觸良好，一般輪槽制成后的楔角都小于40°，帶輪直徑越小，所制輪槽楔角也越小。V帶輪常用的材料有灰鑄鐵、鑄鋼、鋁合金、工程塑料等，其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣。當(dāng)v≤30m/s時，用HT200;v≥25～45m/s時，用孕育鑄鐵或鑄鋼；小功率傳動可選用鑄鋁或工程塑料。返回目錄第五章帶傳動與鏈傳動第二節(jié)帶傳動的失效分析圖5-8V帶傳動的受力分析

帶在工作前緊套在帶輪上，帶受的力稱為初拉力F0。工作時，主動邊的拉力由F0增至F1

；從動邊的拉力由F0降至F2

，形成緊邊和松邊。緊邊和松邊的拉力差值（F1-F2）即為帶傳動傳遞的有效圓周力，用F表示。有效圓周力在數(shù)值上等于帶與帶輪接觸弧上摩擦力值的總和ΣFf

，即

F=Fl-F2

＝ΣFf

一、帶傳動的受力分析與打滑未工作時工作時第五章帶傳動與鏈傳動

當(dāng)初拉力F0一定時，帶與輪面間摩擦力值的總和有一個極限值為ΣFflim。當(dāng)傳遞的有效圓周力F超過極限值ΣFflim時，帶將在帶輪上發(fā)生全面的滑動，這種現(xiàn)象稱之為打滑，打滑一般出現(xiàn)在小帶輪上，打滑使傳動失效，應(yīng)予避免。帶傳動所能傳遞的最大圓周力與初拉力

F0、摩擦因數(shù)

f和包角α等有關(guān)，而

F0和

f不能太大，否則會降低傳動帶壽命。包角α增加，帶與帶輪之間的摩擦力總和增加，從而提高了傳動的能力。因此，選用時為了保證帶具有一定的傳動能力，要求V帶在小輪上的包角αl≥120°。。

第五章帶傳動與鏈傳動帶傳動工作時，在帶的橫截面上存在三種應(yīng)力：

2.由離心力產(chǎn)生的離心應(yīng)力（σc）

3.由于彎曲變形而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力（σb）圖5-9V帶截面上的應(yīng)力分布

最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊剛繞入小帶輪的a處，其值為σmax=σb1+σc+σl

1.由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力(σ)二、帶傳動的應(yīng)力分析與疲勞強度為了保證帶傳動正常工作，應(yīng)在保證帶傳動不打滑的條件下，使V帶具有一定的疲勞強度和壽命。返回目錄第五章帶傳動與鏈傳動

傳動帶是彈性體，在拉力作用下會產(chǎn)生彈性伸長，其彈性伸長量隨拉力而變化。傳動時，緊邊拉力F1大于松邊拉力F2，因此緊邊產(chǎn)生的彈性伸長量大于松邊的彈性伸長量。第三節(jié)帶傳動的彈性滑動圖5-10帶傳動的彈性滑動由于帶的彈性變形而引起帶在輪面上滑動的現(xiàn)象，稱為彈性滑動。第五章帶傳動與鏈傳動V帶的傳動比

帶傳動正常工作時，帶的彈性伸長所引起的影響很小，一般情況下可略去不計，故帶的傳動比

。返回目錄第五章帶傳動與鏈傳動第四節(jié)V帶傳動的設(shè)計由帶傳動的工作情況分析，帶傳動的主要失效形式是打滑和帶的疲勞損壞。

帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是：在保證帶傳動不打滑的前提下，具有一定的疲勞強度和壽命。實際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率〔P1〕計算公式為

一、V帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則第五章帶傳動與鏈傳動返回68頁第五章帶傳動與鏈傳動返回68頁第五章帶傳動與鏈傳動

設(shè)計的已知條件一般為：傳動功率P，主動輪、從動輪的轉(zhuǎn)速n1、n2(或傳動比i），傳動的用途和工作要求，傳動的位置及原動機的類型等。

設(shè)計的內(nèi)容包括：確定V帶的型號、基準(zhǔn)長度和根數(shù)、傳動中心距，帶輪直徑及結(jié)構(gòu)尺寸，初拉力及對軸的壓力，畫出帶輪工作圖。

二、V帶傳動的設(shè)計1.設(shè)計的已知條件及設(shè)計的內(nèi)容第五章帶傳動與鏈傳動2.設(shè)計方法和步驟

返回66頁式中P——所需傳遞的名義功率（kW）KA——工況系數(shù)，如表5-6所示。（1)確定設(shè)計功率Pd并選擇V帶型號第五章帶傳動與鏈傳動根據(jù)計算功率PC和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由圖5-11選擇V帶型號。圖5-11普通V帶的選型圖返回66頁第五章帶傳動與鏈傳動返回66頁（2）確定帶輪基準(zhǔn)直徑1）選小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1第五章帶傳動與鏈傳動2)驗算帶速

設(shè)計時應(yīng)使帶速在5～25m∕s之間。當(dāng)傳遞功率一定時，提高帶速，所需有效拉力將減小，可減少帶的根數(shù)。但帶速過高，離心力過大，使摩擦力減小，傳動能力反而降低，并影響帶的壽命。因此，帶速一般應(yīng)在5～25m∕s之間。第五章帶傳動與鏈傳動3)計算并確定大帶輪直徑dd2初選中心距a0初算帶長L0（按表5-2取基準(zhǔn)長度Ld）（3）確定中心距和帶長返回67頁第五章帶傳動與鏈傳動計算實際中心距a

考慮到安裝時調(diào)整和帶松弛后張緊的需要，中心距應(yīng)當(dāng)可調(diào)并留有調(diào)整余量，其變動范圍為有一定的調(diào)節(jié)范圍，即返回67頁第五章帶傳動與鏈傳動（4）驗算小帶輪包角（5）確定V帶根數(shù)一般取z=2～5根，最多不能超過8～10根，否則應(yīng)改選型號重新設(shè)計。要求α≥120o，否則應(yīng)重新設(shè)計。第五章帶傳動與鏈傳動返回68頁（6）確定初拉力F0（7）帶傳動作用在帶輪軸上的壓力（8）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(5-14)返回69頁返回目錄第五章帶傳動與鏈傳動1.張緊裝置圖5-13a）是通過調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整電動機位置，加大中心距，以達(dá)到張緊目的。此法常用于水平布置的帶傳動,當(dāng)帶傳動發(fā)生松弛時，通過調(diào)節(jié)螺釘移動電動機，以便來張緊V帶。a）調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整第五節(jié)

帶傳動的張緊、安裝與維護一、張緊裝置及初拉力F0的測定第五章帶傳動與鏈傳動b)

調(diào)節(jié)擺動架位置圖5-13b）是通過調(diào)節(jié)擺動架（電動機軸中心）位置，加大中心距而達(dá)到張緊目的，常用于近似垂直布置的帶傳動，此法需在調(diào)整好位置后，鎖緊螺母。第五章帶傳動與鏈傳動c)

自動調(diào)整中心距

圖5-13c）是靠電動機和機座的重量，自動調(diào)整中心距達(dá)到張緊的目的，此法常用于小功率帶傳動，近似垂直布置的情況。第五章帶傳動與鏈傳動d)張緊輪張緊圖5-13d)是利用張緊輪張緊，張緊輪安裝于松邊的內(nèi)側(cè)，以避免帶受雙向彎曲。為使小帶輪包角不減小得過多，張緊輪應(yīng)盡量靠近大帶輪安裝，此法常用于中心距不可調(diào)節(jié)的場合。第五章帶傳動與鏈傳動2.初拉力的測定與控制第五章帶傳動與鏈傳動二、安裝與維護1）安裝時，兩帶輪軸線應(yīng)相互平行，兩輪相對應(yīng)的V帶型槽應(yīng)對齊，其誤差不得超過20'，如圖5-15所示。圖5-15帶輪的安裝要求第五章帶傳動與鏈傳動2）安裝V帶時，如圖5-13所示，應(yīng)先擰松調(diào)節(jié)螺釘和電動機與機架的固定螺栓，讓電動機沿滑道向靠近工作機方向移動，縮小中心距，將V帶套入槽中后，再調(diào)整中心距，把電動機沿滑道向遠(yuǎn)離工作機的方向移動，在擰緊電動機與機架的固定螺栓的同時將V帶張緊。不應(yīng)將帶硬往帶輪上撬，以免損壞帶的工作表面和降低帶的彈性。圖5-13V帶的安裝第五章帶傳動與鏈傳動圖5-16

V帶在輪槽中的正確位置3）V帶在輪槽中應(yīng)有正確的位置（圖5-16）,帶的頂面應(yīng)與帶輪外緣平齊，底面與帶輪槽底間應(yīng)有一定間隙，以保證帶兩側(cè)工作面與輪槽全部貼合。第五章帶傳動與鏈傳動圖5-17V帶的張緊程度4）V帶的張緊程度要適當(dāng)。實踐證明在中等中心距情況下，V帶安裝后，用大拇指能夠?qū)О聪?5mm左右，則張緊程度合適，如圖5-17所示。第五章帶傳動與鏈傳動8）切忌在有易燃、易爆氣體的環(huán)境中(如煤礦井下)使用帶傳動，以免發(fā)生危險。5）為避免帶受力不均勻，選用時一般V帶不應(yīng)超過10根。6）使用中應(yīng)對帶作定期檢查，發(fā)現(xiàn)有一根帶松弛或損壞就應(yīng)全部更換新帶，不能新、舊帶混用。7）為了便于帶的裝卸，帶輪應(yīng)布置在軸的外伸端。帶傳動要加防護罩，以免發(fā)生意外事故，并保護帶傳動的工作環(huán)境，以防酸、堿、油落上而玷污傳動帶以及日光曝曬。第五章帶傳動與鏈傳動拓展內(nèi)容第五章帶傳動與鏈傳動返回目錄第五章帶傳動與鏈傳動圖5-18鏈傳動

鏈傳動由主動鏈輪、從動輪和繞在鏈輪上的鏈條

及機架組鏈成,如圖5-18a）所示。工作時，通過鏈條與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和動力。圖5-18b）

所示為變速車上的鏈傳動。第六節(jié)

鏈傳動一、概述第五章帶傳動與鏈傳動1）鏈傳動是有中間撓性件的嚙合傳動，與帶傳動相比，無彈性伸長和打滑現(xiàn)象，故能保證準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率大，張緊力比帶傳動小。

一般鏈傳動的應(yīng)用范圍為：傳遞功率P≤100kW,鏈速v≤15m/s，傳動比i≤7，中心距a≤5～6m，效率η=0.92～0.97。

2）與齒輪傳動相比，鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，安裝精度要求低，適用于較大中心距的傳動，能在高溫、多塵、油污等惡劣的環(huán)境中工作。

3）鏈傳動的瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差，有沖擊和噪聲。二、鏈傳動的特點和應(yīng)用第五章帶傳動與鏈傳動1.滾子鏈和鏈輪

滾子鏈?zhǔn)怯蓛?nèi)鏈板、外鏈板

、銷軸

、套筒及滾子五部分組成，如圖5-19所示。圖5-19滾子鏈的結(jié)構(gòu)

鏈板制成“

8”字形，目的是使各截面強度接近相等，且能減輕重量及運動時的慣性。三、滾子鏈和鏈輪第五章帶傳動與鏈傳動圖5-20雙排鏈當(dāng)傳遞較大的動力時，可采用雙排鏈，如圖5-20所示，或多排鏈。多排鏈由幾排普通單排鏈用銷軸聯(lián)成。第五章帶傳動與鏈傳動鏈條上相鄰兩銷軸中心的距離

p稱為節(jié)距，它是鏈條的主要參數(shù)。鏈條長度常用節(jié)數(shù)表示，節(jié)數(shù)一般取為偶數(shù)。a）開口銷b）彈簧卡c）過渡鏈節(jié)接頭處可用開口銷（圖5-21a）或彈簧卡（圖5-21b）鎖緊。當(dāng)鏈節(jié)為奇數(shù)時，需用過渡鏈節(jié)（圖5-21c）才能構(gòu)成環(huán)狀。圖5-21滾子鏈連接形式第五章帶傳動與鏈傳動

由于鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，為使鏈條與鏈輪的輪齒磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。鏈傳動的標(biāo)注示例如下：第五章帶傳動與鏈傳動第五章帶傳動與鏈傳動2.鏈輪齒形、結(jié)構(gòu)和材料

（l）鏈輪的齒形

鏈輪的齒形應(yīng)保證鏈輪與鏈條接觸良好、受力均勻，鏈節(jié)能順利地進入和退出與輪齒的嚙合，GB/T1243-2006規(guī)定了鏈輪端面齒形。圖5-22鏈輪的結(jié)構(gòu)實心式孔板式組合式

（2）鏈輪的結(jié)構(gòu)

鏈輪的結(jié)構(gòu)見圖5-22，小直徑鏈輪可制成實心式，中等直徑可制成孔板式，直徑較大時可用