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1、1,皮带传动8.1带传动的类型和特点8.2普通V带和V带轮8.3带传动的工作能力分析8.4普通V带传动的设计计算8.5带传动的张紧维护与安装,2,8.1带传动的类型和特点,带传动是应用很广泛的一种机械传动。当主动轴和从动轴相距较远时,常采用这种传动方式。带传动由主动带轮1、从动带轮2和挠性带3组成，借助带与带轮之间的摩擦或相互啮合，将主动轮1的运动传给从动轮2，如图8-1所示。,根据工作原理不同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类。具体应用特点及应用场合见表8-1。,8.1.1带传动的类型,图8-1工作原理图,（a）（b）（c）图8-2平带传动形式,3,4,8.1.2带传动的特点与其他机械
2、传动相比，摩擦带传动具有以下特点：(1)结构简单，制造、安装和维护方便；适宜用于两轴中心距较大的场合。(2)胶带富有弹性，能缓冲吸振，传动平稳、噪声小。(3)过载时可产生打滑、能防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用。(4)带与带轮之间存在一定的弹性滑动但不能保持准确的传动比。传动精度和传动效率较低。(5)传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大。(6)外廓尺寸大,结构不够紧凑。(7)带的寿命较短，需经常更换。根据上述特点，带传动多用于：中、小功率传动（通常不大于100kW）；原动机输出轴的第一级传动（高速级）；传动比要求不十分准确的机械。,5,8.2普通V带和V带轮,V带分为普通V带、窄V带、
3、大楔角V带等多种类型，其中普通V带应用最广。8.2.1普通V带1普通V带的构造标准V带都制成无接头的环形，截面形状为等腰梯形，两侧面的夹角=40。其横截面由强力层1、伸张层2、压缩层3和包布层4构成，如图8-3所示。,(a)帘布结构(b)线绳结构图8-3V带结构,强力层是承受载荷的主体，分为帘布结构和线绳结构两种。帘布结构抗拉强度高，制造方便。线绳结构比较柔软，弯曲性能较好，但拉伸强度低，常用于载荷不大，直径较小的带轮和转速较高的场合。伸张层和压缩层均由胶料组成，包布层由胶帆布组成，是带的保护层。,6,2普通V带规格普通V带的尺寸已标准化，按截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型
4、号。各种型号的普通V带的尺寸见表8-2。,表8-2普通V带的型号及剖面尺寸,楔角,7,V带弯绕在带轮上产生弯曲，外层受拉伸变长，内层受压缩变短，两层之间存在一层长度不变的中性层，中性层面称为节面，如图8-4所示。节面的周长为带的基准长度Ld，节面的宽度称为节宽bp。普通V截面高度h与节宽bp的比值已标准化（约为0.7）。带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上，以供识别和选用。例如，B2240GB/T11544-97，表示B型V带，带的基准长度为2240mm。,图8-4V带的节面和节线,8,8.2.2V带带轮1带轮的材料带轮材料常采用HT150、HT200等灰铸铁制造。带速较高、功率较大时宜采
5、用铸钢或钢板冲压后焊接，小功率传动时可采用铸铝或塑料。2带轮的结构V带轮按轮辐结构不同分为四种型式，如图8-5所示。设计时，可根据带轮的基准直径来确定其结构形式。当dd（1.53）do(do为轴的直径)时,可采用实心带轮（图a）；当dd300mm时，可采用辐板带轮（图b）；当dd400mm时，可采用孔板带轮（图c）；当dd400mm时，可采用椭圆剖面的轮辐带轮（图d）。,9,3带轮的基本尺寸带轮的基本尺寸分为轮槽尺寸和结构尺寸两部分。参见表8-3、表8-4和图8-5、图8-6。,图8-6轮槽剖面尺寸,10,高职高专“十一五”规划教材,表8-3V带轮轮槽尺寸（mm）,注:1.轮槽角V带楔角是为了
6、保证V带绕在带轮上工作时能与轮槽侧面紧密贴合。,2.槽间距e的极限偏差适用于任何两个轮槽对称中心面的距离，不论相邻与否。,11,表8-4V带轮结构尺寸,注:B为轮缘宽度，L为带轮轮毂宽度，其他参数意义见图8-5所示。,12,8.3.1带传动的受力分析1有效拉力Fe为保证带传动正常工作，带传动须以一定的张紧力套在带轮上。带传动静止时，带两边承受的拉力相等，称为初拉力Fo，见图8-7(a)。当带工作时，由于带与带轮间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。进入主动轮的一边被拉紧，称为紧边，拉力由Fo增大到F1见图8-7(b)；而另一边被放松，称为松边，其拉力由Fo减小到F2。,8.3带传动的工作能力分
7、析,图8-7传动带承受的拉力,13,高职高专“十一五”规划教材,2最大有效拉力在带传动中，当带与带轮表面间即将打滑时，摩擦力达到时极限值，带所能传递的有效拉力也达到最大值。8.3.2带的应力分析1带传动时将产生的三种应力:由拉力产生的应力,离心拉应力与弯曲应力。2应力分布情况三种应力分布如图8-8所示。带在工作过程中，其应力是不断变化的，最大应力发生在紧边开始进入小带轮处，其值为：,紧边与松边拉力的差值（F1F2）为带传动中起传递力矩作用的拉力，称为有效拉力Fe，即有效拉力Fe等于带与带轮接触弧上的摩擦力总和。由摩擦的特点可知，在初拉力一定的情况下，带与带轮之间的摩擦力是有限的。当所要传递的圆
8、周力超过摩擦力总和的极限值时，带将沿带轮产生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑时从动轮转速急剧下降，以至丧失工作能力，同时也加剧了带的磨损，因此应尽量避免出现打滑现象。,图8-8传动带工作时的应力分布,14,高职高专“十一五”规划教材,8.3.3弹性滑动和打滑1带的弹性滑动带是弹性体，受到拉力作用后将产生弹性变形。由于紧边和松边的拉力不同，弹性变形量也不同。如图8-9所示，在主动轮上，当带从紧边A点转到松边B点的过程中，拉力由F1逐渐降至F2，带因弹性变形渐小而回缩，由B点缩回至E点，于是带与带轮之间产生了向后的相对滑动，带的圆周速度滞后于带轮的圆周速度。这种现象也同样发生在从动轮上，但情
9、况相反，带将逐渐伸长，这时带的圆周速度超前于带轮的圆周速度。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动，称为弹性滑动。在摩擦带传动中，弹性滑动是不可避免的。带传动中，由于弹性滑动而引起的从动轮圆周速度v2低于主动轮圆周速度v1的相对比率称为滑动率，用表示，即,图8-9带传动的弹性滑动,在正常传动中，滑动率0.010.02,故在一般计算中可忽略不计。此时传动比计算公式可简化为：,15,高职高专“十一五”规划教材,2打滑当需要传递的有效拉力（圆周力）大于极限摩檫力时，带与带轮间将发生全面滑动，这种现象称为打滑。打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，致使传动失效。带在大轮上包角一般大
10、于在小轮上的包角，所以打滑总是先在小轮上开始。带的打滑和弹性滑动是两个完全不同的概念。打滑是因为过载引起的，因此可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是带传动正常工作时不可避免的现象。,16,8.4.1带传动的失效形式及设计准则由带传动的工作情况分析可知，带传动的主要失效形式为带的过度磨损、打滑和带的疲劳破坏等。因此，带传动的设计准则为：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度的寿命。8.4.2单根V带的基本额定功率和许用功率在包角=180、特定带长、工作平稳的条件下、单根普通V带的基本额定功率Po见表8-5。,高职高专“十一五”规划教材,8.4普通V带传动的设计计算,17,
11、高职高专“十一五”规划教材,表8-5单根V带的基本额定功率Po（kW）,18,高职高专“十一五”规划教材,当实际使用条件与特定条件不同时，应对Po进行修正。修正后即得与实际条件相符的单根V带所能传递的功率，称为许用功率，用Po表示式中Po功率增量，考虑传动比i1时，带绕大带轮时的弯曲应力较小，可使带的疲劳强度提高，即传递的功率增大，Po见表8-6；K包角修正系数，见表8-7；K带长修正系数见8-8。,19,高职高专“十一五”规划教材,表8-6考虑i1时，单根V带的额定功率增Po(kW),20,高职高专“十一五”规划教材,表8-8普通V带的基准长度Ld及带长修正系数,21,8.4.3普通V带传动
12、的设计步骤和参数选择设计V带传动，通常应已知传动用途、工作条件、传递功率、带轮转速（或传动比）及外廓尺寸等。设计的主要内容有：V带的型号、长度和根数、中心距、带轮的基准直径、材料、结构以及作用在轴上的压力等。1.确定设计功率Pc设计功率Pc按下式计算式中P所需传递的功率（kW）KA工况系数，按表8-9选取2.选择V带的型号根据设计功率Pc及主动带轮转速n1，由选型图（见图8-10）初选带的型号。若选点落在两种型号交界附近，则可以对两种型号同时进行计算，最后择优选定。,高职高专“十一五”规划教材,表8-7包角修正系数K（摘自GB/T13575.1-92）,22,高职高专“十一五”规划教材,表8-
13、9工况系数KA,注：空、轻载启动电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、四缸以上的内燃机、装有离心式离合器、液力联轴器的动力机。重载启动电动机（联机交流启动、直流复励或串励）、四缸以下的内燃机。,23,高职高专“十一五”规划教材,图8-10普通V带选型图,24,3.确定带轮基准直径dd1、dd2带轮直径小可使传动结构紧凑，但小带轮直径dd1越小，带在轮上弯曲加剧，弯曲应力也越大，会使带的寿命降低，因此应对dd1作必要的限制。表8-10给出各型号普通V带许用最小带轮直径ddmin。一般应使dd1ddmin，并从表8-11确定标准直径。忽略弹性滑动的影响，大带轮直径dd2dd2也应符合带轮直径系列
14、尺寸，见表8-11。,高职高专“十一五”规划教材,表8-10带轮最小基准直径（mm）,25,高职高专“十一五”规划教材,表8-11普通V带轮基准直径系列（mm）,注：括弧内的数值尽量不选用。,26,4.验算带速v带速太高离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，容易打滑；带速太低，传递功率一定时所需的有效拉力过大，也会打滑，一般应使v在525m/s范围内。如果带速超过上述范围，应重选小带轮直径。5.确定中心距a及带的基准长度Ld带传动的特点是适用于较大中心距的传动，但也不宜过大，否则将由于载荷变化而引起带的颤动。同时也不宜过小，中心距过小，在同一转速下，单位时间内带的绕转次数增多，降低带的寿命，且
15、包角减小，传动能力降低。设计V带传动时，推荐按下式初定中心距ao由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式根据带基准长度的计算值Ldo，查表8-8选取与之相近的基准长度Ld。实际中心距可用下式近似计算，即考虑安装及补偿初拉力的要求，中心距的变动范围为,高职高专“十一五”规划教材,27,6.验算小带轮包角小带轮上包角1应满足7.确定带的根数ZZ带的根数应取整数。为使各带受力均匀，带的根数Z不宜过多，一般Z10。8.计算初拉力Fo适当的初拉力Fo是保证带传动正常工作的重要因素。Fo过小，摩擦力小，容易打滑。F0过大，不仅使轴及轴承受力过大，并使带的寿命降低。通常单根V带的初拉力可按下式计算,高职高
16、专“十一五”规划教材,28,9.计算带对轴的压力FQ为了设计支承带轮的轴和轴承，需先计算带作用于轴上的压力FQ。FQ可按图8-11，用下式计算10.带轮的结构设计带轮的结构设计包括：根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的型号确定轮槽尺寸，根据经验公式确定辐板、轮毂等结构尺寸；绘制带轮工作图，并标注技术要求等。,高职高专“十一五”规划教材,【例8-1】设计某铣床电动机与变速箱的普通V带传动。已知所需电动机输出功率为P3.8kW（电动机额定功率P4kW），主动轮转速n11440r/min，从动轮转速n2400r/min，要求中心距约为450mm，两班制工作，载荷变动较小。【解】设计计算过程列于下
17、表：,29,高职高专“十一五”规划教材,由表8-9查得，重载起动KA=1.2，由式（8-15）得,由表8-10、8-11选带轮基准直径，小带轮dd1=100mm；大带轮,由式（8-12）得,按表8-11将dd2取标准为355mm，则实际从动轮转速,由式（8-13）,由下式计算带的基准长度Ldo,30,高职高专“十一五”规划教材,按式（8-15）计算实际中心距a,8.验算小带轮的包角,包角,查表8-5，单根V带的基本额定功率Po=1.32kW；查表8-6，用插值法求得查得功率增量Po=0.17kW；（按n1、i和A型带查得n1=1200r/min与n1=1460r/min时，P0的值分别为0.1
18、5kW与0.17kW，故当n1=1440r/min时,查表8-7，用插值法求得包角系数K=0.91；查表8-8带长修正系数KL=9.9；由式（8-17）得,由式（8-18）得,由式（8-19）得,Po=1.32kWPo=0.17kWK=0.91KL=9.9取Z=4,a=414mm,31,高职高专“十一五”规划教材,32,高职高专“十一五”规划教材,8.5带传动的张紧维护与安装,8.5.1带传动的张紧带传动工作一段时间后会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小、传动能力下降。为了保证带的传动能力，必须重新张紧。常用的张紧装置见表8-12。8.5.2带传动的安装与维护正确的安装和维护是保证带传动正常工作
19、、延长胶带使用寿命的有效措施，一般应注意以下几点：1）选用带时要注意型号和长度，型号要和带轮轮槽尺寸相符合。新旧不同的带不能同时使用。2）传动带不宜与酸、碱或矿物油等介质接触，工作温度不宜超过60，应避免日光暴晒。3）安装带时，两轴线应平行，两轮相对应轮槽的中心线应重合，以防带侧面磨损加剧；应按规定的初拉力张紧。也可凭经验，对于中心距不太大的带传动，带的张紧程度以手按下15mm为宜。水平安装应保证带的松边在上，紧边在下，以增大包角。4）带传动装置必须安装安全防护罩。这样既可防止伤人，又可以防止灰尘、油及其他杂物飞溅到带上影响传动。5）装拆时不能硬撬，应先缩短中心距后再装拆胶带。装好后再调到合适
20、的张紧程度。,33,高职高专“十一五”规划教材,表8-12常用的张紧装置,改变带长,自动张紧,定期张紧,自动张紧,定期张紧,用张紧轮张紧,用调整轴的位置张紧,张紧方式,对有接头的平带，常采用定期截短带长，使带张紧，截去长度,（a）自重张紧,（b）摆架式,（a）滑道式,如图所示为定期张紧装置，定期调整张紧轮的位置可达到张紧的目的。V带和同步带张紧时，张紧轮一般放在带的松边内侧并应尽量靠近大带轮一边，这样可使带只受单向弯曲，且小带轮的包角不致过分减小。若张紧轮放置外侧（中心距小或传动比大,需要增大小带轮包角时），则张紧轮应放在松边靠近小带轮处。,如图所示为摆锤式自动张紧装置，依靠摆捶重力可使张紧轮
21、自动张紧。平带传动时，张紧轮一般应放在松边外侧，并要靠近小带轮处。这样小带轮包角可以增大，提高了平带的传动能力。,34,思考题,8-1摩擦带传动的主要特点是什么？8-2摩擦带传动按胶带截面形状有哪几种？各有什么特点?为什么传递动力多采用V带传动？按国标规定，普通V带横截面尺寸有哪几种？8-3带传动的主要失效形式有哪些？设计计算准则是什么？8-4带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？8-5带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的？二者有何区别？它们对传动有何影响？是否可以避免？带传动的设计准则是什么？8-6设计V带传动时，如果根数过多，应如何处理？何谓带轮包角？包角的大小对带传动能力有何影响？若小轮包角过小，可通过什么措施增大？8-7带传动张紧的目的是什么？张紧轮应安放在松边还是紧边上？内张紧轮应靠近大带轮还是小带轮？外张紧轮又该怎样？并分析说明两种张紧方式的利弊。,高职高专“十一五”规划教材,35,高职高专“十一五”规划教材,再见,