第4章 帶傳動和鏈傳動

1、1第四章第四章 帶傳動與鏈傳動帶傳動與鏈傳動 【能力目標(biāo)】【案例導(dǎo)入】【知識要點(diǎn)】4.1帶傳動的類型 、特點(diǎn)與應(yīng)用4.2 V帶與V帶輪4.3帶傳動的運(yùn)動特性分析4.4帶的彈性滑動與打滑4.5普通V帶傳動的設(shè)計(jì)4.6 帶傳動的張緊裝置4.7 帶傳動的使用與維護(hù)4.8 鏈傳動組成 、特點(diǎn)、應(yīng)用及類型4.9 鏈傳動的運(yùn)動特性4.10 鏈傳動的失效形式4.11 鏈傳動的布置、潤滑與維護(hù)4.12 應(yīng)用舉例21、了解帶傳動和鏈傳動的特點(diǎn)與適用場合。2、正確區(qū)分帶傳動的打滑、彈性滑動等概念。3、能夠分析影響帶傳動工作能力的因素及帶傳動的失效形式。4、能夠正確安裝和布置帶傳動及鏈傳動。5、能初步設(shè)計(jì)V帶傳動。

2、6、能夠分析鏈傳動中的速度不均勻性及失效形式。7、了解普通V帶、帶輪、滾子鏈和鏈輪的構(gòu)造。返回目錄【能力目標(biāo)】【能力目標(biāo)】 3返回目錄【案例導(dǎo)入】【案例導(dǎo)入】 帶傳動是工程中常用的傳帶傳動是工程中常用的傳動機(jī)構(gòu)之一，如圖所示為一帶動機(jī)構(gòu)之一，如圖所示為一帶式運(yùn)輸機(jī)，由電動機(jī)帶動，通式運(yùn)輸機(jī)，由電動機(jī)帶動，通過帶傳動及齒輪傳動，帶動運(yùn)過帶傳動及齒輪傳動，帶動運(yùn)輸帶工作。選擇何種類型的帶輸帶工作。選擇何種類型的帶傳動及如何布置帶傳動對傳動傳動及如何布置帶傳動對傳動最有利？如何保證帶傳動正常最有利？如何保證帶傳動正常工作且有一定的工作壽命？工作且有一定的工作壽命？鏈傳動也是機(jī)械工程中一種常鏈傳動也是

3、機(jī)械工程中一種常用的傳動機(jī)構(gòu)，自行車及摩托用的傳動機(jī)構(gòu)，自行車及摩托車中所用的就是滾子鏈傳動。車中所用的就是滾子鏈傳動。4帶傳動通常由主動輪帶傳動通常由主動輪1、從動輪、從動輪3和張緊在兩和張緊在兩輪上的撓性傳動帶輪上的撓性傳動帶2組成。按工作原理來的不組成。按工作原理來的不同，帶傳動可以分為摩擦型帶傳動和嚙合型同，帶傳動可以分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。帶傳動。 返回目錄4.14.1帶傳動的類型帶傳動的類型 、特點(diǎn)與應(yīng)用、特點(diǎn)與應(yīng)用4.1.14.1.1帶傳動的類型帶傳動的類型圖圖4-24-2摩擦帶傳動摩擦帶傳動 圖圖4-34-3嚙合帶傳動嚙合帶傳動5摩擦型傳動帶，按橫截面形狀可分為平帶、摩

4、擦型傳動帶，按橫截面形狀可分為平帶、V帶、多楔帶和圓帶等帶、多楔帶和圓帶等 。返回目錄a) 平帶平帶b) V帶帶c)c)多楔帶多楔帶 d)d)圓帶圓帶6平帶平帶由多層膠帆布構(gòu)成，其截面為扁平矩形，工作面是與輪面相接觸的內(nèi)表面（圖4-4a）；平帶傳動的的形式平帶傳動的的形式有：開口傳動開口傳動，用于兩帶輪軸線平行且轉(zhuǎn)向相同的傳動中（圖4-5a）；交叉?zhèn)鲃咏徊鎮(zhèn)鲃?，用于兩帶輪軸線平行且轉(zhuǎn)向相反的傳動中（圖4-5b）；半交叉?zhèn)靼虢徊鎮(zhèn)鲃觿?，用于兩帶輪軸線在空間交錯的傳動中（圖4-5c），交錯角通常為90。返回目錄 1平帶傳動平帶傳動 a) 開口帶傳動開口帶傳動 b)交叉帶傳動交叉帶傳動 c) 半交叉

5、帶傳動半交叉帶傳動 a) 開口帶傳動開口帶傳動 b)交叉帶傳動交叉帶傳動 c) 半交叉帶傳動半交叉帶傳動7V帶的橫截面為等腰梯形，其工作面是與輪槽相接觸的兩側(cè)面，而V帶與輪槽底并不接觸。由于輪槽的楔形效應(yīng)，初拉力相同時(shí)，V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，故能傳遞較大的圓周力。返回目錄2.V2.V帶傳動帶傳動8返回目錄圖圖4-64-6平帶與平帶與V V帶傳動能力比較帶傳動能力比較平帶與V帶的傳動能力比較當(dāng)平帶和當(dāng)平帶和V V帶在相同的初拉力作帶在相同的初拉力作用下而受到同樣的壓緊力用下而受到同樣的壓緊力F FN N時(shí)，時(shí)，平帶與帶輪接觸面上的摩擦力平帶與帶輪接觸面上的摩擦力為為 ，而，而V

6、V帶與帶輪接觸帶與帶輪接觸面上的摩擦力為：面上的摩擦力為：fFfFNN2sinfFfFfFNNN式中，為V帶輪輪槽角， 為當(dāng)量摩擦系數(shù)。顯然 ，因此在相同條件下，V帶能傳遞較大的功率。V帶傳動平穩(wěn)，且通常是多根帶并用，因此應(yīng)用更廣泛,但只能用于開口傳動。2sin/ff ff 9多楔帶以其扁平部分為基體，上面有幾條等距縱向槽，其工作面是楔的側(cè)面。這種帶兼有平帶的彎曲應(yīng)力小和V帶的摩擦力大等優(yōu)點(diǎn)，常用于傳遞動力較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。返回目錄3 3多楔帶傳動多楔帶傳動4 4圓帶傳動圓帶傳動圓帶的截面為圓形，圓帶的傳動能力小，常用于輕載機(jī)械和儀表等裝置中。10n1) 適用于中心距較大的傳動，但傳

7、動的外廓尺寸較大。n2) 帶具有彈性，可緩沖和吸振；工作時(shí)帶與帶輪間存在彈性滑動，因此傳動比不準(zhǔn)確，不能用于要求傳動比精確的場合。n3) 傳動平穩(wěn)，噪音小。n4) 過載時(shí)帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，使得帶傳動失效。過載打滑可防止其他零件損壞，起安全保護(hù)作用。返回目錄4.1.24.1.2帶傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用帶傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用114.1.2帶傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用帶傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用n5) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維護(hù)方便，成本低。n6) 傳動效率較低；n7) 帶的壽命較短；n8) 帶傳動常需要張緊裝置；n9) 帶傳動中由于摩擦?xí)a(chǎn)生火花，故不能用 于有易燃、易爆介質(zhì)的危險(xiǎn)場合。12n普通V帶為無接頭的環(huán)形傳動帶，如

8、圖4-7所示，均由以下四部分n組成：n1）包布層包布層：由膠帆布制成，起保護(hù)作用；n2）頂膠頂膠：由橡膠制成，當(dāng)帶彎曲時(shí)承受拉伸；n3）底膠底膠：由橡膠制成，當(dāng)帶彎曲時(shí)承受壓縮；n4）抗拉層抗拉層：由抗拉強(qiáng)度較高的化學(xué)纖維構(gòu)成。返回目錄4.2 V4.2 V帶與帶與V V帶輪帶輪 4.2.1普通普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸帶的結(jié)構(gòu)和尺寸13返回目錄圖圖4-8 普通普通V帶結(jié)構(gòu)帶結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)不同分為繩芯V帶和簾布芯V帶兩種承受基本拉伸載荷的形式。當(dāng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)，在帶中保持原長度不變的周線稱為節(jié)線節(jié)線，由全部節(jié)線構(gòu)成的面稱為節(jié)面節(jié)面，帶的節(jié)面寬度稱為節(jié)寬節(jié)寬，以bp表示。帶在彎曲時(shí)，該寬度保持不變。普通

9、V帶的帶高與節(jié)寬之比（ ）約為0.7，楔角 。pbh/ 4014n普通V帶已標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)橫截面尺寸不同，分為Y、Z、A、B、C、D、E七種，各種普通V帶的基本參數(shù)和尺寸見表4-1。nV帶的節(jié)線稱為基準(zhǔn)長度，用Ld表示。每種截型的普通V帶都有系列基準(zhǔn)長度，以滿足不同中心距的需要。各種截型普通V帶的基準(zhǔn)長度及修改系數(shù)見表4-2。15返回目錄4.2.24.2.2普通普通V V帶輪的材料和結(jié)構(gòu)帶輪的材料和結(jié)構(gòu)V帶輪是普通V帶傳動的重要零件，它必須具有足夠的強(qiáng)度，但又要重量輕，質(zhì)量分布均勻；輪槽的工作面對帶必須有足夠的摩擦，又要減少對帶的磨損。通常采用鑄鐵、鋼或非金屬制成。一般采用鑄鐵HT150、HT2

10、00，高速時(shí)宜采用鋼制齒輪。16返回目錄圖圖4-94-9帶輪結(jié)構(gòu)帶輪結(jié)構(gòu)V帶輪一般由輪緣、輪幅（或腹板）和輪緣、輪幅（或腹板）和輪轂輪轂三部分組成，在輪緣處有相應(yīng)的輪槽（圖4-9），各種截型V帶輪槽的參數(shù)及尺寸見表表4-3。應(yīng)當(dāng)指出，各種截型普通V帶的楔角均為40，但V帶在不同直徑的帶輪上彎曲時(shí)，其截面變形，楔角變小。為使帶能有效貼緊在輪槽兩側(cè)面上，應(yīng)使帶輪的輪槽角等于或盡量接近于變形后的V帶楔角，故限定V帶輪楔角小于40，且隨帶輪直徑的減小而減小。帶輪上輪槽寬度等于槽寬度等于V帶節(jié)寬的圓周直帶節(jié)寬的圓周直徑徑，稱為V帶輪的基準(zhǔn)直徑基準(zhǔn)直徑 。17nV帶輪結(jié)構(gòu)帶輪結(jié)構(gòu)n實(shí)心式實(shí)心式：d(2.5

11、-3)d1(d1為軸的直徑）;n腹板式腹板式：中等直徑d300mm; n輪輻式輪輻式：大直徑d350mm18返回目錄4.34.3帶傳動的運(yùn)動特性分析帶傳動的運(yùn)動特性分析1.帶傳動的受力分析帶傳動的受力分析圖圖4-13 帶傳動靜止時(shí)帶傳動靜止時(shí) 圖圖4-14 帶傳動工作時(shí)帶傳動工作時(shí)帶必須以一定的初拉力張緊在帶輪上。靜止時(shí)，帶兩邊的拉力都等于初拉力（圖4-13）；傳動時(shí)，由于帶與輪面間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等。繞進(jìn)主動輪的一邊，拉力由F0增加到F1，稱為緊邊，F(xiàn)1為緊邊拉力；而繞出從動輪邊帶的拉力由F0減為F2，稱為松邊，F(xiàn)2為松邊拉力(圖4-14)。帶與帶輪接觸弧所對應(yīng)的的中心角稱為

12、包角。19返回目錄設(shè)環(huán)形帶的總長不變，則在設(shè)環(huán)形帶的總長不變，則在緊邊拉力的增加量緊邊拉力的增加量F1-F0F1-F0應(yīng)等于應(yīng)等于在松邊拉力的減少量在松邊拉力的減少量F0-F2F0-F2 ，故可得，故可得)(21210FFF帶傳動正常工作時(shí)，緊邊和松邊的拉力差應(yīng)等于帶與帶輪接觸帶傳動正常工作時(shí)，緊邊和松邊的拉力差應(yīng)等于帶與帶輪接觸面上產(chǎn)生的摩擦力的總和面上產(chǎn)生的摩擦力的總和 ，稱為帶傳動的，稱為帶傳動的有效拉力有效拉力，數(shù)值，數(shù)值上等于帶所傳遞的上等于帶所傳遞的圓周力圓周力F F，即，即 fF21FFFFf圓周力圓周力F F（N N），帶速），帶速V V（m/sm/s）和傳遞功率）和傳遞功率P

13、 P（kWkW）之間的關(guān)系為：）之間的關(guān)系為：1000FvP 20返回目錄v帶傳動是靠摩擦力工作的，帶傳動是靠摩擦力工作的，有效拉力有效拉力的大小取決于帶與的大小取決于帶與 帶輪接觸面上產(chǎn)生的帶輪接觸面上產(chǎn)生的摩擦力總和摩擦力總和的大小。在傳動正常的的大小。在傳動正常的 情況下，此摩擦力屬于靜摩擦力，并存在一極限值，情況下，此摩擦力屬于靜摩擦力，并存在一極限值， 即即最大摩擦力最大摩擦力 ；它的大小決定著帶傳動的傳動；它的大小決定著帶傳動的傳動 能力。當(dāng)帶傳動傳遞的功率能力。當(dāng)帶傳動傳遞的功率P P增大到使圓周力超過最大增大到使圓周力超過最大 摩擦力時(shí)，帶與帶輪間就會產(chǎn)生全面而顯著的相對滑摩擦

14、力時(shí)，帶與帶輪間就會產(chǎn)生全面而顯著的相對滑 動，這種現(xiàn)象稱為動，這種現(xiàn)象稱為打滑打滑。v出現(xiàn)打滑時(shí)，雖然主動輪還在轉(zhuǎn)動，但帶和從動輪都不出現(xiàn)打滑時(shí)，雖然主動輪還在轉(zhuǎn)動，但帶和從動輪都不 能正常運(yùn)動，甚至完全不動，這就使傳動失效。經(jīng)常出能正常運(yùn)動，甚至完全不動，這就使傳動失效。經(jīng)常出 現(xiàn)打滑將使帶的磨損加劇，傳動效率降低，故在帶傳動現(xiàn)打滑將使帶的磨損加劇，傳動效率降低，故在帶傳動 中應(yīng)防止出現(xiàn)打滑。中應(yīng)防止出現(xiàn)打滑。maxfF21返回目錄在即將打滑的條件下，摩擦力總和達(dá)到極限值。帶的緊在即將打滑的條件下，摩擦力總和達(dá)到極限值。帶的緊邊拉力邊拉力F F1 1與松邊拉力與松邊拉力F F2 2之間的關(guān)

15、系可用柔韌體摩擦的歐之間的關(guān)系可用柔韌體摩擦的歐拉公式來表示：拉公式來表示： feFF21式中，式中，F(xiàn) F1 1、F F2 2為緊邊和松邊拉力，為緊邊和松邊拉力，N N；f f為帶與輪之間的為帶與輪之間的摩擦系摩擦系數(shù)數(shù)； 為帶在帶輪上的為帶在帶輪上的包角包角，radrad。 結(jié)合前面的表達(dá)式，可得：結(jié)合前面的表達(dá)式，可得：1120maxfffeeFF增大包角和增大摩擦系數(shù)，都可提高帶傳動所能傳遞的圓周力增大包角和增大摩擦系數(shù)，都可提高帶傳動所能傳遞的圓周力。對于帶傳動，在一定的條件下對于帶傳動，在一定的條件下f f為一定值，而且為一定值，而且 2 2 1 1，所以摩，所以摩擦力的最大值取決

16、于擦力的最大值取決于 1 1。從上式看。從上式看F F0 0增大，也能增大傳動能力，增大，也能增大傳動能力，但初拉力過大將使帶過早地失去彈性而縮短帶的壽命但初拉力過大將使帶過早地失去彈性而縮短帶的壽命。22返回目錄4.3.24.3.2帶傳動的應(yīng)力分析帶傳動的應(yīng)力分析帶傳動時(shí)，帶中產(chǎn)生的應(yīng)力有三部分組成。帶傳動時(shí)，帶中產(chǎn)生的應(yīng)力有三部分組成。(1) 由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力 松邊拉應(yīng)力 AF11AF22 (2) 彎曲應(yīng)力bdEhab2 (3) 由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力cAqvAFCc223返回目錄帶的應(yīng)力分布情況如圖所示，從圖中可見，帶上的應(yīng)帶的應(yīng)力分布情況如圖所示，從圖中可見，帶上的

17、應(yīng)力是變化的。力是變化的。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小輪的接觸處最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小輪的接觸處。帶中的最大應(yīng)力為：帶中的最大應(yīng)力為：11maxbc 由于交變應(yīng)力的作用由于交變應(yīng)力的作用, ,將引起帶的將引起帶的疲勞破壞疲勞破壞，這是帶，這是帶傳動過程中一種常見的傳動過程中一種常見的失效形式。失效形式。244.4 帶的彈性滑動與打滑帶的彈性滑動與打滑n在主動輪上，帶由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)，帶中拉力由F1降到F2，帶的彈性伸長相應(yīng)逐漸減小，即帶在主動輪上包角范圍內(nèi)逐漸縮短并沿輪滑動，使帶的速度小于主動輪的圓周速度（即1)。25n在從動輪上，帶從C點(diǎn)到D點(diǎn)時(shí)，帶中拉力由F2逐漸增加到F1，帶在從動輪包角范圍

18、內(nèi)的彈性伸長相應(yīng)逐漸增大，也會沿輪面滑動，所以，從動輪的圓周速度2又小于帶速（即2 v帶帶 v2 ，v1 v2 帶傳動傳動比不穩(wěn)定帶傳動傳動比不穩(wěn)定F1F2緊邊緊邊松邊松邊27返回目錄打滑打滑n定義：定義：n帶沿帶輪面發(fā)生全面滑動帶沿帶輪面發(fā)生全面滑動產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因：nFeFfmax 彈性滑動擴(kuò)展到整個接觸弧彈性滑動擴(kuò)展到整個接觸弧顯著滑動顯著滑動(打滑打滑)特點(diǎn)：特點(diǎn)：n打滑可以避免，而且應(yīng)當(dāng)避免打滑可以避免，而且應(yīng)當(dāng)避免n短時(shí)打滑起到過載保護(hù)作用短時(shí)打滑起到過載保護(hù)作用n打滑先發(fā)生在小帶輪處打滑先發(fā)生在小帶輪處 后果：后果：n打滑打滑帶的劇烈磨損帶的劇烈磨損從動輪轉(zhuǎn)速劇烈降低從動輪

19、轉(zhuǎn)速劇烈降低失效失效如何防止打滑？如何防止打滑？ 28返回目錄4.5 4.5 普通普通V V帶傳動的設(shè)計(jì)帶傳動的設(shè)計(jì)1.1.帶傳動的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式：打滑、帶的疲勞損壞失效形式：打滑、帶的疲勞損壞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：maxfFF 11maxbc具體做法：具體做法：n確定單根帶所能傳遞的許用功率確定單根帶所能傳遞的許用功率n根據(jù)帶傳動的設(shè)計(jì)功率確定帶安全工作的根數(shù)根據(jù)帶傳動的設(shè)計(jì)功率確定帶安全工作的根數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)：保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)：保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度或壽命或壽命29返回目錄單根單根V V帶能傳遞的功率帶能

20、傳遞的功率n保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度或壽命保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度或壽命不疲勞破壞不疲勞破壞1000)11)(1AvefCb1000)11 (100010veFFvPf不打滑不打滑1000)11 (1veAfn基本額定功率可查表基本額定功率可查表4 4-5n基本額定功率確定條件基本額定功率確定條件：i =1,=1,特定帶長，工作平穩(wěn)特定帶長，工作平穩(wěn)n實(shí)際工作中單根帶所能傳遞的許用功率：實(shí)際工作中單根帶所能傳遞的許用功率：LKKPPP)(000長度系數(shù)長度系數(shù)時(shí)的功率增量時(shí)的功率增量1i包角系數(shù)包角系數(shù)30返回目錄3.3.普通普通V V帶傳動的參數(shù)選擇和計(jì)算

21、步驟帶傳動的參數(shù)選擇和計(jì)算步驟n已知條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容：已知條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容已知條件已知條件V V帶的型號、長度和根數(shù)帶的型號、長度和根數(shù)帶輪直徑和結(jié)構(gòu)帶輪直徑和結(jié)構(gòu)傳動中心距傳動中心距 a驗(yàn)算帶速驗(yàn)算帶速 v 和包角和包角計(jì)算初拉力和壓軸力計(jì)算初拉力和壓軸力傳遞的名義功率傳遞的名義功率P P 主動輪轉(zhuǎn)速主動輪轉(zhuǎn)速n n1 1從動輪轉(zhuǎn)速從動輪轉(zhuǎn)速n n2 2 或傳動比或傳動比i i 傳動位置要求傳動位置要求 工況條件、原動機(jī)類型等工況條件、原動機(jī)類型等317、計(jì)算帶的根數(shù)、計(jì)算帶的根數(shù) z2、根據(jù)、根據(jù)n1、 Pc 選擇帶的型號選擇帶的型號3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd

22、1、dd2帶輪愈小，彎曲應(yīng)力愈帶輪愈小，彎曲應(yīng)力愈大，所以大，所以dd1 dmin dd2 = i dd1(1)，圓，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值整成標(biāo)準(zhǔn)值 700KKPPPPPzLcc具體步驟具體步驟1、確定計(jì)算功率、確定計(jì)算功率 Pc KAP工況系數(shù)，工況系數(shù)，查表查表4-64、驗(yàn)算帶速、驗(yàn)算帶速v (v525m/s)N5、確定、確定中心距中心距 a 及帶長及帶長 Ld6、驗(yàn)算主動輪的包角、驗(yàn)算主動輪的包角1N z 7 ？NY8、確定初拉力、確定初拉力 F09、計(jì)算壓軸力、計(jì)算壓軸力 FQ10、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：帶傳動適合于問題：帶傳動適合于高速級還是低速級？高速級還是低速級？根據(jù)圖根據(jù)圖4-16 0012011203.57180adddd 205 . 2500qvzvKPKFc2sin210zFFQ帶基準(zhǔn)長度，表帶基準(zhǔn)長度，表4-232返回目錄確定中心距確定中心距初定中心距初定中心距 a0 0.7(d1+d2) a0 120（7）計(jì)算計(jì)算V 帶的根數(shù)帶的根數(shù)z，由式（由式（4-25）得）得LocKKPPPz)(009. 606. 190. 0)03. 035. 0(21. 2z取z=6根51（8）計(jì)算計(jì)算V帶合適的初拉力帶合