第8章帶傳動(dòng)

1、第八章 帶傳動(dòng)討論題8-1一帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置如圖所示。已知小帶輪直徑d1=140mm，大帶輪直徑d2=400mm，運(yùn)輸帶速度v=0.3m/s，為了提高生產(chǎn)率，擬在運(yùn)輸機(jī)載荷（即拉力）F不變及電動(dòng)機(jī)和減速器傳動(dòng)能力都滿足要求的條件下，欲將運(yùn)輸帶的速度提高到0.42m/s。有人建議把大帶輪的直徑減少到280mm，其余參數(shù)不變以實(shí)現(xiàn)這一要求，此方案是否可行？若不行應(yīng)如何修改？解:當(dāng)d2由400mm減小為280mm時(shí)，滿足運(yùn)輸帶速度提高到0.42m/s的要求。但由于運(yùn)輸帶速度的提高，在運(yùn)輸機(jī)載荷F不變的條件下，因?yàn)镻=Fv。即輸出的功率增大，就V帶傳動(dòng)部分來說，小輪轉(zhuǎn)速n1及d1不變，即帶速不變，

2、而傳遞的功率要求增加，帶上有效拉力也必須增加，則V帶根數(shù)也要增加，故只改變d2是不行的。可以增加V帶的根數(shù)或重新選擇帶的型號(hào)來滿足輸出功率增大的要求。不過通常情況下，齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)是根據(jù)同一工作機(jī)要求的功率或電動(dòng)機(jī)的額定功率設(shè)計(jì)的。若齒輪傳動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的承載能力足夠，帶傳動(dòng)的承載能力也能夠，但d2的變化會(huì)導(dǎo)致帶傳動(dòng)的承載能力有所變化，是否可行，必須通過計(jì)算做出判斷。8-2由雙速電機(jī)與V帶傳動(dòng)組成傳動(dòng)裝置，靠改變電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速可以得到兩種轉(zhuǎn)速300r/min和600r/min，若電動(dòng)機(jī)輸出軸功率不變，帶傳動(dòng)應(yīng)按哪一種轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)？為什么？因?yàn)閱胃鵙帶的功率P1主要與帶的型號(hào)，小帶輪的直徑和轉(zhuǎn)速有關(guān)。

3、轉(zhuǎn)速高，P1增大，則V帶根數(shù)將減?。▃=KAP/(P1+P1)KaKL），因此應(yīng)按轉(zhuǎn)速低的工作情況計(jì)算帶的根數(shù)，這樣高速時(shí)更能滿足。同時(shí)也因?yàn)镻=Fv，當(dāng)P不變時(shí)，v減小，則F增大，則需要的有效拉力大，帶的根數(shù)應(yīng)增加。按300r/min設(shè)計(jì)的V帶傳動(dòng)，必然能滿足600r/min的要求，反之則不行。思考題8-3 摩擦帶傳動(dòng)有哪些特點(diǎn)？它的工作原理是什么？解：摩擦帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是：傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，并能吸振緩沖；具有過載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝及維護(hù)較方便；適合于中心距較大的兩軸間的傳動(dòng)。但由于工作中存在彈性滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比且效率低，帶的壽命短。不宜用于易燃易爆的場(chǎng)合。尺寸大，需張緊

4、裝置，軸及軸承上受力較大。它的工作原理是：由于傳動(dòng)帶緊套在帶輪上，帶上產(chǎn)生初拉力，帶與輪面接觸處產(chǎn)生正壓力，當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶與輪面間產(chǎn)生摩擦力，作用于帶上的摩擦力方向與主動(dòng)輪圓周速度方向相同，驅(qū)使帶傳動(dòng)。在從動(dòng)輪上帶作用于輪上的摩擦力方向與帶的運(yùn)動(dòng)方向相同，當(dāng)摩擦力大于要克服的阻力時(shí)，系統(tǒng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。8-4 為什么V帶傳動(dòng)比平型帶傳動(dòng)應(yīng)用更廣泛？解：V帶的橫截面為梯形，其兩個(gè)側(cè)面為工作面。由于楔形摩擦原理，在相同的摩擦因素f和初拉力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生較大的摩擦力（當(dāng)帶輪槽角f=400時(shí)，當(dāng)量摩擦因素fv=f/sin(f/2)>f，fv3f），故V帶傳遞的功率比平帶約高2倍，并且

5、V帶為封閉的環(huán)狀，沒有接頭，傳動(dòng)更為平穩(wěn)。8-5 什么叫彈性滑動(dòng)？它是怎樣產(chǎn)生的？能否避免？它對(duì)傳動(dòng)有何影響？解：因?yàn)閹У膹椥约袄Σ畹挠绊懀箮а貛л啽砻嫦鄬?duì)滑動(dòng)（在主動(dòng)輪上滯后，在從動(dòng)輪上超前）的現(xiàn)象叫帶的彈性滑動(dòng)。傳動(dòng)帶是彈性體，在拉力作用下會(huì)產(chǎn)生彈性伸長，其伸長量隨拉力的變化而變化，當(dāng)帶繞入主動(dòng)輪時(shí)，傳動(dòng)帶的速度v與主動(dòng)輪的圓周速度v1相同，但在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由緊邊變?yōu)樗蛇叀系睦χ饾u減小，故帶的伸長量相應(yīng)減小。帶一面隨主動(dòng)輪前進(jìn)，一面向后收縮，使帶速v低于主動(dòng)輪圓周速度v1（滯后）產(chǎn)生兩者的相對(duì)滑動(dòng)。在繞過從動(dòng)輪時(shí)，情況正好相反，拉力逐漸增大，彈性伸長量逐漸增大，帶沿從動(dòng)輪一面繞進(jìn)

6、，一面向前伸長，帶速大于從動(dòng)輪的圓周速度v2，兩者之間同樣發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)就是這樣產(chǎn)生的。它是帶傳動(dòng)中無法避免的一種正常的物理現(xiàn)象。 它使從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪，并且它隨外載荷的變化而變化，使帶不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。引起v2的波動(dòng)；它使帶加快磨損，產(chǎn)生摩擦發(fā)熱而使溫升增大，并且降低了傳動(dòng)效率。8-6帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中會(huì)產(chǎn)生哪些應(yīng)力？其應(yīng)力分布如何？它對(duì)帶傳動(dòng)有何影響？帶中最大應(yīng)力發(fā)生在何處？并寫出最大應(yīng)力的數(shù)學(xué)表達(dá)式。解：帶傳動(dòng)過程中，帶上會(huì)產(chǎn)生：拉應(yīng)力s（緊邊拉應(yīng)力s1和松邊拉應(yīng)力s2），彎曲應(yīng)力sb及離心拉應(yīng)力sc。其應(yīng)力分布見其應(yīng)力分布圖（教材圖7-13）。因此帶在變應(yīng)力下工作

7、，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定數(shù)值后，帶將發(fā)生疲勞破壞：脫層、撕裂、拉斷。這是帶的一種失效形式，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮。帶上最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞入主動(dòng)輪處，其值為smax=s1+sb1+sc。8-7在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，為什么應(yīng)對(duì)V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑dmin加以限制？解：帶上的彎曲應(yīng)力sb=2Ey0/d?？芍獛в瘢瑤л喼睆接?，則帶上的彎曲應(yīng)力愈大，為避免過大的彎曲應(yīng)力，設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)對(duì)V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑dmin加以限制。8-8 V帶的楔角是40°，為何帶輪輪槽角分別是34°、36°、38°？若主、從動(dòng)帶輪直徑不同，兩輪輪槽角是否相同？為什么？解：V帶彎曲時(shí)，帶的上

8、面受拉，其橫向要收縮；下面受壓，其橫向伸長，因而楔角將減小，為保證帶和帶輪之間的良好接觸，帶輪輪槽角應(yīng)適當(dāng)減小。主、從動(dòng)帶輪直徑不同，兩輪輪槽角不相同?？紤]到帶繞過不同直徑的帶輪時(shí)，其變形不等。輪槽角除按帶的型號(hào)確定外，還與帶輪直徑有關(guān)。8-9 帶傳動(dòng)的失效形式有哪些？設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？解：帶傳動(dòng)靠摩擦力傳動(dòng)，當(dāng)傳遞的圓周阻力超過帶和帶輪接觸面上所能產(chǎn)生的最大摩擦力時(shí)，傳動(dòng)帶將在帶輪上產(chǎn)生打滑而使傳動(dòng)失效；另外帶在工作過程中由于受循環(huán)變應(yīng)力作用會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞：脫層、撕裂、拉斷。這是帶傳動(dòng)的另一種失效形式。其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：即要在工作中充分發(fā)揮其工作能力而又不打滑，同時(shí)還要求帶有一定的使用壽命。8-1

9、0 帶輪基準(zhǔn)直徑d、帶速v、中心距a、帶長Ld、包角a1、初拉力F0和摩擦系數(shù)f的大小對(duì)傳動(dòng)有何影響？解：帶輪基準(zhǔn)直徑d太大，結(jié)構(gòu)不緊湊，過小的d會(huì)使彎曲應(yīng)力增大，影響帶的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)在傳遞相同功率時(shí)，d小，則帶速v下降。使帶上的拉力增大。帶的受力不好，故對(duì)小帶輪的直徑加以限制，不能太小。 由P=Fv可知，在傳遞相同功率時(shí)，v增大，F(xiàn)減小?？蓽p少帶的根數(shù)，故帶傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)上，但v太高離心力太大，使帶與輪面間的正壓力減小而降低了帶的工作能力。同時(shí)離心應(yīng)力增大，使帶的疲勞強(qiáng)度下降，故帶速在(525)m/s內(nèi)合適。 中心距a取得小，結(jié)構(gòu)緊湊。但小輪包角減小，使帶的工作能力降低。同時(shí)在一定速度

10、下，由于帶在單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，而使帶的使用壽命下降；但過大的中心距，使結(jié)構(gòu)尺寸不緊湊，且高速時(shí)易引起帶的顫動(dòng)。 當(dāng)帶輪直徑一定時(shí)，帶長Ld與a直接有關(guān)，故Ld對(duì)傳動(dòng)的影響同中心距a，帶的工作能力與Ld有關(guān)。由于Ld為標(biāo)準(zhǔn)長度系列，常由它確定帶傳動(dòng)的實(shí)際中心距a。為使帶傳動(dòng)有一定的工作能力，包角a11200，a1愈大，則帶傳遞的最大有效拉力愈大，但由于結(jié)構(gòu)受限a11800。 初拉力F0直接影響帶傳動(dòng)的工作能力。F0愈大，其最大有效拉力也愈大，適當(dāng)?shù)某趵κ潜ＷC帶傳動(dòng)正常工作的重要因數(shù)之一。但過大的F0會(huì)使帶的壽命降低，軸和軸承的壓軸力增大，也會(huì)使帶的彈性變形變成塑性變形，反而使帶松弛

11、，而降低工作能力。 帶與帶輪表面的摩擦系數(shù)f也影響帶傳動(dòng)的工作能力，增大f可提高帶與輪面之間的摩擦力，即最大有效拉力。但會(huì)因磨損加劇而大大降低帶的壽命。8-11帶傳動(dòng)為何要有張緊裝置？V帶傳動(dòng)常用的張緊裝置有哪些？張緊輪應(yīng)放在什么位置？為什么？解：由于傳動(dòng)帶不是完全彈性體，帶工作一段時(shí)間后會(huì)因伸長變形而產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，使初拉力降低，帶的工作能力也隨之下降。因此為保證必需的初拉力應(yīng)及時(shí)重新張緊，故要有張緊裝置。 常用的張緊方法是調(diào)整帶傳動(dòng)的中心距。如把裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在滑道上，并用調(diào)整螺栓調(diào)整或擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)底座并用調(diào)整螺栓使底座轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整中心距。如中心距不可調(diào)整時(shí)可采用張緊輪。張緊輪一般放置在帶

12、的松邊上，壓在松邊的內(nèi)側(cè)并靠近大帶輪。這樣安裝可避免帶反向彎曲降低帶的壽命，且不使小帶輪的包角減小過多。計(jì)算題8-12 V帶傳動(dòng)傳遞的功率為5.5kW，小帶輪的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，d1d2150mm，已知帶與輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.45。求有效拉力F，松邊拉力F2，緊邊拉力F1？解：v=pd1n1/60×1000=p×150×1450/60×1000=11.38m/sF=1000P/v=1000×5.5/11.38=483.3N解方程組：F=F1-F2=483.3F1/F2=2.7180.45p得：F1=639N，F(xiàn)2=156N即

13、：有效拉力F=483N，緊邊拉力F1=639N，松邊拉力F2=156N。8-13設(shè)計(jì)某帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的普通V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M4，額定功率P=4kW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，傳動(dòng)比i=3.8，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間10h。解： 1）確定設(shè)計(jì)功率Pc查表 得工況系數(shù)KA=1.2則Pc=KA×P=1.2×4=4.8kW2) 選擇V帶型號(hào)根據(jù) Pc=4.8kW，n1=1440r/min。查圖選用A型。3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1，d2查表 A型V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑dmin=75mm查表 并根據(jù)圖 中A型帶推薦的d1范圍取d1=100mm則d2=i×d1=3

14、.8×100=380mm查表 基準(zhǔn)直徑系列取d2=375 mm傳動(dòng)比 i=n1/n2=d2/d1=375/100=3.75傳動(dòng)比誤差為(3.75-3.8)/3.8=-1.3%±5%，允許4）驗(yàn)算帶的速度v=pd1n1/60×1000=p×100×1440/60×1000=7.54m/s5)確定中心距a和基準(zhǔn)長度Ld初取a0：0.7(d1+d2)a02(d1+d2)0.7(100+375)a02(100+375)332.5a0940取a0=500mm初算V帶基準(zhǔn)長度Ld0=2a0+p(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0=2

15、15;500+p(100+375)/2+(375-100)2/4×500=1784mm查表 選標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度Ld=1800mm實(shí)際中心距a=a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1800-1784)/2=508mm 6)驗(yàn)算小帶輪上包角a1a1=1800-(d2-d1)* ×57.30/a =1800-(375-100)* ×57.30/508=148.980>1200，合適 7）確定V帶根數(shù)由d1=100mm，n1=1440r/min，查表7-4A型帶的P1=1.32kW。DP1=0.17kW。查表7-5得Ka=0.918，查表7-6得KL=1.01。則zP

16、c/P1=Pc/(P1+DP1)KaKL=4.8/(1.32+0.17)* ×0.918*×1.01=3.47取z=4根。 8）確定初拉力F0F0=500Pc(2.5/Ka)-1/zv+qv2查表 A型帶q=0.10kg/mF0=500×4.8(2.5/0.918)-1/4×7.54+0.10×7.542=1439）確定作用在軸上的壓軸力FQFQ=2zF0(sin(a1/2)=2×4×143×(sin148.980/2)=1102N8-14有一普通V帶傳動(dòng)，已知小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，小帶輪基準(zhǔn)直徑d1

17、=180mm，大帶輪基準(zhǔn)直徑d2=650mm，中心距a=916mm，B型帶3根，工作載荷平穩(wěn)，Y系列電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，一天工作16h，試求該V帶傳動(dòng)所能傳遞的功率。解：因?yàn)閦=KAP/(P1+DP1)KaKL，所以P=z(P1+DP1)KaKL/KA查表7-7得工況系數(shù)KA=1.1查表7-4得B型帶的P1=4.39kW由i=n1/n2=d2/d1=650/180=3.6得DP1=0.46kW由a1=1800-(d2-d1)×57.30/a=1800-(650-180)×57.30/916=150.60查表7-5得Ka=0.93由La=2a+p(d1+d2)/2+(d2-d1)2/

18、4a=2×916+p(180+650)/2+(650-180)2/4×916=3195mm取Ld =3150mm查表7-6得KL=1.07由已知條件，得z=3故P=3×(4.39+0.46)×0.93×1.07/1.1=13.16kW8-15 V帶傳遞的功率p=7.5KW，帶速v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的2倍，即F1=2F2，試求緊邊拉力F1，有效拉力Ft和初拉力F0。解：1）圓周力 2）緊邊、松邊拉力 3）初拉力 8-16單根平帶傳動(dòng)的初拉力N，主動(dòng)帶輪上的包角，帶與帶輪之間的摩擦系數(shù)為。試求：（1）帶的緊邊與松邊拉力；（2）帶能傳遞

19、的最大有效圓周力。解:（1）帶緊邊、松邊的拉力和 N 可解得 N N（2）帶傳動(dòng)能傳遞的最大有效圓周力N8-17一平帶傳動(dòng)，傳遞功率P=15KW，帶速V=15m/s，帶在小帶輪上的包角a1=170°，帶與帶輪間的摩擦系數(shù)f=0.3。求：1）求傳遞的有效圓周力F。2）求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。解：1）圓周力 2）緊邊、松邊拉力 =2.44 8-18一帶傳動(dòng)，傳遞功率，帶速，預(yù)緊力，求作用在帶體上的緊邊和松邊拉力。解：1）求有效圓周力 2）求松邊、緊邊拉力、 因?yàn)?解得： 所以 3）求帶體與帶輪槽接觸面間的摩擦力 或者填空題及選擇題1.V帶的設(shè)計(jì)中，一般應(yīng)使小帶輪的包角1大于 120° 。2.當(dāng)帶有打滑趨勢(shì)時(shí)，帶傳動(dòng)的有效拉力達(dá)到最大值，而帶傳動(dòng)的最大有效拉力取決于包角、摩擦系數(shù)、預(yù)緊力三個(gè)因素。3.V帶正常工作時(shí)，帶的最大應(yīng)力為 smax=s1+sb1+sc ，發(fā)生部位是 緊邊繞入小帶輪處 。4.帶傳動(dòng)的失效形式為帶的 疲勞破壞 和 打滑 。5.在普通V帶傳動(dòng)中，載荷平穩(wěn)，包角為180º，帶長為特定長度，單根