精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(合肥工業(yè)大學(xué))第八章(帶傳動(dòng))

1、張策主編，張策主編，機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)（下（下冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，20042004濮良貴主編，濮良貴主編，機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出，高等教育出版社，版社，20062006其他機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)書籍其他機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)書籍http:/ 1. 摩擦傳動(dòng)型摩擦傳動(dòng)型 2. 嚙合傳動(dòng)型嚙合傳動(dòng)型 （同步帶）（同步帶） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、具傳動(dòng)平穩(wěn)、具有過載保護(hù)功有過載保護(hù)功能，但不能保能，但不能保證恒定的傳動(dòng)證恒定的傳動(dòng)比，傳動(dòng)精度比，傳動(dòng)精度較低。較低。 組成：主、從動(dòng)輪，傳動(dòng)帶組成：主、從動(dòng)輪，傳動(dòng)帶 在靜止時(shí)，帶被拉緊，所受的張力為在靜止時(shí)，帶

2、被拉緊，所受的張力為F0，而在帶與帶輪的，而在帶與帶輪的接觸面間產(chǎn)生壓力，當(dāng)主動(dòng)輪在外力矩帶動(dòng)下，利用主動(dòng)輪接觸面間產(chǎn)生壓力，當(dāng)主動(dòng)輪在外力矩帶動(dòng)下，利用主動(dòng)輪與帶的摩擦力帶動(dòng)傳遞帶運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而傳動(dòng)帶又利用摩擦力帶與帶的摩擦力帶動(dòng)傳遞帶運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而傳動(dòng)帶又利用摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩。動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩。分類（主要按照截面形狀分）分類（主要按照截面形狀分）（1）平帶傳動(dòng)）平帶傳動(dòng) 工作面是與輪面相接觸的內(nèi)表面。工作面是與輪面相接觸的內(nèi)表面。 常用的有膠布帶、皮革帶、絲織帶、鋼帶、塑料帶常用的有膠布帶、皮革帶、絲織帶、鋼帶、塑料帶（2）三角帶（）三角帶（V帶）傳動(dòng)帶）傳動(dòng) 工作面為與輪槽相

3、接觸的兩側(cè)面。工作面為與輪槽相接觸的兩側(cè)面。 可多帶安裝，為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，沒有接頭，運(yùn)轉(zhuǎn)速度高?？啥鄮О惭b，為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，沒有接頭，運(yùn)轉(zhuǎn)速度高。（3）圓帶傳動(dòng)）圓帶傳動(dòng) 牽引力小，常用于低速小功率傳動(dòng)。牽引力小，常用于低速小功率傳動(dòng)。（4）多楔帶傳動(dòng)）多楔帶傳動(dòng) 兼有平帶和三角帶傳動(dòng)的特點(diǎn)兼有平帶和三角帶傳動(dòng)的特點(diǎn)V帶與帶輪帶與帶輪 （1） V形帶（楔形帶）形帶（楔形帶） 包布層強(qiáng)力層拉壓層p（2）帶輪）帶輪 帶輪的楔形角是帶輪的楔形角是， 38，36，34，32，而，而V帶的帶的楔角是楔角是40 ？帶輪的結(jié)構(gòu)型式帶輪的結(jié)構(gòu)型式實(shí)心式實(shí)心式 （小尺寸）（小尺寸）腹板式腹板式 （中等尺寸）（中等尺寸）

4、孔板式孔板式 （大尺寸）（大尺寸） 傳動(dòng)比準(zhǔn)確，速比恒定，傳動(dòng)比范圍大，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，速比恒定，傳動(dòng)比范圍大，允許線速度高，傳動(dòng)效率可達(dá)允許線速度高，傳動(dòng)效率可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊。緊湊。一、帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系一、帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系21118057.3DDa小帶輪上的包角小帶輪上的包角22112224DDLaDDa帶的基本長(zhǎng)度帶的基本長(zhǎng)度222121212288LDDLDDDDa中心距中心距傳動(dòng)帶張緊傳動(dòng)帶張緊 靜止時(shí)傳動(dòng)帶應(yīng)張緊在帶輪上，使得帶與帶輪靜止時(shí)傳動(dòng)帶應(yīng)張緊在帶輪上，使得帶與帶輪接觸間產(chǎn)生一定的壓力（初張力）。接觸間產(chǎn)生一定的壓力（初張力）。 帶兩邊拉力相等，為初拉力帶兩邊拉力相等，

5、為初拉力F0 常用張緊方法常用張緊方法：調(diào)節(jié)兩輪中心距、利用張緊輪：調(diào)節(jié)兩輪中心距、利用張緊輪滑道式滑道式擺架式擺架式張緊輪張緊輪二、帶傳動(dòng)的受力分析二、帶傳動(dòng)的受力分析緊邊緊邊拉力拉力F1：帶在進(jìn)入主動(dòng)輪一邊被拉緊為緊邊，拉力：帶在進(jìn)入主動(dòng)輪一邊被拉緊為緊邊，拉力由由F0增加為增加為F1。松邊松邊拉力拉力F2：帶在進(jìn)入從動(dòng)輪一邊被放松稱為松邊。拉：帶在進(jìn)入從動(dòng)輪一邊被放松稱為松邊。拉力由力由F0減少為減少為F2。 有效拉力有效拉力Ft：帶傳動(dòng)所能傳遞的有效圓周力：帶傳動(dòng)所能傳遞的有效圓周力（有效有效拉力拉力）。Ft= F1-F2 正常工作時(shí)正常工作時(shí) 它是帶與帶輪接觸面上所產(chǎn)生的摩擦力的總和

6、。它是帶與帶輪接觸面上所產(chǎn)生的摩擦力的總和。 對(duì)于一定的預(yù)緊力對(duì)于一定的預(yù)緊力F0，此摩擦力有一極限，即有效，此摩擦力有一極限，即有效拉力拉力Ft有一極限有一極限Ftmax，當(dāng)傳遞的拉力超過，帶將打，當(dāng)傳遞的拉力超過，帶將打滑，剛要開始打滑時(shí)，滑，剛要開始打滑時(shí)， F1，F(xiàn)2 的關(guān)系用歐拉公式的關(guān)系用歐拉公式表示。表示。 201tFFF202tFFF12vfFF e vf：當(dāng)量摩擦系數(shù)：當(dāng)量摩擦系數(shù)vff sin2vff 平帶V V帶正常工作時(shí)正常工作時(shí)，F(xiàn)2F0= F1- F0代入代入 得得 102tFFF 202tFFF12vfFF e 001221111vvvvvftffftfFeFeF

7、 eFeFFe 當(dāng)傳遞的圓周力超過此極限當(dāng)傳遞的圓周力超過此極限值時(shí)，帶將在輪面上打滑。值時(shí)，帶將在輪面上打滑。避免打滑的措施：避免打滑的措施：（1） F0增大（但會(huì)增加軸增大（但會(huì)增加軸的壓力，加劇磨損，帶的疲的壓力，加劇磨損，帶的疲勞強(qiáng)度降低）；勞強(qiáng)度降低）；（2）增大）增大 值；值；（3）增大）增大fv值；值；（4）與帶速有關(guān)。）與帶速有關(guān)。三、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析三、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析 帶傳動(dòng)工作時(shí)的應(yīng)力帶傳動(dòng)工作時(shí)的應(yīng)力：由緊邊和松邊拉：由緊邊和松邊拉力所產(chǎn)生的應(yīng)力；由離心力產(chǎn)生的應(yīng)力以力所產(chǎn)生的應(yīng)力；由離心力產(chǎn)生的應(yīng)力以及由于帶在帶輪上彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力。及由于帶在帶輪上彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力。由緊

8、邊和松邊拉力產(chǎn)生的應(yīng)力由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的應(yīng)力由離心力產(chǎn)生的應(yīng)力作用于帶的全長(zhǎng)由離心力產(chǎn)生的應(yīng)力作用于帶的全長(zhǎng) 1212FFAA2ccFqvAA帶在帶輪上彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力帶在帶輪上彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大應(yīng)力發(fā)生在帶緊邊進(jìn)入最大應(yīng)力發(fā)生在帶緊邊進(jìn)入小帶輪處。小帶輪處。 /2()/2bEyEEDDcb11max四、彈性滑動(dòng)、打滑和滑動(dòng)率四、彈性滑動(dòng)、打滑和滑動(dòng)率 彈性滑動(dòng)彈性滑動(dòng)：帶是彈性體，受拉力作用后產(chǎn)生拉伸彈性變形，：帶是彈性體，受拉力作用后產(chǎn)生拉伸彈性變形，工作時(shí)由于存在緊邊拉力，松邊拉力，帶在通過帶輪時(shí)拉工作時(shí)由于存在緊邊拉力，松邊拉力，帶在通過帶輪時(shí)拉伸變形發(fā)生變化，使帶與帶輪之間

9、產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，伸變形發(fā)生變化，使帶與帶輪之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)， 這種滑動(dòng)與帶的彈性變形有關(guān)。這種滑動(dòng)與帶的彈性變形有關(guān)。 彈性滑動(dòng)是由拉力差引起的，只要傳遞彈性滑動(dòng)是由拉力差引起的，只要傳遞 圓周力，彈性滑動(dòng)就不可避免。圓周力，彈性滑動(dòng)就不可避免。 不是全部接觸弧都發(fā)生彈性滑動(dòng)，有不是全部接觸弧都發(fā)生彈性滑動(dòng)，有 相對(duì)相對(duì)滑動(dòng)弧滑動(dòng)?。ㄖ行慕牵ㄖ行慕?），相對(duì)），相對(duì) 靜止弧靜止弧（中心角（中心角 ），且靜止弧在），且靜止弧在 帶進(jìn)入帶輪的一邊，隨著負(fù)荷的增大，帶進(jìn)入帶輪的一邊，隨著負(fù)荷的增大， 滑動(dòng)弧增大，靜止弧縮小，當(dāng)有些圓滑動(dòng)弧增大，靜止弧縮小，當(dāng)有些圓 周力周力Ft達(dá)到最大值時(shí)，滑動(dòng)弧達(dá)到

10、最大值時(shí)，滑動(dòng)弧 ，若再增加負(fù)荷，帶與帶輪全部滑動(dòng)，若再增加負(fù)荷，帶與帶輪全部滑動(dòng)， 即即打滑打滑。 打滑打滑：當(dāng)外載荷大到一定值時(shí)，帶與帶輪間：當(dāng)外載荷大到一定值時(shí)，帶與帶輪間產(chǎn)生全面滑動(dòng)；產(chǎn)生全面滑動(dòng)； 打滑是由過載引起的全面滑動(dòng)，只要限制打滑是由過載引起的全面滑動(dòng)，只要限制載荷，就可以避免，而且應(yīng)當(dāng)避免。載荷，就可以避免，而且應(yīng)當(dāng)避免?；瑒?dòng)率從動(dòng)輪速度的降低率滑動(dòng)率從動(dòng)輪速度的降低率 e12 帶傳動(dòng)的實(shí)際傳動(dòng)比帶傳動(dòng)的實(shí)際傳動(dòng)比%100121VVV)1 (1221DDnni運(yùn)行時(shí)，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。運(yùn)行時(shí)，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。綜合了皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和

11、齒輪傳動(dòng)各自優(yōu)點(diǎn)的新型綜合了皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自優(yōu)點(diǎn)的新型帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)。 帶與帶輪無相對(duì)滑動(dòng)；帶與帶輪無相對(duì)滑動(dòng)；傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高（0.980.99）；）；能保持精確的傳動(dòng)比；能保持精確的傳動(dòng)比；傳動(dòng)噪聲小，不需潤(rùn)滑，傳動(dòng)噪聲小，不需潤(rùn)滑，壽命長(zhǎng)；壽命長(zhǎng)；制造和安裝精度高，制造和安裝精度高，中心距要求嚴(yán)格；中心距要求嚴(yán)格；一、同步帶結(jié)構(gòu)一、同步帶結(jié)構(gòu) 組成：組成： 1. 強(qiáng)力層：多采用鋼絲繩或玻璃纖維。布強(qiáng)力層：多采用鋼絲繩或玻璃纖維。布置在帶的節(jié)線位置。置在帶的節(jié)線位置。 2. 基體：帶齒基體：帶齒與帶輪輪齒嚙合與帶輪輪齒嚙合 帶背帶背用來粘結(jié)包覆強(qiáng)用來粘結(jié)包覆強(qiáng)力層。常用材

12、料為聚氨脂力層。常用材料為聚氨脂和氯丁橡膠。和氯丁橡膠。國(guó)產(chǎn)同步帶采用周節(jié)制，也有采用模數(shù)制。國(guó)產(chǎn)同步帶采用周節(jié)制，也有采用模數(shù)制。節(jié)距節(jié)距pb ：在規(guī)定的張緊力下，同步帶縱向截：在規(guī)定的張緊力下，同步帶縱向截面上相鄰兩齒中心軸線間節(jié)線上的距離。面上相鄰兩齒中心軸線間節(jié)線上的距離。節(jié)線：指當(dāng)同步帶垂直其底邊彎曲時(shí)，在帶節(jié)線：指當(dāng)同步帶垂直其底邊彎曲時(shí)，在帶中保持原長(zhǎng)度不變的周線，通常位于承載層中保持原長(zhǎng)度不變的周線，通常位于承載層的中線上。的中線上。同步帶分類：同步帶分類： 單面齒單面齒 梯形齒梯形齒 雙面齒雙面齒 半圓弧齒半圓弧齒 弧形齒弧形齒 雙圓弧齒雙圓弧齒同步帶按節(jié)距不同分為最輕型同步

13、帶按節(jié)距不同分為最輕型MXL、超輕型、超輕型XXL、特輕型特輕型XL、輕型、輕型L、重型、重型H、特重型、特重型XH、超重型、超重型XXH七種。七種。帶齒分類帶齒分類同步帶的標(biāo)記內(nèi)容和順序?yàn)閹чL(zhǎng)代號(hào)、帶同步帶的標(biāo)記內(nèi)容和順序?yàn)閹чL(zhǎng)代號(hào)、帶型、寬度代號(hào)，如型、寬度代號(hào)，如XXL型單面帶的標(biāo)記：型單面帶的標(biāo)記：120 XXL 019寬度代號(hào)，帶寬寬度代號(hào)，帶寬4.8mm帶型，節(jié)距帶型，節(jié)距3.175mm帶長(zhǎng)代號(hào)，節(jié)線長(zhǎng)帶長(zhǎng)代號(hào)，節(jié)線長(zhǎng)304.8mm304.8mm 特點(diǎn)特點(diǎn)1. 帶與帶輪間無相對(duì)滑動(dòng)；帶與帶輪間無相對(duì)滑動(dòng)；2. 允許較高的線速度。齒形帶較薄，單位長(zhǎng)允許較高的線速度。齒形帶較薄，單位長(zhǎng)度質(zhì)量小。度質(zhì)量小。3. 允許帶輪直徑較小，傳動(dòng)比較大。帶的柔允許帶輪直徑較小，傳動(dòng)比較大。帶的柔性好。性好。4. 初拉力小。軸及軸承上受的載荷?。怀趵π?。軸及軸承上受的載荷??；5. 噪聲小。噪聲小。6. 中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求較高。否中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求較高。否則同步帶工作中會(huì)跑偏。則同步帶工作中會(huì)跑偏。二、帶輪設(shè)計(jì)二、帶輪設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的節(jié)圓帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的節(jié)圓直徑、軸間距及安裝形式確定結(jié)構(gòu)形式及尺直徑、軸間距及安裝形式確定結(jié)構(gòu)形式及尺寸。寸