機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之帶傳動(dòng)Belts.

1、機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)（）（零件）（零件）第7章 帶傳動(dòng)第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts組成：由組成：由主動(dòng)輪主動(dòng)輪、從動(dòng)輪從動(dòng)輪和和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動(dòng)帶張緊在兩輪上的環(huán)形傳動(dòng)帶組成。組成。 帶傳動(dòng)：通過環(huán)形曳引元件，在帶傳動(dòng)：通過環(huán)形曳引元件，在兩個(gè)或兩個(gè)以上兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳動(dòng)的傳動(dòng)輪之間輪之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)。的傳動(dòng)。 主動(dòng)輪從動(dòng)輪傳動(dòng)帶1.帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)一、概述第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts2.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、適用于、適用于中心距較大中心距較大的工作條件上，可通過的工作條件上，可通過增加帶長得到增加帶長得到

2、。2、具有、具有良好彈性，緩和沖擊吸收振動(dòng)良好彈性，緩和沖擊吸收振動(dòng)（運(yùn)行平穩(wěn)，無噪音）（運(yùn)行平穩(wěn)，無噪音） 3、過載時(shí)，摩擦帶在帶輪上打滑，過載時(shí)，摩擦帶在帶輪上打滑，不至損壞其它零件，起安全不至損壞其它零件，起安全保護(hù)作用。保護(hù)作用。 4、制造維護(hù)方便，、制造維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡單成本低廉結(jié)構(gòu)簡單成本低廉。缺點(diǎn)：1、 由于帶的由于帶的彈性滑動(dòng)和打滑彈性滑動(dòng)和打滑，故，故不能保證定傳動(dòng)比不能保證定傳動(dòng)比。(嚙合型嚙合型稍好稍好)。2、 傳遞同樣大的圓周力時(shí)，傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上壓力輪廓尺寸和軸上壓力都比嚙合傳動(dòng)都比嚙合傳動(dòng)大。大。3、 傳動(dòng)效率低傳動(dòng)效率低。4、外廓尺寸大外廓尺寸

3、大。5、 帶的壽命較短（帶的壽命較短（1000-5000h）。）。第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts應(yīng)用應(yīng)用傳動(dòng)比要求不高，要求過載保護(hù)，中心距較大場合。v= 525m/si 平5， i v7多級傳動(dòng)中，帶布置在高速級。為什么？P=FeV 第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts 3.帶傳動(dòng)分類按橫剖面形狀分按橫剖面形狀分第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts膠帆布平帶、編織帶、高速帶。膠帆布平帶、編織帶、高速帶。整卷出售、接頭整卷出售、接頭無接頭無接頭1 1）平帶）平帶 結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場合應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場合應(yīng)用較多。工作面工作面第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Be

4、lts普通普通V V帶帶寬寬V V 帶帶特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）在同樣的張緊力下，產(chǎn)生更大的）在同樣的張緊力下，產(chǎn)生更大的摩擦力。摩擦力。2）V帶帶窄窄V V帶帶普通普通V帶為相對高度帶為相對高度h/ bp0.7 的的V帶。帶。2）環(huán)形、無接頭（傳動(dòng)平穩(wěn)），3）撓性差工作面工作面不接觸不接觸第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts 兼有平帶和兼有平帶和V V帶的優(yōu)點(diǎn)，帶的優(yōu)點(diǎn)，工作接工作接觸面數(shù)多觸面數(shù)多，摩擦力大，柔韌性好摩擦力大，柔韌性好，用，用于結(jié)構(gòu)緊湊而傳遞功率較大的場合。于結(jié)構(gòu)緊湊而傳遞功率較大的場合。解決多根解決多根V V帶長短不一而受力不均。帶長短不一而受力不均。3 3）多楔帶）多楔帶汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

5、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)楔的兩個(gè)側(cè)楔的兩個(gè)側(cè)面工作面面工作面場合：傳遞動(dòng)力大，有需要結(jié)構(gòu)緊湊的場場合：傳遞動(dòng)力大，有需要結(jié)構(gòu)緊湊的場合合第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts 嚙合傳動(dòng)，兼有帶嚙合傳動(dòng)，兼有帶傳動(dòng)傳動(dòng)和和齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)吸振、吸振、i i 準(zhǔn)確，在汽車、打印機(jī)中廣泛應(yīng)用。準(zhǔn)確，在汽車、打印機(jī)中廣泛應(yīng)用。4 4）同步帶）同步帶機(jī)器人關(guān)節(jié)場合：傳動(dòng)效率高、傳場合：傳動(dòng)效率高、傳遞功率大、速度高、傳遞功率大、速度高、傳動(dòng)比大動(dòng)比大第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts按傳動(dòng)傳動(dòng)形式按傳動(dòng)傳動(dòng)形式開口傳動(dòng)：兩軸平行，開口傳動(dòng)：兩軸平行， 1 1、 2 2同向。同向。交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸平行，交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸平行，

6、1 1、 2 2反向。反向。半交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸交錯(cuò)，不能逆轉(zhuǎn)。半交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸交錯(cuò)，不能逆轉(zhuǎn)。交叉?zhèn)鲃?dòng)開口傳動(dòng)只有平帶傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)交叉?zhèn)鲃?dòng)和半交叉?zhèn)鲃?dòng)只有平帶傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)交叉?zhèn)鲃?dòng)和半交叉?zhèn)鲃?dòng)第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts頂膠承載層底膠包布a)簾布芯結(jié)構(gòu)b)繩芯結(jié)構(gòu)直徑小速度高場合V帶截面組成簾布結(jié)構(gòu)：一般傳動(dòng)繩芯結(jié)構(gòu)：柔韌性好，帶輪直徑可以小二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)頂 膠：伸張層承載層：強(qiáng)力層低 膠：壓縮層包布層：橡膠橡膠橡膠橡膠膠簾布，膠線繩膠簾布，膠線繩膠帆布膠帆布第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts節(jié)面當(dāng)V帶受彎曲時(shí)， 長度不變的中性層。bp節(jié)寬/基準(zhǔn)寬度 bp=h/0.7Ld帶的基準(zhǔn)長度

7、定義1：V帶在帶輪上張緊后位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度定義2：沿著節(jié)線的長度。q 楔角均為40二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)V帶截面幾何參數(shù)b頂寬。（帶的節(jié)面寬度）h 高度第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)BeltsY、Z、A、B、C、D、EGB/T1313575.1-92GB/T1313575.1-92小大AYZEBCD二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)V帶標(biāo)準(zhǔn)化，表17-1第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)輪緣：與帶相連部分輪轂：安裝在軸上部分輪輻：聯(lián)接部分實(shí)心式：小直徑腹板式：中等直徑輪輻式：大直徑第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)V帶輪類型：

8、孔板式第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)材料v20m/s HT200 高速用鋼制帶輪 v45m/s基準(zhǔn)直徑基準(zhǔn)直徑Dd 節(jié)寬bp相對應(yīng)的帶輪直徑Dd 系列化系列化 見表見表17-3 小帶輪直徑不能太小見表見表17-2 Dd1 Dd1min 帶輪楔角小于40。32/34/36/38Dd1min-小帶輪的最小基準(zhǔn)直徑小帶輪的最小基準(zhǔn)直徑DdV5m/s 靜平衡V25m/s 動(dòng)平衡輪槽的楔角小于輪槽的楔角小于v帶楔角，保持帶楔角，保持V帶受帶受彎與槽良好接觸彎與槽良好接觸輪寬輪寬相鄰槽間距相鄰槽間距基準(zhǔn)寬度基準(zhǔn)寬度第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts二、普通二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)

9、及尺寸參數(shù)帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)3 .57180 12ddDD中心距a包角: q2因較小,qqsin以代入得:)(12radDDdd帶長:ADBCABL 2)2(2)2(2cos212qqqddDDa22211sin1cosqqq以代入得：及aDDdd212qaDDdd212)()(2cos21212ddddDDDDaqq2dD第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts二、普通二、普通V帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)帶、帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)aDDDDaLdddd4)(2221221帶長帶長: :已知帶長時(shí)，由上式可得中心距已知帶長時(shí)，由上式可得中心距 : : 8)(8)(2)(221222121ddddddDD

10、DDLDDLa第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts三、帶傳動(dòng)的工作原理1、普通V帶傳動(dòng)受力分析F0F0F0F021工作前工作前 :兩邊初拉力兩邊初拉力F0=F0 工作時(shí)工作時(shí):兩邊拉力變化：兩邊拉力變化：變形協(xié)調(diào)條件：帶總長不變，變形協(xié)調(diào)條件：帶總長不變，緊邊拉力增量緊邊拉力增量D DF =松邊拉力減量松邊拉力減量D DF緊力緊力F1F0D DF；松邊；松邊F1F0D DFF1F1F2F221n1n2緊邊拉力緊邊拉力 F1 =F0 + Ft/2松邊拉力松邊拉力 F2 =F0Ft/2F1+ F2=2F0F1F2=Ft帶輪的有效帶輪的有效拉力拉力Ft1121000tTPFDv(Ft=2 D DF)第一項(xiàng)第

11、二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts有效圓周力有效圓周力022212111dddfdFdFdF取小輪一端帶為分離體：T=0帶輪所受力矩有效拉力）得：(21efFFFF第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts三、帶傳動(dòng)的工作原理2帶傳動(dòng)的最大有效圓周拉力及其影響 當(dāng)帶有打滑趨勢時(shí)：摩擦力達(dá)到極限值，當(dāng)帶有打滑趨勢時(shí)：摩擦力達(dá)到極限值， 帶的有效帶的有效拉力也達(dá)到最大值。松緊邊拉力拉力也達(dá)到最大值。松緊邊拉力 F1 和和 F2 的關(guān)系的關(guān)系: 撓性體的歐拉公式撓性體的歐拉公式 包角（包角（rad）一般為小輪包角）一般為小輪包角 1122ffFeFF edfF帶傳動(dòng)的最大有效圓周力（臨界值（不打滑時(shí)）帶傳動(dòng)的最大有效圓周力（臨

12、界值（不打滑時(shí)）12/efFF3 .57180121addddtmax0121111fffeFFFee1021ffeFFe2021fFFeF0 : 適當(dāng)適當(dāng)F0包角包角:包角越大承載能力越好；包角越大承載能力越好； f : f越大，越大，F(xiàn)tmax越大越大，第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts柔韌體摩擦的柔韌體摩擦的歐拉公式歐拉公式feFF21e-自然對數(shù)的底（e=2.718）f-帶與輪之間的摩擦系數(shù)（V帶為當(dāng)量摩擦系數(shù)）-帶在帶輪上的包角 rad （平行傳動(dòng)時(shí)為小輪包角）F1F2FF+dFdFNfdFNdddl2dNdF =Fsin()sin22()coscos22NddFdFddfdFFdFFsi

13、n,cos1222dddNNdFFdfdFdFdFfdF120FFdFfdF12lnFfF12fFeF第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts最大有效拉力的影響因素最大有效拉力的影響因素ffffeceeFeeFF112112000212FFFfeFF2121FFFe最大有效拉力最大有效拉力0FecFecFecF預(yù)緊力 F0 ：包角 ：摩擦系數(shù)f f討論討論受限受限V型帶的材料型帶的材料,過分拉過分拉伸會(huì)降低壽命伸會(huì)降低壽命包角不能太小包角不能太小摩擦系數(shù)經(jīng)可能摩擦系數(shù)經(jīng)可能大的材料大的材料第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts最大有效拉力的影響因素最大有效拉力的影響因素QFNFNFffffeceeFeeFF1121

14、1200最大有效拉力最大有效拉力討論討論V型帶與平帶傳動(dòng)初拉力相等型帶與平帶傳動(dòng)初拉力相等,但是法向力不等但是法向力不等,此時(shí)的磨檫力不同此時(shí)的磨檫力不同,從而引從而引起傳動(dòng)功率的不同起傳動(dòng)功率的不同.為什么為什么V型帶傳遞功率大呢型帶傳遞功率大呢?QFNF2QFsin2QNQFfFff Fff因?yàn)橐驗(yàn)?第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts三、帶傳動(dòng)的工作原理2 2、離心應(yīng)力離心應(yīng)力 c c3 3、彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力rhEab當(dāng)帶型號，材料一定時(shí)，當(dāng)帶型號，材料一定時(shí)，rb1小帶輪直徑不能太小小帶輪直徑不能太小 帶內(nèi)最大應(yīng)力：帶內(nèi)最大應(yīng)力：max11cb1 1、拉應(yīng)力拉應(yīng)力 1 1=F=F1 1/A/A

15、（緊邊拉力）（緊邊拉力） 2 2=F=F2 2/A/A（松邊拉力）（松邊拉力） 1 12 2帶工作時(shí)，受到三種應(yīng)力r-基準(zhǔn)半徑，基準(zhǔn)半徑，ha-基準(zhǔn)線上槽深或中性層到最基準(zhǔn)線上槽深或中性層到最外層的距離外層的距離q q單位帶長質(zhì)量單位帶長質(zhì)量2/ccFAqvA直徑越小直徑越小,彎曲應(yīng)力越大彎曲應(yīng)力越大離心力雖然只作用在圓周運(yùn)動(dòng)部分離心力雖然只作用在圓周運(yùn)動(dòng)部分,但是其引起的拉力作用但是其引起的拉力作用與帶的全長內(nèi)與帶的全長內(nèi)max主動(dòng)輪第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts三、帶傳動(dòng)的工作原理帶工作帶工作在循環(huán)在循環(huán)變應(yīng)力變應(yīng)力作用下作用下,其值在其值在2max+c當(dāng)循環(huán)到達(dá)一定次數(shù)就會(huì)疲勞斷裂了當(dāng)循環(huán)

16、到達(dá)一定次數(shù)就會(huì)疲勞斷裂了第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts三、帶傳動(dòng)的工作原理3.工作應(yīng)力分析從動(dòng)主動(dòng)afedcb12b221cmaxb1緊邊應(yīng)力= 離心應(yīng)力c拉應(yīng)力1 小帶輪應(yīng)力 離心應(yīng)力c 彎曲應(yīng)力b1 拉應(yīng)力松邊應(yīng)力= 離心應(yīng)力c拉應(yīng)力2 大帶輪應(yīng)力 離心應(yīng)力c 彎曲應(yīng)力b1 拉應(yīng)力結(jié)論：1、帶內(nèi)最大應(yīng)力發(fā)生在：緊邊開始繞上小帶輪處；3、b占比例最大，D b 每種帶選擇DDmin。max2、帶在變應(yīng)力狀態(tài)下工作 防疲勞失效： ；彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts三、帶傳動(dòng)的工作原理4 4彈性滑動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理彈性滑動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理 機(jī)理：帶為彈性體、松緊邊拉力不同主動(dòng)輪： b 點(diǎn):開始接觸，拉

17、力F1，V帶b=V輪1。cb ：拉力F1F2，彈性變形，輪1：bc帶：bc即帶在帶輪上發(fā)生了相對滑動(dòng)11 使得：V帶V輪1從動(dòng)輪：同理，只是： V輪2 ，應(yīng)力減小，強(qiáng)度增加，應(yīng)力減小，強(qiáng)度增加(查表查表175，根據(jù)，根據(jù)n1和和dd1)第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)主要是： 選擇帶的型號，計(jì)算帶的根數(shù)以及合理的確定有關(guān)參數(shù)等設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)的一般已知條件是： 傳動(dòng)用途和工作條件；傳動(dòng)的功率P；主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1和n2或傳動(dòng)比i，對傳動(dòng)位置和外部尺寸要求等第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟1 確定設(shè)計(jì)功率cAPK

18、PP名義功率； KA工作情況系數(shù)第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2 選擇帶型普通V帶選型圖 圖17-4若處于兩種型號交界處分別計(jì)算選優(yōu)計(jì)算功率計(jì)算功率&小輪轉(zhuǎn)速小輪轉(zhuǎn)速第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd2Dd2iDd1 或 1212(1)ddnDDn系列值 表17-3由于取標(biāo)準(zhǔn)，使i變化，應(yīng)保證傳動(dòng)比相對誤差：%5%100原實(shí)原iii第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4 驗(yàn)算帶的速度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使max帶速高圓周力小，需要帶少；但離心力大。一般在=525m/s內(nèi)選取,以 =2025m/s最為有利

19、5 確定中心距a和V帶長度Ld1）初選a0)(2)(7 . 021210ddddddadd第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2）計(jì)算Ld0200ddLLaaaddddaLddddd4)()(22201212 3）查Ld 圖17-5 4）計(jì)算實(shí)際中心距a 結(jié)構(gòu)尺寸，高速時(shí)帶顫動(dòng)，1不穩(wěn)定a 結(jié)構(gòu)緊湊a 1 降低傳動(dòng)能力帶長 帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)帶壽命第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算7 確定v帶的根數(shù)zc00()LPzPP K KD8 確定初拉力F0，表17-9 圖17-122c02.5500()PKFqzKN6 驗(yàn)算小輪包角1 1與i有關(guān),為保證1不過小,傳動(dòng)比

20、i不宜過大。通常 i 7 ,個(gè)別情況下可達(dá)到10初拉力的橈度檢測法初拉力的橈度檢測法V F0額定功率額定功率3 .57180121adddd第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts五、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9 計(jì)算作用在軸上的力Q2sin22cos2100zFzFQ10、帶輪設(shè)計(jì)11、張緊裝置第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts六、帶傳動(dòng)裝配、張緊、維護(hù)帶的張緊與維護(hù)1、帶的張緊方法定期張緊法，加張緊輪法張緊輪位置：V帶：松邊內(nèi)側(cè)靠大輪 平帶：松邊外側(cè)靠小輪 第一項(xiàng)第二項(xiàng)第二項(xiàng)Belts六、帶傳動(dòng)裝配、張緊、維護(hù)平帶傳動(dòng)：張緊輪宜裝于松邊外側(cè)(帶薄)靠近小輪,主要用以增大平帶傳動(dòng)包角。V帶傳動(dòng)：張緊輪不宜裝在緊邊,應(yīng)裝于松邊內(nèi)側(cè)(帶厚),使帶只受單向彎曲,且靠近大輪,防止小帶輪包角減小。圖示為帶傳動(dòng)的張緊方案，