機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)帶傳動(dòng)

1、第七章第七章 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)：利用張緊在帶輪上的傳動(dòng)帶與帶輪的摩擦或嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。帶傳動(dòng)組成帶傳動(dòng)組成主動(dòng)帶輪主動(dòng)帶輪1、從動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪2、撓性帶、撓性帶帶傳動(dòng)的工作原理帶傳動(dòng)的工作原理靜止時(shí)，靜止時(shí)，兩邊拉力相等；兩邊拉力相等；傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)時(shí)，拉力大的一邊稱為主動(dòng)邊（緊邊），拉力大的一邊稱為主動(dòng)邊（緊邊）， 拉力小的一邊為從動(dòng)邊（松邊）拉力小的一邊為從動(dòng)邊（松邊）靠帶與帶輪接觸弧間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力靠帶與帶輪接觸弧間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力F1F2Ff12F0F0F0F0帶傳動(dòng)的分類帶傳動(dòng)的分類1.按傳動(dòng)原理分（1）摩擦帶傳動(dòng)，靠張進(jìn)在帶輪上的帶與帶輪接觸面間的摩擦力來(lái)傳遞

2、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。如V帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)、圓形帶傳動(dòng)等。（2）嚙合帶傳動(dòng)，靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如同步帶傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，但制造費(fèi)用高。帶傳動(dòng)的分類帶傳動(dòng)的分類2.按用途分（1）傳動(dòng)帶，傳遞動(dòng)力；（本章僅討論傳動(dòng)帶）（2）輸送帶，傳遞物品用。帶傳動(dòng)的分類帶傳動(dòng)的分類3.按傳動(dòng)帶的截面形狀分按傳動(dòng)帶的截面形狀分（1）平帶，平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作平面。常用的平帶有膠帶，編織帶和強(qiáng)力錦綸帶等。特點(diǎn)及應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪容易制造，帶的磨損較輕，傳動(dòng)效率高。但運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，適用于傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合，不適用于高速傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的分類帶傳動(dòng)的分類3.按傳

3、動(dòng)帶的截面形狀分（2）V帶，V帶的截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作平面。V帶又有普通V帶（以下簡(jiǎn)稱V帶）和窄V帶、寬V帶之分。特點(diǎn)及應(yīng)用：相同正壓力條件下，傳動(dòng)能力大約是平帶的三倍。傳遞功率大，傳動(dòng)比大，中心距小，應(yīng)用最廣泛。帶傳動(dòng)的分類帶傳動(dòng)的分類3.按傳動(dòng)帶的截面形狀分（3）多楔帶，它是在平帶基礎(chǔ)上由多跟V帶組成，楔形兩端的側(cè)面為工作平面。特點(diǎn)及應(yīng)用：具有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)。摩擦力大，載荷沿帶寬分布較平均，用以傳遞載荷較大并要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。帶傳動(dòng)的分類帶傳動(dòng)的分類3.按傳動(dòng)帶的截面形狀分（4）同步帶，同步帶縱截面為齒形，在傳動(dòng)過(guò)程中，帶和帶輪通過(guò)齒嚙合傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)精度高，結(jié)構(gòu)緊湊。帶傳動(dòng)

4、的分類帶傳動(dòng)的分類3.按傳動(dòng)帶的截面形狀分（5）圓形帶，圓形帶橫截面為圓形，只能用于小功率傳動(dòng)。特點(diǎn)及應(yīng)用：便于快速拆裝，牽引力小，多用于儀表和家電中。帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用帶傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下：（1）傳動(dòng)帶具有彈性和撓性，可吸收震動(dòng)并緩沖沖擊，從而使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。（2）當(dāng)過(guò)載時(shí)，傳動(dòng)帶與帶輪間可發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而不損傷其他零件，起過(guò)載保護(hù)作用。（3）適用于主、從動(dòng)軸之間中心距較大的傳動(dòng)。（4）由于彈性滑動(dòng)的存在，故不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較低。（5）張緊力會(huì)產(chǎn)生較大的壓軸力，使軸、軸承 受力較大。（6）帶在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，因此，傳動(dòng)比不能嚴(yán)格保持不變，且使傳動(dòng)帶壽

5、命減低，不宜在易燃易爆的場(chǎng)合下工作帶傳動(dòng)的輪廓尺寸大，傳動(dòng)效率低。帶傳動(dòng)傳遞功率小于100KW, 一般帶速為5-25m/s，傳動(dòng)比不超過(guò)5，效率約為94%-97%。開(kāi)口傳動(dòng)：開(kāi)口傳動(dòng)：兩軸平行，同向回轉(zhuǎn)兩軸平行，同向回轉(zhuǎn)交叉?zhèn)鲃?dòng)：交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸平行，反向回轉(zhuǎn)兩軸平行，反向回轉(zhuǎn)半交叉?zhèn)鲃?dòng)半交叉?zhèn)鲃?dòng)：兩軸交錯(cuò)，不能逆轉(zhuǎn)：兩軸交錯(cuò)，不能逆轉(zhuǎn) 帶傳動(dòng)的形式帶傳動(dòng)的形式帶傳動(dòng)的失效形式帶傳動(dòng)的失效形式第二節(jié)第二節(jié) V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)帶和帶輪的結(jié)構(gòu)V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、聯(lián)組V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣。普通普通V帶帶普通V帶的楔角為40，帶高與節(jié)寬（基準(zhǔn)寬度）之比近似為0.7。

6、它的構(gòu)造如圖所示，由包布層、伸張層、強(qiáng)力層和壓縮層組成。強(qiáng)力層承受基本拉力，它由幾層簾布或一層粗線繩組成，分別稱為簾布芯結(jié)構(gòu)和線繩芯結(jié)構(gòu)。線繩芯結(jié)構(gòu)帶體柔軟，抗撓曲疲勞性好，適用于帶輪直徑較小，載荷不大和轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合。為提高帶的抗拉能力，抗拉層可采用尼龍繩或鋼絲繩。簾布芯結(jié)構(gòu)線繩芯結(jié)構(gòu)V帶和帶輪有兩種尺寸制，即基準(zhǔn)寬度制和有效寬度制。本章采用基準(zhǔn)寬度制。普通V帶的尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，按截面尺寸由小到大的順序分為Y、Z、A、B、C、D、E 7種型號(hào)（窄V帶截面尺寸分為SPZ、SPA、SPB、SPC四個(gè)型號(hào)）。在同樣條件下，截面尺寸越大則傳遞的功率越大。V帶截面基本尺寸V帶繞在帶輪上產(chǎn)生彎曲，外層受

7、拉伸變長(zhǎng)，內(nèi)層受壓縮變短，兩層之間存在一長(zhǎng)度不變的中性層。中性層面稱為節(jié)面節(jié)面，節(jié)面的寬度為節(jié)寬節(jié)寬bp。V帶裝在帶輪上，與節(jié)寬相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)基準(zhǔn)直徑直徑，用dd表示。V帶在張緊狀態(tài)下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度稱為基準(zhǔn)長(zhǎng)度準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，它用于帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算。窄V帶的截面高度與其節(jié)寬之比為0.9。窄V帶的強(qiáng)力層采用高強(qiáng)度繩芯。窄V帶具有普通V帶的特點(diǎn)，并能承受較大的張緊力。當(dāng)窄V帶帶高與普通V帶相同時(shí)，其帶寬較普通V帶約窄1/3，而承載能力可提高1.5-2.5倍，因此適用于傳遞大功率且傳動(dòng)裝置要求緊湊的場(chǎng)合。普通V帶和窄V帶的標(biāo)記由帶型、基準(zhǔn)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)組成。如A型普通V帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)

8、度為1200mm，其標(biāo)記為A-1200GB 11544-89又如SPA型窄V帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1600mm，其標(biāo)記為SPA-1600GB12730-91帶的標(biāo)記通常壓印在帶的外表面上，以便識(shí)別選用。普通普通V帶帶輪的結(jié)構(gòu)帶帶輪的結(jié)構(gòu)1.V帶帶輪的設(shè)計(jì)要求帶輪應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量小且分布均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好，便于制造；帶輪工作表面應(yīng)光滑，以減少帶的磨損。當(dāng)帶速 5m/sv25m/s時(shí)，帶輪應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡（測(cè)量質(zhì)量分布是否均勻）。2.帶輪的材料帶輪材料采用鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等，灰鑄鐵（碳量為2.7%4.0%）應(yīng)用最廣。當(dāng)帶速v25m/s時(shí)采用HT150（灰鐵、最小抗拉強(qiáng)

9、度150）；當(dāng)v=25-30m/s時(shí)采用HT200；當(dāng)v30-45m/s時(shí)，則采用球墨鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼，也可采用鋼板沖壓后焊接帶輪。小功率傳動(dòng)時(shí)帶輪可采用鑄鋁或塑料凳材料。3.帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為幾種：（1）S型實(shí)心帶輪（2）H型孔板帶輪（3）E型橢圓輪輻帶輪（4）P型腹板帶輪帶傳動(dòng)工作情況分析帶傳動(dòng)工作情況分析一一 受力分析受力分析靜止時(shí)，靜止時(shí)，兩邊拉力相等兩邊拉力相等=F0張緊力（初拉力）張緊力（初拉力）工作時(shí)工作時(shí): 拉力增加拉力增加 緊邊：緊邊： F0F1 緊邊拉力緊邊拉力 拉力減少拉力減少 松邊：松邊： F0F2 松

10、邊拉力松邊拉力工作狀態(tài)工作狀態(tài): 帶兩邊拉力不相等帶兩邊拉力不相等 緊松邊判斷：緊松邊判斷： 繞進(jìn)主動(dòng)輪的一邊繞進(jìn)主動(dòng)輪的一邊緊邊緊邊F1F2F0F0F0F0Ff緊邊松邊緊松邊拉力關(guān)系緊松邊拉力關(guān)系緊邊由緊邊由F0F1拉力增加，帶增長(zhǎng)拉力增加，帶增長(zhǎng)松邊由松邊由F0F2 拉力減少，帶縮短拉力減少，帶縮短帶的總長(zhǎng)不變帶的總長(zhǎng)不變 帶增長(zhǎng)量帶縮短量帶增長(zhǎng)量帶縮短量F1F0F0F2 ; F1F22F0 有效拉力有效拉力: F=F1 - F2 即帶所傳遞的圓周力即帶所傳遞的圓周力F圓周力圓周力F：F = F1 - F2 = Ff （在最大靜摩擦力范圍內(nèi)）（在最大靜摩擦力范圍內(nèi)）打滑：打滑：外載荷引起的

11、圓周力大于全部摩擦力，帶將沿輪面發(fā)生滑動(dòng)外載荷引起的圓周力大于全部摩擦力，帶將沿輪面發(fā)生滑動(dòng)F1F2Ff緊邊松邊工作時(shí)工作時(shí):打滑將使傳動(dòng)失效，加劇帶的打滑將使傳動(dòng)失效，加劇帶的磨損。當(dāng)帶磨損。當(dāng)帶即將打滑即將打滑時(shí)，緊松時(shí)，緊松邊拉力之間的關(guān)系可用撓性體邊拉力之間的關(guān)系可用撓性體摩擦的歐拉公式：摩擦的歐拉公式：a a 包角（一般考慮小帶輪上的包角）包角（一般考慮小帶輪上的包角）此時(shí)，摩擦力達(dá)到最大此時(shí)，摩擦力達(dá)到最大帶所能傳遞的最大圓周力帶所能傳遞的最大圓周力a afeFF21 ) 1(221afeFFFFF1F2Ff緊邊松邊)1 () 1(2) 1()1 (2)1 (202022210aa

12、aaafffffeeFeFFeFFeFFFF又有效拉力有效拉力上式表明，帶所傳遞的圓周力上式表明，帶所傳遞的圓周力F與下列因素有關(guān)與下列因素有關(guān)（記?。ㄓ涀。?）初拉力F0 F與與F0 成正比，增加初拉力F0 ，帶與帶輪間正壓力增大，則傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力就越大。但初拉力F0過(guò)大會(huì)加劇帶的磨損，致使帶過(guò)快松弛，縮短其工作壽命。（2）摩擦系數(shù)f f越大，摩擦力就越大，圓周力F 也越大。 f與帶和帶輪的材料、表面狀況、工作環(huán)境等有關(guān)。（3）包角a a F 隨a a的增大而增大，因?yàn)樵黾訒?huì)使整個(gè)接觸弧上摩擦力的總和增加，從而提高傳動(dòng)能力，所以水平裝置的帶傳動(dòng)，通常將松邊放置在上邊，以增大包角。因?yàn)?/p>

13、大帶輪上的包角大于小帶輪上的包角，打滑首先發(fā)生在小帶輪上，所以只需考慮小帶輪的包角。)1 () 1(20aaffeeFF有效拉力有效拉力由 F=F1 - F2可得：帶傳動(dòng)在不打滑條件下所能傳遞的最大圓周力為（類似于最大靜摩擦力）式中，F(xiàn)max和F1分別為最大圓周力和緊邊拉力，e為自然對(duì)數(shù)的底，f為帶與帶輪接觸面間的摩擦系數(shù)（V帶用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv代替f）， a 1為小帶輪包角。a afeFF21 ）（11-11maxafeFF二二 帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)工作時(shí)帶傳動(dòng)工作時(shí),作用于帶上的應(yīng)力由三部分組成：作用于帶上的應(yīng)力由三部分組成：拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力、離心力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力、彎曲

14、應(yīng)力拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力、離心力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力 由帶彎曲運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力由帶彎曲運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力:cAF /11 AF /22 11dhEb22dhEbv由帶彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力由帶彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力: b1,b2AqvAFCc/2變應(yīng)力疲勞破壞最大應(yīng)力最大應(yīng)力: max=1+b1+c發(fā)生位置發(fā)生位置: 小帶輪與緊邊接觸處 拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力: 1、 2：二二 帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比傳動(dòng)帶是彈性體，受到拉力后會(huì)產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)量隨拉力大小的變化而變化。當(dāng)帶由緊邊繞過(guò)主動(dòng)輪主動(dòng)輪進(jìn)入松邊時(shí)，帶內(nèi)拉力由F1減小為F2，彈性伸長(zhǎng)量由1減小為2。

15、這說(shuō)明帶在繞經(jīng)主動(dòng)帶輪的過(guò)程中，相當(dāng)于輪面收縮了= 1 2，帶與帶輪輪面間出現(xiàn)局部相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致帶的速度逐漸小于主動(dòng)輪的圓周速度。同理，當(dāng)帶由松邊繞過(guò)從動(dòng)輪從動(dòng)輪進(jìn)入緊邊時(shí)，拉力增加，帶逐漸被拉長(zhǎng)，沿輪面產(chǎn)生向前的彈性滑動(dòng)，使帶的速度逐漸大于從動(dòng)輪的圓周速度。這種由于帶的彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪間的滑動(dòng)稱為彈性滑彈性滑動(dòng)。動(dòng)。彈性滑動(dòng)和打滑時(shí)兩個(gè)截然不同的概念。打滑是指過(guò)載引起的帶與帶輪間的全面滑動(dòng)，是可以避免的。彈性滑動(dòng)是由拉力差因此的，只要傳遞圓周力，就無(wú)法避免。彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)的固有特性，無(wú)法避免。帶的彈性滑動(dòng)使從動(dòng)輪的圓周速度v2低于主動(dòng)輪的圓周速度v1，其速度的降低率用滑動(dòng)率表示，即

16、：式中，n1、n2分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，單位r/min；d1、d2分別為主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的直徑，單位為mm。112211121ndndndvvv對(duì)于V帶傳動(dòng)，使用的是基準(zhǔn)直徑，由上式得帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為因?yàn)閹鲃?dòng)的滑動(dòng)率=0.010.02，很小，所以在一般傳動(dòng)計(jì)算中可不予考慮。112211121ndndndvvv)1 (1221ddnni2112)1 (ddnn帶傳動(dòng)的張緊、安裝與維護(hù)帶傳動(dòng)的張緊、安裝與維護(hù)一一 帶傳動(dòng)的張緊裝置帶傳動(dòng)的張緊裝置帶傳動(dòng)需要在一定張緊力的作用下才能工作，由于帶工作一段時(shí)間后會(huì)因塑性變形而松弛，造成張緊力減小，傳動(dòng)能力降低，此時(shí)帶需要重新張緊。帶傳動(dòng)常用的張緊方法是調(diào)節(jié)中心距，當(dāng)中心距不可調(diào)時(shí)，可采用張緊輪裝置進(jìn)行張緊。（1）定期張緊 利用螺旋傳動(dòng)調(diào)節(jié)中心距（2）自動(dòng)張緊a.當(dāng)傳動(dòng)不是水平布置且功率較小時(shí)，可利用浮動(dòng)架和電動(dòng)機(jī)自重實(shí)現(xiàn)自動(dòng)張緊。b.張緊輪自動(dòng)張緊。張緊輪應(yīng)置于松邊。二二 帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)首先，安裝時(shí)兩軸必須平行，兩個(gè)帶輪的輪槽必須對(duì)準(zhǔn)，否則會(huì)加速帶的磨損，甚至使帶自輪上脫落。其次，帶傳動(dòng)應(yīng)加防護(hù)罩，以保安全。在更換V帶時(shí)，同一帶輪上的帶必須同時(shí)更換，不能新舊帶并用，以免長(zhǎng)短不一而受力不均。在帶傳動(dòng)中，通常可在帶與兩帶輪的切點(diǎn)跨距的中點(diǎn)M，加一負(fù)荷FG來(lái)測(cè)量帶的撓度y，以此保證合適的初拉力。