第9章 第10章 帶傳動 鏈傳動

第910章帶傳動和鏈傳動§9-1帶傳動概述§9-2V帶和V帶輪§9-3帶的傳動的工作情況分析§9-4V帶傳動的設(shè)計計算§9-5V帶傳動的張緊裝置§10-1鏈傳動的基本知識§10-2滾子鏈傳動的設(shè)計計算§10-3鏈傳動的布置、張緊和潤滑3§9-1帶傳動概述帶傳動的組成：主動輪1、從動輪2、環(huán)形帶3。工作原理：

安裝時帶被張緊在帶輪上，產(chǎn)生的初拉力使得帶與帶輪之間產(chǎn)生壓力。主動輪轉(zhuǎn)動時，依靠摩擦力托動從動輪一起同向回轉(zhuǎn)。1n2n12F0F0F0F0類型平皮帶V型帶多楔帶摩擦型嚙合型同步帶圓形帶----摩擦牽引力大

----摩擦牽引力大

----牽引力小，用于儀器應(yīng)用：兩軸平行、且同向轉(zhuǎn)動的場合。稱為開口傳動。帶傳動的類型抗拉體α2θα1θ帶傳動的幾何關(guān)系中心距a包角α:

因θ較小,代入得:帶長:θaCADBd1d2α1α1CADBd1d2aθ帶長:已知帶長時，由上式可得中心距:

帶傳動不僅安裝時必須把帶張緊在帶輪上，而且當(dāng)帶工作一段時間之后，因帶永久伸長而松弛時，還應(yīng)當(dāng)重新張緊。帶傳動的優(yōu)點：1.

適用于中心距較大的傳動；2.

帶具有良好的撓性，可緩和沖擊、吸收振動；3.

過載時帶與帶輪之間會出現(xiàn)打滑，避免了其它零件的損壞；4.

結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。帶傳動的缺點：1.

傳動的外廓尺寸較大；2.

需要張緊裝置；3.

由于帶的滑動，不能保證固定不變的傳動比；4.

帶的壽命較短；5.

傳動效率較低。應(yīng)用：兩軸平行、且同向轉(zhuǎn)動的場合（稱為開口傳動），中小功率電機與工作機之間的動力傳遞。V帶傳動應(yīng)用最廣，帶速：v=5~25m/s

傳動比：i=7

效率：η≈0.9~0.95§9-2V帶和V帶輪一、V帶

二、V帶輪一、V帶V帶可分為：普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、汽車V帶等類型。其中普通V帶應(yīng)用最廣。V帶的規(guī)格組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。簾布芯結(jié)構(gòu)繩芯結(jié)構(gòu)包布頂膠抗拉體底膠節(jié)線節(jié)面節(jié)線：彎曲時保持原長不變的一條周線。節(jié)面：全部節(jié)線構(gòu)成的面。bbdhφ=40?，h/bd

=0.7的V帶稱為普通V帶。已經(jīng)標準化，有七種型號。

型號OABCDEF頂寬b10131722323850節(jié)寬bd

8.5111419273242

高度h6810.513.51923.530

楔角φ每米質(zhì)量q（kq/m）0.060.010.170.300.620.901.52表9-1普通V帶的截面尺寸（GB11544-89）40?在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準直徑d。dV帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度稱為基準長度Ld

。標準長度系列詳見下頁表9-2φbd2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmY

ZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基準長度KL

基準長度

KL

表9-2普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88

φ=40?，h/bd

=0.9的V帶稱為窄V帶。與普通V帶相比，高度相同時，寬度減小1/3，而承載能力提高1.5~2.5倍，適用于傳遞動力大而又要求緊湊的場合。bh40?型號寬度b(mm)高度h(mm)

3v9.5(3/8英寸)8A,B型

5V16.0(5/8英寸)13.5B,C,D型8V25.4(1英寸)23D,E,F型窄V帶的結(jié)構(gòu)及截面尺寸可替代的普通V帶二、V帶輪帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也采用鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實心式----直徑??；d0dHL實心式腹板式----中等直徑；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ見圖13-8s=(0.2～0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一二、V帶輪帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也采用鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實心式----直徑小；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2腹板式----中等直徑；dh=(1.8～2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ見圖13-8s=(0.2～0.3)Bs2≥0.5s二、V帶輪帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也采用鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實心式----直徑?。桓拱迨蕉倍?：25S2drdkdhddaBSL輪輻式----d>350mm；腹板式----中等直徑；二、

V帶輪帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也采用鋼或塑料和木材。帶輪的結(jié)構(gòu)實心式----直徑小；h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh1h2=0.8h1a1=0.4h1

a2=0.8a1

f1≥0.2h1

f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n轉(zhuǎn)速A輪幅數(shù)f1.61.66.3φHδeb0bdBh1haddae8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.5槽型YZABCbd

5.38.5111419

hamin

1.62.02.753.54.8famin

67911.516hfmin

4.77.08.710.814.3δmin

55.567.510≤60-------------------≤80≤118≤190≤315≥60------------------->80>118>190>315對應(yīng)的d32343638φ(?)

表9-3普通V帶輪的輪槽尺寸§9-3帶傳動的工作情況分析一、帶傳動的受力分析

二、帶傳動的應(yīng)力分析三、帶的彈性滑動和打滑

一、帶傳動的受力分析F0F0F0F0靜止時，帶兩邊的初拉力相等：傳動時，由于摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等：F1=F2=F0

為了可靠工作，帶必須以一定的初拉力張緊在帶輪上。F1≠F2

F1↑F2↓F1F2F1F2緊邊松邊設(shè)帶的總長不變，則緊邊拉力增量和松邊的拉力減量相等：F1–F0=F0–F2

從動輪主動輪n1n2n1n2F0=(F1+F2)/2當(dāng)圓周力F>∑Ff時，帶與帶輪之間出現(xiàn)顯著的滑動，稱為打滑.經(jīng)常出現(xiàn)打滑使帶的磨損加劇、傳動效率降低，導(dǎo)致傳動失效。稱F1-F2為有效拉力，即帶所能傳遞的圓周力：F=F1-F2且傳遞功率與圓周力和帶速之間有如下關(guān)系：dFNF1F2F+dFFfdFNαdαdldα2dα2取一小段弧進行分析：正壓力：dFN

兩端的拉力：F

和F+dF

力平衡條件：摩擦力：fdFN由力平衡條件：積分得：緊邊和松邊的拉力之比為：→繞性體摩擦的基本公式φ

聯(lián)立求解：→F↑f↑α↑∵α1<α2用α1→

α分析：

平帶的極限摩擦力為:

FNf=FQfFN/2FN/2FQFQFNFN=FQFN=FQ/sin(φ/2)φ/2φ/2則V帶的極限摩擦力為：f’-----當(dāng)量摩擦系數(shù),f’>fF=F1-F2在相同條件下

，V帶能傳遞較大的功率?；蛟趥鬟f功率相同時，V帶傳動的結(jié)構(gòu)更為緊湊。用f’

代替f

后，得以下計算公式：二、帶的應(yīng)力分析1.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：A為帶的橫截面積2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在微弧段上產(chǎn)生的離心力：

dFNcdαdlrF1F2離心力FNc在微弧段兩端會產(chǎn)生拉力Fc。

由力平衡條件得：dFNcdαdlrF1F2Fc

Fc

dα2dα2離心拉應(yīng)力：

往x軸投影3.彎曲應(yīng)力設(shè)y為帶的中心層到最外層的垂直距離；E為帶的彈性模量；d為帶輪直徑。4.應(yīng)力分布及最大應(yīng)力δmaxδ1δb2α2n1n2α1δb1δ2y彎曲應(yīng)力為:最大應(yīng)力σmax出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。V帶的節(jié)線dV帶輪的基準圓離心應(yīng)力拉應(yīng)力彎曲應(yīng)力F2F2F1F1三、帶傳動的彈性滑動和打滑設(shè)帶的材料符合變形與應(yīng)力成正比的規(guī)律，則變形量為：這種因材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動被稱為彈性滑動。緊邊：松邊：∵F1>F2∴ε1>ε2帶繞過主動輪時，將逐漸縮短并沿輪面滑動，使帶速落后于輪速。帶經(jīng)過從動輪時，將逐漸被拉長并沿輪面滑動，使帶速超前于輪速?？傆校簐2<v1從動輪n2主動輪n1得從動輪的轉(zhuǎn)速：帶傳動的傳動比：V帶傳動的滑動率ε=0.01~0.02，一般可忽略不計。定義：為滑動率。§9-4V帶傳動的設(shè)計計算一、帶傳動的失效形式及設(shè)計準則

二、單根V帶傳遞的功率三、普通V帶的型號和根數(shù)的確定

四、主要參數(shù)的選擇

一、帶傳動的失效形式及設(shè)計準則

帶傳動的主要失效形式為：打滑和疲勞破壞帶傳動的設(shè)計準則為：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。

二、單根V帶所能傳遞的功率帶載帶輪上打滑或發(fā)生脫層、撕裂、拉斷等疲勞損壞時，就不能傳遞動力。因此帶傳動的設(shè)計依據(jù)是保證帶不打滑及具有一定的疲勞壽命。傳遞的功率為：單根帶所能傳遞的有效拉力為：為保證帶具有一定的疲勞壽命，應(yīng)使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得：在α=π，Ld為特定長度、抗拉體為化學(xué)纖維繩芯結(jié)構(gòu)條件下計算所得P0稱為單根帶的基本額定功率。詳見下頁表9-4200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小帶輪基準直徑d1/mm表9-4單根普通V帶的基本額定功率（包角α=π

、特定基準長度、載荷平穩(wěn)時）型號ZABC500.040.060.100.120.140.160.170.190.200.220.260.280.300.320.340.31560.040.060.120.140.170.190.200.230.250.300.330.350.370.390.410.40……………900.100.140.240.280.330.360.400.440.480.540.600.640.680.720.730.56750.150.260.450.510.600.680.730.790.840.921.001.041.081.091.00.80900.220.390.680.770.931.071.151.251.341.501.641.751.831.871.821.5……………1800.591.091.972.272.743.163.403.673.934.324.544.584.404.001.811250.480.841.441.641.932.192.332.502.642.852.962.942.802.511.091400.591.051.822.082.472.823.003.233.423.703.853.833.633.241.29…………2801.582.895.135.856.907.768.138.468.608.226.804.26小帶輪轉(zhuǎn)速n1/(r/min)2001.392.414.074.585.295.846.076.286.346.025.013.232241.702.995.125.786.717.457.758.008.067.576.083.57…………………4504.518.2013.815.2316.5916.4715.5713.299.64實際工作條件與特定條件不同時，應(yīng)對P0值加以修正。修正結(jié)果稱為許用功率[P0]Kα

—包角系數(shù)。KL—長度系數(shù)；?[P0]--功率增量；三、普通V帶的型號和根數(shù)的確定計算功率：KA---工作情況系數(shù)型號的確定:根據(jù)Pc和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1，由選型圖確定。根數(shù)的確定:點擊按鈕：2240.8222401.101.061.00.912500.8425001.301.091.030.932800.8728001.111.050.953150.8931501.131.070.073550.9235501.171.070.974000.960.7940001.101.131.024501.000.8045001.151.045001.020.8150001.181.075600.8256001.096300.840.8163001.127100.860.8371001.158000.900.8580001.189000.920.870.8290001.2110000.940.890.84100001.2311200.950.910.861120012500.980.930.881250014001.010.960.901400016001.040.990.920.831600018001.061.010.950.86Ld/mmY

ZＡＢＣLd/mmＺＡＢＣ基準長度KL

基準長度

KL

表9-5普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（GB/T13575.1-92）2000.8120001.081.030.980.88<-點擊按鈕1.00~1.02~1.05~1.09~1.13~1.19~1.25~1.35~1.52~1.011.041.081.121.181.241.431.511.99小帶輪轉(zhuǎn)速n1表9-6單根普通V帶額定功率的增量?P0型號ZABC4000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.01……………傳動比i≥2.07300.000.000.000.000.000.000.010.010.010.0228000.000.010.020.020.030.030.030.040.040.044000.000.010.010.020.020.030.030.040.040.05……………7300.000.010.020.030.040.050.060.070.080.0928000.000.040.080.110.150.190.230.260.300.344000.000.010.030.040.060.070.080.100.110.13……………7300.000.020.050.070.100.120.150.170.200.2328000.000.100.200.290.390.490.590.600.700.894000.000.040.080.120.160.200.230.270.310.35……………7300.000.070.140.210.270.340.410.480.550.6228000.000.270.550.821.101.371.641.922.192.47<-點擊按鈕表9-7包角修正系數(shù)

包角α1180?170?160?150?140?130?120?110?100?90?

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69<-點擊按鈕帶輪的直徑過小，則帶的彎曲應(yīng)力大，壽命降低。應(yīng)?。篸1>dmin四、主要參數(shù)的選擇1.帶輪直徑與帶速型號

YZABCDE

dmin205075125200315500表9--8帶輪的最小直徑dmin2022.4252831.535.54045505663677175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254755005305606306707107508009001000大帶輪的直徑d2：d1

、d2：必須符合帶輪的基準直徑系列：帶速：一般應(yīng)使v在5~25m/s的范圍內(nèi)。

2.中心距、帶長和包角推薦范圍：0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)初定V帶基準長度：根據(jù)L0由表13-2選取接近的基準長度Ld，然后計算中心距：中心距變動范圍為：(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)小輪包角：一般應(yīng)使α1≥120?,否則可加大中心距或增加張緊輪。3.初拉力計算公式：其中：Pc為計算功率；設(shè)計帶傳動的原始數(shù)據(jù)是：傳動用途、載荷性質(zhì)、傳遞功率、帶輪轉(zhuǎn)速以及對傳動的外廓尺寸的要求等。設(shè)計帶傳動的主要任務(wù)是：選擇合理的傳動參數(shù)、確定V帶型號、長度和根數(shù)；確定帶輪材料、結(jié)構(gòu)和尺寸。z為V帶根數(shù)；v為帶速；q為V帶每米長的質(zhì)量；ka為包角修正系數(shù)。帶傳動設(shè)計的步驟:1.求計算功率；2.選擇普通V帶型號；3.求帶輪的基準直徑d1

、d2

；4.驗算帶速；5.求V帶的基準長度Ld和中心距a；6.驗算小帶輪的包角；7.求V帶根數(shù)z；8.求作用在帶輪軸上的壓力FQ；9.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計。a調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘滑道式張緊裝置擺架式張緊裝置a§9-5

V帶傳動的張緊方法1.調(diào)整中心距張緊輪帶傳動的張緊方法：1.調(diào)整中心距2.采用張緊輪3.自動張緊自動張緊裝置銷軸§10-1鏈傳動的基本知識組成：鏈輪、環(huán)形鏈條作用：鏈與鏈輪輪齒之間的嚙合實靠現(xiàn)平行軸之間的同向傳動。特點：1.

鏈輪傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比；2.需要的張緊力小，作用在軸上的壓力小，可減少軸承的摩擦損失

；3.結(jié)構(gòu)緊湊；4.能在高溫，有油污等惡劣環(huán)境下工作；5.制造和安裝精度較低，中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單；缺點：

瞬時轉(zhuǎn)速和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動的平穩(wěn)性較差，有一定的沖擊和噪聲。應(yīng)用：

廣泛應(yīng)用于礦山機械、農(nóng)業(yè)機械、石油機械、機床及摩托車中。工作范圍：傳動比：i≤8;

中心距：a≤5~6m;

傳遞功率：P≤100KW;

圓周速度：v≤15m/s;

傳動效率：η

≈0.95~0.98

鏈條和鏈輪一、鏈條類型滾子鏈的組成：滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板、外鏈板。齒形鏈滾子鏈銷軸滾子外鏈板套筒內(nèi)鏈板。鏈條材料：碳素鋼或合金鋼，經(jīng)熱處理，以提高強度和耐磨性。套筒滾子鏈的剖面結(jié)構(gòu)：滾子套筒銷軸內(nèi)鏈板外鏈板鏈條的主要參數(shù)節(jié)距p：節(jié)距p：滾子鏈上相鄰兩滾子中心的距離。p越大，鏈條各零件尺寸越大，所能傳遞的功率也越大。結(jié)構(gòu)類型：單排鏈和多排鏈。滾子鏈已標準化，分為A、B兩個系列，常用的是A系列.pppt雙排滾子鏈鏈號08A12.7014.387.95138000.60表10-1A系列滾子鏈的主要參數(shù)節(jié)距P排距pt

滾子外徑d1

極限載荷Q(單排)每米長質(zhì)量q(單排)mmmmmmNkg/m10A15.87518.1110.16218001.0012A19.0522.7811.91311001.0016A25.4029.2915.88556002.6020A31.7535.7619.05867003.8024A38.1045.4422.231246005.6028A44.4548.8725.401690007.5032A50.8058.5528.5822240010.1040A63.5071.5539.6834700016.1048A76.2087.8347.6350040022.60鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)表示。鏈節(jié)數(shù)最好取偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接。若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則采用過渡鏈節(jié)，在鏈條受拉時，過度鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避免采用。過渡鏈節(jié)齒形鏈是由許多齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成。優(yōu)點：與滾子鏈相比，齒形鏈運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、承受沖擊載荷的能力高。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、比較重。應(yīng)用場合：多應(yīng)用于高速（鏈速可達40m/s）或運動精度要求較高的場合。p直邊直邊O60?

二、鏈輪標準參數(shù)：

滾子鏈鏈輪的參數(shù)齒面圓弧半徑：re

齒溝圓弧半徑：

ri

齒溝角：ααmin

、αmax鏈輪的節(jié)距：p----弦長分度圓直徑：pd1dreri360?Zdf=d-d1

齒頂圓直徑：da齒根圓直徑：國標規(guī)定最大值和最小值：

鏈輪主要尺寸計算公式：αdfd180?Z滾子鏈鏈輪端面齒形端面齒形：三圓弧一直線這種三圓弧一直線齒形基本上符合標準齒槽形狀范圍，且具有較好的嚙合性能，并便于加工。r2bdcr3r1aabg(h)r5gbB2B3ptptr5軸面齒形：圓弧+直線便于進入或退出嚙合單排鏈輪軸面齒形多排鏈輪軸面齒形零件工作圖：只繪制軸面齒形，不用繪制端面齒形。材料與熱處理：碳素鋼、鑄鐵、重要鏈輪可用合金鋼。齒面需經(jīng)熱處理以提高接觸強度和耐磨性。直線指采用標準刀具加工r4鏈輪的結(jié)構(gòu)實心式----小直徑孔板式----中等直徑鏈輪的結(jié)構(gòu)實心式----小直徑組合式----大直徑，齒圈可更換?？装迨?---中等直徑鏈輪的結(jié)構(gòu)實心式----小直徑實際使用區(qū)域§10-2滾子鏈傳動的設(shè)計計算一、失效形式1.鏈板疲勞破壞；2.滾子、套筒的沖擊疲勞破壞；3.銷軸與套筒鉸鏈的膠合；4.鏈條鉸鏈磨損；5.過載拉斷。二、功率曲線圖4321極限功率曲線n1P對應(yīng)每種失效形式，可得出一個極限功率表達式。常用線圖表示。曲線1--正常潤滑條件下，鏈條鉸鏈磨損限定的極限功率；曲線2--鏈板疲勞強度限定的極限功率；曲線3--滾子、套筒的沖擊疲勞強度限定的極限功率；曲線4--鉸鏈膠合限定的極限功率；其極限功率急劇下降；密封潤滑不良其極限功率急劇下降；10152040608010015020040060080010001500200040006000小鏈輪轉(zhuǎn)速n1(r/min)0.10.150.20.40.