機械設(shè)計第8章帶傳動課件

機械傳動

傳動裝置（即機器中的傳動部分）的功能是把原動機的運動和動力傳遞給工作機。

傳動一般分為機械傳動、流體傳動和電氣傳動三類，機械傳動應用最為廣泛。

根據(jù)工作原理的不同，機械傳動可分為：①摩擦傳動，如直接接觸的摩擦輪傳動，有中間件的帶傳動②嚙合傳動，如直接接觸的齒輪傳動、蝸桿傳動，有中間件的同步帶傳動、鏈傳動。

本課程介紹帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動的基本知識、基本原理和基本設(shè)計方法。2023/2/61課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授第8章帶傳動§8-1帶傳動的概述§8-2帶傳動的工作情況分析§8-3

V帶傳動的設(shè)計計算§8-4

V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計§8-5帶傳動的張緊裝置帶傳動和鏈傳動都是通過中間撓性件傳遞運動和動力的，適用于兩軸中心距較大的場合。與齒輪傳動相比，它們具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點?！?-6同步帶傳動簡介§8-7帶傳動的設(shè)計實例2023/2/62課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授§8-1帶傳動的概述1.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)。3潘存云教授研制1n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制潘存云教授研制

應用實例：皮帶輸送裝置。2023/2/63課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制類型平型帶V型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶普通平帶片基平帶普通Ｖ帶窄Ｖ帶齒形Ｖ帶寬Ｖ帶普通Ｖ帶是應用最廣泛的一種傳動帶，其傳動功率大，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。由于帶與帶輪槽之間是V型槽面摩擦，故可以產(chǎn)生比平型帶更大的有效拉力（約3倍）。聯(lián)組Ｖ帶大楔角Ｖ帶2.帶傳動的類型2023/2/65課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授平型帶普通平帶片基平帶普通Ｖ帶窄Ｖ帶齒形Ｖ帶寬Ｖ帶類型V型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組Ｖ帶大楔角Ｖ帶潘存云教授研制2.帶傳動的類型2023/2/66課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制抗拉體平型帶普通平帶片基平帶普通Ｖ帶窄Ｖ帶齒形Ｖ帶寬Ｖ帶類型V型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組Ｖ帶大楔角Ｖ帶2.帶傳動的類型潘存云教授研制2023/2/67課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授2）根據(jù)傳動的布置情況a、開口傳動

在這種傳動中，兩軸平行且都向同一方向回轉(zhuǎn)。它是應用最廣泛的一種帶傳動形式。2023/2/69課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授b、交叉?zhèn)鲃樱▓Da）

交叉?zhèn)鲃佑脕砀淖儍善叫休S的回轉(zhuǎn)方向。由于帶在交叉處互相摩擦，使帶很快地磨損，因此采用這種傳動時，應選用較大的中心距（amin≥20b，b為帶寬度）和較低的帶速（vmax≤15m/s)。c、半交叉?zhèn)鲃樱▓Db）

半交叉?zhèn)鲃佑脕韨鬟f空間兩交錯軸間的回轉(zhuǎn)運動，通常兩軸交錯角為90o。

交叉?zhèn)鲃雍桶虢徊鎮(zhèn)鲃又挥糜谄綆鲃印?023/2/610課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。潘存云教授研制簾布芯結(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。4.V帶的結(jié)構(gòu)與尺寸在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度bp相對應的帶輪直徑稱為基準直徑d。d潘存云教授研制bp2023/2/611課件普通V帶采用基準寬度制，即用基準線的位置和基準寬度來定帶輪的槽型、基準直徑和帶在輪槽中的位置。節(jié)面：節(jié)寬bP：

輪槽基準寬度bd：bd=bp

帶輪基準直徑dd：dd≈dp

基準長度Ld（公稱長度）：2023/2/613課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制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8-2普通V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)（GB/T13575.1—92）2000.8120001.081.030.980.882023/2/614課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制

φ=40?，h/bp=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帶窄V帶有：SPZ、SPA、SPB、SPC和3V、5V、8V兩種系列型號型號。2023/2/615課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制α2α1CADBdd1dd2aθ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，而且當帶工作一段時間之后，因帶永久伸長而松弛時，還應當重新張緊。2023/2/617課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授6.帶傳動的特點(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。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。優(yōu)點：2023/2/618課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授應用：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帶傳動應用最廣，帶速v=5~25m/s

傳動比i=7

效率η≈0.9~0.957.帶傳動的應用實例潘存云教授研制試驗儀器潘存云教授研制滑動軸承試驗臺實例:2023/2/619課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制從動輪主動輪n1n2潘存云教授研制§8-2帶傳動工作情況的分析靜止時，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↑，緊邊F2↓松邊緊邊松邊

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

n1n2F0=(F1+F2)/2一、帶傳動中的力分析F0F0F0F0F1F2F1F22023/2/621課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授總摩擦力Ff與兩邊拉力F1

、F2對軸心的力矩為：稱F1

-

F2為有效拉力，即帶所能傳遞的圓周力：Fe=F1

-

F2且傳遞功率與有效拉力和帶速之間有如下關(guān)系：得Ff=F1

-

F2=Ff

聯(lián)立

F0=(F1+F2)/2求得：F1=F0+Fe/2F2=F0

-Fe/2兩邊拉力大小取決于預緊力F0和有效拉力Fe傳遞功率增加時，有效拉力也增大兩邊拉力差值增大。在

F0

一定時，兩邊拉力為有限值

有效拉力也有限傳遞的功率也有限。那么，影響最大有效拉力的因素有哪些呢？FfD1/2-F1

D1/2+F2

D1/2=02023/2/622課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制α

當帶與帶輪之間出現(xiàn)打滑趨勢時，摩擦力達到最大值，有效拉力也達到最大。以平帶為例，分析打滑時緊邊拉力F1和松邊拉力F2之間的關(guān)系。dNF1F2F+dFFfdNdθdldθ2dθ2取一小段弧進行分析：參數(shù)如圖正壓力dN

兩端的拉力F

和F+dF

力平衡條件忽略離心力,水平、垂直力分別平衡摩擦力fdN

二、帶傳動的最大有效拉力及其影響因素2023/2/623課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授

聯(lián)立求解：因為α1<α2用α1

αFec=F1-

F2影響最大有效拉力因素：

1）預緊力F0,F0

↑

Fec↑

2）包角

α↑

總摩擦力Ff↑

Fec↑，對傳動有利。F0過大,帶的磨損加劇,

加快松弛,降低壽命。F0過小,

影響帶的工作能力，容易產(chǎn)生打滑。3）摩擦系數(shù)f↑

Fec↑，對傳動有利。影響f的因素有材料、表面狀況、帶的截面形狀。2023/2/625課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制φV帶傳動與平皮帶傳動初拉力相等時，它們的法向力則不同。平帶的極限摩擦力分析:N/2N/2QQNN=QN=Q/sin(φ/2)φφV帶的極限摩擦力分析f’——當量摩擦因子,f’>f

Fec=N

f=Q

f在相同條件下

，V帶能傳遞較大的功率。或在傳遞功率相同時，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2023/2/626課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制3.彎曲應力當帶繞過帶輪時，因為彎曲而產(chǎn)生彎曲應力設(shè)h為帶的厚度；D為帶輪基準直徑,則有彎曲應力與帶輪直徑成反比，為了避免彎曲應力過大，帶輪直徑不得小于最小值。彎曲應力為DV帶輪的基準圓由材料力學公式得hE為帶的彈性模量；槽型DminZ

A

B

C

SPZ

SPＡSPZ

SPZ751252006390140224表8-4

V帶輪的最小直徑2023/2/629課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制α2n1n2α14.應力分布及最大應力δmaxδ1δb2δcδb1δ2最大應力σmax出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。離心應力拉應力5.作用在軸上的力F0F0α1Q由力平衡條件得靜止時軸上的壓力為F0F0Qα12α122023/2/630課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制F2F2F1F1四、帶的彈性滑動與打滑設(shè)帶的材料符合變形與應力成正比的規(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。緊邊松邊因為F1>F2所以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。總有v2<v1從動輪n2主動輪n12023/2/631課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授得從動輪的轉(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。若帶的工作載荷進一步加大，有效圓周力達到臨界值Fec后，則帶與帶輪間會發(fā)生顯著的相對滑動，即產(chǎn)生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急速降低，帶傳動失效，這種情況應當避免。2023/2/632課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授§8-3

V帶傳動的設(shè)計計算一、V帶的傳動的設(shè)計準則帶傳動的主要失效形式是打滑和傳動帶的疲勞破壞。設(shè)計準則：

在不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。帶傳動的承載能力取決于傳動帶的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、長度，帶傳動的轉(zhuǎn)速、包角和載荷特性等因素。二、單根普通V帶的許用功率單根帶所能傳遞的有效拉力為傳遞的功率為為保證帶具有一定的疲勞壽命，應使σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]2023/2/633課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授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。σ1=[σ]

-σb-σc代入得在α=π，Ld為特定長度、抗拉體為化學纖維繩芯結(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)σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]2023/2/634課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制200400800950120014501600180020002400280032003600400050006000小帶輪基準直徑dd1/mm表8-5單根普通V帶的基本額定功率P0(kw)

（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…………………4504.518.2013.815.2316.5916.4715.5713.299.642023/2/635課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制

單根窄V帶的基本額定功率P0(kw)

630.350.560.600.700.810.931.45帶型

710.440.720.780.921.081.251.45

800.550.880.991.151.381.602.61

900.671.121.211.441.701.983.26

900.751.211.301.521.762.023.00

1000.941.541.651.932.272.613.99

1121.161.912.072.442.863.315.15

1251.402.332.522.983.504.066.34

1401.682.813.033.584.234.917.64

1401.923.133.353.924.555.217.15

1602.474.064.375.135.986.899.52

1803.014.995.376.317.388.5011.62

2003.545.886.357.478.7410.0713.41

2244.186.977.528.8310.3311.8615.41

2245.198.8210.4310.3911.8913.26—

2506.3110.2711.0212.7614.6116.26—

2807.5912.4013.3115.4017.6019.49—

3159.0714.8215.9018.3720.8822.92—

40012.5620.4121.8425.1527.3329.40—

SPZ型SPA型SPB型SPC型

400730800980120014602800小帶輪節(jié)圓直徑小帶輪轉(zhuǎn)速n1/(r/min)2023/2/636課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授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。σ1=[σ]

-σb-σc代入得在α=π，Ld為特定長度、抗拉體為化學纖維繩芯結(jié)構(gòu)條件下計算所得P0稱為單根帶的基本額定功率。σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]實際工作條件與特定條件不同時，應對P0值加以修正。修正結(jié)果稱為許用功率[P0]Kα

——包角系數(shù)。考慮α≠180?時對傳動能力的影響，見表13—5KL——長度系數(shù)；考慮帶長不為特定長度時對傳動能力的影響，見表13—2。

?P0——功率增量；考慮在i≠1，帶在大輪上的彎曲應力較小，故在壽命相同的情況下，可增大傳遞功率，取值詳見表13-42023/2/637課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授4501.00.895001.020.915600.946300.90.810.82帶長系數(shù)KL基準長度

Ld/mm普通V帶窄V帶YZABCDFSPZSPASPBSPC7100.90.820.848001.00.850.860.819001.030.870.810.880.8310001.060.890.840.900.8511201.080.910.860.930.8712501.110.930.880.940.890.8214001.140.960.900.960.910.8416001.160.990.930.841.000.930.8618001.181.010.950.851.010.950.8820001.030.980.881.020.960.900.8122401.061.000.911.050.980.920.8325001.091.030.931.071.000.940.85V帶的長度系列和帶長修正系數(shù)KL2023/2/638課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制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

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……………7300.000.070.140.210.270.340.410.480.550.6228000.000.270.550.821.101.371.641.922.192.472023/2/639課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制1.00~1.02~1.06~1.12~1.19~1.27~1.39~1.58~1.95~1.011.051.111.181.261.381.571.943.38小帶輪轉(zhuǎn)速n1

單根窄V帶額定功率的增量?P0型號SPZSPASPBSPC4000.000.010.010.030.030.040.050.060.060.06……………傳動比i≥3.397300.000.010.030.050.070.080.100.110.120.1328000.000.040.100.180.240.300.350.390.430.454000.000.010.040.070.090.110.130.140.160.16……………7300.000.020.070.120.160.200.230.260.280.3028000.000.100.260.460.630.760.891.001.091.154000.000.030.080.140.190.220.260.300.320.34……………7300.000.050.140.250.330.400.470.530.580.6228000.000.200.550.961.301.571.852.082.262.404000.000.090.240.410.560.680.790.890.971.03……………7300.000.160.420.741.001.221.431.601.751.8528000.000.310.851.482.012.432.853.213.503.702023/2/640課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授包角修正系數(shù)

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

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.69三、普通V帶的型號和根數(shù)的確定計算功率KA——工況系數(shù)

詳見表13-6P2052023/2/641課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制工作情況系數(shù)載荷性質(zhì)載荷變動很小載荷變動小載荷變動較大載荷變動很大工作機原動機電動機（交流啟動、三角啟動、直流并勵）、四缸以上內(nèi)燃機電動機（聯(lián)機交流啟動、直流復勵或串勵）、四缸以下內(nèi)燃機液體攪拌機、通風機和鼓風機、離心式水泵和壓縮機、輕負荷輸送機。每天工作小時數(shù)/h<1010~16>16<1010~16>161.01.11.21.11.21.31.11.21.31.21.31.41.21.31.41.41.51.61.31.41.51.51.61.8帶式輸送機、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機、發(fā)電機、金屬切削機床、印刷機、旋轉(zhuǎn)篩、木工機械。制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機床、橡膠機械、振動篩、紡織機械等。破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨）。2023/2/642課件中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授包角修正系數(shù)

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

Kα1.00.980.950.920.890.8