帶鏈傳動的教案第1頁/共61頁

帶傳動和鏈傳動都是通過中間撓性件（帶或鏈）傳遞運動和動力的，當主動軸和從動軸相距較遠時，常采用這兩種傳動。在這種場合下，與應用廣泛的齒輪傳動相比，具有結構簡單、成本低廉、兩軸距離大等優(yōu)點。一、帶傳動三、同步帶傳動二、鏈傳動第2頁/共61頁§11-1

帶傳動設計第3頁/共61頁拖拉機大理石切割機機器人關節(jié)第4頁/共61頁潘存云教授研制印刷機械潘存云教授研制礦山機械

潘存云教授研制動平衡機潘存云教授研制建筑機械潘存云教授研制試驗臺第5頁/共61頁一、帶傳動的組成、類型和工作原理1、帶傳動的組成帶傳動一般由主動帶輪1、從動帶輪3、緊套在兩帶輪上的傳動帶2組成，如圖所示。當主動輪轉動時，通過帶和帶輪工作表面之間的摩擦力或嚙合作用促使傳動帶運動，再通過傳動帶驅動從動輪轉動并傳遞動力。潘存云教授研制潘存云教授研制2、帶傳動的類型根據(jù)工作原理不同，帶傳動分為摩擦型和嚙合型兩種類型。第6頁/共61頁3、帶傳動的工作原理1）摩擦型帶傳動的工作原理

傳動帶張緊在主、從動輪上，如圖（a）所示，帶與兩輪的接觸面間產(chǎn)生正壓力。依靠撓性帶與帶輪接觸面間的摩擦力來傳遞運動和動力。

2）嚙合型帶傳動的工作原理嚙合型帶傳動依靠同步帶上的齒與帶輪齒槽之間的嚙合來傳遞運動和動力，如圖（b）所示，通常稱為同步帶傳動。第7頁/共61頁4、帶傳動的特點及應用帶傳動的優(yōu)點：1、可用于兩軸中心距離較大的傳動；2、帶具有彈性，可緩和沖擊和振動載荷，運轉平穩(wěn)，無噪聲；3、當過載時，帶即在輪上打滑，可防止其他零件損壞；4、結構簡單，設備費低，維護方便。帶傳動的缺點：1傳動的外廓尺寸較大；2不能保證固定的傳動比；3軸及軸承上受力較大；4效率較低；5帶的壽命較短；6不易用于易燃易爆的場合。通常，帶傳動用于中小功率電動機與工作機械之間的動力傳遞。常用的普通V帶帶速v=5~30m/s，傳動功率P≤100kW，傳動比i≤10，傳動效率為0。90~0。97。第8頁/共61頁二、帶傳動的主要傳動形式1、按照傳動比分類定傳動比、有級變速、無級變速。第9頁/共61頁2、根據(jù)傳動的布置情況1）開口傳動

在這種傳動中，兩軸平行且都向同一方向回轉。它是應用最廣泛的一種帶傳動形式。第10頁/共61頁2）交叉?zhèn)鲃樱▓Da）交叉?zhèn)鲃佑脕砀淖儍善叫休S的回轉方向。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)。3）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?。?1頁/共61頁三、摩擦型帶傳動的種類、特點和應用摩擦型帶傳動中，根據(jù)撓性帶截面形狀的不同，可劃分為平帶傳動（包括普通平帶、片基平帶）、V帶傳動（包括普通V帶、窄V帶、齒形V帶、寬V帶、聯(lián)組V帶、大楔角Ｖ帶）、多楔帶傳動、圓形帶傳動等形式。第12頁/共61頁普通平帶平帶輪膠帆布平帶、編織帶（整卷出售、接頭）、高速帶（無接頭）。帶的撓性較好，帶輪制造方便，適合于兩軸平行、轉向相同的較遠距離傳動。尤其是輕質薄型的各式高速平帶，較為廣泛地應用于高速傳動，或中心距較大或兩軸交又或半交又傳動等使用場合。1、平帶傳動的種類、特點和應用平帶的截面形狀為矩形，與帶輪輪面相接觸的內表面為工作面。平帶分類：普通平帶、片基平帶。第13頁/共61頁2、V帶傳動的種類、特點和應用

V帶的截面形狀為等腰梯形，與帶輪輪槽相接觸的兩側面為工作面，在相同初拉力和相同摩擦系數(shù)的情況下，V帶傳動產(chǎn)生的摩擦力比平帶傳動的摩擦力更大，因而V帶傳動能力強，結構更加緊湊，廣泛應用于機械傳動中。第14頁/共61頁V帶分類：普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶、齒形V帶、聯(lián)組V帶等注：一般多使用普通V帶，目前窄V帶的使用亦日趨廣泛潘存云教授研制第15頁/共61頁組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。潘存云教授研制簾布芯結構繩芯結構包布頂膠抗拉體底膠節(jié)線：彎曲時與自由狀態(tài)相比保持不變的一條周線。節(jié)面：全部節(jié)線構成的面。V帶通常都制成無接頭的環(huán)形帶。V帶的結構在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度相對應的帶輪直徑稱為基準直徑d。位于帶輪基準直徑上的周線長度稱為帶的公稱長度Ld。dbd第16頁/共61頁1）普通V帶在一般機械傳動中應用最為廣泛，傳動功率大，結構簡單，價格便宜。由于帶與帶輪間是V形槽面摩擦，故可產(chǎn)生比平型帶更大的有效圓周力（約為３倍）。普通Ｖ帶有包布型Ｖ帶和切邊型Ｖ帶兩類。包布型Ｖ帶切邊型Ｖ帶Ｖ帶輪第17頁/共61頁

V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

。bbdhφ

型號YZABCDEF頂寬b610131722323850節(jié)寬

bd5.38.5111419273242

高度h46810.513.51923.530

楔角φ截面面積A/mm2

1847811382304766921173表8-1普通V帶的截面尺寸（GB11544—89）40?普通V帶有：Y、Z、A、B、C、D、E等型號,其截面依次增大。已標準化YZABCDEF普通V帶的尺寸（φ=40?，h/bd

=0.7）第18頁/共61頁2）窄V帶

φ=40?，h/bd=0.9的V帶稱為窄V帶。與同型號的普通Ｖ帶相比,窄V帶的高度為普通V帶的1.3倍所以其橫向剛度較大；自由狀態(tài)下，帶的頂面為拱形，受力后繩芯為排齊狀，因而帶芯受力均勻；帶的側面為內凹曲面，帶在輪上彎曲時，帶側面變直，使之與輪槽保持良好的貼合；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。包布窄Ｖ帶窄Ｖ帶輪第19頁/共61頁窄V帶有：SPZ、SPA、SPB、SPC和3V、5V、8V兩種系列型號型號。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型窄窄V帶的結構及截面尺寸可替代的普通V帶第20頁/共61頁3）寬V帶寬Ｖ帶主要用于無級變速裝置的中間撓性摩擦件，因此常稱為無級變速帶帶體寬，可有較大變速的范圍的；帶體較薄，以減小彎曲應力和縱向截面變形，但其橫向變形較大，因此比普通Ｖ帶壽命短；為使調速機構靈活，使用時應保持良好的潤滑。寬Ｖ帶第21頁/共61頁多楔帶輪4）多楔帶多楔帶相當于干帶與多根V帶的組合，不足。兼有平帶和V帶的優(yōu)點，工作接觸面數(shù)多，摩擦力大，柔韌性好，用于結構緊湊而傳遞功率較大的場合。解決多根V帶長短不一而受力不均。與V帶傳動一樣，多楔帶傳動也具有帶的厚度較大，撓性較差，帶輪制造比較復雜等不足。轎車發(fā)動機第22頁/共61頁四、帶傳動的受力分析1、帶傳動的有效拉力1）初拉力（F0）靜止時，兩邊受到的初拉力相等。2）緊邊拉力F1和松邊拉力F2如果近似認為帶工作時的總長度不變，則帶緊邊拉力的增加量，應等于松邊拉力的減少量，即F1-F0=F0-F2

或F1+F2=2F0第23頁/共61頁3）有效拉力Fe緊邊拉力與松邊拉力的差值稱為帶傳動的有效拉力Fe。有效拉力就是帶傳遞的圓周力。在帶傳動中，有效拉力F并不是作用于某固定點的集中力，而是帶和帶輪接觸面上各點摩擦力的總和，故整個接觸面上的總摩擦力Fμ則則則帶傳動所能傳遞的功率P為第24頁/共61頁2、帶傳動的極限有效拉力及其影響因素帶傳動中，當其他條件不變且初拉力F0一定時，帶和帶輪之間的摩擦力有一極限值，該極限值限制著帶傳動的能力。1）極限有效拉力力Fe

當帶有打滑趨勢時，帶和帶輪間的摩擦力達到極限值，亦即帶傳動的有效拉力達到最大值，有

式中e為自然對數(shù)的底；μ為摩擦系數(shù)（對V帶，為當量摩擦系數(shù)μV）；α1帶在小帶輪上的包角；q每米帶長的質量。若帶速很低，離心力可以忽略不計，則帶在帶輪上打滑時有該式為著名的歐拉公式帶與帶輪之間的極限摩擦力，即帶傳動的極限有效拉力為第25頁/共61頁2）影響極限有效拉力的因素初拉力F0F0大，F(xiàn)e大。但F0過大時，帶磨損嚴重，帶容易松弛，從而降低帶的使用壽命；F0過小時，工作潛力不能充分發(fā)揮，易于跳動與打滑。包角α1

α1大，F(xiàn)e大。通常對于平帶，取α1

≥150度。對于V帶，取α1

≥120度。摩擦系數(shù)μ、相同條件下，μ大，F(xiàn)e大。帶的單位質量q和帶速v

q和v小，F(xiàn)e大。在一定功率P下，V過小，則傳遞的Fe就大，即要帶傳動的結構大，V帶的根數(shù)多，否則容易打滑．V過大，帶的離心力大，F(xiàn)elim下降較多，承載能力反而降低．一般況下，帶速控制在5m／s＜25m／s之內．第26頁/共61頁增大小輪包角的結構措施①合理安排松邊、緊邊的位置②合理張緊第27頁/共61頁中國地質大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制α2n1n2α1δmaxδ1δb2δcδb1δ2離心應力拉應力

五、帶傳動的應力分析1、緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應力δ1、δ22、離心力產(chǎn)生的拉應力δc3、彎曲應力δb1、δb24.應力分布及最大應力

σmax最大應力σmax出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。第28頁/共61頁六、帶傳動的彈性滑動與打滑1、帶傳動的彈性滑動及傳動比帶傳動工作時，帶受到拉力后要產(chǎn)生彈性變形。由于帶的緊邊與松邊所受的拉力不等，使兩邊帶的單位伸長量也不等，從而導致帶與輪接觸面之間的微量相對滑動。這種由于材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動稱為彈性滑動。彈性滑動引起的后果是：從動輪的圓周速度v2低于主動輪v1，降低了傳動效率，引起帶的磨損，使帶的溫度升高。從動輪的圓周速度低于主動輪圓周速度的相對降低率稱為滑動ε

。ε=v1-v2/v1

因此，帶傳動的實際傳動比不是定值，即傳動比不準確。第29頁/共61頁2、帶的打滑若帶所傳遞的圓周力超過帶與輪面間的極限摩擦力總和時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑使帶的磨損加劇，傳動效率降低，使傳動失效，因而在正常工作中應當避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是由于過載引起的帶在帶輪上的全面滑動，應當避免。打滑可以避免，彈性滑動不能避免，選用彈性模量大的帶材料，可降低彈性打滑。

第30頁/共61頁彈性滑動打滑相同點帶是彈性體，受力后產(chǎn)生彈性伸長，使帶與帶輪在接觸弧上產(chǎn)生相對滑動不同點受力正常工作時，受緊邊拉力F1與松邊拉力F2作用要求帶所傳遞的圓周力超過了帶與帶輪間的摩擦力極限值，即過載現(xiàn)象帶受力后產(chǎn)生彈性伸長，帶相對于帶輪在接觸弧上局部的滑動（只發(fā)生在滑動角）帶受力后產(chǎn)生彈性伸長，帶相對于帶輪在接觸弧上全面滑動（即由滑動角擴大到幾何包角）性質是正?，F(xiàn)象，不可避免是失效形式，必須避免影響不能保證準確的傳動比，因為v1>v>v2降低傳動效率，因為有速度損失引起帶的磨損引起帶發(fā)熱，容易疲勞，壽命短使帶的磨損加劇從動輪轉速急劇降低，使傳動失效可防止損壞其他零件，起安全保護作用第31頁/共61頁七、V帶輪的結構V帶輪首先應滿足強度要求，同時又要質量小，質量分布均勻，結構工藝性好，輪槽側面要精細加工，以減少帶的磨損。V帶輪常用灰鑄鐵制造，一般用HT150或HT200。速度較高時，可采用鑄鋼或鋼板沖壓后焊接。小功率時可用鑄鋁或塑料。帶輪由輪緣、輪輻或輪轂三部分組成。帶輪可分為實心輪、腹板輪和橢圓腹輪三種，其典型結構如圖8-12。（1）實心輪（圖8-8a）直徑較小時采用。（2）腹板輪（圖8-8b）中等直徑的帶輪采用。直徑較大的，可以在腹板上開孔。（圖8-9）。圖8-8第32頁/共61頁（3）橢圓腹輪（圖8-10）大直徑帶輪都采用這種結構。圖8-9圖8-10第33頁/共61頁八、張緊裝置和帶傳動的維護帶使用一段時間后會產(chǎn)生殘余伸長，使帶的張緊力下降。應設法重新把帶張緊。常見的張緊裝置有：1、調節(jié)兩軸中心距的張緊裝置（圖8-11a、圖8-11b）接近于水平布置的傳動，可采用圖8-11a所示的結構。接近于垂直布置的傳動，可采用圖8-11b所示的結構。圖8-11第34頁/共61頁2、具有張緊輪的裝置

若中心距不能調節(jié)時，可采用具有張緊輪的傳動，將張緊輪壓在帶上，以保持帶的張緊。（圖8-12）圖8-12通常張緊輪裝在松邊外側靠近小帶輪處。缺點是：帶受到變向的彎曲，使帶的壽命縮短；傳動不能逆轉；設備費較高等在中心距小及傳動比大的情況下，采用張緊輪可提高傳動能力。第35頁/共61頁

帶傳動的維護1.安裝時，兩軸必須平行，兩個帶輪的輪槽必須對準，否則會加速帶的磨損，甚至使帶自帶輪上脫下來。2.帶傳動一般應加防護罩，以保證安全。3.在更換V帶時，同一帶輪上的帶必須同時更換，不能新舊帶并用，以免長短不一而受力不均。4.膠帶不宜與酸、堿或油等接觸；工作溫度不應超過60oC。第36頁/共61頁設計：潘存云節(jié)園節(jié)線組成：同步帶（同步齒形帶）是以鋼絲為抗拉體，外包聚氨脂或橡膠。

同步帶傳動簡介結構特點：橫截面為矩形，帶面具有等距橫向齒的環(huán)形傳動帶，帶輪輪面也制成相應的齒形。傳動特點：靠帶齒與輪齒之間的嚙合實現(xiàn)傳動，兩者無相對滑動，而使圓周速度同步，故稱為同步帶傳動。Pb重要參數(shù)優(yōu)點：1.傳動比恒定；2.結構緊湊；3.由于帶薄而輕，抗拉強度高，故帶速高達40m/s，傳動比可達10，傳遞功率可達200KW；4.效率高，高達0.98。缺點：成本高；對制造和安裝要求高。pb節(jié)距第37頁/共61頁§11-2鏈傳動設計第38頁/共61頁一

鏈傳動的類型、特點和應用1、鏈傳動的組成及主要類型鏈傳動是由具有特殊齒廓的主動鏈輪、從動鏈輪和一條閉合的鏈條組成（圖8-14）。依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力圖8-14按用途不同，鏈可分為傳動鏈、起重鏈和輸送鏈。第39頁/共61頁2、鏈傳動的特點鏈傳動兼有帶傳動和齒輪傳動的特點。主要優(yōu)點是1）可用于兩軸中心距較大的傳動；2）傳動效率較高；3）與帶傳動比較，它的平均傳動比能保持不變；4）作用在軸上的壓力比帶傳動?。?）結構緊湊。

其缺點是：1）瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差；2）只限于平行軸間的傳動；2）無過載保護作用；工作時噪聲較大。3）安裝精度要求較高等。3、鏈傳動的應用因其經(jīng)濟、可靠，廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、起重、運輸、石油、化工行業(yè)的機械傳動中。第40頁/共61頁二

傳動鏈的結構特點1、鏈的種類和結構傳動鏈可分為滾子鏈和齒形鏈兩種。1.）滾子鏈（圖8-15）即套筒滾子鏈，它是有內鏈板1、套筒2、銷軸3、外鏈板4和滾子5構成。圖8-15相鄰兩滾子外圓中心之間的距離稱為節(jié)距p。單排鏈、多排鏈。滾子鏈已標準化，標記為鏈號-排數(shù)*整數(shù)滾節(jié)數(shù)標準編號例：16A—1*90GN1243.1—83A系列、節(jié)距為25.40mm。第41頁/共61頁鏈條材料：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構：滾子套筒銷軸內鏈板外鏈板

第42頁/共61頁鏈條的主要參數(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。結構類型：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雙排滾子鏈第43頁/共61頁設計：潘存云設計：潘存云鏈條長度以鏈節(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，通常應避免采用。過渡鏈節(jié)第44頁/共61頁2）齒形鏈（圖8-16）

齒形鏈由許多以鉸鏈連接起來的齒形鏈板構成。

工作時，鏈板的齒形部分與鏈輪輪齒相嚙合，傳動平穩(wěn)，噪聲小，故又稱為無聲鏈。圖8-16第45頁/共61頁設計：潘存云優(yōu)點：與滾子鏈相比，齒形鏈運轉平穩(wěn)、噪聲小、承

受沖擊載荷的能力高。缺點：結構復雜、價格較貴、比較重。應用場合：多應用于高速（鏈速可達40m/s）或運動精度要求較高的場合。齒形鏈板的兩側是直邊，工作時鏈板的側邊與鏈輪齒廓相嚙合。鏈板的成形孔內裝入棱柱，兩棱柱相互滾動，可減小摩擦和磨損。p直邊直邊O60?第46頁/共61頁2、鏈輪

鏈輪的齒形應保證在鏈條與鏈輪的良好嚙合的情況下，使鏈條鉸鏈能自由地進入和退出嚙合。對于滾子鏈，標準規(guī)定的端面齒形如圖8-17。鏈輪的結構和齒輪很相似，但也有區(qū)別：齒廓不同，齒寬通常要比齒輪的小。

直徑小的鏈輪可與軸制成一體；直徑較大的鏈輪可有多種不同的結構型式，也可做成齒圈能更換的結構（圖8-18）。圖8-17第47頁/共61頁圖8-18第48頁/共61頁鏈輪的結構實心式——小直徑第49頁/共61頁孔板式——中等直徑鏈輪的結構實心式——小直徑第50頁/共61頁設計：潘存云設計：潘存云組合式——大直徑，齒圈可更換?？装迨健械戎睆芥溳喌慕Y構實心式——小直徑第51頁/共61頁鏈輪的材料

鏈輪的材料應能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強度，由于小鏈輪的工作情況較大鏈輪的惡劣些，故小鏈輪通常采用較好的材料制造。材料熱處理熱處理后硬度應用范圍

15、2050~60HRCz<25，有沖擊載荷的主從動輪35正火160~200HBS在正常工作條件下，齒數(shù)Z>25的鏈輪40、50、ZG310-570淬火、回火40~50HRC無劇烈振動及沖擊的鏈輪15Cr、20Cr50~60HRC滲碳、淬火、回火有動載荷及傳遞角大功率的重要鏈輪Z<25Q235、Q23735SiMn、焊接后退火140HBS中等速度、傳遞較大功率的鏈輪35SiMn、40Cr35CrMo淬火、回火40~50HRC使用優(yōu)質鏈條、重要的鏈輪灰鑄鐵(HT150以上)淬火、回火260~280HBSz>50的從動鏈輪滲碳、淬火、回火功率小于6kW、速度較高、要求傳動平穩(wěn)和噪聲小的臉輪夾布膠木第52頁/共61頁β1、鏈傳動的速度分析鏈條的平均線速度：平均傳動比為：R1ω1ω1分度圓瞬時線速度：鏈條的瞬時線速度沿AB方向，νAB鏈條進入鏈輪后形成折線，因此鏈傳動相當于一對多邊形輪之間的傳動。其大小為：三、鏈傳動的運動特性

潘存云教授研制R1鏈條的瞬時線速度沿垂直方向的分量為：第53頁/共61頁β為相位角：鏈輪每轉過一齒，鏈速時快時慢變化一次。由此可知，當鏈輪等速回轉時，瞬時鏈速和順時傳動比都作周期性變化。變化范圍ββνxAB180?z1180?z1潘存云教授研制R1R1ω1鏈速分量作周期性變化，從而使鏈條上下抖動。鏈速分量:ω1第54頁/共61頁同理，對于從動輪，也有：ββνxAB180?z1180?z1潘存云教授研制R1R1ω1上式表明，當主動鏈輪作等速轉動時，從動鏈輪隨γ、β的變化作周期性的