2第四章帶傳動第一節(jié)概述第二節(jié)帶傳動工作情況分析第三節(jié)

V帶傳動的設計計算第四節(jié)帶傳動結構設計第五節(jié)其他帶傳動簡介3拖拉機發(fā)動機帶傳動帶傳動在哪？帶的形狀長什么樣呢？V型帶4生產(chǎn)線上的帶傳動帶傳動在哪？帶的形狀長什么樣呢？平帶5早期工業(yè)機器人關節(jié)處的帶傳動帶傳動在哪？帶的形狀長什么樣呢？齒型帶6學習目標1.能解釋帶傳動的類型、特點和應用2.能說明帶傳動的工作原理，界定帶傳動的幾何關系，會分析帶傳動的受力和應力，能證明和解釋帶的彈性滑動和打滑現(xiàn)象3.會分析帶傳動的最大有效圓周力，能說明帶傳動的失效情況和設計準則，會判斷單根帶所能傳遞的功率4.能按照設計步驟，設計計算V帶傳動各項參數(shù)5.能敘述其他帶傳動的原理和結構7現(xiàn)代的機器由四個部分組成

動力部分（原動機，如電動機等）

傳動部分（如齒輪傳動、帶傳動等）

工作部分(執(zhí)行機構，如車輪、走刀架等）

控制部分

（如數(shù)控系統(tǒng)等）現(xiàn)代的機器由幾部分組成？8一、帶傳動的組成及工作原理由主動帶輪1、從動帶輪3和傳動帶2以及機架組成。按傳動原理分：摩擦帶傳動和同步帶傳動第一節(jié)概述摩擦帶傳動：由于傳動帶緊套在帶輪上，帶與帶輪之間產(chǎn)生的摩擦力傳遞運動和動力。

同步帶傳動：依靠帶內(nèi)周的等距橫向齒與帶輪相應齒槽間的嚙合傳遞運動和動力。9二、帶傳動的類型、特點和應用（一）帶傳動的類型

根據(jù)帶的截面形狀：平帶V帶圓帶多楔帶傳動第一節(jié)概述1011平帶傳動：結構簡單、制造容易、傳動效率較高、帶的壽命較長，適用于較大中心距的遠距離傳動。V帶傳動：橫截面為梯形，其兩側面為工作面。V帶傳動的工作能力較平帶傳動大。在一般機械中，V帶傳動已取代了平帶傳動而成為應用最廣的帶傳動裝置，故本章主要介紹V帶傳動。多楔帶傳動：兼有平帶和V帶傳動的優(yōu)點，適于結構緊湊、傳遞功率較大的場合。圓帶：結構簡單，多用于小功率傳動，如儀器和家用器械中。第一節(jié)概述12（二）帶傳動的特點（三）應用范圍優(yōu)點：

1）運行平穩(wěn)，噪聲?。?/p>

2）能緩沖沖擊載荷；

3）構造簡單，精度低，特別是在中心距大的地方；

4）不用潤滑，維護成本低；

5）過載時打滑，可以保護傳動系統(tǒng)中的其他零件。缺點：

1）存在彈性滑動，效率低，傳動比不準確（同步帶除外）；

2）帶的壽命較短，且不宜于高溫、易燃、易爆等場合；

3）軸上的壓軸力和輪廓尺寸大；帶傳動的應用范圍很廣，特別是在傳動中心距大的場合，如農(nóng)業(yè)機械、食品機械、汽車、自動化設備等。第一節(jié)概述13指出帶傳動的類型？V帶傳動平帶傳動（輸送帶）1分鐘便利貼三、V帶的類型、特點和結構V帶有普通V帶(a)、窄V帶(b)、聯(lián)組V帶(c)、齒形V帶(d)、大楔角V帶(e)、寬V帶(f)等多種類型。其中普通V帶和窄V帶已標準化。普通V帶有Y、Z、A、B、C、D、E七種型號。窄V帶分為基準寬度制的窄V帶和有效寬度制的窄V帶，基準寬度制窄V帶有SPZ、SPA、SPB、SPC四種型號。第一節(jié)概述15V帶由包布、頂膠、抗拉體及底膠等部分構成?？估w用來承受基本拉力。按抗拉體的結構可分為簾布芯V帶和繩芯V帶兩種類型。繩芯V帶撓性好，抗彎強度高，適用于轉速較高，帶輪直徑較小，要求結構緊湊場合。簾布芯V帶制造方便，抗拉強度較高，但易伸長、發(fā)熱和脫層。節(jié)線——V帶彎曲時，在帶中保持原長度不變的一條周線。節(jié)寬bp——由全部節(jié)線構成的面稱為節(jié)面，節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬?；鶞手睆絛d——與所配用V帶的節(jié)寬bp相對應的帶輪直徑?；鶞书L度Ld——在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度，基準長度系列見表4-3。節(jié)面第一節(jié)概述16第二節(jié)帶傳動工作情況的分析一、帶傳動中的受力分析安裝時，帶必須以一定的預緊力F0緊套在帶輪上Ffn2FfF1帶工作前：帶工作時：F0F0此時，帶只受預緊力F0作用n1F2F2松邊－退出主動輪的一邊緊邊－進入主動輪的一邊由于摩擦力的作用：緊邊拉力--由F0

增加到F1；松邊拉力--由F0

減小到F2

。Ff

－帶輪作用于帶的摩擦力F117Fe

－

有效拉力帶是彈性體，工作后可認為其總長度不變緊邊拉力增量＝松邊拉力減量即F1

-F0

＝

F0-F2

F1

＝F0

＋Fe/2F2

＝F0

－Fe/2再由Fe=F1

–F2，得：帶所傳遞的功率為：P增大時，所需的Fe

加大。但Ff

不可能無限增大，有一極限值，即最大摩擦力(臨界值，最大有限圓周力）

Ffmax。

Ffmax≥Fe時，帶傳動才能正常運轉。若有效拉力超出此值時，傳動帶將在帶輪上打滑。F1F2FfFe=

Ff

=F1

–F2

帶速v(m/s)Fe(N)P=Fev(W)第二節(jié)帶傳動工作情況的分析18二、帶傳動的最大有效拉力及其影響因素帶傳動中，當帶有打滑趨勢時，摩擦力即達到極限值，也即帶傳動的有效拉力達到最大值。柔韌體摩擦的歐拉公式式中，f——摩擦因數(shù)（對V型帶用fv代）；

——帶在帶輪上的包角（rad），一般為主動輪。小輪包角：大輪包角：第二節(jié)帶傳動工作情況的分析19最大有效拉力Fec

最大有效拉力Fec與下列因素有關：（1）預緊力F0

：Fec與

F0成正比。（2）包角

：Fec與

成正比。由于小帶輪上的包角

1較小，因此Fec取決于

1的大小。（3）摩擦因數(shù)f：Fec與

f成正比。f與帶及帶輪的材料和表面狀況、工作環(huán)境等有關。

此外帶的單位質量q和帶速v對Fec也有影響，帶的q，v越大，F(xiàn)ec越小，故高速傳動時帶的質量要盡可能輕。

Fe=F1–F2F1

＝F0

＋Fe/2F2

＝F0

－Fe/2第二節(jié)帶傳動工作情況的分析20三、帶的應力分析工作時，帶橫截面上的應力由三部分組成：（一）拉應力

A

－帶的橫截面積第二節(jié)帶傳動工作情況的分析21（二）彎曲應力

b式中E——帶材料的彈性模量（MPa）；

dd——帶輪基準直徑（mm）；

h——帶的高度（mm）。

h越大、dd越小時，彎曲應力就越大。故帶繞在小帶輪上時的彎曲應力大于大帶輪上的彎曲應力。

為了避免彎曲應力過大，帶輪的基準直徑就不能過小。V帶輪的最小基準直徑見表4-5

。

第二節(jié)帶傳動工作情況的分析22（三）離心拉應力帶在繞過帶輪時作圓周運動，從而產(chǎn)生離心力，并在帶中引起離心拉力FC，從而在帶中引起離心拉應力，作用在整個帶長上。式中q——V帶的單位長度質量（kg/m），見表4-6

v——帶的線速度（m/s）

A–––帶的截面積（mm2）

第二節(jié)帶傳動工作情況的分析表4-6V帶的單位長度質量（摘自GB/T13575.1-2008）帶型YZSPZASPABSPBCSPCDEddmin/mm0.040.060.070.100.120.170.200.300.370.600.8723帶傳動在傳遞動力時，帶中產(chǎn)生拉應力σ1、彎曲應力σb和離心拉應力σc，其應力分布如圖所示。在緊邊進入主動輪處帶的應力最大（減速傳動時），其值為帶是在變應力下工作的，當應力循環(huán)次數(shù)達到一定數(shù)值后，帶將產(chǎn)生疲勞破壞。第二節(jié)帶傳動工作情況的分析24四、彈性滑動和打滑（一）彈性滑動帶傳動在工作時，帶受到拉力后要產(chǎn)生彈性變形。由于帶所受的拉力是變化的，因此帶彈性變形也是變化的。當帶在b點繞上主動輪時，帶的速度v和主動輪的圓周速度v1是相等的。但在帶自b點轉到c點的過程中，所受拉力由F1逐漸降到F2，彈性伸長量也要相應減小。這樣帶一面隨帶輪前進，一面向后收縮，因此帶的速度低于主動輪的圓周速度，造成兩者之間發(fā)生相對滑動。

在從動輪上，情況正好相反，即帶的速度v大于從動輪的圓周速度v2，兩者之間也發(fā)生相對滑動。

第二節(jié)帶傳動工作情況的分析25

由于帶傳動中存在著帶的彈性變形的變化，導致了帶與帶輪之間有一定的相對速度，因此存在帶與帶輪間的相對滑動。這種因彈性變形而引起的相對滑動稱之為帶傳動的彈性滑動。

彈性滑動是帶傳動中無法避免的一種正常的物理現(xiàn)象。由于彈性滑動的存在，使帶溫度升高，降低了傳動效率；從動輪的圓周速度v2低于主動輪的圓周速度v1，即產(chǎn)生了速度損失。這就使得帶傳動不能保證準確的傳動比。其降低量可用滑動率ε來表示。在考慮彈性滑動的情況下，帶傳動的傳動比為：式中n1、n2——分別為主、從動輪的轉速（r/min）；

dd1、dd2——分別為主、從動輪的基準直徑(mm)。1%~2%,粗略計算可忽略不計第二節(jié)帶傳動工作情況的分析26

打滑是由過載引起的帶在帶輪上的全面滑動。打滑是可以避免的。彈性滑動不能避免。

接觸弧可分成有相對滑動（滑動?。┖蜔o相對滑動（靜弧）兩部分，兩段弧所對應的中心角，分別稱為滑動角（

）和靜角（

）。實踐證明，靜弧總是出現(xiàn)在帶進入帶輪的這一邊上，動弧總是發(fā)生在離開帶輪的一側。帶不傳遞載荷時，滑動角為零，隨著載荷增加，滑動角逐漸加大而靜角則在減小，當滑動角增大到包角時，達到極限狀態(tài)，帶傳動的有效拉力達最大值，帶就開始打滑。（二）打滑第二節(jié)帶傳動工作情況的分析如何避免打滑？27第三節(jié)V帶傳動的設計計算

根據(jù)帶傳動的工作情況分析可知，帶傳動的失效形式有帶的疲勞斷裂、打滑和磨損。

帶的打滑和疲勞斷裂是最常見的失效形式，因此，帶傳動的設計準則是：既要在工作中充分發(fā)揮其工作能力而又不打滑，同時還要求傳動帶有足夠的疲勞強度，以保證一定的使用壽命。一、帶傳動的失效形式、設計準則及單根V帶的基本額定功率（一）帶傳動的失效形式、設計準則28（二）單根V帶的基本額定功率1）由疲勞強度條件得：

2）由帶傳動不打滑條件：傳遞的臨界功率為：單根V帶所能傳遞的功率P1為：表4-9（單根普通V帶）或表4-11（單根窄V帶）

單根V帶功率：定義：指在一定預緊力作用下，帶傳動不發(fā)生打滑且有足夠疲勞壽命時所能傳遞的最大功率。第三節(jié)V帶傳動的設計計算293）許用應力式中j——繞過帶輪的數(shù)目

Lh——總工作時數(shù)（h）

v——帶速（m/s）

m——指數(shù)；

Ld——帶的基準長度（m）

C——由實驗得到的常數(shù)，取決于

帶的材料和結構對于一定規(guī)格、材質的帶，特定試驗條件下：在傳動比i=1（即包角

=180°）、特定帶長、載荷平穩(wěn)條件下，在108～109次的循環(huán)次數(shù)時，V帶的許用應力為：當與實驗條件不同時，將引入一系列的修正系數(shù)

（1）Kα包角系數(shù)，（表4-7）（2）KL帶長系數(shù)，（表4-3）（3）KA工作情況系數(shù)，（表4-8）（4）ΔP1功率的增量，（表4-10或表4-12）

第三節(jié)V帶傳動的設計計算30二、設計計算和參數(shù)選擇（一）設計數(shù)據(jù)、設計內(nèi)容A.已知條件是 （1）傳動的用途、工作情況和原動機類型 （2）傳遞的功率P （3）大、小帶輪的轉速n2和n1 （4）對傳動的尺寸要求等B.設計計算的主要內(nèi)容是確定 （1）V帶的型號、長度和根數(shù) （2）中心距 （3）帶輪基準直徑及結構尺寸 （4）作用在軸上的壓力等第三節(jié)V帶傳動的設計計算31（二）設計方法及參數(shù)選擇（1）確定計算功率Pca：（2）選擇V帶型號：式中P——傳遞的額定功率（kW）KA——工況系數(shù)（表4-8）根據(jù)計算功率Pca和小帶輪轉速n1選擇V帶型號

第三節(jié)V帶傳動的設計計算如何查表選帶型?選B型帶Pca=13kWn1=1450r/min計算功率Pca/kW32（3）確定帶輪基準直徑dd1和dd2

1）dd1≥dmin（表4-5）2）大帶輪基準直徑可按計算3）大、小帶輪直徑一般均應按帶輪基準直徑系列圓整（表4-13）4）驗算帶的速度v帶速一般在v=5~25m/s內(nèi)為宜v太大→離心力過大，減小了帶與帶輪間的接觸壓力→降低了傳動的工作能力，疲勞壽命降低，v太小→Fe(=1000P/v)過大→帶根數(shù)Z過多→帶輪寬度等尺寸增大dd1過小→彎曲應力過大→帶壽命降低第三節(jié)V帶傳動的設計計算帶速不滿足怎么辦？33（5）確定中心距a和V帶基準長度Ld

1）初定中心距2）初算基準長度3）選定相近的基準長度Ld（表4-3）4）確定實際中心距a5）中心距a范圍（考慮到中心距調(diào)整、補償F0

）最小中心距為最大中心距為第三節(jié)V帶傳動的設計計算34（6）驗算小帶輪上的包角

1

一般要求

1≥120°（特殊情況允許

1＝90°）如

1小于此值，可適當加大中心距a；若中心距不可調(diào)時，可加張緊輪。（7）確定V帶根數(shù)z

帶根數(shù)通常應小于10根（8）確定初拉力F0

安裝新帶時的初拉力應為上述初拉力計算值的1.5倍。（9）確定作用在軸上的壓力FQ

第三節(jié)V帶傳動的設計計算35

例1設計某鼓風機用普通V帶傳動。一電動機額定功率P=10kW，轉速n1=1450r/min，從動軸轉速n2=400r/min，中心距約為1500mm，每天工作24h。解：1）確定計算功率

由表4-8查得工況系數(shù)1.3，由式（4-18）得

2）選取普通V帶型號根據(jù)Pca=13kW，n=1450mm，由圖4-9選用B型普通V帶。3）確定帶輪基準直徑dd1、dd2

根據(jù)表4-5和圖4-9選取dd1=140mm因為dd1=140mm>ddmin=125mm第三節(jié)V帶傳動的設計計算36大帶輪基準直徑dd2為選取標準直徑dd2=500mm，實際傳動比i、從動輪的實際轉速分別為n2=n1/i=1450/（500/140）=1450/3.57（r/min）=406

r/min從動輪的轉速誤差率為在以內(nèi)，為允許值第三節(jié)V帶傳動的設計計算374）驗算帶速v帶速度在5-25m/s范圍內(nèi)。5）確定帶的基準長度Ld和實際中心距a按結構設計要求初步確定中心距由式（4-22）得

第三節(jié)V帶傳動的設計計算由表（4-3）選取Ld=4060mm。38由式（4-23）的實際中心距a為

中心距a的變動范圍為=1455mmamax=a+0.03Ld

=(1516+0.03×4060)mm=1638mm

第三節(jié)V帶傳動的設計計算396）校驗小帶輪包角由式（4-27）得7）計算V帶的根數(shù)z

由式（4-28）得

第三節(jié)V帶傳動的設計計算40根據(jù)，n=1440r/min，查表4-9，有P1=2.82KW由表4-10得功率增量?P1

由表4-3查得帶長度修正系數(shù)KL=1.13，由表4-7查得包角系數(shù)Kα=0.97，得普通帶根數(shù)取Z=4根

第三節(jié)V帶傳動的設計計算418）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ

由表查得B型普通V帶的每米質量q=0.17kg/m，根據(jù)式(4-29)得單根V帶的初拉力為

第三節(jié)V帶傳動的設計計算42由式(4-30)可得作用在軸上的壓力FQ

9）帶輪的結構設計（設計過程及帶輪工作圖略）

選用4根B-4000GB1171—89V帶，其中心距a=1516mm，帶輪直徑dd1=140，dd2=500，軸上壓力FQ=2067.4N。10）設計結果第三節(jié)V帶傳動的設計計算43第四節(jié)帶傳動結構設計一、V帶輪的結構設計（一）V帶輪設計的要求（二）V帶輪的材料質量小、分布均勻，加工工藝性及結構工藝性好、加工精度高。無過大的鑄造或焊接內(nèi)應力、轉速高時要經(jīng)過動平衡，帶速小于30m/s時，帶輪一般用HT200制造，高速時要用鋼材（鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成）制造，速度可達45m/s。小功率時可用鋁或塑料。（三）V帶輪的結構實心式輪輻式孔板式腹板式根據(jù)帶輪的基準直徑選擇結構形式44第四節(jié)帶傳動結構設計45第四節(jié)帶傳動結構設計46張緊目的：保證帶的傳動能力。張緊方法：定期張緊自動張緊張緊輪張緊張緊輪的位置一般張緊輪放在松邊的內(nèi)側靠近大輪處，使帶只受單向彎曲，且對小輪上的包角影響較小。張緊輪輪槽尺寸與帶輪相同，但直徑小于小輪的直徑。但也可放在外側靠小帶輪處。二、V帶傳動的張緊裝置由于傳動帶的材料不是完全彈性體，因而帶在工作一段時間后會發(fā)生塑性伸長而松弛，使張緊力降低。因此帶傳動需要有重新張緊的裝置，以保證正常工作。第四節(jié)帶傳動結構設計47第四節(jié)帶傳動結構設計48第四節(jié)帶傳動結構設計49第四節(jié)帶傳動結構設計50第四節(jié)帶傳動結構設計51第五節(jié)其他帶傳動簡介一、同步帶傳動的特點及應用同步帶的優(yōu)點：無相對滑動、帶長不變，傳動比穩(wěn)定。帶薄而輕，強度高，適合高速傳動。帶的柔性好可用直徑較小的帶輪，能獲得較大的傳動比