１４.１帶傳動(dòng)概述１４.１.１帶傳動(dòng)的組成如圖１４－１所示，帶傳動(dòng)由主動(dòng)帶輪１、從動(dòng)帶輪２和傳動(dòng)帶３組成，工作時(shí)依靠帶與帶輪之間的摩擦或嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。１４.１.２帶傳動(dòng)的主要類型根據(jù)工作原理的不同，帶傳動(dòng)分為：（１）摩擦式帶傳動(dòng)。依靠帶與帶輪間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。（２）嚙合式帶傳動(dòng)。依靠帶上的齒或孔與帶輪上的齒或孔嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。１.摩擦式帶傳動(dòng)下一頁(yè)返回１４.１帶傳動(dòng)概述根據(jù)帶的截面形狀不同可分為平帶傳動(dòng)（矩形截面）［如圖１４－２（ａ）所示］、Ｖ帶傳動(dòng)（梯形截面）［如圖１４－２（ｂ）所示］、多楔帶［如圖１４－２（ｃ）所示］、圓帶（圓截面）［如圖１４－２（ｄ）所示］等類型。（１）平帶傳動(dòng)。平帶的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，其工作表面為內(nèi)表面，平帶撓曲性好，易于加工，在傳動(dòng)中心距較大場(chǎng)合應(yīng)用較多。（２）Ｖ帶傳動(dòng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.１帶傳動(dòng)概述Ｖ帶俗稱三角帶，其工作表面為兩側(cè)面，Ｖ帶與平帶相比，在相同的正壓力作用下，Ｖ帶的當(dāng)量摩擦因數(shù)大，故能傳遞較大的功率，況且Ｖ帶結(jié)構(gòu)緊湊，因此應(yīng)用廣泛。（３）多楔帶傳動(dòng)。多楔帶是在平帶基體上由多根Ｖ帶組成的傳動(dòng)帶，兼有平帶撓曲性好及Ｖ帶傳動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以避免使用多根Ｖ帶時(shí)長(zhǎng)度不等，受力不均勻等缺點(diǎn)。（４）圓帶傳動(dòng)。圓帶通常用棉繩或皮革制成。圓帶傳動(dòng)能力小，適合于儀器和家用機(jī)械，如縫紉機(jī)等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.１帶傳動(dòng)概述２.嚙合式帶傳動(dòng)嚙合式帶傳動(dòng)分為同步帶傳動(dòng)如圖１４－１（ｂ）所示和齒孔帶傳動(dòng)，其兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確、功率較大、線速度較高的場(chǎng)合。１４.１.３帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用帶是彈性元件，因此帶傳動(dòng)有以下特點(diǎn)。（１）能吸收振動(dòng)，緩和沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。（２）過載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，防止其他機(jī)件損壞，起到過載保護(hù)作用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.１帶傳動(dòng)概述（３）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)方便，成本低。（４）帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動(dòng)，故不能保證恒定的傳動(dòng)比，傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率較低。（５）由于帶工作時(shí)需要張緊，帶對(duì)帶輪軸有很大的壓軸力。（６）帶傳動(dòng)裝置外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。（７）帶的壽命較短，需要經(jīng)常更換。（８）不適用于高溫、易燃及有腐蝕介質(zhì)的場(chǎng)合。摩擦帶傳動(dòng)適用于要求傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比要求不準(zhǔn)確、中小功率的遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。一般情況下，帶傳動(dòng)的傳遞功率Ｐ≤１００ｋＷ，帶速ｖ＝５～２５ｍ／ｓ，傳動(dòng)比ｉ≤７，傳動(dòng)效率η＝０.９０～０.９５。上一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析１４.２.１帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)安裝時(shí)，需要把帶緊套在兩個(gè)帶輪的輪緣上，這時(shí)帶沒有工作，帶就受到張緊力Ｆ０作用，且傳動(dòng)帶各處的張緊力相等，如圖１４－３（ａ）所示。當(dāng)帶傳動(dòng)工作時(shí)，主動(dòng)帶輪以轉(zhuǎn)速ｎ１轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)帶輪靠摩擦力帶動(dòng)傳動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)帶又靠摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)帶輪以ｎ２的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，傳動(dòng)帶在帶輪兩邊的拉力就發(fā)生了變化，傳動(dòng)帶繞入主動(dòng)帶輪的一邊被拉得更緊，其拉力Ｆ０增加到Ｆ１；另一邊則相應(yīng)地被放松，帶所受的拉力Ｆ０減少到Ｆ２。拉力增大的邊稱為緊邊，拉力減少的邊稱為松邊。兩邊拉力的差稱為有效圓周力，也叫有效拉力，以Ｆ表示，即Ｆ＝Ｆ１－Ｆ２。下一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析Ｆ也應(yīng)等于帶與帶輪之間的摩擦力的總和，即假定帶工作時(shí)的總長(zhǎng)度不變，則緊邊拉力的增量（Ｆ１－Ｆ０）近似等于松邊拉力的減少量（Ｆ０－Ｆ２），即Ｆ１－Ｆ０＝Ｆ０－Ｆ２，于是得傳動(dòng)帶在即將打滑時(shí)，緊邊拉力Ｆ１和松邊拉力Ｆ２之間的關(guān)系公式（即歐拉公式）上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析由式（１４－１）、式（１４－２）和式（１４－３），整理可得１４.２.２帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析傳動(dòng)帶工作時(shí)，有３種應(yīng)力作用。１.緊邊拉力和松邊拉力引起的應(yīng)力帶工作時(shí)，緊邊拉力Ｆ１（Ｎ）和松邊拉力Ｆ２（Ｎ）引起的應(yīng)力σ１和σ２（ＭＰａ）分別為上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析２.離心力引起的應(yīng)力沿帶輪輪緣弧面運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)帶，由于具有一定的質(zhì)量，就不可避免地受到離心力的作用。在帶內(nèi)會(huì)引起離心拉力Ｆｃ及相應(yīng)的拉應(yīng)力σｃ。設(shè)帶以速度ｖ繞帶輪運(yùn)動(dòng)，帶中的離心拉應(yīng)力σｃ（ＭＰａ）為３.彎曲應(yīng)力帶在工作時(shí)，帶繞上大小帶輪的部分會(huì)產(chǎn)生彎曲，由于彎曲所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力分別為σｂ１、σｂ２，則上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析由式（１４－７）可見：帶輪直徑越小，帶越厚，彎曲應(yīng)力愈大。為了增大帶的使用壽命，小帶輪直徑不能取得過小。一般應(yīng)不小于該型號(hào)傳動(dòng)帶規(guī)定的帶輪最小直徑ｄｍｉｎ。帶中各截面上的應(yīng)力大小，如用自該處所作的徑向線長(zhǎng)短可畫成如圖１４－４所示的應(yīng)力分布圖。由圖１４－４可見，帶在工作中所受的應(yīng)力是變化的，最大應(yīng)力在由緊邊進(jìn)入小帶輪處。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析由于傳動(dòng)帶在變應(yīng)力的狀態(tài)下工作，所以帶傳動(dòng)容易產(chǎn)生疲勞破壞。１４.２.３帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)、打滑及其傳動(dòng)比１.彈性滑動(dòng)帶是彈性體，受力后會(huì)產(chǎn)生彈性變形，帶受力不同時(shí)，彈性變形量不同，由此引起帶與帶輪之間在微小范圍內(nèi)的相對(duì)滑動(dòng)，稱為帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)使得從動(dòng)輪的圓周速度小于主動(dòng)輪的圓周速度，是帶傳動(dòng)不能保證準(zhǔn)確傳動(dòng)比的原因。彈性滑動(dòng)在摩擦傳動(dòng)中是不可避免的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析由于彈性滑動(dòng)引起的從動(dòng)輪圓周速度的降低率稱為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)系數(shù)，用ε表示，即考慮彈性滑動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)比為一般帶傳動(dòng)的滑動(dòng)系數(shù)ε＝０.０１～０.０２，因ε值很小，非精確計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)。這時(shí)帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.２帶傳動(dòng)的工作原理及工作能力分析２.打滑在一定的條件下，帶傳動(dòng)有一極限摩擦力Ｆｆｍａｘ，當(dāng)傳動(dòng)所需要的圓周力大于極限摩擦力時(shí)，由于過載傳動(dòng)帶將在帶輪輪緣上產(chǎn)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑時(shí)，傳動(dòng)帶的速度迅速下降，使傳動(dòng)失效。帶傳動(dòng)正常工作時(shí)是不允許打滑的。打滑是可以避免的。上一頁(yè)返回１４.３普通V帶和V帶輪Ｖ帶分為普通Ｖ帶、窄Ｖ帶、寬Ｖ帶、大楔角Ｖ帶、汽車Ｖ帶等多種類型，其中普通Ｖ帶應(yīng)用最為廣泛。以下主要介紹普通Ｖ帶。１４.３.１普通Ｖ帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)１.普通Ｖ帶的結(jié)構(gòu)和參數(shù)普通Ｖ帶為無接頭的環(huán)形帶，由頂膠、底膠、抗拉體和包布層組成，如圖１４－５所示。包布層由膠帆布制成，抗拉體由幾層膠簾布或一排膠線繩制成，前者為簾布結(jié)構(gòu)Ｖ帶，后者稱為繩芯結(jié)構(gòu)Ｖ帶，簾布結(jié)構(gòu)Ｖ帶抗拉強(qiáng)度大，承載能力較強(qiáng)，繩芯結(jié)構(gòu)Ｖ帶柔韌性好，抗彎強(qiáng)度高，但承載能力較差。下一頁(yè)返回１４.３普通V帶和V帶輪Ｖ帶繞在帶輪上時(shí)產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸長(zhǎng)，內(nèi)層受壓縮短，內(nèi)外層之間必有一長(zhǎng)度不變的中性層，其寬度ｂｐ稱為節(jié)寬，見表１４－２。Ｖ帶輪上與ｂｐ相應(yīng)的帶輪直徑ｄｄ稱為基準(zhǔn)直徑。與帶輪基準(zhǔn)直徑相應(yīng)的帶的周線長(zhǎng)度稱為基準(zhǔn)長(zhǎng)度，用Ｌｄ表示，見表１４－１。兩帶輪軸線間的距離ａ稱為中心距，帶與帶輪接觸弧所對(duì)應(yīng)的中心角稱為包角α，見圖１４－１（ａ）。２.普通Ｖ帶的標(biāo)記上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.３普通V帶和V帶輪１４.３.２Ｖ帶輪１.帶輪設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)Ｖ帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小且質(zhì)量分布均勻；足夠的承載能力；良好的結(jié)構(gòu)工藝性；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。２.帶輪的材料帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為ＨＴ１５０或ＨＴ２００，允許的最大圓周速度為２５ｍ／ｓ；轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜采用鑄鋼（或用鋼板沖壓后焊接而成）；小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.３普通V帶和V帶輪普通Ｖ帶已標(biāo)準(zhǔn)化，按截面尺寸從小到大可分為Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ七種型號(hào)，各種型號(hào)Ｖ帶的截面尺寸見表１４－２。３.結(jié)構(gòu)尺寸Ｖ帶輪由輪緣、輪轂、輪輻３部分組成。直徑較小時(shí)可采用實(shí)心式，如圖１４－６（ａ）所示；中等直徑帶輪采用腹板式，如圖１４－６（ｂ）（ｃ）所示；直徑大于３５０ｍｍ時(shí)可采用輪輻式，如圖１４－６（ｄ）所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.３普通V帶和V帶輪輪轂與輪輻尺寸如圖１４－６所示，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，輪緣尺寸見表１４－３。４.帶輪的標(biāo)記上一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)１４.４.１帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和帶的疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則是：在保證不打滑的前提下，具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命。１４.４.２單根Ｖ帶的基本額定功率根據(jù)帶傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則，通過實(shí)驗(yàn)可得單根普通Ｖ帶的基本額定功率Ｐ０（表１４－４）.當(dāng)實(shí)際使用條件與實(shí)驗(yàn)條件不相符時(shí)，應(yīng)對(duì)Ｐ０值進(jìn)行修正。因此，在實(shí)際使用條件下單根普通Ｖ帶許用的額定功率［Ｐ０］為下一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)１４.４.３普通Ｖ帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算１.已知條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)Ｖ帶傳動(dòng)的已知條件一般為：原動(dòng)機(jī)的性能，傳動(dòng)用途，傳遞的功率Ｐ，兩輪的轉(zhuǎn)速ｎ１、ｎ２（或傳動(dòng)比ｉ１２），工作條件及外廓尺寸要求等。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定普通Ｖ帶的型號(hào)、基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ｌｄ和根數(shù)ｚ；確定帶輪的材料、基準(zhǔn)直徑ｄｄ１、ｄｄ２及結(jié)構(gòu)尺寸；確定傳動(dòng)的中心距ａ、計(jì)算初拉力Ｆ０及作用在軸上的壓力ＦＱ；選擇張緊裝置。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)２.設(shè)計(jì)步驟和方法（１）確定計(jì)算功率。（２）選擇Ｖ帶的型號(hào)。根據(jù)計(jì)算功率Ｐｃ和小帶輪轉(zhuǎn)速ｎ１，按圖１４－７選擇普通Ｖ帶的型號(hào)。當(dāng)選擇的坐標(biāo)點(diǎn)在兩種型號(hào)分界線附近時(shí)，應(yīng)按兩種型號(hào)分別進(jìn)行計(jì)算，然后擇優(yōu)選用。（３）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑ｄｄ１、ｄｄ２。一般?。洌洌薄荩洌洌恚椋睿簦洌洌边^小則帶的彎曲應(yīng)力太大而導(dǎo)致帶的壽命降低；反之，則帶傳動(dòng)的外廓尺寸增大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表１４－８規(guī)定了帶輪的最小基準(zhǔn)直徑ｄｄｍｉｎ。大帶輪的基準(zhǔn)直徑ｄｄ２由下式計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)直徑ｄｄ１、ｄｄ２應(yīng)符合帶輪基準(zhǔn)直徑尺寸系列。（４）驗(yàn)算帶速ｖ。（５）確定中心距ａ和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ｌｄ。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)①初定中心距ａ０。對(duì)于沒有限定中心距的情況，可按下式初選中心距。若已限定中心距的范圍，則ａ０應(yīng)在所限定的范圍內(nèi)取值。②確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ｌｄ。按下式初步計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ｌｄ０。由Ｌｄ０和Ｖ帶的型號(hào)查表１４－１，選取接近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ｌｄ。③確定實(shí)際中心距ａ。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)考慮安裝、張緊和調(diào)整等，中心距需要有一定的調(diào)整范圍，一般為（６）驗(yàn)算小帶輪包角α１。（７）確定帶的根數(shù)ｚ。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶的根數(shù)ｚ應(yīng)圓整為整數(shù)。為使各根帶受力均勻，帶的根數(shù)ｚ不能太多，一般ｚ＝２～５為宜，最多不多于８～１０根。否則應(yīng)加大帶輪基準(zhǔn)直徑或選擇較大型號(hào)的Ｖ帶，重新設(shè)計(jì)。（８）確定單根Ｖ帶的初拉力Ｆ０。保持適當(dāng)?shù)某趵κ菐鲃?dòng)正常工作的必要條件。初拉力過小，則傳動(dòng)時(shí)摩擦力過小易打滑；過大則降低帶的壽命，并增大了軸和軸承的壓力。單根Ｖ帶的初拉力可按下式計(jì)算。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.４普通V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（９）計(jì)算作用在帶輪軸上的壓力ＦＱ。為了設(shè)計(jì)軸和軸承，必須求出Ｖ帶作用在軸上的壓力ＦＱ。ＦＱ可按下式計(jì)算。上一頁(yè)返回１４.５V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)１４.５.１Ｖ帶傳動(dòng)的張緊由于帶使用一段時(shí)間后，會(huì)產(chǎn)生塑性變形而松弛，使帶的張緊力減小，其傳動(dòng)能力降低，因而要重新張緊，以保持傳動(dòng)能力。常用的張緊方法有以下兩種。１.調(diào)整中心距當(dāng)中心距可調(diào)時(shí)，加大中心距，使帶張緊。調(diào)節(jié)中心距的張緊裝置有以下兩類。（１）定期張緊裝置。采用定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的張緊力，使帶重新張緊。常見的有滑道式和擺架式兩種結(jié)構(gòu)。下一頁(yè)返回１４.５V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)如圖１４－８（ａ）所示，在水平或傾斜度不大的傳動(dòng)中，可用滑道式的方法。將裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在制有滑道的基板上，要調(diào)節(jié)帶的張緊力時(shí)，松開基板上各螺栓的螺母，旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘，將電動(dòng)機(jī)向右推移到所需的位置，然后擰緊螺母。如圖１４－８（ｂ）所示，在垂直或接近垂直的傳動(dòng)中，可用擺架式的方法。將裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在可調(diào)整的擺架上，通過調(diào)整螺栓使電動(dòng)機(jī)擺動(dòng)將帶張緊。（２）自動(dòng)張緊裝置。如圖１４－８（ｃ）所示，將裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在浮動(dòng)的擺架上，利用電動(dòng)機(jī)的自重，使帶輪繞固定軸擺動(dòng)，以自動(dòng)保持張緊力。上一頁(yè)下一頁(yè)返回１４.５V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)２.采用張緊輪當(dāng)中心距不能調(diào)節(jié)時(shí)，可采用張緊輪將帶張緊，如圖１４－９所示。張緊輪一般放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲，同時(shí)張緊輪還應(yīng)盡量靠近大輪，以免過分影響帶在小輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同，且直徑小于小帶輪的直徑。１４.５.２帶傳動(dòng)的安裝和維護(hù)