第八章.帶傳動

第三篇機械傳動

一、機器的組成二、傳動裝置三、傳動類型的選擇機器通常由動力機、傳動裝置和工作機組成定義：是實現(xiàn)能量傳遞及運動轉(zhuǎn)換的裝置作用：1）能量的分配與傳遞2）運動形式的改變3）運動速度的改變主要指標(biāo)：效率高、外廓尺寸小、質(zhì)量小，運動性能良好及符合生產(chǎn)條件等主要考慮因素：①功率的大小、效率高低②速度的大小③轉(zhuǎn)動比的大?、芡饫叽纰輦鲃淤|(zhì)量成本的要求第八章帶傳動

一、帶傳動的工作原理及特點

§8—1概述1、傳動原理——以張緊在至少兩輪上帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產(chǎn)生摩擦力來傳遞運動與動力3、優(yōu)點：1）有過載保護作用2）有緩沖吸振作用3）運行平穩(wěn)無噪音4）適于遠距離傳動（amax=15m）5）制造、安裝精度要求不高

缺點：1）有彈性滑動使傳動比i不恒定2）張緊力較大（與嚙合傳動相比）軸上壓力較大3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊4）打滑，使帶壽命較短5）帶與帶輪間會產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。2、傳動形式：1）開口傳動2）交叉?zhèn)鲃?）半交叉?zhèn)鲃?）張緊輪傳動a.平型帶傳動——最簡單，適合于中心距a較大的情況b.V帶傳動——三角帶c.多楔帶傳動——適于傳遞功率較大要求結(jié)構(gòu)緊湊場合d.同步帶傳動——嚙合傳動，高速、高精度，適于高精度儀器裝置中帶比較薄，比較輕。二、主要類型與應(yīng)用應(yīng)用：V=5m/S~25m/S，P〈500KW（平帶）

P〈700KW（V帶）§8—2帶與帶輪一、平帶和帶輪平帶的帶體薄、軟、輕，具有良好的耐彎曲性能，適用于小直徑帶輪傳動。高速運行時，帶體容易散熱，傳動平穩(wěn)。過去多采用絲、麻、合成纖維等編織物用耐磨膠粘合而成。近年來，普遍采用以尼龍薄片為強力層的片基復(fù)合膠帶，可用于高速的磨床、電影放映機、精密包裝機等高速裝置的傳動平帶用于高速傳動時，平帶應(yīng)制成無接頭環(huán)形平帶。帶輪的輪緣表面應(yīng)有中凸度，可使高速傳動平帶在運轉(zhuǎn)時自動保持在帶輪中部，以防滑移脫落。帶輪輪緣表面應(yīng)開若干條平行的圓弧環(huán)形溝槽，以使高速運轉(zhuǎn)時帶與帶輪緣表面間的截留空氣逸出，保證帶與帶輪間的貼合性并減少噪音對一般用途的普通平帶傳動，帶體可按傳動中心距的要求臨時對接成環(huán)形帶。二、V帶和帶輪

普通V帶是在一般機械傳動中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動帶，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,如右圖所示。普通V帶有：Y、Z、A、B、C、D、E等型號上述型號帶的截面依次增大窄V帶：１、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。２、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；３、帶的側(cè)面為內(nèi)凹曲面，帶在輪上彎曲時，帶側(cè)面變直，使之與輪槽保持良好的貼合；４、窄Ｖ帶承載能力較普通Ｖ帶可提高50%-150%，使用壽命長。窄V帶有：SPZ、SPA、SPB、SPC等型號上述型號帶的截面依次增大寬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(yīng)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(diào)速機構(gòu)靈活，使用時應(yīng)保持良好的潤滑V帶：無接頭的環(huán)行，各種型號帶的基準(zhǔn)長度Ld圖8.2三、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、V帶輪設(shè)計的要求

設(shè)計V帶輪應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)工藝性好、無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力、質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面要精細加工（表面粗糙度一般為

），以減少帶的磨損；各輪槽的尺寸和角度應(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，常用材料的牌號為HT150和HT200；轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼（或用鋼板沖壓后焊接而成）；小功率時可用鑄鋁或塑料。

標(biāo)注：例A2240——A型帶公稱長度Ld=2240mm3、結(jié)構(gòu)尺寸

鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種：實心式、腹板式、孔板式和輪輻式。

帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)帶的截型確定槽輪尺寸；帶輪的其它結(jié)構(gòu)尺寸通常按經(jīng)驗公式計算確定。確定了帶輪的各部分尺寸后，即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應(yīng)的技術(shù)要求等。

帶輪輪轂部分通常采用鍵聯(lián)接，目前脹緊聯(lián)接結(jié)構(gòu)用得越來越多。思考：V帶的楔角為400，而帶輪的槽角要小于400，為什么？四、其它帶傳動簡介多楔帶兼有Ｖ帶和平帶二者的優(yōu)點，既有平帶的柔軟、韌性好的特長，又有Ｖ帶結(jié)構(gòu)緊湊、高效率的優(yōu)點。因此應(yīng)用廣泛，其主要特點有：１、帶體為整體，傳動時長短不一現(xiàn)象可消除，充分發(fā)揮了膠帶的作用；２、空間相同時,多楔帶比普通V帶的傳動功率提高30％；３、帶體薄，柔軟性好，能適應(yīng)于小帶輪傳動；４、適用于高速傳動，帶速可高達40m／s，發(fā)熱少，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。多楔帶型號有：PH、PJ、PK、PL、PM同步帶傳動綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點。由于帶的工作面呈齒形，與帶輪的齒槽作嚙合傳動，并由帶的抗拉層承受負載，故帶與帶輪之間沒有相對滑動，從而使主、從動輪間能作無滑差的同步傳動。同步帶傳動的速度范圍很寬，從每分鐘幾轉(zhuǎn)到線速度40m／s以上，傳動效率可達99.5％，傳動比可達10，傳動功率從幾瓦到數(shù)百千瓦。同步帶現(xiàn)已在各種儀器、計算機、汽車、工業(yè)縫紉機、紡織機和其它通用機械中得到廣泛應(yīng)用。同步帶型號有：MXL、XXL、XL、L、H、XH、XXH等上述同步帶的節(jié)距依次增大。磁力金屬帶傳動是近年來發(fā)展的一種新型傳動?；驹硎牵嚎坷p繞在大、小帶輪輪輻上的激磁線圈產(chǎn)生磁場并吸引金屬帶，以產(chǎn)生較大的正壓力，從而大幅度地提高摩擦力而進行傳動的。同普通帶傳動相比，其特點是摩擦力的產(chǎn)生已不再是初張力單獨作用的結(jié)果，而是磁場吸引力與初張力的共同作用形式。這對提高傳動效率、增大傳動比及改善傳動性能等具有重要的理論意義。

由于磁力金屬帶傳動具有傳動功率大、傳動比范圍廣、允許線速度高、彈性滑動率小、傳動準(zhǔn)確、效率高等特點，因而可廣泛應(yīng)用于機床、紡織、汽車、化工、國防、通用機械以及高速、重載等重大裝備領(lǐng)域?！?—4帶傳動的計算基礎(chǔ)一、帶傳動的受力分析工作前:兩邊初拉力Fo=Fo工作時:兩邊拉力變化：①緊力Fo→F1；②松邊Fo→F2如果近似地認為帶工作時的總長度不便，則帶的緊邊拉力的增加量，應(yīng)等于松變拉力的減小量，即F1—Fo=Fo—F2F1—F2=摩擦力總和Ff=有效圓周力Fe所以:緊邊拉力F1=Fo+Fe/2松邊拉力F2=Fo—Fe/2由上述分析可知，帶的兩邊的拉力F1和F2的大小，取決于預(yù)緊力F0和帶傳動的有效拉力Fe。在帶傳動的傳動能力范圍內(nèi)，F(xiàn)e的大小又和傳動的功率P及帶的速度有關(guān)。當(dāng)傳動的功率增大時，帶的兩邊拉力的差值Fe＝F1－F2也要相應(yīng)地增大。帶的兩邊拉力的這種變化，實際上反映了帶和帶輪接觸面上摩擦力的變化。顯然，當(dāng)其它條件不變且預(yù)緊力F0一定時，這個摩擦力有一極限值（臨界值）。這個極限值就限制著帶傳動的傳動能力。帶傳動的最大有效拉力及其影響因素

帶傳動中，當(dāng)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。這時，根據(jù)理論推導(dǎo)，帶的緊邊拉力與松邊拉力的臨界值、最大有效拉力和預(yù)緊力之間有下列關(guān)系

這就是柔韌體摩擦的歐拉公式，式中：

e－自然對數(shù)的底數(shù)；f－摩擦系數(shù)（對于V帶，用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv代替f）；

α－帶在帶輪上的包角。由歐拉公式可知最大有效拉力Fec與下列因素有關(guān)：

1、預(yù)緊力F0最大有效拉力Fec與F0成長比。這是因為F0越大，帶與帶輪間的正壓力越大，則傳動時的摩擦力就越大，最大有效拉力Fec也就越大。但F0過大時，將使帶的磨損加劇，以至過快松弛，縮短帶的工作壽命。若F0過小，則帶傳動的工作能力得不到充分的發(fā)揮，運轉(zhuǎn)時容易發(fā)生跳動和打滑。

2、包角α最大有效拉力Fec隨包角α的增大而增大。這是因為α越大，帶和帶輪的接觸面上所產(chǎn)生的總摩擦力就越大，傳動能力也就越高。由于小帶輪上的包角α1較小，因此帶傳動的最大有效拉力Fec取決于小帶輪上的包角α1的大小。

3、摩擦系數(shù)f最大有效拉力Fec隨摩擦系數(shù)f的增大而增大這是因為摩擦系數(shù)越大，則摩擦力就越大，傳動能力就越高。而摩擦系數(shù)與帶及帶輪的材料和表面狀況、工作環(huán)境條件等有關(guān)。V帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)大約是平帶與帶輪間摩擦系數(shù)的3倍，因此V帶傳動的承載能力就較高。

1.離心應(yīng)力3.彎曲應(yīng)力2.拉應(yīng)力二、帶的工作應(yīng)力分析

三、彈性滑動與打滑彈性滑動后果彈性滑動與打滑的區(qū)別帶傳動在工作時，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，因此帶受力后的彈性變形也變化的。由于帶傳動中存在著帶的彈性變形的變化，這就導(dǎo)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。由于彈性滑動的影響，將使從動輪的圓周速度v2低于主動輪的圓周速度v1，其降低量可用滑動率ε來表示：理論傳動比：實際傳動比：在正常情況下，帶的彈性滑動并不是發(fā)生在相對于全部包角的接觸弧上。當(dāng)有效拉力較小時，彈性滑動只發(fā)生在帶由主、從動輪上離開以前的那一部分接觸弧上，稱之為滑動弧。未發(fā)生彈性滑動的接觸弧則稱為靜弧。如果帶的工作載荷進一步加大,使有效圓周力達到臨界值Fec,則帶與帶輪間就會發(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，甚至使帶傳動失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免?！?—5帶傳動的設(shè)計計算一、失效形式與設(shè)計計算失效形式1）打滑；2）帶的疲勞破壞設(shè)計準(zhǔn)則：保證帶在不打滑的前提下，具有足夠的疲勞強度和壽命單根三角膠帶的功率—P0

單根三角帶在不打滑的前提下所能傳遞的功率為：，特定帶長，平穩(wěn)工作條件下單根帶傳遞的許用功率P。表8.4a二、設(shè)計數(shù)據(jù)及內(nèi)容已知：P，n1，n2或i,傳動布置要求（中心距a）,工作條件

要求：帶：型號，根數(shù)，長度輪：dmin，結(jié)構(gòu)，尺寸中心距（a）軸壓力等三、設(shè)計步驟與方法①確定計算功率Pca：P——傳遞的額定功率（KW）KA—工況系數(shù)，表8.7②選擇帶型號：Pca，n1圖8.8（型號）

③定帶輪直徑（驗算帶速V）:小輪直徑dd1>dd1min表8.6表8.8b)驗算帶速V要求:最佳帶速V=20~25m/sV太小:由P=FV可知，傳遞同樣功率<P時，圓周力F太大，壽命↓V太大:離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力↓，傳遞載荷能力↓④求中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld

a)初選a0b)由a0定計算長度（開口傳動）

c)按表8.2定相近的基礎(chǔ)長度Ld

d)由節(jié)線長度Ld求實際中心距e)考慮到中心距調(diào)整、補償F0，中心距a應(yīng)有一個范圍⑤驗算小輪包角不滿足措施：1）增大中心距a2）加張緊輪⑥計算帶的根數(shù)Z⑦確定帶的初拉力F0（單根帶）

⑧求帶作用于軸的壓力FP評價——ZV、FQF0a>90°2~410~20小適當(dāng)小各種材質(zhì)的Ｖ帶都不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過一定時間的運轉(zhuǎn)后，就會由于塑性變形而松弛，使預(yù)緊力F0降低。為了保證帶傳動的能力，應(yīng)定期檢查預(yù)緊力的數(shù)值。如發(fā)現(xiàn)不足時