1、第四章帶傳動設計4-1 帶傳動類型和應用4-2 帶傳動工作情況分析4-3 普通V帶傳動設計1. 帶傳動的類型、結構及特點； . 本章主要內容2. 帶傳動受力分析、運動分析及應力分析（重點）3. 帶傳動設計一. 帶傳動的組成及工作原理帶傳動的組成主動帶輪1從動帶輪2環形膠帶3vv主動輪1傳動帶3從動輪2n2n112摩擦型帶傳動的工作原理 依靠帶與帶輪之間的摩擦 力傳動運動和動力的間接摩擦傳動4-1 帶傳動的類型和應用1小輪包角2大輪包角n1小輪轉速 （r/min）n2大輪轉速 （r/min）v帶速 （m/s）二. 帶傳動的類型vvn2n112摩擦型帶傳動嚙合型帶傳動同步帶同步帶輪同步帶輪摩擦型帶

2、傳動利用帶與帶之間的摩擦力進行傳動嚙合型帶傳動利用帶上凸齒與帶輪齒槽嚙合進行傳動一）按工作 原理分平帶V帶多楔帶圓帶/2Fn/2 FnFQ平帶：Fn = FQ ，Ff = Fnf = FQf 承載能力小FQFnV帶：承載能力大V帶多楔帶圓帶平帶二）按帶的剖 面型狀分V帶是無接頭的環形帶，其種類有普通V帶、窄V帶、寬V帶等。三. V帶的結構及尺寸1伸張層3壓縮層4包布層1伸張層3壓縮層4包布層壓縮層（橡膠填充而成）包布層（橡膠帆布構成）伸張層（橡膠制成）簾布結構容易制造粗繩結構撓曲性好強力層有V帶由四部分組成2強力層(粗繩結構）2強力層(簾布結構）一）V帶的結構分析二）V帶截面型號及尺寸YZ(S

3、PZ)A（SPA） B（SPB） CDE.普通V帶、窄V帶的截面型號： 2. V帶截面尺寸:hbP 節寬 (節面寬度)b 頂寬高度帶楔角， =40bpb各種型號V帶的剖面尺寸見表4-1。帶的型號大，則剖面尺寸大，帶的承載能力就高。3. V帶的長度外周長基準長度Ld內周長帶輪基準直徑d四.帶傳動的特點和應用帶有彈性，能緩沖減振，故傳動平穩，噪聲小；過載時，帶在帶輪上打滑，可防止其它零件損壞； 適用于兩軸中心距較大的傳動； 結構簡單，易于制造和安裝，故成本低。 優點缺點 由于彈性滑動和打滑，傳動比不恒定； 傳動效率較低，壽命較短，外廓尺寸較大； 由于需要施加張緊力，軸和軸承受力較大。 特點應用：用

4、于中心距較大，傳動比無嚴格要求的場合，在多級傳動系統中通常用于高速級傳動，如機床中由電動機到主軸箱的第一級傳動。 嚙合型傳動帶一般以細鋼絲繩、玻璃纖維繩或芳綸纖維繩為強力層，以聚氨酯或氯丁橡膠為基體，在工作表面上制成凸齒的無接頭環形帶。同步帶分為僅在一面有齒的單面同步帶和兩面都有齒的雙面同步帶，齒的形狀有梯形齒和弧齒等。 五. 嚙合型傳動帶（亦稱同步齒形帶）的結構同步帶結構12341 包布層2 帶齒3 帶背4 承載繩中心距:小輪包角： 2六. 帶傳動的幾何尺寸計算1BACD帶 長：L= + + ABCD2BC一帶傳動的受力分析4-2 帶傳動的工作情況分析一）帶傳動的有效拉力Fe 工作前：帶中各

5、處均受到一定的初拉力FO O2O1F0F0F0F0緊邊Ff2-帶松邊Ff1-帶 O1O2n2T2F1F1F2F2T1 n1工作時：主動邊被進一步拉緊，拉力由F0增大到F1，稱為緊邊；另一邊拉力減少到F2，稱為松邊。 緊邊拉力與松邊拉力的差值稱為帶傳動的有效拉力Fe:Fe =F1一F2 = Ff帶傳動工作時，有效拉力Fe與初拉力Fo、緊邊拉力F1、松邊拉力F2關系： F1 + F2= 2FoF1一F2 = Fe由 F1=FO+ Fe/2F2=F0- Fe/2 得二）帶傳動的極限有效拉力Felim及其影響因素 帶在帶輪上即將打滑時：F1 + F2= 2FoF1一F2 = Fe由得1）初拉力F0 F

6、0，正壓力，Ffmax， Felim 但F0，磨損加快，帶的壽命；2）小輪包角11，包圍弧，Ffmax，Felim 1大小取決于設計參數i、d1、d2及a；3）摩擦系數f f，Ffmax，Felim，f取決于 帶和帶輪的材料 影響Felim的因素二. 帶的應力分析一）帶傳動工作時，帶截面上的應力種類 2.拉應力緊邊拉應力：1=F1/A MPa松邊拉應力：2=F2/A MPaF1F2123.彎曲應力 帶繞過小帶輪時：式中: E 帶的當量彎曲彈性模量； y 帶的最外層到中性層的距離； dd2 、dd1 大小帶輪節圓直徑。 1.離心拉應力：c=Fc/A =qv2/A MPa離心拉應力 作用于帶的全長

7、。 帶繞過大帶輪時：當傳動比i1時, dd2 dd1 , b2 b1 二) 帶中應力分布情況b212b11 2 n1n2CCB =C+2+b1C =C+2+b2D=C+1+b2max =A =C+1+b1Emax =A =C+1+b1三）帶的應力變化性質e1. 帶中應力變化帶繞一周帶的最大應力發生在緊邊開始繞上小輪處（A點） 大小為：max =A =C+1+b1 3 .變應力對帶的影響引起帶的疲勞破壞（脫層和疲勞 斷裂）2. 帶中應力變化性質周期性變化的循環變應力eamaxb21cbcdb1b22c1 cb1帶相對2輪的滑動方向帶相對1輪的滑動方向2CD二帶傳動的運動分析 帶傳動的運動特性存在

8、彈性滑動和打滑 一）彈性滑動及其特性1.彈性滑動: 是帶的彈性變形量的變化而引起帶與帶輪之間微 量相對滑動的現象，稱為彈性滑動。12vvn1n21AB帶相對2輪的滑動方向帶相對1輪的滑動方向2CDvvn1n21ABF1F1F2F211) 帶是彈性體，受力后會產生彈性變形，在帶的彈性極限內，變形：=F/EA，當帶的截面積A一定時，F，2）摩擦型帶傳動依靠摩擦力傳遞運動和動力，必然存在 拉力差，即：緊邊拉力F1大于松邊拉力F2，則帶在緊 邊的伸長量1大于松邊的伸長量2。 2.彈性滑動產生原因2是微量滑動，只發生在帶離開帶輪前的那部分接 觸弧AB和CD(稱為滑動弧) 。是摩擦型帶傳動正常工作時不可避

9、免的固有特性3彈性滑動的性質帶相對2輪的滑動方向帶相對1輪的滑動方向2CDvvn1n21ABF1F1F2F2121A2c 1)降低傳動效率(V帶傳動效率=0.91 0.96)，使帶與帶輪摩損增加和溫度升高。 4彈性滑動對傳動的影響 2)使從動輪的圓周速度v2低于主動輪的圓周速度v1，即： v2 v1 。 從動輪圓周速度相對降低量稱為滑動率。滑動率：F則，正常工作時， =1% 2%3) 傳動比不為常數即：常數二）帶傳動打滑 打滑當傳遞的有效拉力達到極限值Felim時，過載引起的帶與小帶輪接面間將發生顯著的相對滑動。2CDvvn1n21ABF1F1F2F2帶與帶輪2整個接觸弧上發生相對滑動帶與帶輪

10、1整個接觸弧上發生相對滑動12三）彈性滑動與打滑的本質區別發生在帶和帶輪的全部接觸弧上。彈性滑動打 滑是帶傳動正常工作時不可避免的固有特性；是帶傳動的失效形式，設計時必須避免；只發生在帶離開帶輪前的那部分接觸弧上；2CD1BAn121彈性滑動打 滑2CD1BAn1n221三. 帶傳動的失效形式和計算準則2）疲勞破壞（脫層和疲勞斷裂）max 引起失效一）帶傳動的失效形式 1）過載打滑由F實傳Flim引起的失效二）帶傳動的計算準則 帶傳動的計算準則是：保證帶傳動不打滑的前提下，充分發揮帶的傳動能力，并使傳動帶具有足夠的疲勞強度和壽命。即應滿足：不打滑條件：F實傳疲勞強度條件：4-3 V帶傳動的設計

11、式中： 由帶的疲勞壽命決定的許用拉應力，由實驗得出，在108 109 次應力循環下，V帶的許用應力為： 式中：C由V帶的材質和結構決定 的實驗常數LdV帶的基準長度，m；jnV帶繞行一周時繞過帶輪的數目thV帶的預期壽命，h；m指數，對普通V帶，m=11.1。疲勞強度條件：根據不打滑條件：F實傳kW同時滿足兩條件的帶傳動許用功率：一在特定條件下，單根V帶的基本額定功率P0 將 、b、c 代入，取當量摩擦系數f=0.51,可得V帶傳動許用功率的計算公式： kW 載荷平穩 1= 2 = 1800 ，即：i=1Ld為特定長度一）特定條件二）單根V帶的基本額定功率P0表4-4P0可根據V帶型號、小帶輪

12、直徑d1及小輪轉速n1由表4-4查出。V帶型號特定長度Y450Z800A1700B2240C3750D6300E7100表4-4 單根普通V帶的基本額定功率P0 如：Z型V帶、d1=80 mm 、n1=1420 r/min時，P0 = 0.35 kWA型V帶、d1=100 mm 、n1=1420 r/min時，P0 = 1.31 kW帶型d1 mmn1 r/min 800950120014601600Z630.150.200.220.180.230.260.220.270.300.250.310.360.270.330.397180A75 0.450.680.83 1.00 1.19 0.51

13、 0.770.95 1.15 1.37 0.600.931.14 1.39 1.66 0.68 1.07 1.32 1.611.93 0.73 1.151.42 1.742.07 90100112125100A1.31142080Z0.35式中： 額定功率增量，考慮傳動比i1時，帶在大帶輪 上的彎曲應力較小，在相同壽命的條件下，額定 功率可比i =1時的傳動功率大。根據V帶型號、n1 及i查表4-5 當使用條件與特定條件不符時，需引入附加項和修正系數。經過修正后單根V帶許用功率P0為：二. 實際使用條件下單根V帶的許用功率K包角系數，考慮1800時對傳動能力影響， 根據小帶輪包角1查表4-9K

14、L 長度系數，考慮帶長不為特定長度時對傳動能力 的影響，KL根據V帶型號及基準帶長Ld查表4-8表4-5 單根普通V帶額定功率的增量 P0kW帶型傳 動 比 i帶速m/sv1.001.011.021.041.051.081.091.121.131.181.191.241.251.341.351.511.521.992.0P1kWA0.000.010.020.030.050.090.100.110.150.170.190.240.292.556.78.31012.51517.520250.020.030.030.040.050.060.060.080.100.020.040.040.050.07

15、0.080.090.110.130.030.050.050.060.080.090.110.130.160.030.060.060.070.100.110.130.160.190.040.070.080.080.110.130.150.190.230.040.080.090.090.130.150.170.220.260.020.020.030.030.040.040.060.070.020.020.020.030.03 0.102.0v =7.44m/sA表4-3查法如：i = 3.62v=7.44m/sP = 0.095 kw 0.1 kw A型帶小輪包角18017517016516015

16、5150145140135130125K10.990.980.960.950.930.920.910.890.880.860.84表4-9 包角系數K1520.924表4-7 普通V帶的基準長度系列和長度系數KL基準長度Ld mm 型 號 ZABC400450500560630710800900100011201250140016001800 0.870.890.910.940.960.991.001.031.061.08 1.11 1.141.161.18 0.850.870.890.910.930.96 0.99 1.01 0.820.840.860.880.900.920. 950.83

17、0.86 如：Ld=1250 mmZ型帶KL =1.11Ld=1800 mmA型帶KL =1.0112501.11Z1800 1.01A三.V帶傳動正常工作條件及提高帶傳動承載能力的措施一） V帶傳動正常工作的條件原動機類型工作機的載荷性質每天工作時間取值KA 工況系數，取決于 若出現P能傳 Pca 時，則傳動不能正常工作，必須采取措施提高V帶傳動承載能力。P V帶傳動需要傳遞的名義功率，一般為已知條件。 式中：Z V帶的根數；Pca V帶傳動的計算功率；二）提高V帶傳動承載能力的措施1. 增加V帶根數：2. 提高單根V帶 的額定功率P0 3. 增大摩擦系數 fv鑄鐵帶輪皮革帶=0.595，

18、fv鑄鐵帶輪膠帶=0.51； 4. 采用新型帶：多楔帶，齒形帶。1傳遞的功率P，工作條件；2主、從動輪轉速n1和n2或傳動比i；3對傳動位置和外部尺寸的要求。1確定帶的型號、長度和根數，帶輪直徑，傳動中心距；2計算初拉力和作用在軸上的壓力；3帶輪的材料選擇及結構設計。四普通V帶傳動的設計及參數選擇一）普通V帶傳動設計的原始數據：二）普通V帶傳動設計內容：三）普通V帶傳動設計步驟和選擇參數：1確定計算功率Pc ： Pc=KAP kW原動機類型（如：輕載啟動）工作機的載荷性質（如：載荷變動小）每天工作時間（如：=8小時）由表查出KA=1.1工況系數KA根據工 況KA空輕載啟動重載啟動每天工作時間（h）1616載荷變動最小液體攪拌機等1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式運輸機等1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大起重機等1.21.31.41.41.51.6載荷變動最大破碎機等1.31.41.51.51.61.8輕