7.1帶傳動概述

第七章帶傳動及其設計

7.1.1帶傳動的組成、分類及工作原理

嚙合型帶傳動：當主動輪轉動時，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動從動輪一起轉動，并傳遞動力（同步帶傳動）。

摩擦型帶傳動：當主動輪轉動時，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動從動輪一起轉動，并傳遞動力（平帶和Ｖ帶傳動）。帶傳動的類型

平帶傳動，結構簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應用較多。

Ｖ帶傳動是在一般機械傳動中應用最廣的帶傳動，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力。

多楔帶傳動兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優點，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結構要求緊湊的場合。

同步帶傳動是一種嚙合傳動，具有的優點是：無滑動，能保證固定的傳動比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小。21.V帶的結構2.V帶的類型按照帶的截面高度h與其節寬bp的比值不同，V帶又分為Ｖ帶普通Ｖ帶窄Ｖ帶半寬Ｖ帶寬Ｖ帶h/bp0.7h/bp0.9h/bp0.5h/bp0.37.1.2

V帶的結構和類型33.普通V帶的型號表12–1普通V帶截面尺寸（摘自GB/T11544-2008）型號YZABCDE節寬bp5.38.51114192732頂寬b6101317223238高度h4.06.08.011141925楔角40°mm44.V帶的基本尺寸

當V帶垂直其底邊彎曲時，在帶中保持原長度不變的一條周線稱為節線；由全部節線構成的面稱為節面；（1）節線（2）節面節面寬度稱為節寬bp。（3）節寬bp（4）基準直徑d

在V帶輪上與所配用V帶的節寬bp相對應的帶輪直徑稱為基準直徑d。（5）基準長度Ld

V帶在規定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度稱為基準長度Ld

。5（5）普通V帶標記示例：B1600GB/T11544——2008B——型號（B型）1600——基準長度（1600mm）

GB/T11544——2008——標準號6

表7-2普通V帶基準長度系列（摘自GB/T13575.1-2008）（單位：mm）Ld200224250280315355400450500560630710800900100011201250140016007型號YZABLd1800200022402500280031503550400045005000560063007100800090001000011200125001400016000型號ABCDE實心帶輪腹板帶輪孔板帶輪橢圓輪幅帶輪

對帶輪的主要要求是重量輕、加工工藝性好、質量分布均勻、與普通V帶接觸的槽面應光潔，以減輕帶的磨損。對于鑄造和焊接帶輪、內應力要小。

帶輪由輪緣、輪幅和輪轂三部分組成。

帶輪結構形式：

輪緣部分的輪槽尺寸按V帶型號查教材表7–3。7.1.3

V帶輪71.包角

帶與帶輪接觸弧所對應的中心角稱為包角。2.基準長度Ld

3.中心距a7.1.4帶傳動的主要幾何參數81.改變帶傳動的中心距7.1.5

V帶傳動的張緊裝置92.張緊輪裝置10工作前:兩邊初拉力相等。工作時:兩邊拉力變化。

①緊邊F0→F1；②松邊F0→F27.2帶傳動的受力分析及運動特性

7.2.1帶傳動的受力分析112.最大有效拉力：柔韌體摩擦的歐拉公式：F1＝F2efa

（7–7）切記：歐拉公式不可用于非極限狀態下的受力分析！1.有效拉力：緊邊、松邊拉力之差，也等于摩擦力的總和

即

F＝F1–F2＝Ｆf

12設帶的總長度不變，根據線彈性假設：

F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；(7–4)將式（7–5）代入式（7–4）得（7–6）

將式（7–6）代入式（7–7）整理后，可得到帶傳動所能傳遞的最大有效圓周力（7–8）

133.帶傳動打滑

帶傳動工作時，從動輪上工作阻力矩T2所產生的圓周阻力F為

若傳動帶將在帶輪上打滑。

打滑是帶傳動的一種失效形式，將會加速帶的磨損，從動輪轉速急速降低，帶傳動失效，應避免。14

帶傳動在工作時，從緊邊到松邊，傳動帶所受的拉力是變化的，因此帶的彈性變形也是變化的。7.2.2帶傳動的彈性滑動和傳動比

帶傳動中因帶的彈性變形變化所導致的帶與帶輪之間的相對運動，稱為彈性滑動。15或因此，傳動比為：

彈性滑動導致：

從動輪的圓周速度v2＜帶的圓周速度v

＜主動輪的圓周速度v1

，速度降低的程度可用滑動率ε來表示：其中16彈性滑動與打滑的區別：1.產生原因

打滑是由過載引起的；彈性滑動是由于帶具有彈性且兩邊具有拉力差引起的。2.能否避免

打滑是可避免的，彈性滑動是不可避免的一種物理現象。聯系：彈性滑動量變的積累而引起打滑質變的發生。171.緊邊拉應力1和松邊拉應力2拉應力1＝F1/A

（MPa），2=F2/A

（MPa）式中：F1、F2–––緊邊、松邊拉力（N）；A–––帶的截面積（mm2）。7.2.3傳動帶的應力分析182.彎曲應力b

而M＝EI/，W＝I/y0，＝d/2（MPa）（7–13）式中：E–––帶材料的彈性模量（MPa）；

y0–––傳動帶截面的中性層至最外層的距離（mm）；

d–––帶輪基準直徑（mm）；–––中性層曲率半徑（mm）；

I–––慣性矩（mm4）。193.離心拉應力c

微段帶上的離心力設離心力在傳動帶中引起的拉力為Fc，取微段帶dl為分離體，則根據平衡條件可得Fc=qv2因此，帶中的離心拉應力c為

(MPa) （7–14）20結論：從應力分布圖中可以看出：（2）帶的最大應力出現在緊邊進入主動輪處，值為（1）帶是在變應力下工作的，當應力循環次數達到一定數值后，帶將產生疲勞破壞。帶的應力分布圖：21打滑、疲勞破壞1.失效形式2.設計準則

在不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。7.3普通V帶傳動的設計

7.3.1失效形式和設計準則22帶傳動不發生打滑且有足夠疲勞壽命應滿足由實驗知，在108~109次循環應力下為由前知最大有效圓周力即7.3.2單根V帶的額定功率23單根V帶所能傳遞的功率為

在傳動比i=1（即包角=180）、特定帶長、載荷平穩條件下由式（7-16）計算所得的單根普通V帶所能傳遞的基本額定功率P1值列于表7-5。即

(kW) （7-16）在實際工況下，單根V帶所能傳遞的額定功率為[P1]=(P1+P1)·Ka·KL(7-17)式中：P1——傳動比i>1時的功率增量（表7-5）；Ka——包角修正系數（表7-6）；KL——長度修正系數（表7-7）。24已知的條件：

設計計算的主要內容：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。1）V帶的型號、長度和根數；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。7.3.3

V帶傳動設計計算和參數選擇25設計計算步驟：1．確定計算功率Pc

Pc=KA·P(kW)式中：P–––傳遞的額定功率（kW）；

KA–––工況系數（表7–8）。2．選擇V帶型號

根據計算功率Pc和小帶輪轉速n1由圖7–15選擇V帶型號。3．確定帶輪基準直徑d1和d2

一般取d1≥dmin（表7–4），比規定的最小基準直徑略大些。大帶輪基準直徑可按d2=(n1/n2)d1計算。注：大、小帶輪直徑一般均應按帶輪基準直徑系列圓整（表7–9）。264．驗算帶的速度v

帶速一般在v=5~25m/s內為宜。5．確定中心距a和V帶基準長度Ld

(1)根據空間結構初選a00.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)

(2)初算基準長度Ld0

(3)根據Ld0值，由表7–2選定相近的基準長度Ld

(4)確定實際中心距a

276．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；若中心距不可調時，可加張緊輪。

1也與傳動比i有關,i越大，則1越小。通常為了在中心距不過大的條件下保證包角不致過小，所用傳動比不宜過大。普通V帶傳動一般推薦i≤7，必要時可到10。7．確定V帶根數z

為使每根V帶受力比較均勻，所以根數不宜太多，通常應小于10根，否則應改選V帶型號，重新設計。288．確定初拉力F0

單根V帶適當的初拉力為(N)9．確定作用在軸上的壓力FQ

297.4同步帶傳動

7.4.1

同步帶傳動的特點及應用

同步帶傳動是由一根內圓表面設有等間距齒的環形帶及具有相應齒槽的帶輪所組成的傳動裝置。同步帶傳動綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優點，靠帶齒與帶輪的嚙合來傳遞運動和動力。能保證準確的傳動比，傳動精度較高，可做到主動輪和從動輪同步傳動。缺點是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴格，成本較高。廣泛應用于要求傳動比準確的中、小功率傳動中，如紡織、機床、煙草、輕工、化工、冶金、儀器儀表、食品、石油、汽車等各行各業各種類型的機械傳動中。307.4.2同步帶傳動的參數

節距pb是同步帶傳動最基本的參數，它是在規定張緊力下，同步帶相鄰對稱兩齒中心線的直線距離（圖7-19）。

節線是指當同步帶垂直其底邊彎曲時，在帶中保持原長度不變的周線（圖7-19），節線長Lp為公稱長度。圖7-19317.4.3同步帶傳動的設計計算

同步帶疲勞斷裂，帶齒的剪切和壓潰以及同步帶兩側邊、帶齒的磨損。失效形式設計準則

保證同步帶一定的疲勞強度和使用壽命是設計同步帶傳動的主要依據。327.4.3同步帶傳動的設計計算已知的條件：

設計計算的主要內容：

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。1）同步帶的型號、長度及齒數；2）中心距；

3）帶輪節圓直徑及齒數、帶寬及帶輪結構尺寸等。33設計計算步驟：1．確定計算功率Pd

Pd=KA·P(kW)式中：P–––傳遞的額定功率（kW）；

KA–––工況系數（表7–13）。2.選擇同步帶型號

根據計算功率Pd和小帶輪轉速n1由圖7–20選擇同步帶型號。3.確定帶輪齒數和節圓直徑

小帶輪的齒數z1≥zmin，zmin由帶型和小帶輪的轉速由表7-14確定。在帶速和安裝尺寸允許時，z1盡可能選取較大值。大帶輪齒數z2=iz1。344.驗算同步帶的速度v（