第12單元

帶傳動(dòng)

項(xiàng)目背景

在機(jī)械傳動(dòng)中，當(dāng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸相距較遠(yuǎn)時(shí)，常采用帶傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞。

帶傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、傳動(dòng)中心距大，廣泛地應(yīng)用于機(jī)械加工設(shè)備和帶式運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備的動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)傳遞中。圖12-1a所示為汽車風(fēng)扇帶傳動(dòng)裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞。在保證帶具有足夠的承載能力的情況下，如何進(jìn)行帶傳動(dòng)類型的選擇以及帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)等知識(shí)將是本單元學(xué)習(xí)的內(nèi)容。圖12-1帶傳動(dòng)應(yīng)用實(shí)例1—主動(dòng)輪2—從動(dòng)輪3—傳動(dòng)帶4—張緊輪

V帶與V帶輪帶傳動(dòng)的認(rèn)知帶傳動(dòng)工作性能分析帶傳動(dòng)的運(yùn)行與維護(hù)內(nèi)容CONTENTS綜合項(xiàng)目分析

第12單元

帶傳動(dòng)

第12單元帶傳動(dòng)

知識(shí)目標(biāo)

1.了解帶傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)，熟悉V帶標(biāo)準(zhǔn)和帶輪結(jié)構(gòu)。2.掌握V帶傳動(dòng)的工作原理、失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及步驟。3.了解帶傳動(dòng)的安裝、張緊和維護(hù)知識(shí)。

1.能識(shí)別常用帶傳動(dòng)的類型、工作特性和應(yīng)用工況。2.能依工況要求對(duì)V帶傳動(dòng)進(jìn)行承載分析。3.能完成帶傳動(dòng)的運(yùn)行和維護(hù)方法的選用。

能力目標(biāo)

第12單元

帶傳動(dòng)

素質(zhì)目標(biāo)

1.學(xué)習(xí)中國(guó)古代帶傳動(dòng)發(fā)展史，樹立文化自信。2.培養(yǎng)工程思維，強(qiáng)化國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

1.帶傳動(dòng)受力分析和帶的應(yīng)力分析。

2.V帶傳動(dòng)的維護(hù)。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)12.1帶傳動(dòng)的認(rèn)知12.1.1帶傳動(dòng)的類型

帶傳動(dòng)的組成：主、從動(dòng)帶輪、傳動(dòng)帶和機(jī)架組成。

根據(jù)傳動(dòng)原理不同，帶傳動(dòng)可分為摩擦型帶傳動(dòng)和嚙合型帶傳動(dòng)兩大類。

1.摩擦帶傳動(dòng)

摩擦帶傳動(dòng)：是利用傳動(dòng)帶與帶輪之間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。摩擦帶傳動(dòng)中，根據(jù)傳動(dòng)帶截面形狀不同，可分為平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和圓帶傳動(dòng)。圖12-1帶傳動(dòng)組成

(1)平帶傳動(dòng)：平帶的橫截面為扁平矩形（見圖12-2），其工作面是與帶輪面相接觸的內(nèi)表面。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，適用于中心距較大的場(chǎng)合。

(2)V帶傳動(dòng):V帶的橫截面為等腰梯形（見圖12-3），其工作面是帶與輪槽相接觸的兩側(cè)面。在相同的帶張緊程度下，V帶傳動(dòng)的摩擦力要比平帶傳動(dòng)約大70%，因而其承載能力比平帶傳動(dòng)高。目前，大多數(shù)V帶已標(biāo)準(zhǔn)化，是應(yīng)用最廣泛的帶傳動(dòng)。圖12-2平帶傳動(dòng)圖12-3V帶傳動(dòng)12.1帶傳動(dòng)的認(rèn)知

(3)多楔帶傳動(dòng):帶的橫截面為多楔形（見圖12-4），是以平帶為基體、內(nèi)表面具有若干等距縱向V形楔的環(huán)形傳動(dòng)帶，其工作面為楔的側(cè)面，具有平帶的柔軟、V帶摩擦力大的特點(diǎn)。多楔帶傳動(dòng)常用于傳遞功率大、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合。

(4)圓帶傳動(dòng):圓帶的橫截面為圓形，圓帶有圓皮帶、圓繩帶、圓錦綸帶等，主要用于

v<15m/s、

i=0.5～3的小功率傳動(dòng)，如儀器和家用電器設(shè)備中。圖12-4多楔帶傳動(dòng)圓帶傳動(dòng)12.1帶傳動(dòng)的認(rèn)知2.嚙合帶傳動(dòng)

嚙合帶傳動(dòng)（見圖12-5）又稱同步帶傳動(dòng)，它是靠帶上的齒與帶輪上的齒槽相嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。同步帶工作時(shí)帶與帶輪之間不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，能夠獲得準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。它常用于數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械中。圖12-5嚙合帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)應(yīng)用實(shí)例：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)12.1帶傳動(dòng)的認(rèn)知

12.1.2帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用1.帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1)帶為有彈性的撓性體，能緩沖和吸收振動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。2)有安全保護(hù)作用，過載時(shí)帶在小帶輪上打滑，可防止損壞其他零件。3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)方便，適用于中心距較大的傳動(dòng)。

2.帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)1)由于帶與帶輪之間為彈性滑動(dòng)，不能保證固定的傳動(dòng)比；傳動(dòng)的外廓尺寸大，需要張緊裝置。2)傳動(dòng)效率低，一般平帶的傳動(dòng)效率為0.83～0.98；V帶的傳動(dòng)效率為0.87～0.96；壽命較短，使用壽命一般為2000～3000h。

3.帶傳動(dòng)的應(yīng)用

帶傳動(dòng)主要用于中小功率電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)械之間，傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格的動(dòng)力傳遞。目前，V帶傳動(dòng)應(yīng)用最廣，多用于高速級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)比i≤7，速度為5～25m/s，傳動(dòng)功率不超過50kW。12.1帶傳動(dòng)的認(rèn)知

☆基礎(chǔ)能力訓(xùn)練1)根據(jù)日常觀察，試舉幾個(gè)帶傳動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例，并說明其在機(jī)器中所起的作用。2)請(qǐng)查閱相關(guān)資料，確定汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)采用何種類型的帶傳動(dòng)，并說明為什么。12.1帶傳動(dòng)的認(rèn)知

12.2.1V帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和幾何關(guān)系

基本概念（1）節(jié)線：V帶運(yùn)行時(shí)，不伸長(zhǎng)、不縮短的周線，稱為節(jié)線。

（2）節(jié)寬：全部節(jié)線組成帶的節(jié)面，帶的節(jié)面寬度稱為節(jié)寬，用bp表示。

V帶節(jié)面與V帶輪槽相配處的節(jié)寬bp與輪槽的基準(zhǔn)寬度bp重合并相等。12.2V帶與V帶輪圖12-6V帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

(3)基準(zhǔn)直徑dd:

V帶輪的基準(zhǔn)寬度處直徑稱為基準(zhǔn)直徑，用dd表示。

(4)基準(zhǔn)長(zhǎng)度：V帶在規(guī)定的張緊力作用下，帶與帶輪基準(zhǔn)直徑相配處的周線長(zhǎng)度稱為基準(zhǔn)長(zhǎng)度，用Ld表示。

(5)帶輪包角：帶與帶輪接觸弧所對(duì)應(yīng)的中心角稱為帶輪包角，用α表示。

(6)楔角α：α=40o12.2V帶與V帶輪圖12-6V帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

1.V帶的運(yùn)動(dòng)（1）設(shè)主、從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為dd1、dd2（mm）；n1、n2為主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速（r/min），兩輪的圓周速度分別為：

（2）彈性滑動(dòng)概念：

由于帶的彈性伸縮引起的帶沿帶輪表面的滑動(dòng)稱為彈性滑動(dòng)。

（帶的彈性滑動(dòng)是不可以避免的）12.2V帶與V帶輪圖12-6V帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

由于彈性滑動(dòng)的影響，從動(dòng)輪的圓周速度

v2

將低于主動(dòng)輪的圓周速度

v1，其降低量可用彈性滑動(dòng)率ε來表示，即

由此得帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：

在一般傳動(dòng)中，ε=0.01~0.02，其值不大，可不予考慮。

傳動(dòng)比可以簡(jiǎn)化為：

12.2V帶與V帶輪V帶傳動(dòng)工作原理2.V帶的幾何關(guān)系

（1）小帶輪包角α1：帶與小帶輪接觸弧所對(duì)應(yīng)的中心角

（2）帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld

式中：a—中心距，表示兩帶輪軸線之間的距離（mm）；

dd1、dd2—小、大帶輪的基準(zhǔn)直徑；

Ld—帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（mm）。12.2V帶與V帶輪圖12-6V帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列見表12-112.2V帶與V帶輪

V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑見表12-2，普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度修正系數(shù)（KL）見表12-3。

12.2V帶與V帶輪12.2.2V帶構(gòu)造及其截面尺寸

由頂膠、抗拉體、底膠和包布層組成。

（1）簾布芯結(jié)構(gòu)：制造方便、抗拉強(qiáng)度高且型號(hào)多。

（2）繩芯結(jié)構(gòu)：柔韌性好，抗彎強(qiáng)度高且壽命長(zhǎng)。12.2V帶與V帶輪圖12-7V帶的結(jié)構(gòu)圖

普通V帶的截面尺寸見表12-4，V帶楔角α=40°。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T11544—2012），普通V帶按截面尺寸由小到大有Y、Z、A、B、C、D和E七種型號(hào)。

普通V帶的標(biāo)記由帶的型號(hào)、基準(zhǔn)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)三部分組成。一般將普通V帶的標(biāo)記壓印在帶的外表面上，以供識(shí)別。12.2V帶與V帶輪

項(xiàng)目12-1

請(qǐng)說明A1400GB/T11544—2012V帶所表示的含義。A1400GB/T11544—2012表示為A型普通V帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1400mm，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB/T11544，2012年頒布。12.2V帶與V帶輪12.2.3V帶輪的輪槽結(jié)構(gòu)及其截面尺寸V帶輪輪槽的結(jié)構(gòu)如圖12-8所示，其截面尺寸見表12-5。

普通V帶兩側(cè)面的夾角為40°,V帶在帶輪上發(fā)生彎曲，底膠壓縮，頂膠拉伸，導(dǎo)致截面形狀發(fā)生改變，即使其夾角變小。為了使V帶仍能壓緊在帶輪輪槽兩側(cè)，產(chǎn)生足夠的摩擦力，需將V帶輪輪槽夾角減小，規(guī)定為32°、34°、36°和38°。12.2V帶與V帶輪圖12-8V帶輪的輪槽結(jié)構(gòu)V帶輪輪槽的結(jié)構(gòu)如圖12-8所示，其截面尺寸見表12-5。

12.2V帶與V帶輪12.2.4帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸

（1）V帶輪的組成：輪緣、腹板和輪轂三部分組成。

普通V帶輪的輪槽尺寸見表12-5。V帶輪按腹板的不同分為：S型、P型、H型和E型。

（2）普通V帶輪的結(jié)構(gòu)

實(shí)心式、輻板式、孔板式、輪輻式帶輪12.2V帶與V帶輪圖12-8V帶輪的輪槽結(jié)構(gòu)1）當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑dd≤（2.5～3）d0（d0

為軸的直徑，單位為mm）時(shí)，可采用S型實(shí)心式結(jié)構(gòu)，如圖12-9a所示；2）當(dāng)2.5d0≤dd≤300mm時(shí)，帶輪常采用P型腹板式帶輪結(jié)構(gòu)，如圖12-9b所示；

圖12-9帶輪結(jié)構(gòu)12.2V帶與V帶輪a)實(shí)心式結(jié)構(gòu)b)腹板式結(jié)構(gòu)

3）當(dāng)dd≤300mm，同時(shí)D1-d1≥100mm時(shí)，帶輪通常采用H型孔板式結(jié)構(gòu)，如圖12-9c所示；4）當(dāng)dd≥300mm時(shí)，帶輪常采用E型輪輻式帶輪結(jié)構(gòu)，如圖12-9d所示。圖12-9帶輪結(jié)構(gòu)12.2V帶與V帶輪c)孔板式結(jié)構(gòu)d)輪輻式結(jié)構(gòu)12.2.5V帶輪的制造工藝和材料

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。

1.當(dāng)5m/s<v<30m/s時(shí)，要進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)；轉(zhuǎn)速高，v>30m/s時(shí)，要進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)；輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為Ra3.2），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：主要采用鑄鐵、鑄鋼、鋁合金和工程塑料等，其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣。當(dāng)帶速v<25m/s時(shí)，采用HT150；v>25～30m/s時(shí)，采用HT200；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)可用鑄鋁或工程塑料。12.2V帶與V帶輪12.3.1帶傳動(dòng)中帶的受力分析

帶以一定的初拉力

F0

張緊在兩帶輪上，使帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生正壓力（見圖12-10a）。

帶在傳動(dòng)過程中，由于帶和帶輪之間摩擦力的作用，使帶兩邊的拉力發(fā)生了變化，緊邊拉力由F0增加到F1，而松邊拉力由

F0

減小到

F2（見圖12-10b）。

1.緊邊與松邊拉力差（F1–F2）為傳遞動(dòng)力作用的拉力，稱為有效拉力

F，有效拉力

F

大小等于帶與小帶輪之間形成的摩擦帶的緊邊拉力和松邊拉力之差為傳遞動(dòng)力作用的拉力，稱為有效圓周力，記作F：

12.3帶傳動(dòng)工作性能分析圖12-10帶傳動(dòng)的受力分析

2.帶傳動(dòng)的傳遞功率、有效拉力和帶速之間的關(guān)系為

式中：F—有效拉力（N）

；v—帶的速度（m/s）

3.有效拉力超過帶與帶輪間的極限摩擦力總和引起帶在小帶輪上的全面滑動(dòng)稱為打滑。當(dāng)帶有打滑趨勢(shì)時(shí)，摩擦力即達(dá)到極限值

12.3帶傳動(dòng)工作性能分析圖12-10帶傳動(dòng)的受力分析

緊邊拉力

F1和松邊拉力

F2、最大有效拉力Fmax

和預(yù)緊力

F0之間有下列關(guān)系：

式中：e—自然對(duì)數(shù)的底，e≈2.718；fv—當(dāng)量摩擦系數(shù)，fv=fsin(φ/2)；fv=f/sin20o≈3f

α1—小帶輪上的包角，rad。

帶不打滑的條件是：需傳遞的有效拉力F

應(yīng)小于或等于最大有效拉力

Fmax。12.3帶傳動(dòng)工作性能分析圖12-10帶傳動(dòng)的受力分析

影響最大有效拉力Fmax的因素有：

(1)初拉力F0：最大有效拉力Fmax與初拉力F0成正比。F0越大，帶傳遞載荷的能力就越強(qiáng)，但F0不宜過大，否則會(huì)因過分拉伸而降低帶的壽命，同時(shí)作用在軸上的壓力也增大。

(2)小帶輪包角α1：α

1

越大，帶與帶輪間產(chǎn)生的摩擦力就越大，傳遞載荷的能力就越強(qiáng)。水平傳動(dòng)時(shí)，為了增大帶包角，常將松邊放在帶的上方。

(3)當(dāng)量摩擦系數(shù)

fv：當(dāng)量摩擦系數(shù)

fv越大，F(xiàn)max

也就越大，帶傳遞載荷的能力就越強(qiáng)。當(dāng)量摩擦系數(shù)與帶和帶輪的材料表面情況有關(guān)。12.3帶傳動(dòng)工作性能分析

☆基礎(chǔ)能力訓(xùn)練

如果你家洗衣機(jī)的傳動(dòng)帶與帶輪之間發(fā)生了打滑現(xiàn)象，請(qǐng)問你可以采取哪幾種措施避免？12.3帶傳動(dòng)工作性能分析

12.3.2帶傳動(dòng)中帶的應(yīng)力分析

帶工作時(shí)所受的應(yīng)力:有工作拉應(yīng)力、離心拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。

1.工作拉應(yīng)力

緊邊拉應(yīng)力:R1=

F1/S

松邊拉應(yīng)力:R2=F2/S

式中:S

為帶的橫截面積（mm2）

R1、R2分別為緊邊和松邊上的拉應(yīng)力（MPa）

F1、F2分別為緊邊和松邊上的拉力（N）。

帶在繞過主動(dòng)輪時(shí)，拉應(yīng)力由R1

逐漸降為R2，在繞過從動(dòng)輪時(shí)，則由R2又增加至R1。12.3帶傳動(dòng)工作性能分析圖12-11帶的應(yīng)力狀態(tài)圖

2.離心拉應(yīng)力

帶沿圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于離心力作用，引起帶的截面上的離心拉應(yīng)力

Rc

為:

式中:m—傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量（kg/m），各種型號(hào)V帶的

m

值見表12-4；

v

—傳動(dòng)帶的速度（m/s）。

12.3帶傳動(dòng)工作性能分析圖12-11帶的應(yīng)力狀態(tài)圖

3.彎曲應(yīng)力

繞過大、小帶輪上的傳動(dòng)帶，由于兩帶輪直徑不相等，帶的彎曲變形程度也不同，因而通過兩帶輪時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力也不相等。帶的彎曲應(yīng)力為

式中:E—膠帶的彈性模量（MPa）；

h為帶的高度（mm）；

dd1、dd2

分別為小帶輪和大帶輪的基準(zhǔn)直徑（mm）；

Rb1、Rb2

分別為小帶輪和大帶輪上帶的彎曲應(yīng)力（MPa）。12.3帶傳動(dòng)工作性能分析圖12-11帶的應(yīng)力狀態(tài)圖

4.帶的最大應(yīng)力

Rmax發(fā)生在繞入小帶輪處，Rmax值為：5.為了保證帶具有足夠的疲勞強(qiáng)度，帶的疲勞強(qiáng)度條件應(yīng)滿足：

式中，

[σ]為帶的許用應(yīng)力，它是在大小兩帶輪的包角均為180°、規(guī)定帶長(zhǎng)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、載荷平穩(wěn)等條件下通過試驗(yàn)確定的。12.3帶傳動(dòng)工作性能分析圖12-11帶的應(yīng)力狀態(tài)圖Rmax=R1+Rb1+RcRmax=R1+Rb1+Rc≤[σ]

12.3.3V帶傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.V帶傳動(dòng)的失效形式

V帶傳動(dòng)的主要失效形式:是帶在小帶輪上打滑和帶的疲勞破壞。而帶的疲勞破壞包括脫層、撕裂和拉斷。

2.V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在保證帶與帶輪間不發(fā)生打滑的條件下，帶在一定時(shí)限內(nèi)不發(fā)生疲勞損壞。12.3帶傳動(dòng)工作性能分析

3.原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)內(nèi)容

原始數(shù)據(jù)：已知傳動(dòng)的工作情況，傳遞的功率

P，兩輪的轉(zhuǎn)速

n1、n2（或傳動(dòng)比

i）以及空間尺寸要求等。

設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定

V

帶的型號(hào)、基準(zhǔn)長(zhǎng)度

Ld、帶的根數(shù)z、傳動(dòng)中心距、帶輪的基準(zhǔn)直徑及帶輪結(jié)構(gòu)等。12.3帶傳動(dòng)工作性能分析

12.4.1帶傳動(dòng)的張緊與調(diào)整

帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，會(huì)因?yàn)樗苄宰冃魏湍p而松弛。為了確保帶傳動(dòng)正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。常用的張緊方法有調(diào)整中心距和采用張緊輪裝置兩種。

1.調(diào)整中心距12.4帶傳動(dòng)的運(yùn)行與維護(hù)圖12-12帶的張緊方式—調(diào)整中心距

2.采用張緊輪裝置

注意：張緊輪應(yīng)置于松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大帶輪處。12.4帶傳動(dòng)的運(yùn)行與維護(hù)圖12-13帶的張緊方式—采用張緊輪裝置

12.4.2帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)

帶傳動(dòng)在安裝和使用時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的事項(xiàng)：1)新舊V帶、不同廠家生產(chǎn)的V帶不能同組混用，以免各帶受力不均勻。新帶使用前，

最好預(yù)先拉緊一段時(shí)間后再使用。2)安裝帶輪時(shí)，應(yīng)使兩帶輪軸線保持平行，兩輪對(duì)應(yīng)輪槽的

中心線應(yīng)重合，偏斜角度小于20'（見圖12-14），以防帶側(cè)面

磨損加劇。

12.4帶傳動(dòng)的運(yùn)行與維護(hù)圖12-14V帶輪的安裝位置

3)帶的張緊程度要適當(dāng)，可按規(guī)定數(shù)值安裝，但在實(shí)踐中可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整(見圖12-15),帶的張緊度以大拇指能按下10～15mm為宜。

4)V帶在輪槽中的安裝位置如圖12-16所示。V帶的頂面應(yīng)與帶輪的外緣相平齊或略高出一點(diǎn)；底面與輪槽間要留一定間隙。5)帶傳動(dòng)裝置外面應(yīng)加防護(hù)罩，以保證安全，還可防止帶與酸、堿或油接觸而腐蝕傳動(dòng)帶。12.4帶傳動(dòng)的運(yùn)行與維護(hù)圖12-15帶的張緊程度圖12-16V帶在輪槽中的安裝位置

6)帶傳動(dòng)不需要潤(rùn)滑，禁止往帶上加潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，應(yīng)及時(shí)清理帶輪槽內(nèi)及傳動(dòng)帶上的油污。7)定期檢查膠帶，如有一根松弛或損壞，則應(yīng)全部更換新帶。8)帶傳動(dòng)工作溫度不應(yīng)超過60℃。9)如果帶傳動(dòng)裝置需閑置一段時(shí)間后再用，則應(yīng)將帶放松。12.4帶傳動(dòng)的運(yùn)行與維護(hù)

綜合項(xiàng)目分析

帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且具有造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，因此在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。摩擦型帶傳動(dòng)能過載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動(dòng)比不準(zhǔn)確（滑動(dòng)率在2%以下）；同步帶傳動(dòng)可保證傳動(dòng)同步，但對(duì)載荷變動(dòng)的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有噪聲。帶傳動(dòng)除用以傳遞動(dòng)力外，有時(shí)也用來輸送物料、進(jìn)行零件的整列等。帶傳動(dòng)被廣泛地應(yīng)用在汽車中實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)。

圖12-17所示為汽車配氣機(jī)構(gòu)的同步帶驅(qū)動(dòng)裝置，那為什么發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)要采用同步帶傳動(dòng)呢？

圖12-17汽車配氣機(jī)構(gòu)的同步帶驅(qū)動(dòng)裝置1—凸輪軸2—曲軸3—張緊輪4—同步帶

項(xiàng)目訓(xùn)練

如圖中所示為帶傳動(dòng)的張緊方案，試指出其不合理之處，并改正之。

圖12-20題12-6圖謝謝聆聽！

第13單元

聯(lián)接

項(xiàng)目背景

機(jī)器是零部件通過聯(lián)接實(shí)現(xiàn)的有機(jī)組合體。由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、安置、運(yùn)輸和維修等方面的原因，機(jī)械中廣泛使用各種聯(lián)接。

聯(lián)接的方法很多，圖13-1所示為減速器結(jié)構(gòu)圖，減速器由許多零部件組成。為了保證加工精度和安裝精度，箱體與箱蓋采用銷定位；箱體與箱蓋采用螺紋聯(lián)接，軸與軸上零件（如齒輪、帶輪）采用鍵聯(lián)接。由圖13-1分析可知，聯(lián)接就是為實(shí)現(xiàn)某種功能，使兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件相互接觸，并保證一定的位置關(guān)系。圖13-1減速器結(jié)構(gòu)圖

花鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接銷聯(lián)接螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用內(nèi)容CONTENTS綜合項(xiàng)目分析

第13單元

聯(lián)接

螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松第13單元聯(lián)接

知識(shí)目標(biāo)

1.掌握鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、螺紋聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用。2.學(xué)會(huì)查閱鍵、銷和螺紋等標(biāo)準(zhǔn)件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并能根據(jù)工作要求選用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件。

1.能識(shí)別各種常用聯(lián)接方式及應(yīng)用工況。2.能根據(jù)應(yīng)用工況正確選用合適的聯(lián)接方式和預(yù)緊、防松方法。

能力目標(biāo)

第13單元

聯(lián)接

素質(zhì)目標(biāo)

1.培養(yǎng)工程思維與工程安全意識(shí)。2.強(qiáng)化國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

1.鍵、銷、螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用。2.普通平鍵的尺寸選擇和驗(yàn)算。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)13.1鍵聯(lián)接

聯(lián)接按是否可拆分為兩大類：

（1）不可拆聯(lián)接：當(dāng)拆開聯(lián)接時(shí)，至少要破壞或損傷聯(lián)接中的一個(gè)零件，如焊接、鉚接、粘接或過盈配合聯(lián)接等。

（2）可拆聯(lián)接：當(dāng)拆開聯(lián)接時(shí)，無需破壞或損傷聯(lián)接中的任何零件，如鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接和螺紋聯(lián)接等。可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接焊接鉚接平鍵聯(lián)接銷聯(lián)接螺栓聯(lián)接

如圖13-1所示的鍵聯(lián)接，主要用于軸和軸上零件（如齒輪、帶輪）間的周向固定，用以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的鍵也兼有軸向固定作用。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)使用要求由標(biāo)準(zhǔn)中選擇，并進(jìn)行驗(yàn)算。

鍵聯(lián)接的作用：鍵聯(lián)接主要用于軸和軸上零件（如齒輪、帶輪）之間的周向固定，用以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的鍵也兼有軸向固定作用。

導(dǎo)向平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接13.1鍵聯(lián)接13.1.1鍵聯(lián)接的類型和應(yīng)用

鍵聯(lián)接按鍵在聯(lián)接中的松緊狀態(tài)分為緊鍵聯(lián)接和松鍵聯(lián)接兩類。1.松鍵聯(lián)接:包括普通平鍵、滑鍵、半圓鍵和花鍵五種

（1）普通平鍵聯(lián)接：圖13-2所示為普通平鍵聯(lián)接

1）工作面：兩側(cè)面為工作面

；

2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)中性好，但不能承受軸向載荷，零件的軸向固定需其他件來完成。13.1鍵聯(lián)接圖13-2平鍵聯(lián)接

3）適用場(chǎng)合：主要用于軸轂間無相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)的靜聯(lián)接。

4）平鍵的類型：A型（圓頭）、B型（方頭）、C型（半圓頭）標(biāo)記示例：

圓頭普通平鍵（A型），b=16mm，h=10mm，L=100mm的標(biāo)記為：GB/T1096鍵16×10×100

平頭普通平鍵（B型），b=16mm，h=10mm，L=100mm的標(biāo)記為：GB/T1096鍵B16×10×100

單圓頭普通平鍵（C型），b=16mm，h=10mm，L=100mm的標(biāo)記為：GB/T1096鍵C16×10×10013.1鍵聯(lián)接圖13-3普通平鍵的類型和標(biāo)注

5）鍵槽的加工

A型鍵槽由端銑刀加工；B型鍵槽用盤銑刀加工;C型平鍵常用于軸的端部聯(lián)接，軸上鍵槽常用端銑刀銑通。13.1鍵聯(lián)接圖13-4鍵槽的加工

（2）導(dǎo)向平鍵聯(lián)接：導(dǎo)向平鍵是一種較長(zhǎng)的平鍵（見圖13-5a）1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是一種較長(zhǎng)的平鍵，鍵與輪轂采用間隙配合，輪轂可沿鍵作軸向滑移.2)使用場(chǎng)合：該鍵常用于變速器中的滑移齒輪與軸的聯(lián)接。13.1鍵聯(lián)接圖13-5a導(dǎo)向平鍵聯(lián)接圖13-6導(dǎo)向平鍵的應(yīng)用實(shí)例

（3）滑鍵聯(lián)接

1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：當(dāng)軸上零件滑移距離較大時(shí)，將鍵固定在輪轂上，輪轂帶動(dòng)滑鍵在軸槽中作軸向移動(dòng)。

2）使用場(chǎng)合：該鍵常用于變速器中的滑移齒輪與軸的聯(lián)接。13.1鍵聯(lián)接圖13-5b滑鍵聯(lián)接

（4）半圓鍵聯(lián)接

1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是一種半圓形板狀零件，可在鍵槽內(nèi)繞自身的幾何中心轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)輪轂鍵槽的斜度，鍵的側(cè)面為工作面。

2）優(yōu)點(diǎn)：是工藝性較好，缺點(diǎn)：是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的削弱較大

3）使用場(chǎng)合：半圓鍵用于靜聯(lián)接主要用于輕載荷或錐形軸端的聯(lián)接中。13.1鍵聯(lián)接圖13-7半圓鍵聯(lián)接

2.緊鍵聯(lián)接

（1）楔鍵聯(lián)接

1）類型：普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種

2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：楔鍵的上表面和輪轂槽底面均具有1:100的斜度。鍵楔入鍵槽靠上、下表面的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，并可承受較小的軸向力。

13.1鍵聯(lián)接圖13-8楔鍵聯(lián)接

3）工作特點(diǎn)：切向鍵聯(lián)接這類鍵由于裝配楔緊時(shí)破壞了軸與輪轂的對(duì)中性，在沖擊、振動(dòng)和承受變載荷時(shí)易產(chǎn)生松動(dòng)。

4）使用場(chǎng)合：僅適用于定心精度要求不高、低速和載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合，如某些農(nóng)業(yè)、建筑機(jī)械等。為安全起見，楔鍵聯(lián)接應(yīng)加裝防護(hù)罩。

13.1鍵聯(lián)接圖13-8楔鍵聯(lián)接

（2）切向鍵聯(lián)接1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：切向鍵是由一對(duì)楔鍵組成的，裝配時(shí)將切向鍵沿軸的切線方向楔緊在軸與輪轂之間。

2）工作特點(diǎn)：切向鍵的上、下面為工作面，工作面上的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。

13.1鍵聯(lián)接圖13-9切向鍵聯(lián)接

3）使用場(chǎng)合

用一對(duì)切向鍵時(shí)，只能單向傳遞轉(zhuǎn)矩，當(dāng)要雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，須采用兩對(duì)互成120°分布的切向鍵。

由于切向鍵對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，因此常用于直徑大于100mm的軸上。對(duì)中要求不高而載荷很大的重型機(jī)械，比如礦山用大型絞車的卷筒、齒輪與軸的聯(lián)接等。

13.1鍵聯(lián)接圖13-9切向鍵聯(lián)接

13.1.2平鍵聯(lián)接的尺寸選擇和驗(yàn)算1.鍵的材料及其尺寸選擇

（1）材料選擇：平鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵材料采用抗拉強(qiáng)度不低于590MPa的鋼，通常為45鋼。

（2）尺寸選擇

設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)。平鍵的類型根據(jù)工作要求選擇，平鍵的尺寸根據(jù)鍵配合處軸徑d從標(biāo)準(zhǔn)（表13-1）中查取鍵的寬度b和高度h，鍵的長(zhǎng)度L可參照輪轂長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，一般應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)度，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長(zhǎng)度系列。13.1鍵聯(lián)接

13.1鍵聯(lián)接

13.1鍵聯(lián)接

2.平鍵聯(lián)接的失效和強(qiáng)度驗(yàn)算13.1鍵聯(lián)接圖13-10普通平鍵的受力情況

工作時(shí)，鍵承受擠壓和剪切。由于標(biāo)準(zhǔn)平鍵具有足夠的抗剪強(qiáng)度，故設(shè)計(jì)時(shí)平鍵聯(lián)接只需驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度，計(jì)算式為

式中，T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·mm）d為軸的直徑（mm）；h為鍵的高度（mm）；l為鍵的計(jì)算長(zhǎng)度（mm），A型鍵

l=L-b，B型鍵l=L，C型鍵

l=L-b/2；[σbs]為鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力（MPa），見表13-2。13.1鍵聯(lián)接圖13-10普通平鍵的受力情況

項(xiàng)目13-1圖13-12a所示為減速器的輸出軸，軸與齒輪采用鍵聯(lián)接，已知傳遞的轉(zhuǎn)矩T=600N.m，齒輪材料為鑄鋼，有輕微沖擊，試選擇鍵聯(lián)接類型和尺寸。

13.1鍵聯(lián)接圖13-11減速器輸出軸聯(lián)接圖1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：花鍵聯(lián)接是由圓周均布多個(gè)鍵齒的花鍵軸，與帶有相應(yīng)鍵齒槽的輪轂所組成的一種聯(lián)接，所以花鍵聯(lián)接的承載能力比平鍵聯(lián)接高得多。

2.工作特點(diǎn)：花鍵齒的側(cè)面為工作面，工作時(shí)有多個(gè)鍵齒同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩，所以花鍵聯(lián)接的承載能力比平鍵聯(lián)接高得多。

3.花鍵分類：按花鍵齒形不同可分為矩形花鍵（圖13-12b）和漸開線花鍵（圖13-12c）兩類，而且都已標(biāo)準(zhǔn)化

13.2花鍵聯(lián)接圖3-12花鍵聯(lián)接

（1）矩形花鍵

矩形花鍵齒側(cè)為直線，加工方便；標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，用熱處理后磨削過的小徑定心、定心精度高，定心穩(wěn)定性好和導(dǎo)向性能好，應(yīng)用廣泛。

（2）漸開線花鍵

漸開線花鍵齒廓為漸開線，可用加工齒輪的方法加工，工藝性好，聯(lián)接強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)，適用于載荷較大、定心精度要求高和尺寸較大的聯(lián)接。

13.2花鍵聯(lián)接圖3-12花鍵聯(lián)接

1.銷的作用

（1）起定位作用：主要用來確定零件間的相互位置，起定位作用，即定位銷。

（2）傳遞載荷：也可用于軸與輪轂或其他零件的聯(lián)接，并傳遞不大的載荷。

（3）起安全作用：可用作安全裝置中的過載剪斷零件，即安全銷。

（4）應(yīng)用場(chǎng)合：接銷能承受很小載荷，常用于輕載或非動(dòng)力傳輸結(jié)構(gòu)。

（5）銷的材料：一般選用Q235、35鋼或45鋼。13.3銷聯(lián)接圖13-13不同用途的銷聯(lián)接a)定位銷b)聯(lián)接銷c)安全銷

2.銷的類型

圓柱銷、圓錐銷、開口銷，其性能和適用條件見表13-3

13.3銷聯(lián)接

螺紋聯(lián)接：是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆聯(lián)接，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，成本低、互換性強(qiáng)，廣泛用于各類機(jī)械設(shè)備中。各種螺紋及其聯(lián)接件大多都制訂有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1.聯(lián)接用螺紋

機(jī)械設(shè)備中常用的聯(lián)接螺紋大多為三角形螺紋，它分為普通螺紋和管螺紋兩種。前者多用于緊固聯(lián)接，后者多用于緊密聯(lián)接。

（1）普通螺紋（米制）

普通螺紋牙型角α=60°,大徑d為公稱直徑，中徑

d2=d-0.6495P，小徑

d1=d-1.0825P，其標(biāo)準(zhǔn)為GB/T196—2003。同一大徑d可有多種螺距P，螺距最大的為粗牙螺紋（見圖13-14a），其余為細(xì)牙螺紋，它們均已標(biāo)準(zhǔn)化。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用

同一大徑d可有多種螺距P，螺距最大的為粗牙螺紋，其余為細(xì)牙螺紋，它們均已標(biāo)準(zhǔn)化。

（1）粗牙螺紋：

螺距最大的普通螺紋，廣泛用于各種聯(lián)接。

（2）細(xì)牙螺紋：

與相同大徑d的粗牙螺紋相比，細(xì)牙螺紋螺距小，小徑和中徑較大，升角小，自鎖性好，

使用場(chǎng)合：多用于強(qiáng)度要求較高的薄壁零件或受變載、沖擊及振動(dòng)的不常裝拆的聯(lián)接中。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用（2）管螺紋

1）管螺紋是用于管子聯(lián)接的螺紋，其螺紋牙分布在圓錐體上。

管螺紋牙型角α有55°（見圖13-14b、c）和60°兩種（見圖13-14d），可以是圓柱螺紋（GB/T7307—2001，見圖13-14b），也可以是錐螺紋（GB/T7306—2000，見圖13-14c；GB/T12716—2011，見圖13-14d），且有米制和英制之分。

2）英制管螺紋的公稱直徑是管子孔徑，米制管螺紋的公稱直徑是螺紋大徑。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用3）應(yīng)用范圍：

55°非密封管螺紋采用圓柱螺紋：廣泛用于水、煤氣和潤(rùn)滑管路系統(tǒng)中，若需聯(lián)接密封，常需在螺旋副間填充密封物，或在密封面之間加密封墊。

55°

圓錐管螺紋聯(lián)接：密封性好、不用填料，適用于密封要求較高（如高溫、高壓系統(tǒng)等）的管道聯(lián)接中。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用

2.螺紋聯(lián)接的基本類型

螺紋聯(lián)接的基本類型有螺栓聯(lián)接（普通螺栓聯(lián)接、鉸制孔用螺栓聯(lián)接）、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接等，它們的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用見表13-4。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用

3.螺紋聯(lián)接件

常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件（緊固件）有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母、墊圈等。它們大多已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按標(biāo)準(zhǔn)選用。

（1）螺栓：按加工精度不同分為普通螺栓（見

圖13-15a）

和鉸制孔用螺栓（見

圖13-15b）。螺栓頭部形狀有多種形式，最常用的是六角形，螺栓桿部分可制出一段螺紋或全螺紋（見圖13-15）。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用圖圖13-15螺栓

（2）雙頭螺柱

兩端都制有螺紋，兩端螺紋長(zhǎng)度可以相同或不同，擰入被聯(lián)接件孔的一端稱為座端，另一端稱為螺母端。圖13-16a所示為等長(zhǎng)雙頭螺柱，使用時(shí)不分座端和螺母端。圖13-16b所示為不等長(zhǎng)雙頭螺柱，較為常用，bm

為座端長(zhǎng)度，b為螺母端長(zhǎng)度。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用圖13-16雙頭螺柱

（3）螺釘

螺釘通常分為聯(lián)接螺釘、緊定螺釘以及特殊螺釘（如吊環(huán)螺釘、自攻螺釘?shù)龋?/p>

螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形狀與螺栓類似，但頭部形式更多。其中內(nèi)六角圓柱螺釘可施加較大的擰緊力矩，聯(lián)接強(qiáng)度高，可以代替六角頭螺栓，多用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。而圓頭和十字頭螺釘，則不能施加太大的擰緊力矩，此類螺釘?shù)闹睆揭话悴怀^10mm。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用圖13-17緊定螺釘?shù)念^部和尾部形狀（4）螺母

螺母的類型很多，最常用的是六角螺母(圖a~c），六角螺母的厚度不同分為標(biāo)準(zhǔn)螺母、薄螺母（圖b）和厚螺母（圖c）.

薄螺母用于:要求減輕重量且不經(jīng)常拆卸的場(chǎng)所。

厚螺母用于:經(jīng)常裝拆、易于磨損之處。圓螺母（見圖13-18d）常用于軸上零件的軸向固定。13.4螺紋聯(lián)接的類型和應(yīng)用圖13-18螺母（5）墊圈

放置在螺母與被聯(lián)接件之間，作用是增大被聯(lián)接件的的支承面積以減小接觸處的壓強(qiáng)，防止擰緊螺母時(shí)擦傷被聯(lián)接件的表面。常用墊圈有平墊圈和彈簧墊圈等。

平墊圈與螺栓、螺柱、螺釘配合使用。彈簧墊圈（見圖13-19c）與螺母等配合使用，可起到防松作用。13.4螺紋聯(lián)接的類