機械設(shè)計

帶傳動CONTENTS8.1

概述8.2

帶與帶輪8.3

帶傳動的幾何計算8.4

帶傳動的基礎(chǔ)理論8.5

帶傳動的性能設(shè)計8.6

帶傳動的張緊與維護(hù)目錄3

n1

212工作原理：利用中間撓性件(帶)，靠摩擦力(或嚙合)在主、從動軸間傳遞運動和動力。帶傳動一般是由主動輪、從動輪和緊套在兩輪上的傳動帶組成。原動機轉(zhuǎn)動主動輪轉(zhuǎn)動從動輪轉(zhuǎn)動8.1.1

帶傳動的組成8.1

概述帶與輪的摩擦驅(qū)動主動輪F0F0F0F0nn8.1.2

帶傳動的分類摩擦型帶傳動的類型(工作原理)嚙合型8.1

概述帶傳動的類型

(傳動形式)8.1.2

帶傳動的分類8.1

概述半交叉?zhèn)鲃娱_口傳動交叉?zhèn)鲃悠狡帶多楔帶圓形帶帶傳動的類型

(截面形狀)8.1.2

帶傳動的分類8.1

概述

8.1.3

帶傳動的特點和應(yīng)用優(yōu)點：1.可吸收振動并緩和沖擊，從而使傳動平穩(wěn)、噪聲??；2.過載時帶將在帶輪上打滑，實現(xiàn)過載保護(hù)作用；3.適用于主、從動軸間中心距較大的傳動；4.結(jié)構(gòu)簡單，易制造，成本低廉。缺點：1.帶和帶輪之間有相對滑動，帶傳動并不能保證準(zhǔn)確的傳動比，傳動效率較低；2.傳動的外廓尺寸較大，在張緊時會產(chǎn)生較大的壓軸力；3.傳動帶的壽命一般較短，不宜用于高溫、易燃、易爆的場合；4.帶在使用過程中需要張緊裝置。應(yīng)用范圍：v帶＝5~25m/s;P

<700kW；i7目前，V帶傳動的應(yīng)用最廣泛8.1

概述8.2.1

平帶與帶輪帆布平帶(應(yīng)用廣泛)編制平帶平帶高速膠帶聚酰胺片基平帶帆布平帶的規(guī)格一般參考生產(chǎn)廠的產(chǎn)品樣本，可參照表8-1選取8.2

帶與帶輪壓縮層(橡膠，或稱底膠)：彎曲變形受壓承載層(膠簾布或膠繩芯)：受拉包布層(膠帆布)：保護(hù)作用8.2.2

V帶與帶輪伸張層(橡膠，或稱頂膠)：彎曲變形受拉8.2

帶與帶輪V帶結(jié)構(gòu)壓縮層(橡膠，或稱底膠)：彎曲變形受壓承載層(膠簾布或膠繩芯)：受拉包布層(膠帆布)：保護(hù)作用8.2.2

V帶與帶輪伸張層(橡膠，或稱頂膠)：彎曲變形受拉8.2

帶與帶輪V帶結(jié)構(gòu)8.2.2

V帶與帶輪節(jié)線：彎曲時保持原長不變的一條周線。節(jié)面：全部節(jié)線構(gòu)成的面。8.2

帶與帶輪

bd

型

號ZABCDEY頂寬b1013172232386節(jié)寬

bd8.511141927325.3高度

h68111419234楔角φ40。每米質(zhì)量q

(kq/m)0.060.100.170.300.600.870.04φ

=40。，h/bd

=0.7的V帶稱為普通V帶。已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有七種型號。8.2

帶與帶輪

8.2.2

V帶與帶輪普通V帶的截面尺寸φb1帶輪由輪緣(用于安裝傳動帶)、輪轂(用于安裝在軸上)、輪輻或腹板(用于聯(lián)

接輪緣與輪轂)三部分組成8.2

帶與帶輪

8.2.2

V帶與帶輪2.

小帶輪的包角αl包角是帶與帶輪接觸部分的圓弧所對應(yīng)的圓心角，反映帶與帶輪輪緣表面間接觸弧的長短。包角越大，帶與帶輪接觸弧越長，所能傳遞的功率就越大；反之，所能傳遞的功率就越小。為了使帶傳動可靠，一般要求小帶輪的包角

1.

基準(zhǔn)長度Ld基準(zhǔn)長度是指V帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度?；鶞?zhǔn)長度已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，見表8-49sin9=2

1

2a：

1

=

?

d2

?

d1

(rad

)

或

1

=

1800

?

d2

?

d1

57.302a

a8.3

帶傳動的幾何計算

=

29αl≥120°。d

?d

3.中心距

(a)

與帶長

(L)

的關(guān)系

=

1

d1

=

(

?

29)

d1

=

d1

?

d1

9222

2

=

2

d2

=

(

+

29)

d2

=

d2

?

d2

92222BC

DA

設(shè)計時，應(yīng)將計算得到的帶長L標(biāo)準(zhǔn)化為基準(zhǔn)長度Ld。已知帶的基準(zhǔn)長度Ld

時，可得中心距:2Ld

?

(dd1+

dd2)

+

8AB

=CD

=a

cos92

1

2

1

4

1

6cos9=1?sin

91?9+9?9+2!4!6!：L

2a

+

(d1

+

d2)

+

(d2

?

d1)

2

4a22取：cos9=1?sin2

99

d2?

d12a8.3

帶傳動的幾何計算a

帶傳動工作時，由于摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等緊邊拉力1)帶繞上主動輪的一邊被拉緊,

拉力由F0增至F1

t2)帶繞上從動輪的一邊被放松拉力由F0

降為F2

↓松邊拉力

從動輪主動輪8.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)

8.4.1

帶傳動的受力分析靜止時，帶兩邊的初拉力相等：F1

=F2

=F0 1F1緊邊松邊

F2F212 0 0 0 0FFFFFnn設(shè)帶的總長不變，則緊邊拉力增量和松邊的拉力減量相等：F1

–

F0

=

F0

–

F2

F0

=(F1

+F2

)/2稱F1

-F2為有效拉力，即帶所能傳遞的圓周力：Ft

=F1

-F2帶傳動功率：

F

v10008.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)

8.4.1

帶傳動的受力分析P

=

t

8.4.1

帶傳動的受力分析力平衡條件：dFN

=F

sin

+(F

+dF)sin2

2fdFN

=(F

+dF)cos

?

Fcos令：d

→

0

sin

d

→

d

cos

d

→

1222dFN

=Fd

dF

F1

dF

F

F=

eFf

dFNfdFN

=

dF

F

=

fd

jF2

F

=j0

fd

ln

=

f

dldFN

dαd

d

228.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)d

d

αdαF+dFdαf

F1F222

8.4.1

帶傳動的受力分析

F

=

F

.

1

ef

?1

=

ef

F

=

F

.

Ft

max

=

F1

?

F2

=

F1

(1

?

ef

)

=

2F0

ef

+11.歐拉公式成立的條件2.輪槽楔角對帶傳動承載能力的影響3.帶輪包角對帶傳動承載能力的影響4.初拉力對帶傳動承載能力的影響22222222222222222222222222222tt2=Ft12F-1=F=FtFFt=F8.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)松邊拉應(yīng)力21緊邊拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力：

1

=松邊拉應(yīng)力：2

=

僅發(fā)生于緊邊全長僅發(fā)生于松邊全長8.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)1.

緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力8.4.2

帶傳動的應(yīng)力分析MPaMPann

8.4.2

帶傳動的應(yīng)力分析2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在微弧段上產(chǎn)生的離心力：dFNc

=m

.a

==(rd)q

.rO2

=(rd)q

=qv2

d

由力平衡條件得：2Fc

sin

=

qv

2

da

取sin

=

qv2F

qv2A

AcF離心應(yīng)力21離心拉應(yīng)力：Gc

=c

=

MPa8.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)nn

8.4.2

帶傳動的應(yīng)力分析3.彎曲應(yīng)力2yE

bQ

=2

ar

?曲率半徑，平帶r

=(D

+h)/2V帶r

=D/

2應(yīng)力分布及最大應(yīng)力最大應(yīng)力出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。Q=Q+Q+Q式中：

平帶

y

=

h

，V帶

y

=

h

D1

D1

D2b

dd

(2)

Qb1

=

2yE

=

2ha

E

,Qb

2

=

2ha

E8.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)(1)Q

僅發(fā)生在帶輪接觸弧處max1b1

c∵

F1

>

F2

∴

c1＞c2帶繞過主動輪時，將逐漸縮短并沿輪面滑動，使帶速落后于輪速。

帶經(jīng)過從動輪時，將逐漸被拉長并沿輪面滑動，使帶速超前于輪速。

這種因材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動被稱為彈性滑動。當(dāng)有效拉力較小時，彈性滑動只發(fā)生在帶離開主、從動輪前的那部分接觸弧上，如圖中弧C1B1

和弧C2B2

，并稱為滑動弧，所對應(yīng)的中心角稱為滑動角；而未發(fā)生彈性滑動的接觸弧A1

C1和A2

C2則稱為靜弧，所對應(yīng)的中心角稱為靜角。8.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)緊邊變形量：c1

=

8.4.3

帶傳動的彈性滑動和打滑2松邊變形量：

c

=

F2

AE

8.4.3

帶傳動的彈性滑動和打滑彈性滑動是摩擦型帶傳動正常工作時不可避免的固有現(xiàn)象。彈性滑動造成帶傳動不能保證準(zhǔn)確的傳動比；造成傳動效率下降；使得從動輪的圓周速度低于主動輪的圓周速度；同時引起帶的磨損；使帶工作面溫度升高滑動弧隨著有效拉力的增大而增大，當(dāng)彈性滑動區(qū)域擴(kuò)大到整個接觸弧(相當(dāng)于C1

點移動到與A1

點重合)時，帶傳動

的有效拉力達(dá)到最大(臨界)值。如果工作載荷繼續(xù)增大，則帶與帶輪間就會發(fā)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑將使帶嚴(yán)重磨損，從動輪轉(zhuǎn)速急劇下降且不穩(wěn)定，致使傳動失效，必須避免。由于小帶輪的包角小于大帶輪的包角，打滑首先發(fā)生在小帶輪上。8.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)在一般傳動中，因滑動率并不大(ε=1%~2%)，故粗略計算時可忽略不計，而取傳動比為i

=

n1

dd2n2

dd1彈性滑動使得從動輪的圓周速度v2

低于主動輪的圓周速度v1

，其相對降低率稱為滑動率c

=

1

2

=

d1

1

d

2

2

=

1

?

d

2v1

冗dd1n1

idd1i

=

n1

=

dd2

n2

dd1

(1?c)n

=

n1dd1(1

?

c)d228.4

帶傳動的理論基礎(chǔ)8.4.3

帶傳動的彈性滑動和打滑v

?v

冗d

n

?冗d

n

d

帶傳動的平均傳動比為從動輪的轉(zhuǎn)速為d21.

帶傳動的主要失效形式1)打滑當(dāng)需要傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面上摩擦力的極限值時，帶在帶輪上出現(xiàn)過載打滑。2)疲勞破壞由于變應(yīng)力的反復(fù)作用，運轉(zhuǎn)一定時間后，帶發(fā)生疲勞破壞。3)磨損帶和帶輪之間的相對滑動，會引起疲勞磨損，降低初拉力和帶的使用壽命。2.

帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則在保證不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。

8.5.1

帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則8.5

帶傳動的性能設(shè)計要保證帶的疲勞壽命，應(yīng)使最大應(yīng)力不超過許用應(yīng)力：Qmax

=

Q1

+

Qc

+

Qb1

<

[Q]

或Q1

<[Q]?Qc

?Qb

1為保證帶傳動在正常工作時不出現(xiàn)打滑，必須限制帶所需傳遞的有效圓周力，即

v

1

v

1

v

P0

=

Ft

max

.

1000

=

F1

(1

?

ef

以)

.

1000

=

Q1

A(1?

ef

以)

.

1000

1

Av

單根V帶所能傳遞的功率為：P0

=

([Q]

?Qb

?

Qc

)(1

?

ef

'以

)

.

1000在包角α=180°、特定帶長、平穩(wěn)工作條件下，單根普通V帶所能傳遞的功率P0

，稱為單根V帶的基本額定功率，

查表8-58.5

帶傳動的性能設(shè)計

8.5.2

單根V帶傳遞的功率

8.5.2

單根V帶傳遞的功率單根普通V

帶的許用功率[P]當(dāng)實際工作條件與上述特定條件不同時，應(yīng)對P0

值進(jìn)行修正。修正后即得實際工作條件下單根普通V

帶所能傳遞的功率，稱該功率為許用功率[P0]，即[P0

]=(P0

+P0

)Ka

KL式中，ΔP0

為功率增量，考慮傳動比i≠1時，帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較小，故在壽命相同的條件下，傳動能力有所提高，其值查表8-6；KL為帶長修正系數(shù)，考慮帶長為非特定長度時對傳動能力的影響，查表8-3；Kα

為包角修正系數(shù)，考慮α≠180°時對傳動能力的影響，見表8-7。8.5

帶傳動的性能設(shè)計

8.5.3

V帶的設(shè)計計算普通V

帶傳動設(shè)計中，原始條件一般有：帶傳動的工作條件、傳動的用途、傳動位置與總體尺寸限制、載荷的性質(zhì)及原動機的類型、傳遞的額定功率P

、小帶輪轉(zhuǎn)速n1

、大帶輪轉(zhuǎn)速n2。設(shè)計內(nèi)容包括：確定傳動參數(shù)，確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸，確定張緊裝置等。1.型號選擇V

帶型號一般根據(jù)計算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1

由圖8-14選取V

帶型號。若在兩種型號交界線附近時，

可按兩種型號同時計算，最后分析比較決定取舍。計算功率Pc

是根據(jù)傳遞的額定功率P，并考慮載荷性質(zhì)、原動機的種類和連續(xù)工作時間等因素確定的P

=K

Pc

A

0式中，KA為工作情況系數(shù)，其值可查表8-8。8.5

帶傳動的性能設(shè)計2.帶輪直徑若dd1過小，則帶的彎曲應(yīng)力過大將降低帶的使用壽命；在傳遞的功率一定的條件下，dd1過小，所需有效拉力會增大，從而導(dǎo)致帶根數(shù)的增加。下表給出了V帶傳動的最小帶輪基準(zhǔn)直徑ddmin

的薦用值。設(shè)計時，應(yīng)保證dd1≥ddmin

。大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=idd1

(1-ε)。dd1

、dd2推薦取標(biāo)準(zhǔn)值(表8-3)表V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑dmin

(摘自GB/T13575.1—2022)槽型YZ(SPZ)A(SPA)B(SPB)C(SPC)DEddmin2050(63)75(90)125(140)200(224)3555008.5

帶傳動的性能設(shè)計

8.5.3

V帶的設(shè)計計算對于普通V

帶，帶速一般控制在5m/s≤v≤25m/s，最高不超過30m/s。帶速高則離心力大，帶與帶輪間正壓力減小，帶傳動的工作能力下降，易發(fā)生打滑；帶速高也使傳動帶在單位時間內(nèi)繞過帶輪的次數(shù)增多，將降低帶的疲勞強度和使用壽命。帶速過低，傳遞同樣功率P時，會使有效拉力過大，導(dǎo)致所需帶的根數(shù)z過多，帶輪的寬度、軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大。3.驗算帶速

v

=

6

0冗8.5

帶傳動的性能設(shè)計

8.5.3

V帶的設(shè)計計算

8.5.3

V帶的設(shè)計計算4.確定中心距a

和帶的基準(zhǔn)長度Ld設(shè)計時可根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)需要初定中心距：0.7(dd1

+dd2

)<a0

<2(dd1

+dd2)初定V帶基準(zhǔn)長度：

L

2a+

(dd1

+

dd

2

)

+

(dd

2

?

dd1

)

計算實際中心距a

由于V帶傳動的中心距一般是可以調(diào)整的，故可采用近似計算

a

a0

+考慮的安裝、調(diào)整和張緊的需要，中心距的變動范圍為

(a

?

0.015Ld

)

~

(a

+

0.03Ld

)228.5

帶傳動的性能設(shè)計24a

8.5.3

V帶的設(shè)計計算5.驗算小帶輪包角

1

=

180。?

57.3。為了保證帶傳動的承載能力，通常要求α1≥120°如α1

小于此值，應(yīng)重新設(shè)計，也可通過增大中心距a或增設(shè)張緊輪等措施來解決。由于傳動比i較大，會減小帶輪的包角，故普通V帶傳動的傳動比一般取i≤7。6.確定V

帶的根數(shù)P