第11章 带传动 2012-101

1第11章带传动带传动由带、带轮构成。是依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的一种摩擦传动。由于带是挠性体，因而带传动又属于挠性传动。2汽车发动机曲柄压力机311.1概述11.1.1主要传动形式和类型组成由主动带轮（1）、从动带轮（2）和带（3）组成411.1概述传动形式开口传动、交叉传动、半交叉传动511.1概述传动类型（按传动带的截面形状分）平带传动、V带传动、圆带传动、多楔带传动等平带：结构简单，制造方便，传动效率高，使用寿命长，可远距离传动，可用于交叉及半交叉传动。V带：传动能力大，结构紧凑，中心距较小,传动比大，传动效率较低。多楔带：兼有平带和V带传动优点。解决了多根V带长短不一而使各带受力不均的问题。圆带：结构最简单，传动能力很低，多用于小功率（如缝纫机）。可用于交叉及半交叉传动。611.1概述711.1概述811.1概述911.1概述1011.1概述1111.1概述平带传动结构简单，制造容易，传动效率较高，带的使用寿命较长，适用于中心距较大的远距离传动。而且可用于交叉及半交叉传动。12V带传动V带横截面为梯形，其两侧面为工作面。在相同张紧状态下，与平带传动相比，V带传动能产生较大的摩擦力,因而其工作能力高。V带传动结构紧凑，多用于较小中心距和较大传动比的场合。但V带磨损较快，价格较贵和传动效率较低。11.1概述1311.1概述取带的横截面分析受力，由图可得：平带接触面摩擦力V带接触面摩擦力若取，则平均，当量摩擦因数增加NQfFfFFQvQNvFffFffFF2cos2sin22cos2sinfffv3.0fffv1.751.0%701411.1概述11.1.2带传动的几何尺寸计算主要几何参数---带轮包角（、）---基准长度---基准直径（、）---中心距2dLdd1dd2dd1a节宽——节面宽度，bp1512adLd1dd2d11.1概述1611.1概述主要几何参数计算取21bcddadcdbcabLddd2222211cos22)2(2)2(21adddd)arcsin(12addddadddd12sin21cos21711.1概述有8)(8)](2[)(221222121ddddddddddddLddLaaddddaLddddd4)()(2221221adddd1211811.1概述11.1.3带传动的特点及应用范围特点（1）带是挠性件，具有弹性，能缓和冲击、吸收振动，因而工作平稳，噪音小。（2）传动过载时，带相对于小带轮打滑，因而可保护其它零件免受损坏，但是它不能用于安全性要求高的传动（如起重机械）中。（3）摩擦带传动靠摩擦力传递动力，所以传动效率低（一般平带传动效率约为95%，V带传动效率约为92%）。1911.1概述（4）带传动结构简单，对制造、安装要求不高，工作时不需要润滑，因而成本较低；但带的寿命较短，一般只能使用2000～3000h；且不宜用于高温、易燃场合。（5）与齿轮传动相比，带传动适应于中心距较大的场合；但尺寸不紧凑，且轴上压力大。（6）带传动工作时存在弹性滑动，不能保证准确的传动比。2011.1概述应用范围由于带传动的效率和承载能力较低，故不适用于大功率传动。平带传动传递的功率一般不大于500kW，V带传动传递的功率一般不大于700kW；带的速度一般为5～25m/s。带速太小（≤5m/s），则带传动尺寸过大而不经济，带速太大（25m/s），则离心力迅速增大又会使带与带轮间的压紧程度减小，使传动能力降低。速度大于30m/s的带传动称为高速带传动，通常采用的是质量小、厚度薄而均匀、挠曲性好的环形平带。、2111.2V带和带轮11.2.1V带的结构、型号和基本尺寸V带有普通V带、窄V带、联组V带等类型。其中普通V带和窄V带应用最广。11.2V带和带轮2211.2V带和带轮标准普通V带为无接头环形，其横截面为梯形，按截面尺寸的不同，分为Y，Z，A，B，C，D，E共7种型号，其截面尺寸及基准长度已标准化（表11-1、表11-5）。V带弯曲时，外周一侧（截面顶部）因受拉而使横向尺寸缩短，内周一侧（截面底部）因受压而使横向尺寸伸长，因而楔角将减小，为保证带与带轮工作面的良好接触，除很大的带轮外，带轮轮槽的槽角都应适当减小。2311.2V带和带轮普通V带的结构普通V带由包布1、顶胶2、抗拉体3、底胶4构成包布起保护作用抗拉体用来承受基本拉力顶胶和底胶在带弯曲时分别承受拉伸和压缩2411.2V带和带轮抗拉体分为帘布芯和绳芯两种结构。帘布芯V带制造方便，整体承载能力高，但易伸长、发热和脱层。绳芯V带柔韧性好，抗弯强度高，适应于转速较高、带轮直径较小的场合。2511.2V带和带轮当V带弯曲时，其中宽度保持不变的面称为带的节面，节面宽度称为节宽，用表示，表11-1。节面处的带长，称为带的基准长度，是标准值，表11-5。V带轮轮缘上与节宽宽度对应相等的轮槽处的直径称为带轮基准直径。dddLpbpb2611.2V带和带轮11.2.2V带带轮设计要求：质量小且分布均匀，结构工艺性好，安装对中性好，内应力小，动平衡，轮槽工作面质量好。带轮由三部分组成：1、轮缘2、轮腹3、轮毂27（实心）（辐板）（孔板）（轮辐）11.2V带和带轮2811.2V带和带轮2911.3带传动的工作情况分析11.3.1带传动的受力分析为使带传动能正常工作，带与带轮之间应有足够的摩擦力以克服从动带轮上的工作阻力。当摩擦力不够时，带与带轮之间就会产生打滑现象，即带与带轮在整个接触弧段上出现明显的宏观相对运动，致使传动失效。因此，能否保证有足够的摩擦力以克服工作阻力，就成为带传动设计中的主要问题之一。11.3带传动的工作情况分析3011.3带传动的工作情况分析带传动受到的力0F1F2F''21FFFF——初拉力（张紧力）——紧边工作拉力——松边工作拉力——工作时带与带轮间摩擦力eFecF1T——有效工作拉力（有效圆周力）maxFFec21FFFe——最大有效工作拉力maxF——带与带轮间最大摩擦力maxF]',min[max2max1FF2T—驱动力矩—阻力矩3111.3带传动的工作情况分析紧边：松边：摩擦力：21'FFFFeF0F启动过程力的变化工作时各力间的平衡关系0F：0↗2222111122deddTFFFFFFdT1F2F↗↘正常工作条件（要求）：2max2'ddTF要求：max''FF3211.3带传动的工作情况分析由有，要求（）然而，的增加是有限制的，它不可能超过一个极限值（即：给定条件下带与带轮之间所能产生的最大摩擦力）。22211122deddTFFFFdT2TF1TFmaxF3311.3带传动的工作情况分析当，大到时，则将在相应的带轮上出现打滑现象。因此，最大摩擦力限制着带传动的传动能力。2TmaxFmax222FFFdTed3411.3带传动的工作情况分析11.3.2带传动中的最大有效工作拉力?maxF上式反映了当摩擦力达最大值时，和之间关系。对于带传动有：1F2F)11(1121maxfeFFFFfeFF21---欧拉公式最大摩擦力2001FFFF2001112110max'ffeceeFFF因此：3511.3.2带传动中的最大有效工作拉力11.3带传动的工作情况分析影响（或）的3个主要因素：112110max'ffeceeFFFecFf10FFecmaxF1.2.3.由式另外：qF1'max21v、36欧拉公式其它应用3711.3带传动的工作情况分析11.3.3带传动中的应力分析带传动工作时，带的横截面中的应力有以下三种。1、拉应力紧边的拉应力MPa松边的拉应力MPaAF11AF223811.3带传动的工作情况分析2、弯曲应力带绕在带轮上时会发生弯曲变形，从而产生弯曲正应力，其值可由弯曲变形所产生的正应变的大小求得：MPa（y为由中性层到最外层的距离）由式可见：bddbdhEdyE221bb3911.3带传动的工作情况分析3、离心拉应力带从带轮的一侧运动到另一侧时是在做圆周运动，从而产生离心力。由于离心力的作用，带与带轮接触面上的正压力减小，带传动的工作能力将有所降低。同时它还在带中产生离心拉力，作用于带的全长上，且各处大小相等，即N因此，带中的离心拉应力为MPa2qvFccFcFAFcc4011.3带传动的工作情况分析4、最大应力与疲劳强度条件带传动工作时，带的每个确定横截面处于不同位置时所受应力大小是不相同的，是随着带的运转而循环变化的，其最大应力发生在带的紧边与小带轮刚接触时的接触点b点处，其值为：则，带的疲劳强度条件：cb11maxcb11max4111.3带传动的工作情况分析11.3.4带传动的运动分析带传动过程中的运动“损失”现象：4211.3带传动的工作情况分析11.3.4带传动的运动分析21FF21FF因为，有拉力差存在。所以带在运动过程中，带与带轮间形成相对滑动。拉力差愈大，相对滑动量亦愈大。原因分析：一段给定的带长，在运动过程中的不同位置处，实际长度不同。变化规律如图所示。4311.3带传动的工作情况分析这种由带的弹性变形引起的相对滑动，称为带转动的弹性滑动。它是带传动的固有特性，是不可避免的。弹性滑动不仅会引起带的磨损，造成功率损失，还会产生速度损失。4411.3带传动的工作情况分析因此，从动带轮的圆周速度总小于主动带轮圆周速度。其降低量可用滑动率ε来表示，即带传动的滑动率ε一般为1%～2%，为了便于计算，在一般的带传动中，滑动率ε的影响可不与考虑，则其传动比为2v1v12112211221112111dddddddidddndndndndnvvv121221)1(ddddddddnni4511.4带传动的强度计算11.4.1带传动的失效形式及设计准则11.4带传动的强度计算带传动的主要失效形式带在带轮上打滑；带过早地发生疲劳破坏；带工作面过渡磨损；带轮因强度不足而断裂。带传动的设计依据在保证带传动不发生打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。带轮工作面足够光洁，装配满足设计要求。带轮设计按经验公式确定。4611.4带传动的强度计算11.4.2带传动的强度计算)11()11(111121vvffeeAeFFFF带传动的强度计算与其设计准则相对应。防止打滑maxFFFece由疲劳强度条件有cb11][)11()]([11vfcbeeAF可得而4711.4带传动的强度计算11.4.2带传动的强度计算][影响带传动工作能力（功率）的因素：带传动的强度计算与其设计准则相对应。根据带传动的设计准则，单根V带所允许传递的功率为1000)11()]([1000121veAAqvvFPvfbe01180在包角、特定长度、平稳的工作条件下，单根V带所能传递的功率，称为基本额定功率P0。其值列于表11-3中。、、、、A1b1vf、48带速对带传动工作能力的影响1000)11()]([100012b1eveAAqvvFPvfRA)]([b11000)11)((13vfeqvRvP0PqRqRqRqRv58.03optoptvv＜11.4带传动的强度计算设：，代入上式有：从传递功率的角度来讲，有最佳带速：使的v值有3个：、0、还要考虑带传动结构紧凑，所以通常4911.4带传动的强度计算当带传动的工况条件与以上条件不同时，可通过对基本额定功率P0加以修正的方法，求得单根V带所允许传递的功率[P]。计算式为11.4.2带传动的强度计算式中，Kα为小带