第七章 帶傳動（一）教學要求1、 掌握帶傳動受力分析和歐拉公式，了解彈性滑動的概念，了解帶傳動的類型與特點2、 掌握帶應力分布規律和V帶設計方法，掌握帶傳動設計和了解帶的張緊與維護特點（二）教學的重點與難點1、 受力分析、歐拉公式及彈性滑動，帶的應力分布圖2、 V帶傳動的設計方法和注意事項（三）教學內容一、機器的組成傳動裝置工作機動力機二、傳動裝置定義：是實現能量傳遞機運動轉換的裝置作用：1）能量的分配與傳遞；2）運動形式的改變；3）運動速度的改變。 電傳動機械能與電能相互轉換傳動 機械傳動 嚙合傳動 摩擦傳動 本書討論 流體傳動各種傳動的特性比較見表1而摩擦傳動和嚙合傳動的分類如P327所示三、傳動類型的選擇1、 類型選擇的主要指標：高；外廓尺寸小、質量小，運動性能良好及符合生產條件等2、 主要考慮因素：P的大小，高低；V的大小；i的大小；外廓尺寸；傳動質量、成本的要求。3、 傳動類型選擇的一般原則條見書本71 概述一、帶傳動的工作原理及特點1、傳動原理以張緊在至少兩輪上帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產生摩擦力來傳遞運動與動力分析：主動輪；從動輪。繃上帶（張緊）具有初拉力（F0），接觸面間產生繞壓力（N），當回轉產生摩擦力（Ff1），Ff1拖動帶，產生摩擦（Ff2）,使輪回轉。以實現兩軸間的運動與動力的傳遞。（Ff1=Ff2=Ff）2、特點：主要根據摩擦傳動；撓性帶；特點相對于其它傳動（嚙合傳動）講的。見書本：1）有過載保護作用；2）有緩沖吸振作用；3）運行平穩無噪音；4）適于遠距離傳動（amax=15m）；5）制造、安裝精度要求不高缺點：1）有彈性滑動使傳動比i不恒定；2）張緊力較大（與嚙合傳動相比）軸上壓力較大；3）結構尺寸較大、不緊湊；4）打滑，使帶壽命較短；5）帶與帶輪間會產生摩擦放電現象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。3、應用，適用于中心距較大的中心功率兩軸之間的傳遞運動與動力，一般適于高速端。二、帶傳動的主要類型與應用帶傳動的類型非常多，但最常用的有：a.平型帶傳動最簡單，適合于a較大的情況 b.V帶傳動三角帶三角帶傳動c.多楔帶適于傳遞功率較大而又要求結構緊湊的場合d.同步帶傳動嚙合傳動，高速、高精度，適于高精度儀器裝置中帶比較薄，比較輕。帶有接頭（膠接）在光滑輪面上工作，內面為工作面，接頭影響平穩性N平=Q，Ff=Nf=Qf，用于中心距a較大處，I=35,imax=10（有張緊時），傳動效率=969。單根成形帶、無頭頭，在梯形輪槽內靠兩側面工作，帶剖面角，NV=（2.93.4）QN，fV=(3.423.0)f，fVf，在同樣正壓力下摩擦力大，承載能力大。用于a較小處，i大承載能力高，傳動平穩，但傳動效率=95%，壽命短，成本高，有標準，應用廣泛。三、V帶及其標準，三帶膠帶構造及標準1、V帶的類型：普通V帶、窄V帶、聯組V帶、齒形V帶、大楔角V帶、寬V帶等。2、構造三角膠帶在內層或內外層帶齒以增加柔性（抗拉體）強力層：簾布芯結構n層簾布制造方便繩芯結構線繩、尼龍繩和鋼絲繩柔順性較好，抗彎強度高、適于較高轉速，載荷不大時。3、V帶截面與公稱長度帶彎曲時既不伸長又不縮短的層中性層又稱節面帶節面寬度bpbp/h相對高度：普通V帶 DP/h=0.7；窄V帶DP/h=0.9帶輪基準直徑D帶輪上與節面相對應的直徑。基準長度Ld位于帶輪基準直徑上的周線長度對稱公稱長度Ld4、V型帶標準，三角膠帶規格、尺寸、使用等要求已有國家標準按截面尺寸從小到大共有如下類型（表6-1）A B C D E F 表7-2截面尺寸Z A B C D E 表7-3基準長度系列剖面型號（普通V帶）剖面尺寸和截面積 小 大傳遞功率 小 大傳動轉速 高 低楔角要求：成型帶剖面角，為保證帶與輪槽接觸良好，增大摩擦力，其輪槽角，一般，差6，4，2，槽f，帶承載能力大。但f與材質，表面狀態、環境（溫度、濕度等均有關），比較難于控制和穩定。Ff輪對帶的摩擦力三、彈性滑動與打滑 1、彈性滑動不可避免設：帶速V主動輪V1，從動輪V2，彈性帶，在彈性范圍由受力工作，其受力變形量均為由于，分析：主動輪上1） 在A1點帶剛進入V=V12） 由A1B1點由F1F2 L1 V1V因輪 (1)等速回轉在中Vi不變而帶為適應L2小，邊走邊收縮（力越來越小），由此帶的變形逐步由L1（下降）L2至帶在開始進入輪時與輪貼緊，而出輪時則落后于輪，帶速落后于輪速。V1-V=VZ帶相對于輪的相對滑動速度，同理，從動輪上，由A2B2點，中恰恰相反，帶邊走邊伸長，帶連高于輪連。V2Ffc時，即，開始全面打滑彈性滑動與打滑的區別：彈性滑動是由于帶是撓性件，摩擦力引發的拉力差使帶產生彈性變形不同而引起，是帶傳動所固有的，是不可避免的，是正常工作中允許的。而打滑是過載引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允許的。是可以避免也是應該避免的。彈性滑動的影響：影響傳動比i，使i不穩定，常發熱、磨損。打滑的影響：使帶劇烈磨損，轉速急劇下降，不能傳遞T，不能正常工作。3、滑差率彈性滑動的影響，使從動輪的圓周速度V2低于主動輪的圓周速度V1，其圓周速度的相對降低程度可用滑差率來表示。從上面分析知：則：稱滑差率（滑動系數）表示速度相對降低程度由于：代入則：彈滑對i的影響系數理論傳動比：一般當不計滑差率時帶傳動的理論傳動比：思考題：摩擦力為什么首先靠帶對輪撓出的一邊產生。其方向如何確定？摩擦力在主、從動輪上的方向為什么是這樣的？打滑是失效形式之一，不允許的，應當避免的，但又有過載保護作用，是否矛盾？（過載保護作用與打滑是否矛盾？）四、工作應力分析有幾種應力，分布如何為設計進一步作準備條件。1、 拉應力 （Mpa） A帶的橫截面積（6-10）2、離心應力由于帶有厚度，繞輪作圓周運動，必有離心慣性力C（分布力學）在帶中引起離心拉力FC，從而產生離心應力由牛頓定理：又主動輪上微段帶進行分析得 （N）離心拉力離心拉應力： （Mpa） (6-11)在整個帶長上相同式中：q單位帶比質量（N），g重力加速度 g=9.8m/s2 V帶的線速度（m/s）3、彎曲應力，如圖6-8（P131）作用在帶輪段V： （Mpa） (6-12)ymax帶的中性層至外邊緣的距離 D越小，越大；h越大，越大，討論：，由此，V，但與D無關對高速帶對壽命起主要作用。橡膠帶不能用于高速 O，A，B，C 限制V35m/s D，E，F V30m/s對普通帶傳動，對壽命起主要作用與D，h有關，D，h，D1D2 限制D1min表6-64、帶中應力分布情況如圖6-9所示，從緊邊松邊只在彎曲部分有帶全長存在在A1點最大應力： （6-13）位置產生在緊邊與小帶輪相切處工作時帶中的應力是周期性變化的，隨著位置的不同，應力大小在不斷地變化，帶容易產生疲勞破壞。73 帶傳動的設計計算一、尖效形式與設計計算1、失效形式（主要） 1）打滑；2）帶的疲勞破壞 另外還有磨損靜態拉斷等2、設計準則：保證帶在不打滑的前提下，具有足夠的疲勞強度和壽命（蘇：按不打滑設計（滑動曲線）驗算疲勞壽命I80：保證不拉斷不打滑條件下，設計疲勞壽命）注：臨界摩擦狀態（靜不動下）不打滑條件3、單根三角膠帶的功率P0由疲勞強度條件： （6-15）與傳遞功率有關（即與打滑有關）許用拉應力 （6-16）傳遞極限圓周力： （6-18） 又 傳遞的臨界功率： （6-19）將式（6-16）代入式（6-19）即可得單根三角帶在不打滑的前提下所能傳遞的功率為： （KW） （6-20）式中：P0單根帶帶傳遞的臨界功率（KW） V帶速（m/s） Fec臨界圓周力（N） 一定條件下（材料）由疲勞強度決定的許用拉應力由疲勞曲線方程：對一定規格、材質的帶，i=1, L為特定長度，N=108109次，載荷平穩，可以通過實驗求出常數C （Mpa） (6-21)式中：LP節線長度m。 ZP繞過帶輪的數目。tn總工作時數（h） V帶速（m/s）。 N應力循環次數。m疲勞循環應力指數，專用膠帶和帆布帶m=56，三角膠帶m=611。由疲勞曲線可知，帶的工作應力降低10%，則帶的使用壽命可提高12倍。由式（6-20）所決定的各種型號的單根三角膠帶的許用功率P0見表6-4。，特定帶長，平穩工作條件下單根帶傳遞的許用功率P。表7-6a、c經過簡化： （6-20）式（6-20）考慮因素多，全面科學。但較繁，用計算機編程計算，得表6-4，非常方便。這就是ISO運用的最新方法。二、設計數據及內容一般已知：P，n1，n2或i傳動布置要求（中心距a）工作條件要求是： 帶：型號，把數，長度 輪：Dmin，結構，尺寸 中心距（a） 軸壓力Q等三、設計步驟與方法（步主要參數的選擇方法）確定計算功率Pca ：傳遞的額定功率（KW）KA工況系數，表6-5選擇帶型號：Pca，n1圖6-10（型號）定帶輪直徑（驗算帶速V）a) 由表6-6定小輪直徑D1min（與帶的型號有關）（計算直徑）或圓整（也可不圓整），b) 驗算帶速V （6-22）要求：，最佳帶速V=2025m/s 如V太小，由P=FV可知，傳遞同樣功率P時，圓周力F太大，帶的根數太多，且P1太小，彎曲，壽命，措施：應D1且軸承尺寸） V太大，則離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力，傳遞載荷能力，傳遞同樣載荷時所需張緊力增加，帶的疲勞壽命下降，這時措施D1應，否則壽命太短。對O、A、B、C D、E、F 如V不合適，則應重選D1求中心距a和帶的基準長度Ld如結構布置有要求已定則a按結構求規定a時：a) 初選a0 或按結構尺寸要求定（6-23）b) 由a0定計算長度（開口傳動）可自行推導 （6-24）c) 按表7-3定相近的基礎長度Ld d) 由節線長度Ld求實際中心距對V （6-25）e) 考慮到中心距調整、補償F0，中心距a應有一個范圍 （6-26、27）書上LP即為U0.015Lamin 0.03Ldamax5）驗算小輪包角，打滑首先產生在小輪上，小輪包角的大小反映帶的承載能力。 （） （6-28）要求特殊情況下，不滿足措施：1）a (i一定時)；2）加張緊輪分析：為使，當a一定時，傳動比i不能過大，否則由式（6-28）可知。i， D2-D1/a，一般i=35（V帶） 6）計算帶的根數Z （6-29）包角系數 表7-9KL長度系數 表7-10 考慮帶的長度不同的影響因素。K材質系數：K=1.33化纖膠帶；K=1棉布或棉線膠帶單根膠帶考慮傳動比i影響的功率增量（因P0是按，即D1=D2的條件計算。而當傳動比越大，從動輪直徑就越比主動輪直徑大，帶繞上從動輪時的彎曲應力應比繞上主動輪時小，傳動能力將有所提高）。表7-6b、ge 7-6d (KW) (6-30)n1主動輪轉速（rpm）單根膠帶所能傳遞的扭矩的修正值，N.m查表6-9（與i有關）本應：扭矩修正值 （可推導，經過4步即成）討論：一般1Z120 24 1020 小 適當 小74 帶輪結構設計一、設計要求（動平衡）： 重量輕，結構工藝性好，無過大的鑄造內應力、質量分布均勻，高速時要經動平衡，輪槽表面要經過精細加工（表面粗糙度一般為1.6），以減輕帶的磨損。各輪槽尺寸與角度要有一定的精度，以使載荷分布較均勻。二、帶輪材料鑄鐵、鑄鋼鋼板沖壓件鑄鋁或塑料三、結構尺寸1）實心式 圖6-13a D（2.53）d2) 膠板式 6-13b D300mm3）孔板式 6-13c D300(D1-D1100mm時)4）輪輻式 6-13d D3005）沖壓式結構尺寸按帶的型號參照表6-11和表6-12定注： D越大，越大 例61自學75 帶的張緊與維護帶經一段時間使用后，會因帶的伸長而產生松馳現象，使F0，為保證正常工作，應定期檢查F0大小。如F0不合格，重新張緊，必有張緊裝置。一、帶的張緊方法1） 定期張緊法，圖6-14a，滑道式張緊裝置，圖6-14b擺架式或稱改變中心距法2） 加張緊輪法，如圖6-15a,b（當a不能調整時用）張緊輪位置：松邊常用內側靠大輪；松邊外側靠小輪張緊輪一般放在松邊內側，盡量靠大輪，使帶呈單向彎曲且不致使小輪包角過小。如圖6-15b，張緊輪裝在松邊外側以增大輪包角二、帶的維護安裝時不能硬撬（應先縮小a或順勢盤上）帶禁止與礦物油、酸、堿等介質接觸，以免腐蝕帶，不能曝曬不能新舊帶混用（多根帶時），以免載荷分布不勻防護罩定期張緊安裝時兩輪槽應對準，處于同一平面76 新型帶傳動簡介一、窄形三角帶傳動新型帶，采用合成纖維作強力層，當h相同時，但傳遞功率P在國內外發展迅速，且都已標準化。特點：傳遞功率P大，允許轉速高，允許撓曲次數高，且傳動中心距a小目前三種窄V型帶可代替六種標準帶，如圖6-16所示。張傳遞功率11200KW。3V、5V、8V比標準帶高0.51.5倍，適用于大功率要求結構緊湊的傳動。二、大楔角三角帶傳動如圖6-17采用材質：強力層將綸繩作強力層；基體象氨脂橡膠澆注而成。520108特點：楔入性能良好，帶薄而窄，輕，較小，小，f 大，承載能力高，可使D1至80%（D標），適于高速（50m/s），發展較快，適于高速重載傳動。三、強力錦綸帶傳動平型帶（如圖6-18）用熱定伸長后的錦綸片作強力層、膠接成型特點：強度高，伸長小，摩擦大，結構尺寸小，承載能力高，傳動效率高。比標準三角膠帶還好，發展快，應用廣。一、 高速帶傳動圖7-14V30m/s，轉軸n=(1000050000)rpm的帶傳動屬高速帶傳動要求：運轉平穩、可靠、具有高壽命。故采用輕而薄均勻的環形平型帶。前用絲麻織帶，現用錦綸紡織帶（薄、輕）、空氣阻力小，帶輪精細加工，進行動平衡試驗。為防止掉帶，輪緣上有凸度，制成鼓形面或雙錐面。在輪緣表面常開環形槽，以防止帶與輪緣面間形成充氣