第8章撓性傳動（時間：2次課，4學時）教學目標：機械傳動中常常利用中間撓性元件，如帶、鏈、繩等，依靠摩擦或嚙合來實現兩個或多個傳動輪之間傳遞運動和動力，這類傳動統稱為撓性傳動。通過本章的學習了解帶傳動、鏈傳動的基本類型及應用，并能分析與設計。第8章撓性傳動教學重點和難點：了解帶傳動、鏈傳動的類型、特點和應用場合。熟悉普通V帶和滾子鏈的結構及其標準。通過帶傳動工作情況分析掌握普通V帶傳動的工作原理、受力情況、彈性滑動和打滑的概念及區別、傳動的失效形式及設計準則。通過鏈傳動工作情況分析掌握滾子鏈傳動的工作原理及運動特點。了解V帶傳動、滾子鏈傳動的參數選擇及設計方法和步驟。第8章撓性傳動案例導入：在圖1-2所示的自動組裝機傳動圖中電機與變速箱之間采用的是帶傳動。另外，我們最熟悉的自行車用鏈傳動。這些傳動裝置是我們最常見的，為什么要使用這些傳動？若換作其他傳動會出現什么問題？通過本章的學習，會解決這些問題，并且能對帶傳動、鏈傳動進行分析及設計。

第8章撓性傳動8.1帶傳動8.2鏈傳動8.3實驗與實訓8.4習題第8章撓性傳動8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.2帶傳動的工作情況分析8.1.3V帶傳動的設計和計算8.1帶傳動帶傳動是利用張緊在帶輪上的帶，在兩軸(或多軸)間傳遞運動或動力(如圖8-1所示)。環形傳動帶采用易彎曲的撓性材料制成。帶傳動按工作原理可分為摩擦傳動和嚙合傳動兩大類，其常見的是摩擦帶傳動。8.1帶傳動8.1帶傳動圖8-1帶傳動的工作原理本節介紹帶傳動的組成和類型，重點介紹普通V帶傳動。1. 帶傳動的組成帶傳動是由主動輪、從動輪和中間撓性元件帶組成(如圖8-1所示)。由于帶的初拉力，在帶輪上產生一定的正壓力，工作時主動輪依靠摩擦力帶動帶，帶又靠摩擦力帶動從動輪，從而實現主、從動軸之間的運動和動力的傳遞。工程上一般需要的是作減速運動，因此，通常小帶輪為主動輪，而大帶輪為從動輪。2. 帶傳動的類型根據帶的截面形狀不同(如圖8-2所示)，可分為平帶、V帶、多楔帶和圓帶等。平帶傳動靠帶的環形內表面與帶輪外表面壓緊產生摩擦力。平帶傳動結構簡單，帶的撓性好，帶輪容易制造，大多用于傳動中心距較大的場合。V帶傳動靠帶的兩側面與輪槽側面壓緊產生摩擦力。與平帶傳動比較，當帶對帶輪的壓力相同時，V帶傳動的摩擦力大，故能傳遞較大功率，結構也較緊湊，且V帶無接頭，傳動較平穩，因此V帶傳動應用最廣。多楔帶(又稱復合V帶)傳動靠帶和帶輪間的楔面之間產生的摩擦力工作。兼有平帶和V帶的優點，適宜于要求結構緊湊且傳遞功率較大的場合，特別適用要求V帶根數較多或帶輪軸線垂直于地面的傳動。圓帶傳動靠帶與輪槽壓緊產生摩擦力。它用于低速小功率傳動，如縫紉機、磁帶盤的傳動等。8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.1帶傳動的組成及應用普通V帶為梯形截面無端頭橡膠帶，由4部分組成：頂膠1，當V帶彎曲在帶輪上時，頂膠被伸長，是由膠料制成；抗拉體2，承受載荷的主體，材料為化學纖維織物；底膠3，當V帶彎曲在帶輪上時，底膠被縮短，是由膠料制成；包布層4，由膠帆布制成。簾布結構與線繩結構區別在于抗拉體，簾布結構由膠簾布制造，便于制造；線繩結構由膠線繩制造，柔韌性好，抗彎強度高，壽命長。V帶的橫截面為梯形，當帶彎曲時，帶中長度和寬度均不變的一層稱為中性層，其寬度bp稱為節寬。V帶截面高度h和節寬bp的比值稱為相對高度。楔角為40°，相對高度高約為0.7的V帶稱為普通V帶。普通V帶有Y、Z、A、B、C、D、E七種型號；最常用的是A、B型。普通V帶是標準件，截面尺寸和長度已標準化，各型號的截面尺寸見表8-1。8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.1帶傳動的組成及應用4. 普通V帶輪V帶輪由3部分組成：輪緣，用以安裝傳動帶的部分；輪轂，與軸接觸配合的部分；輪輻或腹板，用以連接輪緣和輪轂的部分。如圖8-5所示，帶輪按結構不同分為實心式、腹板式、孔板式和輪輻式。V帶安裝在帶輪上，帶的節寬bp與輪槽的基準寬度bd重合并相等，其對應的帶輪直徑稱為基準直徑dd(見表8-2)。帶輪基準直徑較小時[dd≤(2.5～3)ds，ds為軸徑]，常用實心式結構(如圖8-5(a)所示)；當dd≤300mm時，可采用腹板式結構(如圖8-5(b)所示)，且當d1-dh≥100mm時，為了便于吊裝和減輕質量可在腹板上開孔，稱為孔板式(如圖8-5(c)所示)；當dd＞300mm時，一般采用輪輻式結構(如圖8-5(d)所示)。帶速v≤30m/s的傳動帶，其帶輪常用鑄鐵HT150制造，重要的也可用HT200；高速時宜使用鋼制帶輪，速度可達45m/s；小功率可用鑄鋁或塑料。8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.1帶傳動的組成及應用(d)輪輻式圖8-5V帶輪結構5. V帶傳動的特點及應用因為V帶傳動具有中間撓性件并靠摩擦力工作，所以具有以下優點：①能緩和載荷沖擊；②運行平穩，無噪聲；③過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞；④可增加帶長以適應中心距較大的工作條件；⑤結構簡單，制造和安裝精度要求不像嚙合傳動那樣嚴格，成本低廉。8.1.1帶傳動的組成及應用8.1.2帶傳動的工作情況分析

8.1.2帶傳動的工作情況分析

8.1.2帶傳動的工作情況分析

8.1.2帶傳動的工作情況分析

3. 帶的彈性滑動、打滑和傳動比1) 帶的彈性滑動帶是彈性體，在工作時，由于緊邊和松邊的拉力不同，所以彈性變形也不同。如圖8-8所示，帶自A1點繞上主動輪，此時帶和帶輪表面的速度是相等的。但在帶自A1點轉到B1點的過程中，帶的拉力由F1降低到F2，帶因彈性變形漸小而回縮，因此帶的速度要滯后于帶輪，帶與帶輪之間發生了相對滑動。同樣的現象也發生在從動輪上，但情況相反，帶的速度超前于帶輪。這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的相對滑動，稱為彈性滑動，又稱丟轉，是帶傳動正常工作時固有的特性，是不可避免的。選用彈性模量大的帶材料可以降低彈性滑動。帶的彈性滑動會引起下列后果：①從動輪的圓周速度低于主動輪的圓周速度；②降低傳動效率；③引起帶的磨損；④使帶溫度升高。2) 打滑當傳遞的有效拉力大于極限摩擦力時，帶與帶輪間將發生全面滑動，這種現象稱為打滑。打滑將造成帶的嚴重磨損并使從動輪轉速急劇降低，致使傳動失效。帶在大輪上的包角一般大于在小輪上的包角，所以打滑總是先在小輪上開始。帶的彈性滑動和打滑是兩個完全不同的概念，打滑是因為過載引起的，因此打滑可以避免。而彈性滑動是由于帶的彈性和拉力差引起的，是傳動中不可避免的現象。3) 傳動比由彈性滑動引起從動輪圓周速度的相對降低率稱為滑動率，用表示。8.1.2帶傳動的工作情況分析

8.1.2帶傳動的工作情況分析

8.1.2帶傳動的工作情況分析

8.1.3V帶傳動的設計和計算

8.1.3V帶傳動的設計和計算

8.2.1鏈傳動的組成及應用8.2.2鏈傳動的工作情況分析8.2.3鏈傳動的設計和計算8.2鏈傳動鏈傳動是通過具有特殊齒形的主動鏈輪、從動鏈輪和一條閉合的中間撓性鏈條嚙合來傳遞運動和動力，其簡圖如圖8-10所示。按用途不同，鏈可分為三類：傳動鏈，在各種機械傳動裝置中用于傳遞運動和動力；起重鏈，主要用在起重機械中提升重物；曳引鏈，在運輸機械中用于移動重物。8.2鏈傳動8.2鏈傳動圖8-10鏈傳動簡圖1. 鏈傳動的組成鏈傳動是由主動鏈輪1、從動鏈輪2和中間撓性元件(鏈條3)組成，如圖8-10所示。由于鏈條的張緊力，工作時通過鏈輪與鏈條的嚙合實現主、從動軸之間的運動和動力的傳遞。在一般工程中，小鏈輪為主動輪，而大鏈輪為從動輪。

8.2.1鏈傳動的組成及應用

2.鏈傳動的類型傳動鏈分為短節距精密滾子鏈(簡稱滾子鏈)、短節距精密套筒鏈(簡稱套筒鏈)、齒形鏈和成形鏈等，如圖8-11所示。套筒鏈的結構與滾子鏈基本相同，但少一個滾子，故易磨損，只用于低速()傳動。齒形鏈是由一組帶有兩個齒的鏈板左右交錯并列鉸接而成(如圖8-11(c)所示)。齒形鏈板的兩外側為直邊，其夾角為60°或70°。齒楔角為60°的齒形鏈傳動較易制造，應用較廣。工作時鏈齒外側邊與鏈輪輪齒相嚙合來實現傳動。齒形鏈傳動平穩，承受沖擊載荷的能力強，允許速度可高達，且噪音小，故又稱無聲鏈，但其結構復雜、質量大、價格高，多用于高速或精度要求高的場合，如汽車、磨床等。成形鏈結構簡單、拆裝方便，常用于的一般傳動及農業機械中。以下主要介紹滾子鏈傳動。8.2.1鏈傳動的組成及應用

3. 滾子鏈的結構和標準如圖8-12所示，滾子鏈由內鏈板l、外鏈板2、銷軸3、套筒4及滾子5組成。滾子鏈的銷軸與外鏈板、套筒與內鏈板分別用過盈配合連接；滾子與套筒、套筒與銷軸之間為間隙配合，構成了鉸鏈連接，使鏈條成為中間撓性件。當內外鏈板相對撓曲時，套筒可繞銷軸自由轉動，滾子活套在套筒上以減輕鏈輪齒廓的磨損。內外鏈板均制成∞字形以使它的各個橫剖面具有接近等強度，同時也減輕了鏈條的質量和運動時的慣性力。滾子鏈已標準化(GB/T1243—1997)，分為A、B兩個系列。A系列用于重載高速和重要場合的傳動，應用廣泛。B系列用于一般傳動。每個系列均有不同鏈號，表8-8列出了A系列滾子鏈的主要參數、尺寸和極限拉伸載荷。8.2.1鏈傳動的組成及應用

8.2.1鏈傳動的組成及應用

圖8-12滾子鏈8.2.1鏈傳動的組成及應用

8.2.1鏈傳動的組成及應用

4. 滾子鏈鏈輪鏈輪的齒形屬于非共軛嚙合傳動，鏈輪齒形有較大靈活性，應保證在鏈條與鏈輪良好嚙合的情況下，使鏈節能自由地進入和退出嚙合，并便于加工。GB/T1243—1997規定了齒形，其端面齒形如圖8-15所示；軸向齒廓如圖8-16所示。目前最流行的齒形為三弧一直線齒形。當選用這種齒形時，并用相應的標準刀具加工時，鏈輪齒形在零件圖上不畫出，只需注明鏈輪的基本參數和主要尺寸，如齒數z、節距p、配用鏈條滾子外徑di、分度圓直徑d、齒頂圓直徑da及齒根圓直徑df，并注明“齒形按3RGB/Tl244—1997制造”。滾子鏈鏈輪及齒槽的主要參數和計算公式參見機械設計手冊。常用鏈輪的結構如圖8-17所示。小直徑的鏈輪可制成整體式；中等尺寸的鏈輪可制成腹板式或孔板式；大直徑的鏈輪常采用齒圈可以更換的組合式，齒圈可以焊接或用螺栓連接在輪芯上。鏈輪材料應能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強度。關于鏈輪與鏈條材料的牌號、熱處理、齒面硬度及應用范圍參見機械設計手冊。8.2.1鏈傳動的組成及應用

8.2.1鏈傳動的組成及應用

圖8-15端面齒形8.2.1鏈傳動的組成及應用

圖8-16軸向齒廓8.2.1鏈傳動的組成及應用

8.2.1鏈傳動的組成及應用

8.2.2鏈傳動的工作情況分析

2. 鏈條的瞬時速度與瞬時傳動比因為鏈是由鋼性鏈節通過銷軸鉸接而成，當鏈條與鏈輪嚙合時，鏈條便呈一多邊形分布在鏈輪上，如圖8-18所示。8.2.2鏈傳動的工作情況分析

8.2.2鏈傳動的工作情況分析

圖8-18鏈傳動運動分析8.2.2鏈傳動的工作情況分析

1. 鏈傳動的失效形式、額定功率及設計準則1) 鏈傳動的主要失效形式(1) 鏈的疲勞破壞。鏈在工作時受到變應力作用，經一定循環次數后，鏈板將會出現疲勞斷裂，或者套筒、滾子表面將會出現疲勞點蝕，這是鏈傳動在潤滑良好、中等速度以下工作時首先出現的一種失效形式，也是決定鏈傳動傳動能力的主要因素。(2) 鏈的沖擊疲勞破壞。鏈在工作時，由于反復啟動、制動、反轉，尤其在高速時，由于多邊形效應，而使滾子、套筒和銷軸產生沖擊疲勞破壞。(3) 鏈條鉸鏈的膠合。當鏈輪轉速達到一定數值時，銷軸與套筒的工作表面，由于鏈節嚙入時受到的沖擊能量增大或摩擦產生的溫度過高，造成銷軸與套筒工作表面潤滑油膜破裂而導致膠合破壞。(4) 鏈條鉸鏈的磨損。當鏈條在潤滑條件惡劣的情況下工作，鉸鏈的銷軸和套筒既承受壓力又要產生相對轉動，必然引起磨損，使節距p增大，從而引起跳齒、脫鏈及其他破壞。當按推薦方式潤滑時，磨損大大降低，這種失效得以避免。(5) 鏈條的靜力拉斷。在低速(v＜0.6m/s)重載或瞬間尖峰載荷過大時，鏈條所受拉力超過了鏈條的靜強度時，鏈條將被拉斷。2) 額定功率曲線為了防止上述前4種失效形式的發生，對各型號的滾子鏈，在不同轉速下進行測定其額定功率，作為設計依據。如圖8-19所示為在標準實驗條件下，A系列常用滾子鏈的額定功率曲線及推薦的潤滑方式。由此可查出相應鏈條在鏈速v

0.6m/s情況下允許傳遞的額定功率。當實際工作條件與標準實驗條件不符時，應加以修正。8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

圖8-19滾子鏈額定功率曲線8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

8.2.3鏈傳動的設計和計算

實訓目的掌握撓性傳動的特點及應用。掌握撓性傳動設計的方法和步驟。8.3實驗與實訓實訓內容(1) 分析帶傳動的工作原理，解釋彈性滑動、打滑，并說明兩者的區別。(2) 分析鏈傳動的工作原理，解釋多邊形效應。(3) 分析與比較帶傳動和鏈傳動的特點及應用。(4) 分析帶傳動與鏈傳動的失效形式，解釋相應的設計準則。

8.3實驗與實訓實訓總結(1) 帶傳動與鏈傳動的制造和安裝精度要求都不很高，都可以實現較遠距離的傳動。(2) 帶傳動屬于摩擦傳動，傳動帶作為中間撓性件可緩沖吸振，有過載保護作用；另外，帶傳動本身需要有一定的轉速才能充分發揮其傳動能力，故在多級傳動中，帶傳動一般置于高速級，所以帶傳動基本上放置在電機與變速裝置中間。(3) 鏈傳動屬于嚙合傳動，不需要大的張緊力，對軸的壓力小，傳遞相同功率條件下，鏈傳動的結構與帶傳動相比較小。鏈傳動瞬時速比是變化的，故鏈傳動一般置于低速級，且適合于比較惡劣的場合工作，因此在自行車上比較適用。8.3實驗與實訓填空題(1) 普通V帶按截面尺寸的大小可分為__________7種型號，其中截面尺寸最大的是__________，最小的是__________。(2) 在帶傳動中，打滑是__________避免的，而彈性滑動是__________避免的；主動輪圓周速度V1與從動輪圓周速度V2的關系為__________；帶的最大應力發生在__________，其值為=__________。(3) 帶傳動的設計依據是保證帶__________及具有一定的__________。(4) 為了避免使用__________，鏈條節數常取為__________數。(5) 為使鏈傳動的磨損均勻，兩鏈輪的齒數應盡量選取為__________數。8.4習題選擇題(1) V帶傳動主要依靠()傳遞運動和動力的。

A. 緊邊拉力 B. 松邊拉力

C. 帶和帶輪接觸面間的摩擦力 D. 初拉力(2) 帶傳動正常工作時不能保證準確的傳動比是因為()。

A. 帶的材料不符合胡克定律 B. 帶容易變形和磨損

C. 帶在帶輪上打滑 D. 帶的彈性滑動(3) 帶傳動工作時產生彈性滑動是因為()。

A. 帶的初拉力不夠 B. 帶的緊邊拉力和松邊拉力不等

C. 帶繞過帶輪時有離心力 D. 帶和帶輪間摩擦力不夠(4) 用