机械设计基础(第四版)第10章带传动.doc

第10章带 传 动本章教学要求：通过本章的教学，要求了解带传动的工作原理类型、特点及其应用；了解V带与V带轮的结构、材料及相应的标准，了解V带与V带轮的标记的含义；掌握带传动的受力分析及应力分析理解带传动的弹性滑动与打滑的区别及滑动率的意义，掌握带传动的传动比的计算；理解掌握带传动的失效形式和设计准则，掌握单根V带传递功率的确定和主要参数的合理选择，了解带传动的一般设计步骤；了解带传动的张紧、安装与维护10.1 概述带传动是机械传动系统中用以传递运动和动力的常用传动之一带传动通常是由主动轮1、从动轮2和张紧在两轮上的挠性传动带3所组成如图9-1所示图10-1 带传动的组成 带传动的类型与应用根据工作原理的不同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类摩擦带传动中，传动带呈环形，并以一定的张紧力F0紧套在两轮上，从而使带与带轮接触面间产生一定的正压力FN当主动轮1转动时，依靠带与带轮间的摩擦力Ff，将主动轮1的运动和动力传递到从动轮2上按照带的截面形状，传动带可分为平带、V带（俗称三角带）、多楔带与圆形带等，如图10-2所示平带的横截面为扁平矩形，其工作面是与轮面接触的内表面（图10-2(a)），其传动结构最简单，多用于中心距较大的传动。

近年来平带传动应用已大为减少，但在高速带传动中，多采用薄而轻的平带V带的横截面为等腰梯形其两侧面为工作表面，即靠带的两侧面与轮槽两侧面相接触产生的摩擦力进行工作（图10-2(b)）当张紧力相同时，由于V带传动利用楔形槽摩擦原理，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，如图10-2(a)和图10-2(b)所示故其传动能力也较平带传动为大，在传递同样功率的情况下，V带传动的结构更为紧凑 > a） b） c） d）图10-2 带传动的类型因此，在一般机械传动中，V带传动应用较平带传动广泛 多楔带是在其扁平胶带基体下有若干条等距纵向楔形凸起带轮上有相应的环形轮槽，靠楔面摩擦工作（图10-2(c)）， 有平带和V带的优点，而弥补其不足适用于要求结构紧凑，传递功率较大及速度较高的场合特别适用于要求V带根数较多或轮轴垂直于地面的传动圆形带的横截面为圆形（图10-2(d)），只用于小功率传动中，如缝纫机、真空泵和磁带盘等的机械传动和一些仪器中。

啮合带传动只有同步带一种，如图10-3所示它是靠带的内表面上的凸齿与带轮外缘上的轮齿相啮合来传动的带和带轮面间无相对滑动，因而主、从动轮线速度相等，能保持准确的传动比，但价格较高，常用于要求传动比准确的中小功率传动 图9-3 同步齿形带 带传动的特点 带传动与齿轮传动相比具有以下优点：1）由于传动带有弹性，能缓冲吸振，故传动平稳，噪音小；2）带与带轮间在过载时打滑，能防止其他零件的损坏；3）结构简单，维护方便，易于制造、安装，故成本低 ；4）能传递较远距离的运动，改变带长可适应不同的中心距 但同时带传动也有如下缺点：1）外廓尺寸较大；2）效率较低；3）除同步带外，由于有弹性滑动，故不能保证准确的传动比；4）由于带必须张紧在带轮上，故对轴的压力大；5）带的寿命较短；6）带与带轮间可能由于摩擦而产生静电放电，故不宜用于易燃易爆场合 带传动多应用于功率不大（≤40~50kw），速度适中（5~25m/s），要求传动平稳，传动比不要求准确的远距离传动在多级传动中，通常将它置于高速级（电机与减速机之间）10.2 V带和带轮 V带１． 普通V带的结构和标准普通V带的截面结构如图10-4所示，由包布、顶胶、抗拉体和底胶四部分构成，包布由胶帆布构成，形成V带保护外壳。

顶胶和底胶主要由橡胶构成抗拉体有帘布芯结构（图10-4(a)）和绳芯结构（图10-4(b)）两种绳芯V 带柔韧性好，抗弯强度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮直径较小的场合帘布芯Ｖ带抗拉强度较高，制造方便，型号齐全，应用较广普通V带制成无接头的环形，当垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线称为节线；由全部节线构成的面称为节面（中性面）, 如图10-5所示带中节面长度和宽度均不变，其宽度bp称为节宽截面高度h和节宽bp的比值约为 0.7，楔角θ（带两侧面间的夹角）为40°的V带称为普通V带，已标准化图10-4 V带的结构图10-5 V带的节线和节面V带装在带轮上，和节宽相对应的带轮直径称为基准直径dｄ，V带在规定张紧力下，位于测量带轮基准直径上的周线长度称为带的基准长度Ld，它用于带传动的几何计算普通V带按截面尺寸分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号其基本尺寸列于表10-1其中Y型尺寸最小，只用于不传递动力的仪器等机构中目前国产绳芯V带仅有Z、A、B、C四种型号普通V带基准长度及配组公差见表10-2表中配组公差范围内的多根同组V带称为配组带，采用配组带可使各带承载不均匀程度减小。

普通V带的标记：截型 基准长度 标准编号标记示例：按GB/T11544—97制造的基准长度为1600mmB型普通V带标记为： B 1600 GB/T11544—97表10-1 普通V带的截型与截面基本尺寸（摘自GB/T11544—1997）V带截型（窄V带）YZ(SPZ) A(SPA)B(SPB)C(SPC)DE节宽bp5.3811.014.019.027.032.0顶宽b6.010.013.017.022.032.038.0高度h4.06.0(8)8.0(10)11.0(14)14.0(18)19.023.0楔角θ40°m（kg/m）0.020.06(0.07)0.10(0.12)0.17(0.20)0.30(0.37)0.620.90 ２． 窄V带窄V带是一种新型V带，如图10-5(c)所示普通V带的相对高度（截面高h与节宽bp之 表10-2 V带的基准长度及配组公差（GB/T13575.1—92，参照ISO11544—1997） mm基准长度 Ld2002242502803153554004505005606307108009001000112012501400160018002000224025002800315035504000450050005600630071008000900010000普通V带截 型Y＊＊＊＊＊＊＊＊＊Z ＊ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊A ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊B＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊C ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊D ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊E ＊＊＊＊＊＊＊＊配组公 差248122032窄V带截型 ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊配组公 差2461016注：*表示各截型V带的基准长度。

比）为0.7，而窄V带为0.9，其顶宽约为同高度的普通V带的3/4其顶面呈拱形，使受载后抗拉层仍处于同一面内，受力均匀其抗拉层与节线位置较普通V带略有上移，而两侧面呈内凹，使其在带轮上弯曲变形后能与槽面贴接良好，增大摩擦力窄V带能传递的功率较同级普通V带可提高0.5~1.5倍，可达1200kW，且适用于高速传动（20~25m/s），带 速可达40~50m/s其相对高度虽然增大，但由于包布层材料的改进，却具有更好的柔顺性，可适应较小的带轮和中心距，且由于带轮的槽宽与槽距小，故轮宽较窄，结构较紧凑公制SP系列的窄V带有SPZ、SPA、SPB、SPC四种截型，其截面基本尺寸及基准长度见表10-1和表10-2，其带轮最小基准直径ddmin分别为63、90、140、224，其余dd值与相应截型的普通V带轮的dd值相同其它参数可查阅有关手册３． 其它V带大楔角V带的楔角则为60°这种带材料的摩擦系数大（f=0.48），重量轻，故弯曲应力及离心应力均较小，工作时，其抗拉层受力均匀是这种带的特点 将内周制成齿形的齿形V带能适应较小的带轮，与槽面贴合良好 在有冲击载荷或振动很大的场合下，V带可能由于抖动而从槽中脱出，甚至侧转。

为避免这些现象发生，可在各单根V带的顶面加一帘布与橡胶的连接层，而构成联组V带 在必须调节带长时，可采用活络V带或接头V带，但只适用于低速轻载场合需要带两面工作的场合，可用双面V带 本章着重介绍应用最广泛的普通V带传动的设计和计算 V带轮的材料和结构V带轮常用材料为灰铸铁，当υ<25m/s时用HT150；υ=25~30m/s时，可用HT200；高速带轮可用铸钢；小功率传动时可用铝合金和工程塑料单件小批量生产时，可将钢板冲压成形后焊接带轮由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成轮缘是带轮外圈部分，其上制有与V带相应的轮槽V 带轮槽形尺寸见表10-3表中带轮槽角规定为32°、34°、36°、和38°，而V带楔角θ为40°这是考虑到带在带轮上弯曲时，其截面形状的变化使楔角减小，从而使带和带轮槽面接触良好，轮毂是带轮的内圈与轴相联接的部分，连接轮缘和轮毂的中间部分为轮辐带轮按轮辐结构不同，分为实心式、辐板式、孔板式和椭圆轮辐式通常根据带轮基准直径dd选用：当dd ≤（2.5~3）d（d为带轮轴的直径，mm）时可采用实心式带轮；dd ≤300mm时，可采用辐板式带轮；如果dd－d1 ≥100mm 时，可采用孔板式带轮；当dd >300mm时,可采用椭圆轮辐式带轮，如图10-6所示。

普通V带轮的基准直径系列，见表10-4表10-3 普通V带轮轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1—92，等效ISO4183—1989） （mm） 型号YZABCDEbp5.38.511.014.019.027.032.0ha1.62.02.753.54.88.19.6hfmin6.39.51215202833e812151925.53744.5。