第五节 带传动

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1、第五章 带 传 动第一节 概 述一、带传动的组成和工作原理如图5-l（a）所示，带传动是由主动带轮1、从动带轮2和挠性传动带3组成。根据工作原理不同，分为摩擦型和啮合型两类。（a）摩擦型 (b) 啮合型图5-1 带传动的工作原理摩擦型带传动中，带必须以一定的张紧力F0（又称初拉力）紧套在两带轮上，使带与带轮接触面间具有一定的正压力如后图5-5（a）。当原动机驱动主动带轮回转时，带与带轮接触面上便产生摩擦力。正是依靠这种摩擦力，主动带轮牵动了带，带又牵动从动带轮，从而传递运动和转矩。啮合型带传动如图5-l（b）所示，带的内侧和带轮外缘均制作有齿。工作时，依靠带齿与带轮齿的啮合来传递运动和动力。这

2、种传动无滑动，能保持主、从动带轮圆周速度相等，达到同步而称为同步带传动。本章将重点介绍摩擦型带传动。 二、带传动的类型和传动形式 带传动多为摩擦型，啮合型仅有同步带传动一种。 按传动带的截面形状不同，摩擦型带传动可分为平带（矩形截面）传动、V带（梯形截面）传动、多楔带（多楔形截面）传动和圆带（圆形截面）传动，如图5-2(a)、(b)、(c)、(d)所示。(a) 平带传动 (b) V带传动 (c) 多楔带传动 (d) 圆形带传动图5-2 摩擦型带传动类型 平带传动靠带的底面与带轮表面之间的摩擦力（属平面摩擦）传递动力，平带的厚度小，挠性好，带轮也容易制造，带的磨损较轻，效率较高。在高速工况或传动

3、中心距较大以及由于传动轴转向或位置原因，需要交叉或半交叉传动等场合应用较多,见图5-3(a)、(b)。(a)交叉传动 （b）半交叉传动图5-3带传动的传动形式V带传动靠带的两侧面与带轮轮槽侧面之间的摩擦力（属楔面摩擦）传递动力，带的厚度较大，挠性较差，带轮制造较复杂。但与平带传动相比，在同样张紧力下，V带传动能产生更大的摩擦力，因而在相同条件下能传递更大的功率，或在传递相同功率时传动结构尺寸较紧凑。此外，V带传动允许的传动比较大，加之V带多已标准化并大量生产，故在一般机械传动中，V带传动已基本上取代了平带传动而成为最常用的带传动装置。多楔带兼有平带挠性好、V带工作面摩擦力大的优点，并解决了多根

4、V带传动中因带长不一而使各根带受力不均的问题。多楔带传动主要用于传递功率较大而结构要求紧凑的场合，传动比可达10，带速可达40ms。 圆带传动仅用于载荷很小的场合，例如仪表、缝纫机、牙科医疗器械等的带传动。三、带传动的特点及应用范围带传动采用挠性带作为中间元件，来传递主、从动轮间的运动和转矩，与齿轮传动相比，其优点是：1、易于实现两轴中心距较大的传动；2、带富有弹性，能缓冲吸振，因而传动平稳无噪声；3、结构简单，制造、安装、维护方便，成本低；4、摩擦型带传动过载时，带会在带轮上打滑，可防止其他机件损坏，起过载保护作用。其缺点是：1、 外廓尺寸大，不紧凑；2、 传动效率低，平带传动一般为0.95

5、，V带传动一般为0.92；3、 带的寿命较短，一般仅20003000h，为易损件；4、 摩擦型带传动因带与带轮间存在相对滑动，而不能保证准确的传动比。工程中的带传动以摩擦型带传动应用较多，尤以V带传动应用最广。这类带传动多用于传递功率不大(50kW)、带速适中(530ms)、传动比不要求精确而传动距离较大的场合，且在多级减速传动装置中常将其配置于高速级。与摩擦型带传动相比，同步带传动具有传动比恒定、传动效率高、结构紧凑的特点，主要用于中小功率、传动比要求精确的场合，如电影放映机、绘图机、打印机等精密机械中。本章主要讨论摩擦型带传动的基本理论，并重点介绍V带传动的设计计算。四、带传动的几何参数计

6、算带传动的主要几何参数有：带轮直径D1和D2 、中心距a、包角（带与带轮接触弧所对的中心角）以及带长Ld 。对图5-4所示开式传动，主要几何尺寸计算式有：1、小带轮包角1 ，1 =180°-2，因很小，可取sin=，故 (5-1)2、带长Ld Ld =+22+(D1+D2)+ (5-2) 3、中心距a 由式(5-2)可得a= (5-3)图5-4 带传动的几何关系第二节 带传动的工作情况分析一、带传动的受力分析1、有效拉力如前所述，摩擦型带传动中带应紧套在带轮上。带轮静止或空载运转时，带上各处的拉力相同，均等于初拉力F0见图5-5（a）；带传动工作时，主动带轮在驱动力矩作用下回转，借助

7、带与带轮间的摩擦力，通过带使从动带轮克服其上的阻力矩而回转。（a）不工作时 （b）工作时图5-5 带传动的工作原理a) b）由于主、从动带轮对带的摩擦力的作用，使带即将绕上主动轮的一边被拉紧而称为紧边，其拉力由F0增至F1；带即将绕上从动轮的一边则被放松而称为松边，其拉力由F0减至F2 。紧、松两边拉力之差(F1- F2)，就是带传动中起传递动力作用的拉力，称为有效拉力，即带传递的圆周力，以Fe表示 Fe = F1- F2 (5-4)取图5-5（b）中主动轮（或从动轮）一端的带为分离体，由其上各力对轮心的力矩平衡条件可推得 Fe= F1 F2= Ff (5-5)上式表明：带传动传递动力是通过带

8、与带轮间的摩擦力实现的，所传递的有效拉力（即圆周力）就等于带与带轮接触面间摩擦力的总和Ff 。若近似地认为带工作时的总长度不变，则带紧边拉力的增加量，应等于松边拉力的减少量，即 F1 F0 = F0 - F2或 F1 + F2 = 2F0 (5-6)由式(5-5)和式(5-6)可得 F1 = F0 + F2 = F0 + （5-7）2带传动的最大有效拉力由于带传动是通过摩擦力传递运动和动力的，而在一定的张紧条件下，能产生的摩擦力有极限值。当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值，这时带传动的有效拉力亦达到最大值。在极限情况下，紧边拉力与松边拉力之间的关系可以从下面的分析中得到。 (a) (b)图5

9、-6 带与带轮的受力分析 如图5-6所示，截取微量长度的带为分离体（图5-6b），如果略去沿带圆弧运动时离心力的影响，则有 dN=Fsin + (F+dF)sin和 fdN+Fcos=(F+dF)cos上述两式中，因d很小，可近似取sin =，cos=1，并略去二次微量dFsin，于是有dN=Fd fdN =dF即 dN=Fd= 或 两边积分并整理得 F1 = F2ef (5-8)式中，e为自然对数的底(e=2.718)；f为摩擦因数；为带在带轮上的包角(rad)。式(5-8)即所谓挠性摩擦的欧拉公式。将式(5-7)代入式(5-8)整理后，可得出带所能传递的最大有效拉力（即有效拉力的临界值）F

10、 F = 2F0=2F0 （5-9）由式(5-9)可知，最大有效拉力F与下列因素有关：(1)初拉力F0 最大有效拉力F与F0成正比，F0越大，带与带轮间的正压力越大，则传动时的摩擦力就越大，F也就越大。但F0过大时，带因张紧过度而很快变性松弛，缩短带的工作寿命。F0过小，则带传动的工作能力得不到充分发挥，运转时容易发生跳动和打滑现象。(2)包角 F随包角的增大而增大，越大，带和带轮的接触面上能产生的总摩擦力就越大，传动能力也就越高。由于大带轮的包角始终大于小带轮的包角，故打滑首先发生在小带轮上。一般要求1120º 。 (3)摩擦因数f F随摩擦因数的增大而增大。f越大，则能产生的摩擦

11、力就越大，传动能力也就越高。f与带及带轮的材料和表面状况、工作环境、条件等有关。 对于V带传动，其工作面为两侧面，属于槽面摩擦。故V带能传递较大功率。式(5-8)、式(5-9)用于V带时，应以当量摩擦因数fV代替f。二、带的应力分析带传动工作时，带中产生的应力有：1、紧、松边拉力产生的拉应力 在紧边，拉应力为 1=F1A (5-10) 在松边，拉应力为 2= F2/A (5-11)式中，F1、F2分别为紧边、松边拉力(N)；A为带的横截面积(mm2)，见表5-1。带绕过主动轮时，拉应力由1逐渐减至2；绕过从动轮时，拉应力由2逐渐增至1 。表5-1 V带的截面尺寸截型节 宽 bP顶 宽b高 度h