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带传动和链传动基础知识 通过中间挠性件传递运动和动力 ,适用于两轴中心距较大场合 带传动： 组成：带和带轮 类型：摩擦式带传动 啮合式带传动 链传动： 组成：链条和链轮 类型：啮合式 一、带传动的组成及特点 固联于主动轴上的带轮 1(主动轮 )； 固联于从动轴上的带轮 3(从动轮 )； 紧套在两轮上的传动带 2。 1带传动的组成 5 1 带传动的类型和应用 啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动 从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。 2传 动 原 理 摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖 动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动） 。 3、传动特点 优点： 1）有过载保护作用（过载打滑 ) 2）有缓冲吸振作用， 运行平稳无噪音（带有弹性） 3）适于远距离传动（中心距大） 4）结构简单，制造、安装精度要求不高，维护方便 缺点： 1）有弹性滑动使传动比 i不恒定 2）张紧力较大（与啮 合传动相比）轴上压力较大 3）结构尺寸较大、不紧凑 4）打 滑，使带寿命较短 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适 宜高温、易燃、易爆的场合 6）效率低。 二、带传动的类型 1.应用 : 带传动传动的功率 P100KW ，带速 v=5-30m/s，平均传动比 i7 ， 传动效率为 94%-96%。同步齿形带的带速为 40-50m/s，传动比 i10 ， 传递功率可达 200KW,效率高达 98%-99%。 带传动主要用于要求传动平稳 ,传动比要求不严格的中小功率的 较远距离传动 2.类型 : 1)摩擦式带传动 按传动带的截面形状分 （ 1）平带 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动， 结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。 （ 2） V带： 截面形状为梯形，两侧面为工作表面。应用最广的带 传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生 更大的摩擦力。 在相同的张紧力作用下， V带可比平带 产生较大的正压力，因而获得较大的摩 擦力。 设平带与 V带传动承受相同的张紧力 Q, 则平带工作时产生的摩擦力为 Ff = fN = fQ V带工作时产生的摩擦力为 这种情况表明，在同样张紧条件下， V带传动的传动能力远比平 带传动大。因此，在传递相同功率的情况下， V带传动的结构较 为紧凑。 (3）多楔带：它是在平带基体上由多根 V带组成的传动带。可传递 很大的功率。 多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧 性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。 （ 4）圆形带： 横截面为圆形。只用于小功率传动。 2)啮合式带传动 同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定 的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小 ;传递功率大。用 于要求传动平稳 ,传动精度较高的场合 .(强力层为钢丝绳 ,变形小 ; 带轮为渐开线齿形 ) 3)带传动传动形式 开 口 传 动 交 叉 传 动 半 交 叉 传 动 V带有普通 V带、窄 V带、宽 V带、汽车 V带、大楔角 V带等。其中以普 通 V带和窄 V带应用较广，本章主要讨论普通 V带传动。 一、 V带的结构和标准 1.结构 :标准 V带都制成无接头的环形带，其横截面结构如图 所示。强力层的结构形式有帘布结构 (制造方便 ,抗拉强度高 )和线 绳结构 (柔韧性好 ,抗弯强度高 ,适用带轮直径小 ,转速较高场合 )。 5 2 V带与 V带轮 2.标准 : 按截面尺寸的不同分为 Y、 Z、 A、 B、 C、 D、 E共 7种型 号，其截面尺寸已标准化。在同样的条件下，截面尺寸大则传递 的功率就大 3.参数和尺寸 : 带的截面尺寸 节宽 节面的宽度 bp。 相对高度 V带高度 h与 节宽 bp之比。约为 0.7(窄 0.9) 带轮基准直径 V带轮上与所配 V带节宽 bp 相对应的带轮直径。 基准长度 带节面长度 (V带在带轮上张 紧后，位于带轮基准直径上的周线长度 Ld 。 ) 节面 当 V带受弯曲时， 长度不变的中性层。 4.带的标记 : Z1400 GB11544-89 带型 基准长度 标准编号 5.窄 V带 窄 v带顶面呈弧形，可使带芯受力后保持直线平 齐排列，因而各线绳受力均匀；两侧呈凹形，带弯 曲后侧面变直，与轮槽能更好贴合，增大了摩擦力； 主要承受拉力的强力层位置较高，使带的传力位置 向轮缘靠近；压缩层高度加大，使带与带轮的有效 接触面积增大，可增大摩擦力和提高传动能力；保 布层采用特制柔性保布，使带绕性更好，弯曲应力 较小。 2.结构 : (1).轮的结构 : (2).轮槽尺寸 : 注意带的楔角为什么大于带轮轮槽楔角 ? 二、带轮的材料与结构 1.材料 : 通常采用铸铁，常用材料的牌号为 HT150和 HT200。 转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。 小功率时可用铸铝或塑料。 因此，与普通 v带传动相比，窄 v带传动具有传动能力更大、（比同尺寸普通 v带 传动功率大 50 150），能用于高速传动（ v=35 45m/s）。效率高（达 92 96）、结构紧凑、疲劳寿命长等优点。目前，窄 v带传动已广泛应用于高速、 大功率的机械传动装置。 6.活络 V带 中心距不能调整的低速轻载的 场合 S型：实心带轮 P型：腹板带轮 H型：孔板带轮 E型：椭圆轮幅带轮 3.带轮的标记 : 带轮 A 3 100 P GB10412-89 名称 槽型 槽数 基准直径 结构形式代号 标准编号 5 3 带传动的受力分析和应力分析 一 .受力分析和打滑 设带的总长度不变，根据线弹性假设： F1 F0 F0 F2； 或： F1 F2 2F0； 记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为 Ff，其值由带传动的功率 P和带速 v决定。 带传动尚未工作时，传动带中的预紧 力为 F0。 带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记 紧边拉力为 F1和松边拉力为 F2。 定义由负载所决定的传动带的有效圆 周力为 Fe P/v，则显然有 Fe Ff。 带传动的最大有效拉力 Fmax有多大？ 由欧拉公式可知： 欧拉公式给出的是带传动在极限状态下各力之间的关系，或者 说是给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力 Fec 。 预紧力 F0 最大有效拉力 Fec 包角 最大有效拉力 Fec 摩擦系数 f 最大有效拉力 Fec 切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！ 取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象，有 :Fe Ff F1 F2； 因此有： F1 F0 Fe 2； F2 F0 Fe 2； 包角的概念 当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力 F0。 )3.57(601 8 0 121 a DD 打滑 : 若带的工作载荷加大，有效圆周力达到临界值 Fmax后，则带 与带轮间会发生明显显著全面的相对滑动，即产生打滑。打滑将 使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况 应当避免。 带传动在工作过程中带上的应力有： 分析详见 二、带传动的应力分析 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力； 离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力； 弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。 为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。 槽 型 Z A B C SPZ SPA SPA SPC ddmin/mm 50 75 125 200 63 90 140 224 工作时带在变应力工作状态下工作，随着位 置的不同，应力大小在不断地变化， 带将产 生疲劳破坏。 由疲劳强度条件： 11m a x cb 带的许用拉应力 三、带传动的弹性滑动 带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化 的，因此带的弹性变形也是变化的。 带传动中因带的弹性变形变化而引起的带与带轮间的局部相 对滑动，称为弹性滑动。 （演示 ） 5 4 带传动的弹性滑动和传动比 %100 1 21 v vv 12 )1( vv 或 )/(60 00 111 smndv )/(6 00 0222 smndv 其中： 因此，传动比为： 1 2 2 1 )1( d d n ni 弹性滑动导致：从动轮的圆周速度 v2主动轮的圆周速度 v1， 速度降低的程度可用滑动率 来表示： 1 2 2 1 d d n ni 理 因带传动的滑动率 =0.01-0.02,其值不大，可不予考虑。 弹性滑动与打滑的区别 A.现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上 打滑发生在带与轮的全部接触长度 B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性 打滑：过载 C.结论：弹性滑动不可避免 打滑可避免 一、带传动的 失效形式和设计准则 1.失效形式 1） 打滑； 2） 带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等 5 5 普通 V带传动的设计 2.设计准则：保证带在不打滑的前提下 ， 有足够的疲劳强度和寿命 设计的原始数据为：功率 P，转速 n1、 n2（或传动比 i），外廓 尺寸要求及工作条件等。 设计内容：确定带的型号、长度 L、根数 Z、传动中心距 a、带轮 基准直径及其它结构尺寸，材料及张紧方式等。 二、单根 V带的基本额定功率 单根普通 v带在试验条件所能传递的功率，称为基本额定功率， 用 P1表示 单根普通 v带在设计所给定的实际条件下，允许传递的功率，称 为额定功率，用 P 表示： P =(P1+ P1)KK L 式中 : P1为单根 V带的基本额定功率 ,kW； 查表 5 5 单根普通 v带基本额定功率 P1是在特定试验条件（特定的带基准长 度 Ld，特定使用寿命，传动比 i=1，包角 180，载荷平稳）下测 得的带所能传递的功率。一般设计给定的实际条件与上述试验条件 不同，须引入相应的系数进行修正。 P1为功率增量 ,Kw; 当传动比 i1 时 ,带在大轮上的弯曲应力较 小 ,传递的功率可以增大些。查表 5 6。 K 包角修正系数，见教 材表 5 7； KL带长修正系数 ,见教材表 5 8。 三、 V带型号和根数的确定 带型号可由计算功率和小带轮转速 n1查教材图 10得到。 PC=KAP P为传动的额定功率 kW； KA为工作情况系数，查教材表 5 9。 V型带的根数 Z可按下式确定： Z=PC/ P= PC/(P1+ P1)KK L 一般 Z=， max 10.以保证受力均匀。 四、主要参数的确定 1. 带轮的基准直径和带速 带轮直径小，则传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时，应取小轮 基准直径 dd1 ddmin。 ddmin值见表 。 带速 V d d1n1/60 1000 式中： V的单位 m/s; dd1的单位为 mm; n1的单位为 r/min. 若 V太小，由 P=FV可知，传递同样功率 0.6m/s 。 三、链传动的设计计算 已知： P，载荷性质，工作条件，转速 n1、 n2；求：链轮齿数 Z1、 Z2，节距 P， 列数，中心距 a，润滑方式等。 中、高速链传动（ V 0.6m/s） 对于中、高速链传动，其主要失效形式是 链条的疲劳破坏 ，它可按功率曲线 图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的 P0值加以修正。则 链传动的功率 P为： P P0KzKiK Kpt/KA 式中： P名义功率， kW； KA为工作情况系数，查表 5 15； Kz为小链轮系数，查表 5 16； Ki为传动比系数，查表 5 17； K 为中心距系数，查表 5 18； Kpt为多排链系数，查表 5 19. 低速链传动（ V 0.60.6m/s） 对于低速传动，其主要失效形式为 链条过载拉断 ，必须对静强度进行计算。 通常是校核链条的静强度安全系数 S，其计算公式为： S=FQ/KAF 4-8 式中： FQ为极限拉伸载荷，表 5-11。 F为链的工作拉力， N。 四、链传动主要参数的选择 1.链节距 链节距 P越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越大。为使传动 平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链， 高速重载时，可选用小节距的 多排链。 2链轮齿数 选择小链轮齿数 Z1 计算大链轮齿数 Z2=iZ1。 小链轮齿数 Z1过少 运动不平稳严重。 小链轮齿数 Z1过大 增大了传动的尺寸和质量 。 另为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。 中心距 a过小 链条绕转次数增多，加剧磨损和疲劳； 链条在小轮上的包角变小，易跳齿和脱链； 中心距 a过大 从动边垂度过大，造成松边颤动。 一般初选中心距 a0=(30-50)p a0max=80p 计算链节数 0 212210 ) 2(2 2 a pzzzz p aL p 圆整取偶数 计算理论中心距 )2(8)2()2(4 21222121 zzzzLzzLpa pp 3中心距和链节数 一 .链传动的布置 布置原则： 两链轮轴线应平行，回转平面应在同一铅垂平面内； 两链轮中心连线最好是水平的； 一般情况下，紧边在上，松边在下。 倾斜布置倾角由小于 45 若铅垂布置应可调中心距或加张紧装置 水平布置，倾斜布置，垂直布置 5 11链传动的布置，张紧和润滑 张紧方法： 调整中心距张紧； 链条磨损变长后从中去除此 1-2个链节； 加张紧轮 .（一般紧压在松边靠近小链轮处） 弹簧力张紧 砝码张紧 定期调整张紧 二 .链传动的张紧 链传动张紧的目的，主要是为了避免磨损后链条的垂度 过大时产生啮合不良和链条的振动，跳齿和脱链现象；同时 也为了增加链条与链轮的啮合包角。 三 .链传动的润滑 润滑油推荐采用牌号为： L-AN32、 L-AN46、 L-AN68等全损耗系统用油。 对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。 良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。 链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链 传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方 法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。