第八章带传动8.1 概述8.1.1 带传动的工作原理及特点1.传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力2.优点：1）有过载保护作用 2）有缓冲吸振作用 3）运行平稳无噪音 4）适于远距离传动（amax=15m） 5）制造、安装精度要求不高缺点：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。

8.1.2主要类型与应用a.平型带传动——最简单，适合于中心距a较大的情况b.V 带传动——三角带c.多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合d.同步带传动——啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。

图6-1 带传动的主要类型8.1.3带传动的形式1、开口传动——两轴平行、双向、同旋向2、交叉传动——两轴平行、双向、反旋向3、半交叉传动——交错轴、单向◆带传动的优点：①适用于中心距较大的；②传动带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小；③过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器件损坏；④结构简单，制造和维护方便，成本低。

◆带传动的缺点：①传动的外廓尺寸较大；②由于需要张紧，使轴上受力较大；③工作中有弹性滑动，不能准确地保持主动轴和从动轴的转速比关系；④带的寿命短；⑤传动效率降低；⑥带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合。

8.2 V带和带轮的结构V 带有普通V 带、窄V 带、宽V 带、大楔角V 带、联组V 带、齿形V 带、汽车V 带等多种类型，其中普通V 带应用最广。

8.2.1 V 带及其标准 如图所示V 带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组成 8.2.2带轮结构1、组成部分：轮缘、轮辐、轮毂2、结构形式：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式3、材料：灰铸铁（HT150、HT200常用）、铸钢、焊接钢板（高速）、铸铝、塑料（小功率）普通V 带轮轮缘的截面图及其各部尺寸见表8.3 带传动的工作情况分析8.3.1带传动的受力分析工作前 :两边初拉力Fo=Fo 工作时:两边拉力变化：①紧力 Fo →F1；②松边Fo →F2 F1—Fo = Fo —F2F1—F2 = 摩擦力总和Ff = 有效圆周力Fe所以: 紧边拉力 F1=Fo + Fe/2松边拉力 F2=Fo —Fe/28.3.2 带传动的最大有效圆周拉力及其影响当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值， 带的有效拉力也达到最大值。

松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:柔靭体的欧拉公式—包角（rad ）一般为小轮包角带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时））影响因素分析:1. Fo : 适当Fo2. 包角: 包角越大承载能力越好3. f : f 越大，Fec 越大8.3.3工作应力分析8.3.3 带传动的应力分析 1. 离心应力 σc 2. 拉应力3. 弯曲应力 σb应力分布图最大应力为：σmax =σ1+σc +σb18.3.4 弹性滑动与打滑因为带是弹性体，受到拉力后要产生弹性变形。

设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则紧边和松边的单位伸长量分别为 由于带在工作时，带两边的拉力不同，F 1>F 2，因而ε1>ε2。

绕过从动轮2时，作用在带上的拉力又由F 2增大到F 1，带的弹性变形也逐渐增大，带将逐渐伸长，也会沿轮面滑动，使带一边随从动轮绕进，一边又相对于从动轮向前伸长，故带的速度v 高于从动轮的速度v 2 。

轮缘的箭头表示主、从动轮相对于带的滑动方向。

这种由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动称为弹性滑动。

ααf f e F F e F F 2121=⇒=)3.57(60180121︒⨯--︒≈aD D α)1111(2)11(200ααααf f f f ec ee F e eF F +-=+-=gAqVA F CC2/==σ⎩⎨⎧==AF A F //2211σσ松边紧边注意带的弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。

弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以是带传动工作时的固有特性，是不可避免的。

而打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。

8.4 带传动的设计计算8.4.1 失效形式与设计准则失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命 单根三角胶带的功率—P 0 由疲劳强度条件：传递极限圆周力： 传递的临界功率： 单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：8.4.2普通V 带传动的设计步骤和方法设计V 带传动时，一般已知条件是：传动的工作情况，传递的功率P ，两轮的转速n 1、n 2(或传动比i )以及空间尺寸要求等。

具体的设计内容有：确定V 带的型号、长度和根数。

，传动中心距及带轮直径，画出带轮零件图等。

1.确定计算功率计算功率P c 是根据传递的额定功率（如电动机的额定功率）P ，并考虑载荷性质以及每天运转时间的 长短因素的影响而确定的，即P K P Ac= (8-1)式中K A 为工作情况系数，查表8-1可得。

表8-1 工作情况系数cb σσσσ--≤11][)11()11(11αασfv fv ec e A e F F -=-=)(1000)11(10001kw V e A V F P fv ec ⋅-==ασ1000)11()]([10Ve A P fv c b ⋅---=ασσσ注：1.空、轻载启动：电动机（交流起动、Δ起动、直流并励），4缸以上的内燃机，装有离心式离合器、液力联轴器的动力机。

重载起动：电动机(联机交流起动、直流复励或串励)，4缸以下的内燃机。

2.反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合，K A应乘1.2。

3.增速传动时K A应乘下列系数：增速比 1.25～1.74 1.75～2.49 2.5～3.49 ≥3.5系数 1.05 1.11 1.18 1.282.选择V带的型号根据计算功率P c和主动轮转速n1由图8-1和8-2选择V带型号。

当选择的坐标点载图中两种型号分界线附近时，可选择两种型号分别进行计算，然后择优选用。

图8-1 普通V带选型图图8-2 窄V 带（基准宽度制）选型图3.确定带轮基准直径d d 1和d d 2带轮直径小可使传动结构紧凑，但另一方面弯曲应力大，使带的寿命降低。

设计时应取小带轮的基准直径dd 1≥dd m in，dd m in的值查表8-4。

忽略弹性滑动的影响，n n d d d d 2121⋅=，d d 1、d d 2宜取标准值（查表8-2）。

4.验算带速v10006011⨯=n d v d π （8-2）带速太高会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动中容易打滑。

另外单位时间内带绕过带轮的次数也增多，降低传动带的工作寿命。

若带速太低，则当传递功率一定时，使传递的圆周力增大，带的根数增多。

一般应使v ≥5m/s ，对于普通V 带应使=v m ax 25～30m/s ，对于窄V 带应使=v m ax 35～40m/s 。

如带速超过上述范围，应重选小带轮的直径d d 1。

5.初定中心距a 和基准带长L d 传递中心距小则结构紧凑，但传动带较短，包角减小，且带的绕转次数增多，降低了带的寿命，致使传动能力降低。

如果中心距过大则机结构尺寸增大，当带速较高时会产生颤动。

设计时应根据具体的结构要求或按下式初步确定中心距a 0)(2)(7.02121d d a d d d d d d +≤≤+ （8-3）由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式：ad d d d a L d d d d 0212214)()(22-+++=π（8-4）L为带的基准长度计算值，查表8-3即可选定带的基准长度L d ，而实际中心距a 可由下式近似确定2L L a a d-+≈ （8-5）考虑到安装调整和补偿初拉力的需要，应将中心距设计成可调式，有一定的调整范围，一般取La a d015.0min-=L a a d03.0max+=6.校验小带轮包角α1︒⨯--︒=3.57180211add d d α （8-6） 一般应使α1≥120º（特殊情况下允许≥90º），若不满足此条件，可适当增大中心距或减小两带轮的直径差，也可以载带的外侧加压带轮，但这样做会降低带的使用寿命。

7.确定V 带根数zKK P P P P P z Lccα)(][0∆+=≥（8－7）带的根数应取整数。

为使各带受力均匀，根数不宜过多，一般应满足z <10。

如计算结果超出范围，应改选V 带的型号或加大带轮直径后重新设计。

8.单根V 带的初拉力F 0 单根V 带所需的初拉力F 0为v q K zv P F c2)15.2(500+-=α（8-8）由于新带易松弛，对不能调整中心距的普通V 带传动，安装新带时的初拉力应为计算值的1.5倍。

9.带传动作用在带轮轴上的压力F QV 带的张紧对轴、轴承产生的压力F Q 会影响轴、轴承的强度和寿命。

为简化其运算，一般按静止状态下带轮两边均作用初拉力F 0进行计算（如图8-3），得2sin21αz F F Q= （8-9）图8-3 带传动作用在带轮轴上的压力F Q10.带轮的结构设计参见本章8.2.2节。

设计出带轮结构后还要绘制带轮零件图。

11.设计结果列出带型号、带的基准长度L d 、带的根数z 、带轮直径d d 1、d d 2、中心距a ，轴上压力F Q 等。

例 6.1 设计某鼓风机用普通V 带传动。

已知电动机额定功率P =10Kw,转速n 1=1450r/min ，从动轴转速n 2＝400r/min ，中心距约为1500mm ，每天工作24h 。

解1.确定计算功率P c由表8-1查得K A ＝1.3，由式8-1得kW kW P K P Ac13103.1=⨯==2.选取普通V 带型号根据P c ＝13kW 、n 1=1450r/min ，由图8-1选用B 型普通V 带。

3.确定带轮基准直径d d 1和d d 2根据表8-4和图8-1选取d d 1＝140mm ，且d d 1＝140mm>d d m in =125mm 。

大带轮基准直径为 mm mm d nnd d d 5.50714040014501212=⨯==按表8-2选取标准值d d 2＝500mm ，则实际传动比i、从动轮的实际转速分别为57.314050012===d d i d dm in /406m in /57.3145012r r i n n ===从动轮的转速误差率为%5.1%100400400406=⨯-在±5％以内，为允许值。