V帶傳動 (NXPowerLite)語文

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1、8.1 概述8.1.1 帶傳動的類型 V帶傳動（也稱三角皮帶傳動）是帶傳動中的一種。如圖8-1的帶傳動，通常是靠張緊在帶輪1、帶輪2上的環(huán)形皮帶3與帶輪間的摩擦力來傳遞運動和動力的。帶傳動還有平型帶傳動、多楔帶傳動和同步齒形帶傳動（后兩種多用于汽車的時規(guī)帶傳動）。ODABC優(yōu)點：1、能用于兩軸中心距較大的場合；2、帶傳動有一定的彈性，因此可緩和沖擊和吸收 振動；3、過載時，帶在輪上打滑，可防止損壞其它零 件；4、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。缺點：傳動的外廓尺寸大；傳動比不能保證；需要安裝帶的張緊結(jié)構(gòu)；帶的壽命短；效率較低；傳動比不大。8.1.3 包角和帶長 包角：1=180（d2d1）/a57.30帶長

2、：L=2 a（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a8.1.4 V帶的標準 見P173表8-1。選用長度時要注意選標準長度。要了解表8-1 V帶截面尺寸（GB/T11544-1997）和表8-2 V帶的基準長度（GB/T11544-1997）。（參考機械設(shè)計師手冊第十二章帶傳動837頁）B型皮帶上邊寬b=17.0mm，節(jié)圓寬度bp=14mm，高度h=11.0 mm，皮帶錐度400，（注意所有皮帶的錐度角均為400），表8-2中的皮帶長度Ld基準長度是指節(jié)圓處皮帶長度。定義有效拉力，即帶所傳遞的圓周力 F=F1-F2帶傳動依靠有效拉力F產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)功率P的 傳遞。1000 PFv 最大圓周力F

3、與F0成正比，但F0過大將使皮帶發(fā)熱和磨損加??；如F0過小，則帶傳動的工作能力不能正常發(fā)揮，運轉(zhuǎn)時易調(diào)動和打滑；F又隨包角a和摩擦系數(shù)f的增大而增大。0121fafaeFFe傳動時，帶中應(yīng)力由以下三部分組成：a 由于傳遞圓周力而產(chǎn)生的拉應(yīng)力 b 由于離心力而產(chǎn)生的拉應(yīng)力 c 由帶的彎曲而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 帶在運轉(zhuǎn)過程中，經(jīng)受變應(yīng)力作用，最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小輪接觸處的橫截面中。當帶剛繞上主動輪時，帶和帶輪相應(yīng)的表面速度是相等的，但繞上后，由于帶的拉力由F1減小到F2，所以帶的伸長變形隨著運轉(zhuǎn)過程而逐步減小，也就是說，帶在逐漸縮短，因而帶速小于輪速，帶與帶輪表面間即產(chǎn)生相對滑動。由于帶的彈性變形引

4、起的滑動稱為彈性滑動。從動輪與主動輪線速度的相對降低率稱為滑動系數(shù)，用表示，即由此而得出帶傳動的傳動比或從動輪的轉(zhuǎn)速通常V帶傳動的滑動系數(shù)=0.010.02，在一般計算中可不予考慮。121 12211 1vvd nd nvd n1221(1)ndind1122(1)n dnd帶傳動的失效形式主要是打滑和疲勞損壞。a 打滑 若帶所傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間的極限摩擦力的總和時，帶就會沿著輪面發(fā)生全面的顯著滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑如是短期過載引起的，只要負載正常即可消除。增大帶的初拉力F0也可阻止打滑的出現(xiàn)。但F0的值是有一定限度的，因此在設(shè)計帶傳動時，應(yīng)保證帶在小輪上有一定大小的包角，

5、使帶輪間在傳動時有足夠的摩擦力，避免打滑。帶每繞過帶輪一次，應(yīng)力就由小至大，再由大至小地變化一次。帶繞過帶輪的次數(shù)愈多（如帶輪轉(zhuǎn)速愈高或帶愈短時），帶上的應(yīng)力變化也愈頻繁，工作一段時間后傳動帶就會出現(xiàn)膠皮脫層，撕裂或拉斷等，這就是帶的疲勞損壞。疲勞損壞出現(xiàn)得愈快，帶的壽命就愈短，為此設(shè)計時應(yīng)限制帶速（v25m/s）和疲勞應(yīng)力。V帶傳動計算是以試驗為基礎(chǔ)的。在一定的試驗條件下：載荷平穩(wěn)、傳動比載荷平穩(wěn)、傳動比i=1i=1、包角、包角=180=1800 0、帶長一定、承載層材質(zhì)為棉質(zhì)纖維時，單根V帶所能傳遞的功率P1可從P178表8-3中查得。n1主動輪轉(zhuǎn)速；d1主動帶輪直徑；i傳動比（從動輪/主

6、動輪）；v皮帶的線速度。（見表8-3、178頁）例如B型皮帶當轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)/分時，皮帶輪直徑為200mm時，單根皮帶的傳遞動力為5.13，該表使用方法在下節(jié)課還會講到。從表8-3中可以看出，Z型皮帶最小皮帶輪直徑為50mm，最大皮帶輪直徑為90mm，當帶輪直徑超過90mm時，應(yīng)選用A型皮帶，依此類推。實際工作條件與上特定條件不同時，應(yīng)對P1值加以修正。修正后即得工作條件下，單根V帶所能傳遞的功率，稱許用功率P1：P1=（P1P1）KkL 式中：P1功率增量，當傳動比不為1時，大帶輪上的彎曲應(yīng)力較小，故在壽命相同條件下，許用功率會有一個增量，見表8-3；P1額定功率，從表8-3查得；K包角修

7、正系數(shù)，包角小于1800，系數(shù)小于1；KL帶長修正系數(shù)。（表8-5）（Y型皮帶的基準長度為450mm，小于450mm 系數(shù)小于1，大于450mm 系數(shù)大于1；Z型皮帶的基準長度為800mm，小于800mm 系數(shù)小于1，大于800mm 系數(shù)大于1；A型皮帶的基準長度為1600mm；B型皮帶的基準長度為2240mm；C型皮帶的基準長度為3550；D型皮帶的基準長度為6300mm；E型皮帶的基準長度為7100mm）KL帶長修正系數(shù),見表8-5。表8-5 帶長修正系數(shù)（P180）8.3.1 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計V型帶傳動的原始條件和數(shù)據(jù)原始條件和數(shù)據(jù)一般是：傳動用途、載荷性質(zhì)、傳遞的功率傳動用途、

8、載荷性質(zhì)、傳遞的功率P P，帶輪的轉(zhuǎn)速，帶輪的轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2（或傳動比（或傳動比i i1212）以及傳動外廓尺寸的要求等）以及傳動外廓尺寸的要求等。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：選擇合理的傳動比，確定選擇合理的傳動比，確定V V帶帶的型號、長度和根數(shù)，確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺的型號、長度和根數(shù)，確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸。寸。A、確定設(shè)計功率Pd，選擇V帶型號 設(shè)計功率Pd系根據(jù)要求傳遞的名義功率P，并考慮其工作情況而確定的。Pd=KAP 式中KA工況系數(shù)，可從P181表8-6中查出。根據(jù)設(shè)計功率Pd和小輪轉(zhuǎn)速n1（由母機轉(zhuǎn)速或電機轉(zhuǎn)速而定），按圖8-10的推薦，選擇普通V帶的型號和小

9、輪的初定直徑。G1選選A型帶型帶G2可選可選Z、A型帶同時計算型帶同時計算注意：注意：當選型點在兩種型號交界線當選型點在兩種型號交界線（圖中粗實線圖中粗實線）附近時，可以對兩種型號附近時，可以對兩種型號 同時進行計算同時進行計算,如如P Pc c=4.4 kW=4.4 kW與與n n1 1=1420 r/min=1420 r/min交點交點G G2 2處處，可選可選Z Z、A A型帶型帶 同時計算，同時計算，最后擇優(yōu)選定。最后擇優(yōu)選定。普通普通V帶選型圖帶選型圖計算功率小帶輪轉(zhuǎn)速ADEdd=80100Zdd=5071dd=75100dd=112140Bdd=125140dd=160200Cdd

10、=200315dd=355400dd=450500500214204.4（1）小輪直徑的確定 由初定的小輪的直徑根據(jù)P182表8-7確定小輪直徑（帶輪直徑小，皮帶的彎曲應(yīng)力大，帶輪直徑大，皮帶輪的外型尺寸大，耗材多）。（2）大輪直徑的確定 d2=（n1/n2）d1（1）式中一般取0.02 （3）帶速校證 =（d1n1）（601000）各種類型的V帶的帶速參見P178表8-3，一般情況下，帶速在525m/s的范圍內(nèi)。C C 確定中心距確定中心距a a和帶長和帶長L Ld d，并驗算包角，并驗算包角 1 1 初步確定中心距00.7（d1d2）a02（d1d2）由P172式（8-2）初定V帶基準長度

11、：Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0根據(jù)Ld0由表8-2選取接近的基準長Ld，再近似算出所需的中心距：aa0（LdLd0）/2小輪包角按P172式（8-1）計算：1=1800（d2d1）/2a600一般應(yīng)使11200。否則應(yīng)加大中心輪距或增加張緊輪。Z=Pd/（P1P1）KKLF F 確定初拉力確定初拉力F F0 0及作用在軸上的力及作用在軸上的力Q Q 考慮到離心力的不利影響，單根V帶所需的初拉力應(yīng)為：201()21fafaF eFqve以式8-5代入，并引用包角修正系數(shù)Kaq為V帶每米長的質(zhì)量，表8-1中可查得。作用在軸上的力Q為：此力為設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承的依

12、據(jù)。202.5500(1)dPFqvKazv110002cos2cos()2sin2222aaQzFzFzF 例1：一臺大型車床的電機功率為22千瓦，電機轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)/分，每天連續(xù)工作8小時，車床的輸入軸的轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分，試選用皮帶型號和確定皮帶輪的直徑。需要解決的問題：1、帶輪直徑是多少？2、選用什么型號的皮帶？3、需要幾根皮帶？1、設(shè)計功率的確定：車床的運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，根據(jù)表8-6（181頁）工況系數(shù)為1.2，則設(shè)計功率為：Pd=KAP=221.2=26.2千瓦 2、皮帶型號的選定：根據(jù)圖8-10查得應(yīng)選用C型皮帶，帶輪（最?。┲睆皆?00315mm 3、確定小輪和大輪的直徑并驗證帶速

13、 （1）小輪直徑的確定 由初定的小輪的直徑根據(jù)P182表8-7確定小輪直徑（帶輪直徑小，皮帶的彎曲應(yīng)力大，帶輪直徑大，皮帶輪的外型尺寸大，耗材多）。（2）大輪直徑的確定 d2=（n1/n2）d1（1）式中一般取0.02 （3）帶速校證 =（d1n1）（601000）各種類型的V帶的帶速參見P178表8-3，一般情況下，帶速在525m/s的范圍內(nèi)。該車床為減速，初選小輪直徑為200 mm，則大輪直徑為2001450750=386 mm 帶速：=（d1n1）(601000)=（3.142001450(601000)=15.17m/s（符合要求）4、確定中心距a和帶長Ld，并驗算包角1初步確定中心距

14、00.7（d1d2）a02（d1d2）由P172式（8-2）初定V帶基準長度：Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0根據(jù)Ld0由表8-2選取接近的基準長Ld，再近似算出所需的中心距：aa0（LdLd0）/2小輪包角按P172式（8-1）計算：1=1800（d2d1）/2a600一般應(yīng)使11200。否則應(yīng)加大中心輪距或增加張緊輪。帶輪中心距：0.7（d1d2）a02（d1d2）0.7（200386）a02（200386）410a01172 取a0=800mm V帶基準長度：Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0 =28003.142（200386）（2

15、00386）2/4800=1600920107=2627mm從表8-2中查得帶長2800mm實際中心距：aa0（LdLd0）/2 =800（28002627）/2 =886 mm小輪包角：1=1800（d2d1）/2a600 =1800（386200）/2886600 =18006.30=173.704、按許用功率計算V帶根數(shù)z Z=Pd/（P1P1）KKL 因為1=173.70，由表8-4查得包角系數(shù)K=0.98 又因為Ld=2800mm，由表8-4查得包角系數(shù)KL=0.95 當帶輪直徑為200mm時，轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)/分，由表8-3查得單根C型皮帶的額定功率為P1=5.84千瓦，P1=1.

16、14千瓦，所以：Z=26.2/（5.841.14）0.980.95 =26.2/6.5=4.03（根）應(yīng)取5根。A、帶輪材料 帶輪常用鑄鐵制造，因其鑄造性能好，摩擦系數(shù)較鋼大。用HT150、HT200牌號鑄鐵制成的帶輪，允許最大圓周線速度25m/s，速度更高時可選用鑄鋼，速度小的也可使用鑄鋁或塑料。B、結(jié)構(gòu)尺寸 帶輪直徑較小的用實心式的結(jié)構(gòu)（見184頁圖8-13）；帶輪直徑中等的使用輻板式結(jié)構(gòu)（見184頁圖8-12和8-14）；帶輪直徑較大的采用輻條式結(jié)構(gòu)（185頁見圖8-15），具體結(jié)構(gòu)尺寸見P185表8-8。輪緣：是帶輪外圈的環(huán)形部分，制有楔形環(huán)槽，槽數(shù)等于V帶的根數(shù)z。輪轂：是帶輪與軸配

17、合的部分。輪輻：是把輪緣和輪轂連成一體的部分。根據(jù)帶輪直徑的大小，可以是輻板、輻條和實心三種形式?；鶞蕦挾然鶞示€上槽深槽間距第一槽對稱面至端面的距離輪緣厚外徑da=dd+2ha B=（Z1）e2f （見185頁表8-8/）張緊裝置見186頁。例：設(shè)計一摩擦壓力機的V帶傳動裝置，已選定電動機的功率P=10KW，轉(zhuǎn)速n1=970r/min，傳動比i=3.75，工作時有輕微震動，每天工作10h。解：根據(jù)工況和工作時間，從P181表8-6中確定KA=1.2，再設(shè)計功率：Pd=KAP=1.210=12KW根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速和設(shè)計功率，從P182圖8-10中確V帶的型號：B；小帶輪節(jié)圓直徑d1的確定：由P18

18、2圖8-10，表8-3可知，小帶輪節(jié)圓直徑d1在125140之間；取d1=1404、大帶輪節(jié)圓直徑d2的確定：d2=3.75140=525，按表8-7圓整得560；5、帶速驗證：=（d1n1）（601000）=（3.14140970）（601000）=7.11m/s25m/s；6、實際傳動比：d2=（n1/n2）d1（1）i=d2（1）d1=560（10.02）140=4.0877、初定中心距a0：07（d1d2）a02（d1d2）07（140560）a02（140560）490a01400取6408、初定膠帶節(jié)線長度Ld0：Ld0=2 a0（/2）（d1d2）（d2d1）2/4 a0=264

19、03.14（140560）2（560140）2/4 640=2447根據(jù)表8-2取Ld=25009、中心距a：aa0（LdLd0）2=640（25002447）2=666.5；10、小帶輪包角1：1=1800（d2d1）/2a600=1800（560140）（2666.5）600=18018.9=16112011、單根V帶傳遞功率：選用B型V帶，n1=970r/min和d1=140，從表8-3查得：P1=2.12KW12、單根膠帶傳遞功率的增量P1：選用B型V帶，n1=970r/min和d1=140，i=3.75，從表8-3查得：P1=0.31 KW13、膠帶根數(shù)z計算：根據(jù)1=1610 由表

20、8-4查得：K=0.95根據(jù)Ld=2500，由表8-5查得：KL=1.03Z=Pd/（P1P1）KKL=12（2.120.31）0.951.03=122.38=5.04 取六根14、帶輪結(jié)構(gòu)尺寸：從表8-8中查得：e=19；f=11.5帶輪總寬 B=（Z1）e2f=（6-1）19211.5=1181、圖(a)為減速帶傳動，圖(b)為增速帶傳動，中心距相同。設(shè)帶輪直徑d1=d4，d2=d3，帶輪1和帶輪3為主動輪，它們的轉(zhuǎn)速均為n。其他條件相同情況下，試分析：(1)哪種傳動裝置傳遞的圓周力大?為什么?(2)哪種傳動裝置傳遞的功率大?為什么?(3)哪種傳動裝置的帶壽命長?為什么?解（1）兩種裝置傳

21、遞的圓周力一樣大。因為根據(jù) 而兩種傳動裝置的最小包角a是一樣，摩擦系數(shù)f和初拉力F0也相同，故F相等。（2）（b）傳動裝置傳遞的功率大。因為d1d3，所以 又P=Fv/1000，而Fa=Fb，故PaPb(3)(a)傳動裝置的帶壽命長。因為兩種傳動裝置傳遞的圓周力相同，但vavb，單位時間內(nèi)（b）裝置帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多，容易疲勞破壞。0121fafaeFFe13601000601000abd nd nvv2.2.設(shè)計一帶式運輸機傳動系統(tǒng)中第一級用的設(shè)計一帶式運輸機傳動系統(tǒng)中第一級用的V V帶傳動。帶傳動。已知已知:電動機型號為電動機型號為Y112M-4Y112M-4，額定功率，額定功率P P=4

22、kW=4kW，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n n1 1=1440r/min=1440r/min，n n2 2=400 r/min=400 r/min，每天運轉(zhuǎn)時間不超過每天運轉(zhuǎn)時間不超過10h10h。設(shè)計計算項目設(shè)計計算項目設(shè)計計算依據(jù)設(shè)計計算依據(jù)結(jié)結(jié) 論論方案方案方案方案工況系數(shù)工況系數(shù)K KA A計算功率計算功率P PC C（kW)kW)選選V V帶型號帶型號小輪直徑小輪直徑d d1 1（mmmm）驗算帶速驗算帶速v v（m/sm/s）大輪直徑大輪直徑d d2 2（mmmm）表表8-68-6V V帶型號圖帶型號圖P PC C=K KA AP P表表8-78-7及推薦標準值及推薦標準值V V=dd1 1n n

23、1 1/60000/60000，要求要求V V 在在5 525m/s25m/sd d2 2=d d1 1n n1 1/n n2 2，應(yīng)取標準值，應(yīng)取標準值1.11.14.44.4Z Z型型A A型型801006.037.54280355設(shè)計計算項目設(shè)計計算項目設(shè)計計算依據(jù)設(shè)計計算依據(jù)結(jié)結(jié) 論論方案方案方案方案 從動輪轉(zhuǎn)速從動輪轉(zhuǎn)速n n2 2（r/min)r/min)n n2 2=n n1 1d d1 1/d d2 2 411411406406從動輪轉(zhuǎn)速誤差從動輪轉(zhuǎn)速誤差(n n2 2-n-n2 2)/n)/n2 2應(yīng)不超過應(yīng)不超過0.050.05+0.028+0.028+0.015+0.01

24、5初定中心距初定中心距 0 0（mmmm）0.7(0.7(d d1 1+d d2 2)0 0 2 2(d d1 1+d d2 2)252 252 720 720初定初定280280318.5 318.5 910 910初定初定350350初算帶長初算帶長L Lc c（mmmm）L Lc c=2=2 0 0+(d d1 1+d d2 2)/2+()/2+(d d2 2-d d1 1)2 2/4/4 0 011611461確確定基準長度定基準長度L Ld d（mmmm）表表8-28-21250125016001600確確定中心距定中心距（mmmm）0 0+(+(L Ld d-L Lc c)/2)/

25、2325325420420設(shè)計計算項目設(shè)計計算項目設(shè)計計算依據(jù)設(shè)計計算依據(jù)結(jié)結(jié) 論論方案方案方案方案 1驗算包角驗算包角357180121.adddd應(yīng)應(yīng)120120o o144.7144.7145.2145.2單根帶基本額定單根帶基本額定功率功率P P1 1（kWkW）表表8-38-30.3440.3441.311.31傳動比傳動比iid d2 2/d d1 13.3443.3443.53.55功率增量功率增量P P1 1（kWkW）表表8-38-30.030.030.170.17包角系數(shù)包角系數(shù)K K表表8-48-40.910.910.910.91帶長系數(shù)帶長系數(shù)K KL L 表表8-58-51.111.110.990.99單根帶許用功率單根帶許用功率 P P（kWkW）P P=(=(P P1 1+P P1 1)K KL L K K 0.3780.3781.331.33V V帶根數(shù)帶根數(shù)z zZZP PC C/P P，不宜超過，不宜超過推薦輪槽推薦輪槽數(shù)數(shù)11.6511.65取取12123.3083.308取取4 4帶輪寬帶輪寬B=（z1）e2 f 63mm1.皮帶是靠什么來傳遞動力的？2.帶傳動有哪些優(yōu)缺點？3.掌握包角、帶長的計算和V帶的基準長度、額 定功率的查取方法；4.掌握V帶傳動的設(shè)計計算及帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸。