带传动教案(全).doc

课题名称
带传动
授课班级
授课时间

课题序号

授课课时

授课形式
讲授
使用教具
投影仪
教学目的
1.了解带传动的类型和特点
2.掌握带传动的工作原理
3.了解带传动设计方法
4.能够进行带传动的安装、张紧和维护
教学重点
普通V带的结构、V带传动的安装、张紧和维护
教学难点
带的应力分布图和V带传动的设计方法
更新、补
充、删减
内容
无
课外作业

授课主要内容或板书设计
7-1 带传动的类型和特点
一、带传动的类型
二、带传动的特点
7-2 V带和带轮
一、普通V带的结构和标准
二、普通V带轮的结构
7-3 V带传动的工作能力分析
一、带传动的受力分析
二、带传动的应力分析
三、带传动的弹性滑动及传动比
7-4 V带传动的设计计算
一、带传动的失效形式和设计准则
二、单根V带的基本额定功率和许用功率
三、普通V带传动的设计计算
7-5 V带传动的安装、张紧和维护
一、V带传动的张紧方法
二、V带初拉力的测定
三、V带传动的安装、使用和维护
教学后记

课 堂 教 学 安 排
主 要 教 学 内 容 及 步 骤
教学过程 师生活动 设计意图等

7-1 带传动的类型和特点
一、带传动的组成及其工作原理
组成：主动带轮、从动带轮、挠性带和机架组成带传动
工作原理：带传动工作时依靠张紧在带轮上的传动带与带轮间的摩擦力来传递运动与动力
二、带传动的主要类型
1．摩擦带传动
平带传动：带为卷带，可任意截取，带内表面为工作面，承载能力不够高
V带传动：带为圈带无接头，带两侧面为工作面，承载能力强，一般为平带的3倍
多楔带传动：多根平带与V带的组合，具有V带的特点
圆带传动：承载能力低，常用于小功率的运动传递
2．啮合带传动简介：同步带传动→齿孔带传动
三、带传动的特点
主要根据①摩擦传动；②挠性带；③特点相对于其它传动（啮合传动）讲的。
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。
3、应用，适用于中心距较大的中心功率两轴之间的传递运动与动力，一般适于高速端。

7-2 V带和带轮
V带的结构和标准
V带的构造：抗拉体1（承受载荷的主体，帘布：抗拉强度高；线绳：抗弯强度高）、顶胶2（弹性材料）、底胶3及包布层4（耐磨）
节线与节面：V带运行时不伸长、不缩短的圆周，称为节线，全部节线组成带的节面，带的节面宽度称为节宽，用bp表示
带轮基准直径dd：和节宽相对应的带轮直径称为基准直径
基准长度Ld：V带在规定的张紧力下，带与带轮基准直径上的周线长度。V带的基准长度已标准化。

截面尺寸：V带截面尺寸已标准化，按截面大小分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号（表9-1），截面尺寸大的传递的功率也愈大。

普通V带轮的常用材料与结构

一、V带轮的材料
当v≤25m/s时：HT150、HT200
当v >25m/s时：铸钢或钢板焊接的带轮
小功率带轮：铸铝或塑料
二、V带轮的结构和尺寸
1．带轮的结构
带轮由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成
轮缘：带轮的外缘部分
轮毂：带轮与轴相配合的部分。通常带轮与轴用键连接，轮毂上开有键槽，孔的尺寸ds按轴的强度和刚度要求确定。
轮辐：轮缘与轮毂相连的部分。轮辐的结构形式随带轮的基准直径而异，直径小的做成实心式，中等的做成腹板式，大的做成辐条式
2．带轮的尺寸

7-3 V带传动的工作能力分析
带传动的受力分析与应力分析
一、带传动的受力分析
初拉力F0：带静止时带轮两边带中承受的拉力
紧边拉力F1：带传动工作时在摩擦力的作用下
绕入主动轮一边的带被拉紧，拉
力由F0增大到F1，称为紧边拉力
松边拉力F2：绕出主动轮一端的带被放松，拉力
有F0减至为F2，称为松边拉力
有效圆周力： Fe = F1 -F2（注意：带传动摩擦力的总和 与有效圆周力永远保持相等。其有效拉力由工作机的阻力所确定，而摩擦力由带传动本身的因素决定，与带传动的弹性滑动有关）
有效圆周力的欧拉公式：
由上式可知，带所传递的圆周力F与下列因素有关：1）初拉力F0 （初拉力F0愈大，有效拉力F就愈大，所以安装带时，要保持一定的初拉力。但F0过大，会加大带的磨损，致使带过快的松弛，缩短其工作寿命）
2）摩擦因数f （摩擦因数f愈大，摩擦力也愈大，所能传递的圆周力F就愈大。V带的fv= f / sin20°≈3 f，所以传递能力高于平带）
3）包角a（ F随包角α的增大而增大。增大包角会使整个接触弧上的摩擦力的总和增加，从而提高传动能力。水平装置的带传动通常将松边放置在上边以增大包角。由于大带轮的包角大于小带轮的包角打滑会首先在小带轮上发生，所以只需考虑小带轮的包角a1。一般要求≥120°）

二、带传动的应力分析
1．拉应力
F1产生的应力
F2产生的应力
2．离心拉应力
q为单位长度的质量（kg/m）。注意高速传动时宜采用轻质带，以利于减小离心拉应力。
3．弯曲应力
4．最大的拉应力 σmax = σ1 + σc + σb1 （最大拉应力发生在紧边入主动轮处）
三、带传动的弹性滑动：由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动
传动带是弹性体→带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力逐渐降低，其弹性变形量也逐渐缩短→带运动滞后于轮使v带<v轮1→带由松边绕过从动轮进入紧边时，拉力增加，带逐渐被拉长→带运动超前于轮使v带>v轮2
注意：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是不可避免的。
带传动弹性滑动程度用滑动率ε表示
即
带传动的实际传动比为

注意：由于ε很小，在一般计算中，可忽略ε的影响

7-4 V带传动的设计计算
一、失效形式与设计计算
1、失效形式（主要） 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外还有磨损静态拉断等
2、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
（苏：—按不打滑设计（滑动曲线）→验算疲劳寿命
Is0：—保证不拉断不打滑条件下，—设计疲劳寿命）
注：——临界摩擦状态（静不动下）——不打滑条件
3、单根三角胶带的功率—P0
由疲劳强度条件：
——与传递功率有关（即与打滑有关）
——许用拉应力

∵传递极限圆周力：
又
∴传递的临界功率：
即可得单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：
（KW）

式中：P0——单根带带传递的临界功率（KW）
V——带速（m/s）
Fec——临界圆周力（N）
——一定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力
由疲劳曲线方程：
对一定规格、材质的带，i=1, —L为特定长度，N=108~109次，载荷平稳，可以通过实验求出常数C
（Mpa）

式中：LP—节线长度m。 ZP—绕过带轮的数目。tn—总工作时数（h）
V—带速（m/s）。 N—应力循环次数。
m—疲劳循环应力指数，专用胶带和帆布带m=5~6，三角胶带m=6~11。由疲劳曲线可知，带的工作应力降低10%，则带的使用寿命可提高1~2倍。
各种型号的单根三角胶带的许用功率P0。
，特定带长，平稳工作条件下单根带传递的许用功率P。
经过简化：
式中考虑因素多，全面科学。但较繁，用计算机编程计算，非常方便。这就是ISO运用的最新方法。
二、设计数据及内容
一般已知：P，n1，n2或i传动布置要求（中心距a）工作条件
要求是： 带：型号，把数，长度
轮：Dmin，结构，尺寸 中心距（a） 轴压力Q等
三、设计步骤与方法（步—主要参数的选择方法）
1）确定计算功率Pca ：——传递的额定功率（KW）
KA—工况系数，
2）选择带型号：Pca，n1（型号）
3）定带轮直径（验算带速V）
a) 由表定小轮直径D1min（与带的型号有关）（计算直径）
或圆整（也可不圆整），
b) 验算带速V
要求：，最佳带速V=20~25m/s
如V太小，由P=FV可知，传递同样功率<P时，圆周力F太大，带的根数太多，且P1太小，弯曲↑，寿命↓，措施：应D1↑且轴承尺寸↑
V太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力↓，传递载荷能力↓，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降，这时措施D1应↓，否则寿命太短。
对O、A、B、C——
D、E、F ——
如V不合适，则应重选D1
4）求中心距a和带的基准长度Ld
如结构布置有要求已定则a按结构
求规定a时：a) 初选a0 或按结构尺寸要求定
b) 由a0定计算长度（开口传动）
可自行推导
c) 按表定相近的基准长度Ld
d) 由节线长度Ld求实际中心距——对V
e) 考虑到中心距调整、补偿F0，中心距a应有一个范围
书上LP即为U
0.015L——amin 0.03Ld——amax
5）验算小轮包角，，打滑首先产生在小轮上，∴小轮包角的大小反映带的承载能力。

（）
要求，特殊情况下，
不满足措施：1）a↑ (i一定时)；2）加张紧轮
分析：为使，当a一定时，传动比i不能过大，否则由式可知。
i↑， D2-D1/a↑，↓
∴一般i=3~5（V带）
6）计算带的根数Z

——包角系数
KL——长度系数 考虑带的长度不同的影响因素。
K——材质系数：K=1.33—化纤胶带；K=1—棉布或棉线胶带
——单根胶带考虑传动比i影响的功率增量（因P0是按，即D1=D2的条件计算。而当传动比越大，从动轮直径就越比主动轮直径大，带绕上从动轮时的弯曲应力应比绕上主动轮时小，∴传动能力将有所提高）。
(KW)
n1——主动轮转速（rpm）
——单根胶带所能传递的扭矩的修正值，N.m查表（与i有关）
本应：——扭矩修正值
（可推导，经过4步即成）

讨论：一般1<Z<10—— Z太多—带受力不均（从BC型）
最好Z=2~4（根） Z过少——不合适（从CB型）
7）确定带的初拉力F0（单根带）
（N）
该式为单根带不打滑所适合的F0值。新安装常易松驰（如非自动张紧）取，F0初拉力的控制：通过在两带和带轮两切点跨距中点加一载荷G，测量带的挠度，要求L=100mm，挠度y=1.6mm合适，G值参考值见表。
8）求带作用于轴的压力Q
由余弦定律：
忽略两边的拉力差（记为F0），则：

（V带设计思路：
计功、 选型、 挑小径 挠速 估中 周长
Pca O、A、B→F D1≥Dmin V=10~20m/s a0→Lca≈LLi
反称实中 验包角 三求 一标记 评莫忘
L a实 Z、F0、FQ V胶带A（…F）Li×Z GB1171-78
评价——→、 Z、 V、 FQ、 F0、 a
>120° 2~4 10~20 小 适当 小

7-5 V带传动的安装、张紧和维护
带传动的张紧、安装与维护
一、带传动的张紧
带安装时应张紧以保证一定的初拉力。另外，带工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，这时又需要重新张紧
1．调整中心距方式：定期张紧（定期调整中心距以恢复张紧力。滑道式→摆架式→自动张紧）
2． 紧轮方式：若带传动的轴间距不可调整时，可采用张紧轮装置（调位式内紧轮装置→摆锤式张紧轮装置）
注意：张紧轮一般设置在松边的内侧靠近
大轮处。若设置在外侧时，则应使
其靠近小轮，这样可以增加小带轮
的包角，提高带的疲劳强度。

二、带传动的安装和维护
1．平行轴传动时，各带轮的轴线必须保持规定的
平行度。各轮宽的中心线，V带轮、多楔带轮对应轮槽的中心线否则会加速带的磨损，降低带的寿命
2．同组使用的V带应型号相同、长度相等，不同厂家生产的V带、新旧V带不能同时使用，应定期检查胶带，如有一根松弛或损坏则应全部更换新带
3．安装时，应按规定的初拉力张紧，也可凭经验张紧，带的张紧程度以100m带长大拇指能将带按下15mm为宜。
4．带传动装置外面应加以保护罩，以保护安全，防止带与酸、碱或油接触而腐蚀传动带，带传动不需润滑，应及时清理带轮槽内及传动带上的油污。

导入：用中心距较大又需要过载保护的机械传动装置导入，提出带传动的类型，分析其工作原理、带传动的特点和应用。

超出类表范围时可以另外查询《机械设计手册》

在V带轮上，与所配V带的界面处于同一配置的槽型轮廓的宽度宽度处的带轮直径为基准直径

普通V带轮的标记组成如下：
名称 带轮槽形、槽轮书*基准直径、带轮结构形式带号 国标变化

带传动的受力分析部分，注意讲明初拉力、紧边、松边拉力的概念与判断，对各类力的定量分析只做简单介绍

由欧拉公式认真分析有效圆周力与哪些因素有关

边讲各类应力边画应力分布图，引导学生找出最大应力点

提问：传动带所受的应力是静应力还是交变应力？在此应力作用下，带产生什么样的破坏形式？

由上讲的受力分析与应力分析讲述带传动的失效形式与设计准则寸

在这里一般学生掌握情况较差，但要求学生最基本了解公式中字母的含义

引导与启发学生完成单根V带额定功率的确定（注重讲解查图查表方法）

通过实例讲解，让学生了解V带传动的主要设计内容：选择合理的传动参数、确定V带的型号、长度根数、中心距、带轮直径及结构形式和尺寸、初拉力及对轴的压力、绘制带轮零件工作图等。

结合例题完成V带传动设计的计算方法及步骤的讲解

结合教科书的图例和挂图讲解带传动的张紧、安装与维护和注意的问题

为了保证带传动的正常工作和预期使用寿命，必须正确安装、使用和维护带轮机构