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带传动的工作原理
  2007-1-22  来源：  阅读： 1196次  我要收藏
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带传动一般由主动轮1、从动轮3和传动带2组成（见图7－1）。根据工作原理不同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类。
摩擦带传动（见图7-1a）中，由于传动带紧套在带轮上，使带与带轮的接触面上产生正压力，当主动轮转动时，带与轮接触面间产生摩擦力，作用于带上的摩擦力方向和主动轮圆周速度方向相同，驱使带运动。在从动轮上，带作用于轮上的摩擦力的方向与带的运动方向相同，靠此摩擦力使从动轮转动，从而实现主动轮到从动轮间的运动和动力的传递。
同步带传动（见图7–1b）依靠带内周的等距横向齿与带轮相应齿槽间的啮合传递运动和动力。

a)              b)
图7-1  带传动的组成
a)摩擦带传动  b)同步带传动
下面主要介绍摩擦带传动。
二、带传动的类型、特点和应用
在带传动中，按传动带的横截面形状的不同可分为平带传动、V带传动、多楔带传动及圆带传动等（见图7-2）。平带横截面为矩形，工作面为宽平面；V带横截面为梯形，工作面为两侧面；多楔带是以平带为基体、内表面具有等距纵向楔、工作面为楔的侧面；圆带的横截面为圆形。

图7–2  摩擦带的截面形状
平带传动结构简单、制造容易、传动效率较高、带的寿命较长，适用于较大中心距的远距离传动。普通平带由多层覆胶帆布粘合构成，或由帘布或整体织物（丝、麻、绵纶等）构成。聚酰胺片基平带是以高强度的聚酰胺片基为抗拉体，高耐磨的橡胶或铬鞣皮革作覆盖层的新型多层复合型传动带，具有传动能力强、效率高、寿命长、挠性好等优点，适于高速、大功率传动。
V带传动由于传动带的横截面为梯形，带轮上有相应轮槽，其两侧面为工作面，根据楔形摩擦原理，在相同的初拉力或相同的正压力FQ作用下，V带传动较平带传动能产生较大的摩擦力（见图7–3），从而提高了V带传动的工作能力。通常V带传动适用于较小中心距和较大传动比的场合，其结构较为紧凑。但V带磨损较快，价格较贵和传动效率较低。

a)     b)
图7–3  平带和V带的比较
a)平带传动  b)V带传动
多楔带传动兼有平带和V带传动的优点，互补其不足，适于要求结构紧凑，传递功率较大的场合。
圆带结构简单，其材料常为皮革、棉、麻、绵纶等，多用于小功率传动。
带传动的特点是运转平稳、噪声小并有吸振、缓冲作用，过载时带与带轮之间将发生打滑而不致损坏其它零件，即具有过载保护作用。带传动结构简单，制造，安装及维护均较方便。所以，它广泛应于各种机器中。
带传动的缺点是效率低（一般平带传动0.96；V带传动0.95），外形尺寸大，带的寿命较短，不宜用于易燃易爆场合。带传动工作时由于有弹性滑动，所以不能保证准确的传动比。
本章主要介绍普通V带传动的设计。
三、V带的结构、型号和基本尺寸
V带均制成无接头的环形，其结构由包布、顶胶、抗拉体及底胶等部分构成（见图7–4）。抗拉体用来承受基本拉力，顶胶和底胶在带弯曲时分别承受拉伸和压缩，包布主要起保护作用。按抗拉体的结构可分为帘布芯V带（见图7–4a）和绳芯V带（见图7–4b）两种类型。绳芯V带挠性好，抗弯强度高，适用于转速较高，带轮直径较小，要求结构紧凑场合。帘布芯V带制造方便，抗拉强度较高，但易伸长、发热和脱层。

a)                   b)
图7-4  V带的结构
a)帘布芯结构  b)绳芯结构
V带已标准化。按照带的截面高度h与其节宽bp的比值不同，V带又分为普通V带、窄V带、半宽V带及宽V带等四种。
窄V带的基准宽度bp与带高h之比bp/h»1.03~1.1，而普通V带的bp/h»1.4，因以名之。如图7–5所示为它们的比较关系。如图7–5b所示为窄V带的剖面结构，由图可见，其横向尺寸b小（横向刚度大，受力后变形小）、顶面拱起（受力后能保持线绳平齐排列因而各线绳间受力均匀）、强力层位置较高（带的传力位置向轮缘靠近）、压缩层高度增大（增大了带与带轮的有效接触面积从而增大了摩擦力）、两侧呈内凹形（带弯曲后侧面变直而与带轮环槽更好贴合，增大了摩擦力）和包布层采用特制的柔性包布（使带挠性好、易弯、减小了弯曲应力）。因此，与普通V带相比，在相同的传动尺寸时，窄V带的传递功率要大50％~150%；在相同的传递功率下，窄V带传动的尺寸可以减小50％。此外，窄V带传动的容许带速亦高（可达40~45m/s），效率也较高（可达0.90~0.97）。因此窄V带传动适用于大功率且结构要求紧凑的传动。

a)
b)
图7-5  普通V带与窄V带的比较
a)普通V带  b)窄V带

窄V带有基准宽度制、有效宽度制两种尺寸制，这两种尺寸制在我国都有应用。由于有两种尺寸制，就有两种尺寸系列，在设计计算时基本原理是相同的，尺寸计算则有差别。
由于窄V型带传动与普通V型带传动的设计只在几何尺寸计算上不同，其设计方法、步骤、参数选择原则均与普通V带传动相同，在设计窄V带传动过程中采用普通V带传动相同的设计方法，利用窄V带传动的有关图表或数据替代普通V带传动的相应图表及数据即可完成，因此本章中我们主要介绍普通V带传动。
普通V带按截面基本尺寸由小至大分为Y、Z、A、B、C、D、E等七种型号（见GB/T13575.1-92），各型号的截面尺寸见表7–1。
表7–1  普通V带截面尺寸
（单位：mm）

型号
Y
Z
A
B
C
D
E
节宽bp
5.3
8.5
11
14
19
27
32
顶宽b
6
10
13
17
22
32
38
高度h
4.0
6.0
8.0
11
14
19
25
楔角f
40°

当V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的一条周线称为节线；由全部节线构成的面称为节面（见图7–6）；节面宽度称为节宽bp。
在V带轮上与所配用V带的节宽bp相对应的带轮直径称为基准直径d。
V带在规定的张 紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld，基准长度系列见表7–2。
表7－2  普通V带基准长度系列
（单位：mm）
Ld
200
224
250
280
315
355
400
450
500
560
630
710
800
900
1000
1120
1250
1400
1600

型
号
Y

Z

A

B
Ld
1800
2000
2240
2500
2800
3150
3550
4000
4500
5000
5600
6300
7100
8000
9000
10000
11200
12500
14000
16000
型
号
A

B

C

D

E
普通V带标记示例：B  1600  GB11544--89
B——型号（B型）

1600——基准长度（1600mm）
GB11544--89——标准号
四、带传动的主要几何参数
带传动的主要几何参数有中心距a、带长L（V带为Ld）、包角a和带轮基准直径d等（见图7–7）。它们之间有如下近似关系：
带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角。如图7–7所示，可知，小带轮上的包角a1为

因q很小，可以取q»sinq=(d2–d1)/2a，故
                                                                          (7–1)
式中  d1、d2––小、大带轮基准直径（mm）；
a–––中心距（mm）
带的基准长度Ld为

取 ，并将式中 按二项式定理展开，取其前两项，即 代入上式整理后得
                                    (mm)                          （7–2）
由式（7–2）得