第7章带传动7.1概述7.2V带的标准及带轮的结构7.3带传动的工作原理7.4普通V带传动设计7.1概述带传动是一种常用的机械传动方式，它的主要作用是传递扭矩和改变怠速。大部份带传动是借助挠性传动带与带轮间的磨擦力来传递运动和动力的。本章将对带传动的工作情况进行剖析，并给出带传动的设计准则和估算方式。重点介绍V带传动的设计估算。如图7-1所示，带传动通常是由主动轮、从动轮、紧套在三轮上的传动带及机架组成。当原动机驱动主动带轮转动时，因为带与带轮之间磨擦力的作用，使从动带轮一起转动，进而实现运动和动力的传递。图7-1主动轮从动轮传动带7.1.1、带传动的特征带传动是通过中间挠性件——带传递运动和动力的,传动带具有良好的弹性,有缓冲和吸振作用，因而带传动传动平稳,噪声小。带传动可用于中心距较大的两轴间的传动。其结构简单,制造、安装、维护便捷。生抱死,可避免其他零件破坏,故对系统具有保护作用。在磨擦带传动中，带与带轮接触面间有相对滑动,不能保证确切的传动比,对轴和轴承的压力较大,传动效率低,带的寿命较短,传动的外廓规格较大。7.1.2、带传动的类型1.按传动原理分（1）磨擦带传动靠传动带与带轮间的磨擦力实现传动，如V带传动、平带传动等；（2）渐开线带传动靠带外侧凸齿与带轮边沿上的齿槽相渐开线实现传动，就像步带传动。
2.按用途分（1）传动带传递动力用（2）输送带输送物品用。本章仅讨论传动带平带的截面形状为圆形,内表面为工作面,主要用于两轴平行,转向相同的较远距离的传动。如图7-2所示图7-2平带实物（2）V带：V带的截面形状为矩形,两侧面为工作带轮的轮槽截面也为矩形。按照斜面的受力剖析可知,在相同张紧力和相同磨擦系数的条件下,动能力强,结构更紧凑,在机械传动中应用最广泛。如图7-3所示图7-3V带实物（3）多楔带：多楔带是平带碳化物上有若干横向楔形隆起,如图7-4(b)所示,它兼有平带和V带的优点且填补其不足,多用于结构紧凑的大功率传动中。图7-4多楔带实物（4）方形带：矩形带的截面形状为方形,如图7仅用于如缝纫机、仪器等低速小功率的传动。图7-5（5）齿形带（同步带）：同步齿形带即为渐开线型传动带,如图76所示。同步带内周有一定形状的齿。图7-6同步带传动同步带实物传动带实物7.2V带的标准及带轮的结构7.2.1、普通V带标准：普通V带应用最广，其截面呈楔角等于40的矩形，相对高度h/bp0.7，工作面是带的两侧面，带与轮槽顶部应有间隙。考虑到V带张紧后形成的纵向收缩变型，小带轮槽角ψ=32、34、36、38。
普通V带的尺寸规格、性能、测量方式及使用要求等均已标准化。普通V带按截面大小分为Y、Z、A、B、C、D、E七种机型，各机型代表的截面规格及具有的宽度查表7-1。普通V带截面规格和单位带长质量(GB/-1992)V带实物7.2.2、V带的结构标准V带都制成无接头的环型带，其横截面结构如图7-7所示。强力层的结构方式有帘布结构和丝线结构。图7-77.2.3普通V带轮的结构1、V带轮的设计要求质量小、结构工艺性好、无过大的浇铸内挠度；质量分布均匀，怠速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工(表面粗糙度通常应为3.2)，以降低带的锈蚀；各槽的规格和角度应保持一定的精度，以使荷载分布较为均匀。2带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的钢号为HT150或HT200；怠速较高时宜采用铸件(或用厚板注塑后钎焊而成)；小功率时可用铝制或塑胶。带轮由车钩、腹板（轮辐）和轮胎三部份组成。车钩是带轮的工作部份，制有矩形轮槽。轮槽规格见表。轮胎是带轮与轴的连接部份，车钩与轮胎则用轮辐（拱圈）连接成一整体。实心带轮V带轮按纵梁（轮辐）结构的不同分为以下几种型式：（1）实心带轮（2）纵梁带轮纵梁带轮（4）轮辐带轮。
轮辐带轮7.3带传动的工作原理7.3.1带传动的受力剖析1.初拉力为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力套在带轮上。当传动带静止时，带两侧承受相等的拉力，称为初拉力F0，如图7-8所示。图7-8不工作时当传动带传动时，因为带与带轮接触面之间磨擦力的作用，带两侧的拉力不再相等，如图7-9所示。一边被拉紧，拉力由F0减小到F1，称为紧边；一边被放松，拉力由F0降低到F2，称为松边。设环型带的总宽度不变，则紧边拉力的降低量F1-F0应等于松边拉力的降低量F0-F2。F1-F0=F0-F2F0=（F1+F2）/2图7-9工作时2.有效拉力带两侧的拉力之差F称为带传动的有效拉力。实际上F是带与带轮之间磨擦力的总和，在最大静磨擦力范围内，带传动的有效拉力F与总磨擦力相等，F同时也是带传动所传递的圆周力，即带传动所传递的功率为P=Fv/1000P为带传递功率,单位为kW；单位为m/s。当带速一定时,传递功率P愈大,则有效拉力F愈大,所需带与轮面间的磨擦力也愈大。当功率一定时,怠速愈高,有效拉力就愈小。设带的总宽度不变,则工作时紧边降低的宽度与松边降低的宽度相等；紧边降低的拉力与松边减少的拉力相等。
即F1-F0=F0-F2所以F1+F2=2F0（7-3）在一定的初拉力F0作用下，带与带轮接触面间磨擦力的总和有一极限值。当带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间磨擦力的总和的极限值时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这些现象称为抱死。带抱死时从动轮怠速随之增长，使传动失效，同时也减缓了带的锈蚀，应防止打3.带传动的最大磨擦力——有效拉力的临界值当传动带和带轮间有全面滑动趋势时，磨擦力达到最大值，即有效圆周力达到最大值。此时摩擦力与拉力有关吗，紧边拉力和松边拉力之间的关系可用欧拉公式表示摩擦力与拉力有关吗，即（7-4）（7-5）（7-6）7.3.2带传动的挠度剖析带传动工作时,带中的挠度由以下三部份组成A为带的横截面面积,单位为mm2。带的离心力形成的离心拉挠度因为带本身的质量,带绕开带轮时随着带轮作圆周运动将形成离心力。离心力将使带受拉,在截面形成离心拉挠度σc为离心拉挠度,单位为MPa；v为带速,单位为m/s；q为带单位宽度上的质量,单位为kg/m,见表7普通V带截面规格和单位带长质量(GB/-1992)带的弯曲形成的弯曲挠度弯曲时横截面上的正挠度分布规律如图7-10所示图7-10传动带绕经带轮时要弯曲,其弯曲挠度可近似按下式确定：E为带的弹性挠度,单位为MPa；h为带的长度,位为mm；dd为带轮的基准半径,单位为mm。
图示7-11为带工作时的挠度分布情况,各截面的挠度大小由该处引出的带的法线长短表示。最大挠度发生在由图7-11可知,带在工作过程中,其挠曲是在σmin=σ2+σc与σmax=σ1+σc+σb1之间不断变化的,因而,带经常年运行后会发生疲劳破坏。σmax=σ1+σc+σb1图7-11为保证带具有足够的疲劳硬度,应满足σmax=σ1+σc+σb1［σ］式中,［σ］为依据疲劳寿命决定的带的许用挠度,其单位为MPa,其值由疲劳实验得出。疲劳破坏是指材料在交变挠度作用下的破坏.7.3.3带传动的弹性滑动和传动比弹性滑动传动带是弹性体，遭到拉力后会形成弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化而改变。带由紧边绕开主动轮进入松边时，带的拉力由F1减少为F2,其弹性伸长量也由δ1降低为δ2。这说明带在绕开带轮的过程中，相对于轮面向后收缩了（δ1-δ2），带与带轮轮面间出现局部相对滑动，造成带的速率逐渐大于主动轮的圆周速率，如图7-12示。同样，当带由松边绕开从动轮步入紧边时，拉力降低，带渐渐被拉长，沿轮面形成往前的弹性滑动，使带的速率渐渐小于从动轮的圆周速率。这种因为带的弹性变型而形成的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。
从动轮主动轮7-12这些因为带的弹性和拉力差而导致的带与带轮之间的局部相对滑动称弹性滑动。所以,带工作时弹性滑动是不可防止的。由上述可知,因为弹性滑动的存在,造成从动轮的圆周速率v2高于主动轮的圆周速率v1,其增加程度用滑动率ε表示:n1、n2为主、从动轮怠速,单位为r/min；dd1、dd2为主、从动轮基准半径,单位为mm。（7-8）弹性滑动和抱死的区别7.4普通V带传动设计7.4.1.带传动的失效方式和设计准则带传动的主要失效方式是抱死和带的疲劳破裂。因而,带传动的设计准则为:在保证不抱死的条件下,有一定的疲劳硬度。7.4.2.单根V带的基本额定功率单根V带所能传递的功率与带的机型、长度、带速、带轮半径、包角大小及荷载性质等有关。为易于设计,将实验测得的在荷载平稳、包角为180及特定宽度条件下的单根V带在保证不抱死并具有一定寿命时所能传递的功率P为基本额定功率,依此作为设计的根据。各类型单根V带的基本额定功率(略）当实际使用条件与实验条件不符时,值应该加以修正,修正后即得实际工作条件下单根V带所能传递的功率,称为许用功率［P为包角系数,考虑不同包角对传动能力的影响,其值见表7为宽度系数,考虑不同带长对传动能力的影响,其值见表7为功率增量,单位为kW,考虑传动比i1时带在大带轮上的弯曲挠度较小,因而使P普通V带的宽度系列和带长修正系数7.4.3.设计估算设计V带传动时,通常已知条件是传动的用途、工作条件、传递的功率、主从动轮的怠速(或传动比)、传动的位置要求及原动机类型等；设计的内容是确定V带的型号、长度和根数,传动中心距,带轮的材料、结构和规格,作用于轴上的压力等。
设计步骤如下:为工况系数,见表7选择带的机型。带的机型可依照估算功率Pc和小带轮怠速n通常选小机型,或按两种机型同时估算,剖析比较后决定抉择。确定小带轮半径dd1。带轮半径愈小,传动所占空间愈小,但弯曲挠度愈大,带愈易疲劳。表78列举了普通V带轮的最小基准半径。设计时,半径dd1验算带速v。普通V带质量较大,带速较高,性离心力过大而增加带与带轮间的正压力,进而减少磨擦力和传动能力；带速过高,则在递相同功率的条件下所需有效拉力F较大,要求带的根数较多。
