《机械设计基础》课程教学资源（教案讲义）第09次课 带传动（二）

果带传动（二）谷1.带传动的应力分析；2.V带传动的失效形式和设计准则：3.普通V带传动的设计方法及主要参数的选择4.带传动的张紧措施。教学要求1.掌握带的应力分析及其变化规律；2.掌握V带传动的失效形式及设计准则3.掌握普通v带传动的设计计算方法及主要参数选择4.了解带的张紧与维护。教学重点和难点重点：带的应力分析；带传动的失效形式和设计计算准则；带传动的设计计算方法。难点：带传动的应力分析。带传动设计中参数的选取，保证带具有一定疲劳寿命的条件和影响因素。教学方式与手段在教学过程中，要强调从力的变化情况、过载情况分析出带传动的设计准则。注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。授课过程组织：复习旧课：带传动的特点，带传动的极限有效拉力，带传动的弹性滑动与打滑。引入新课：在设计机械产品时，一个很重要的问题就是保证该机械在工作期限内不发生破坏，这和强度有很大的关系，而强度与应力有很大的关系。工作应力分析：【紧边=F/A(Mpa) （1）拉应力一α松边の,=F/AQ,>O，A一一带的横截面积+（2）离心拉应力一c当带绕过带轮时，在微弧段上产生的离心拉力。F。=2.V2-（N)——离心拉力gqv2离心拉应力：0。=Fc/A=9(Mpa)&A

第九次课 带传动（二） 教学内容 1.带传动的应力分析； 2.V带传动的失效形式和设计准则； 3.普通V带传动的设计方法及主要参数的选择； 4.带传动的张紧措施。 教学要求 1.掌握带的应力分析及其变化规律； 2.掌握V带传动的失效形式及设计准则； 3.掌握普通v带传动的设计计算方法及主要参数选择； 4.了解带的张紧与维护。 教学重点和难点 重点： 带的应力分析；带传动的失效形式和设计计算准则； 带传动的设计计算方法。 难点： 带传动的应力分析。 带传动设计中参数的选取，保证带具有一定疲劳寿命的条件和影响因素。 教学方式与手段 在教学过程中，要强调从力的变化情况、过载情况分析出带传动的设计准则。注意突出重点，多采 用启发式教学以及教师和学生的互动。 授课过程组织： 复习旧课： 带传动的特点，带传动的极限有效拉力，带传动的弹性滑动与打滑。 引入新课： 在设计机械产品时，一个很重要的问题就是保证该机械在工作期限内不发生破坏，这和强度有很大 的关系，而强度与应力有很大的关系。 工作应力分析：

式中：9单位带比质量（N），g——重力加速度g=9.8m/s2V-一带的线速度（m/s）(sc在整个带长上相同)(3）弯曲应力Sb，作用在带绕在带轮段。M=E.h(Mpa)WDD越小，0,越大；h越大，,越大，0>02弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上，带轮直径越小，弯曲应力越大，所以基准直径不能过小。6n2O20b266mup应力分布情况（4）带中应力分布情况！>，从紧边→松边>2一一只在弯曲部分有，。一一带全长存在（可以看成松边与紧边拉应力的一部分）.在A1点最大应力：Oma=0+01位置产生在紧边与小带轮相切处。工作时带中的应力是周期性变化的，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，带容易产生疲劳破坏。带传动的失效形式与设计计算：失效形式(主要）：1）打滑；过载（F>Fmax)引起2）带的疲劳破坏：带受变应力的循环作用

在整个带长上相同） ，作用在带绕在带轮段。 弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上，带轮直径越小，弯曲应力越大，所以基准直径不能过 小。 应力分布情况 （4）带中应力分布情况 工作时带中的应力是周期性变化的，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，∴带容易产生疲劳破 坏。 带传动的失效形式与设计计算： 失效形式（主要）： 1）打滑；过载 (F ＞ Fmax)引起 2）带的疲劳破坏：带受变应力的循环作用 式中：q——单位带比质量（N），g——重力加速度 g=9.8m/s2 V——带的线速度（m/s） （ （3）弯曲应力——

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带的所能传递的功率：不打滑条件：F≤Fmaxefa-1P1-—临界摩擦状态（静不动）1000≤2F00+1由疲劳强度条件：=+≤[]1一一与传递功率有关（即与打滑有关）【]一一许用拉应力0,≤[0]-0]2.传递的临界功率：P≤，F(1-),又F(s) s。n)A1000单根V带在不打滑的前提下所能传递的功率为：+骥1Av(KW)tP=(s1-501-51000式中：P1——单根带带传递的临界功率(KW)V—带速(m/s)[s ] 定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力课堂讨论：V带传动不打滑条件及下所能传递的最大有效拉力与哪些因素有关？V带传动设计：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等设计步骤与方法（主要参数的选择方法）（1）确定计算功率Pca：Pea=K,PKA一工况系数，(2）选择带型号：Pca，n1（3）定带轮直径（验算带速V）小带轮的基准直径dd1应大于或等于教材表5-9所示的ddmin。若dd1过小，则带的弯曲应力将过大而导致带的寿命降低；反之，虽能延长带的寿命，但带传动的外廓尺寸却随之增大。根据得大带轮的基准直径为：dd2 =i dd1 (1- )dd1和dd2都需取标准值(表5-9)

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。 单根带的所能传递的功率： 式中：P1——单根带带传递的临界功率（KW） V——带速（m/s） ——一定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力。 课堂讨论： V带传动不打滑条件及下所能传递的最大有效拉力与哪些因素有关？ V带传动设计： 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 设计步骤与方法（主要参数的选择方法） KA—工况系数， （2）选择带型号：Pca，n1 （3）定带轮直径（验算带速V） 小带轮的基准直径dd1 应大于或等于教材表5-9所示的ddmin 。若dd1过小，则带的弯曲应力将过大 而导致带的寿命降低；反之，虽能延长带的寿命，但带传动的外廓尺寸却随之增大。 根据i可得大带轮的基准直径为： dd2 = i dd1 (1- ε) dd1和dd2都需取标准值(表5-9)。 （1）确定计算功率Pca ：

滑动率的影响在一般的带传动中可忽略，重要传动时需考虑。（4）验算带速V（V=Dn/60×1000)要求：5m≤V≤25m/s，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1，寿命1，措施：应D1↑且轴承尺寸1)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D1应1，否则寿命太短。如V不合适，则应重选D1(5）求中心距a和带的基准长度Lda)初选ao0.7(D+D)<a。<2(D,+D,)或按结构尺寸要求定b）由ao定计算长度（开口传动）Lg =2ao +号(D, +D,)+D,-D)24aoc)按表7-3定相近的基础长度La+d)由节线长度La求实际中心距aa+-一一对V42（6）验算小轮包角4 ~ 180 ~D._-D 60(573)αi≥120°(90°);aα不满足措施：1)a+（i一定时)；2）加张紧轮：.一般i=3~5（V带）ix≤10（7）计算带的根数ZP2?<10tP(P+DP)KK)K.包角系数；KL一一长度系数考虑带的长度不同的影响因素。（8）确定带的初拉力F0（单根带）保持适当初拉力是带传动正常工作的首要条件。初拉力不足，会出现打滑；初拉力过大将增大轴和轴承上的压力，并降低带的寿命。单根普通V带合宜的初拉力：Pa(25- Kg)+q-2F。=500.3(N)VZK.（9）求带作用于轴的压力为便于计算，带对轴的压力通常按静止的情况计算。所以压轴力为

滑动率的影响在一般的带传动中可忽略，重要传动时需考虑。 ，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D1应↓，否则寿命太短。 如V不合适，则应重选D1 （5）求中心距a和带的基准长度Ld ——包角系数；KL——长度系数 考虑带的长度不同的影响因素。 （8）确定带的初拉力F0（单根带） 保持适当初拉力是带传动正常工作的首要条件。初拉力不足，会出现打滑；初拉力过大将增大轴和 轴承上的压力，并降低带的寿命。单根普通V带合宜的初拉力： （9）求带作用于轴的压力 为便于计算，带对轴的压力通常按静止的情况计算。 所以压轴力为： （4）验算带速V 要求：

βai号=Z.2F,cos(号-号)=2F,-Zsn Q=2ZF.cos-2222.zFo3FQzFo例:（flash动画演示）V带传动设计实例●设计已知条件设计某带式输送机传动系统中第一级用的窄V带·根据计算功率选取窄V带带型传动。已知电动机型号为Y112M-4，额定功率P=4kW·确定带轮基准直径并验算带速转速n=1440r/min，传动比i=3.8，一天运转时间<10h·几何尺寸计算·计算窄V带的根数·确定预紧力Fo和压轴力F,·设计结果

例：（flash动画演示）

带传动的结构设计：1、带轮结构设计带轮常用铸铁制造，有时也采用钢或非金属材料（塑料、木材）。铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s。速度更高时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接。带轮直径较小时可采用实心式(图a);中等直径的带轮可采用腹板式(图b);直径大于350mm时可采用轮辐式(图c)。图中列有经验公式可供带轮结构设计时参考。(a)实心式(b)腹板式(c)孔板式d(1.8~2)d, L-(1.5~2)d;S=(0.06~0.09)d/L,s1>1.55,s2>0.5s;h/nm=290/5:hz=0.8h,aj=0.4hl,a2=0.8at;J=0.2h.J,=0.2hz;P-传递功率kW:A-轮幅数；(d)轮辐式n-转速，r/min;带轮结构2、带的张紧措施带传动常用的张紧方法有调节中心距和采用张紧轮调节中心距

带传动的结构设计： 1、 带轮结构设计 带轮常用铸铁制造，有时也采用钢或非金属材料(塑料、木材)。铸铁带轮允许的最大圆周速度为 25m/s。速度更高时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接。 带轮直径较小时可采用实心式(图a)； 中等直径的带轮可采用腹板式(图b)； 直径大于350mm时可采用轮辐式(图c)。 图中列有经验公式可供带轮结构设计时参考。 带轮结构 2、带的张紧措施 带传动常用的张紧方法有调节中心距和采用张紧轮。 调节中心距

张紧张紧轮小结：1、带传动的应力组成与最大应力；2、带传动的失效形式和计算准则3、带传动的设计过程；4、带传动设计中参数的选择与控制；5、带轮结构与张紧措施简介。作业：1、带传动工作时，带内应力如何变化?最大应力发生在什么位置？由哪些应力组成？2、带传动的主要失效形式有哪些?单根v带所能传递的功率是根据什么准则确定的？3、带传动的带速V为什么规定在5~25m/s范围内？4、带传动为什么要限制最大中心距、最大传动比、最小带轮直径？j来恭

张紧轮 小结： 1、带传动的应力组成与最大应力； 2、带传动的失效形式和计算准则； 3、带传动的设计过程； 4、带传动设计中参数的选择与控制； 5、带轮结构与张紧措施简介。 作业： 1、带传动工作时，带内应力如何变化?最大应力发生在什么位置？由哪些应力组成？ 2、带传动的主要失效形式有哪些?单根v带所能传递的功率是根据什么准则确定的？ 3、带传动的带速V为什么规定在5~25m/s范围内？ 4、带传动为什么要限制最大中心距、最大传动比、最小带轮直径？