机械力学与设计基础 李铁成 主编

第十二章 带传动和链传动 第一节　带传动概述 第二节　普通V带和带轮结构 第三节　普通V带传动的设计 0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2) (12-18) 0.7(100+200)mm≤α0≤2(100+200)mm 第四节　链传动的应用与结构 第五节　链传动的运动特性 第六节　链传动的设计

第一节　带传动概述 一、带传动的类型、特点和应用 1.带传动的组成和类型

第一节　带传动概述 12M1.tif

第一节　带传动概述 12M2.tif

第一节　带传动概述 图12-3　平带传动 2.带传动的特点和应用

图12-4 各种类型的V带 a)窄V带 b)大楔角V带 c)齿形V带 d)联组V带 e)、f)接头V带 g)双面V带 第一节　带传动概述 图12-4　各种类型的V带 a)窄V带　b)大楔角V带　c)齿形V带　d)联组V带 e)、f)接头V带　g)双面V带 1) 带具有弹性，能缓和冲击、吸收振动，故传动平稳、噪声小。

第一节　带传动概述 2) 过载时，带在带轮上打滑，具有过载保护作用。 3) 结构简单，制造成本低，且便于安装和维护。 4) 带与带轮间存在弹性滑动，不能保证传动比恒定不变。 5) 带必须张紧在带轮上，增加了对轴的压力。 6) 不适用于高温、易爆及有腐蚀介质的场合。 二、带传动的受力分析和应力分析 1.带传动的受力分析

第一节　带传动概述 图12-5　带传动的受力分析 2.带传动的应力分析 (1)拉力产生的拉应力 (2) 离心力产生的离心拉应力　当带绕带轮作圆周运动时，由于自身质量将产生离心力，离心力仅发生在两轮包角部分，但由此引起的拉力却作用于带的全长，其拉应力为

第一节　带传动概述 (3)带绕过带轮时产生的弯曲应力 图12-6　带的应力分析 三、带传动的弹性滑动与传动比

第一节　带传动概述 1.带的弹性滑动 2.传动比

第二节　普通V带和带轮结构 一、V带的结构与标准 1.普通V带的结构 2.普通V带的标准 图12-7　普通V带结构

表12-1 普通V带的长度系列和带长修正系数(GB／T13575.1—1992)

表12-2 普通V带横截面尺寸(GB11544—1997)(单位：mm)

第二节　普通V带和带轮结构 表12-3　普通V带轮的轮槽尺寸(单位：mm)

第二节　普通V带和带轮结构 图12-8　V带轮的结构形式 =(1.8～２)；=；=-2(H+δ) s=(0.2～0.3)B，≥1.5s，≥0.5s　L=(1.5～2) =290，P—传递功率(kW)；n—带轮转速(r/min)； =0.8；=0.4；=0.8；=0.2，=0.2

第三节　普通V带传动的设计 一、V带传动的失效形式和计算准则 1.V带传动的失效形式 (1) 打滑　由于过载，带在带轮上打滑而不能正常工作。 (2) 带的疲劳破坏　带在变应力状态下工作，当应力循环次数达到一定值时，带将发生疲劳破坏，如脱层、撕裂和拉断。 2.V带传动的计算准则

表12-4 单根普通V带的基本额定功率(单位：kW)

表12-5 单根普通V带额定功率的增量Δ(单位：kW)

表12-5 单根普通V带额定功率的增量Δ(单位：kW) 表12-6　包角修正系数 二、V带传动的设计步骤 1.已知条件和设计内容 2.设计计算的一般步骤

第三节 普通V带传动的设计 (1) 确定计算功率Pc 设P为传动的名义功率(额定功率)，KA为工作情况系数(表12-7)，则计算功率为 表12-7　工作情况系数

第三节　普通V带传动的设计 表12-7　工作情况系数 (2)选择V带型号　根据计算功率Pc和小带轮转速n1由图12-9选取V带的型号，临近两种型号的交界线时，可按两种型号同时计算，分析比较后决定取舍。

第三节　普通V带传动的设计 图12-9　普通V带选型图 (3)确定带轮的基准直径d1和d2　小带轮的基准直径d1应大于或等于表12-8列出的该型号带轮的最小基准直径dmin，

第三节 普通V带传动的设计 以免带的弯曲应力过大而导致其寿命降低。 (4) 验算带速v(m／s) (5) 计算中心距和带长　如果中心距未给出，可按下式初选中心距a0，即 0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2) (12-18)

第三节　普通V带传动的设计 (6) 验算小带轮包角　小带轮包角可按下面的公式求得 (7) 确定V带根数　V带根数Z可按下式计算 (8) 计算初拉力F0　初拉力F0的大小对带传动的正常工作及寿命影响很大。

第三节　普通V带传动的设计 表12-9　载荷G值(单位：N／根) 2.对新安装的V带，G值应为表中数值的1.5倍。

第三节　普通V带传动的设计 (9) 计算轴压力　V带作用在轴上的压力Fy，一般可近似按两边的初拉力F0的合力来计算(图12-11)

第三节　普通V带传动的设计 12M11.tif (10)带轮的结构设计(略)

第三节　普通V带传动的设计 例12-1　试设计一破碎机用电动机与减速器之间的V带传动。已知电动机转速n1＝1440r／min，从动轮转速n2＝720r／min，单班工作制，电动机额定功率P=7.5kW，要求该传动结构紧凑。 解　1)确定计算功率Pc。由表12-7查得KA＝1.2，由式(12-16)得 2)选择V带的型号。 ① 确定带轮的基准直径d1和d2。由表12-8，根据d1≥dmin的要求，取d1＝100mm，按式(12-17)d2＝d1n1／n2＝(100×1440／720)mm＝200mm ②验算带速v ③计算中心距a、带长Ld。由式(12-18) 得0.7(d1+d2)≤α0≤2(d1+d2) 0.7(100+200)mm≤α0≤2(100+200)mm

第三节　普通V带传动的设计 ④验算小带轮包角α1。由式(12-22)得 ⑤ 确定V带的根数Z。依次查表12-4、表12-5、表12-6和表12-1得P0＝1.31kW、ΔP0＝0.17kW、Kα＝0.94、KL＝0.89。 ⑥ 计算初拉力F0。由表12-2查得q＝0.10kg／m，由式(12-24)得 ⑦计算轴上的力Fy。由式(12-25)得 ①带轮的基准直径：d1＝125mm，d2＝250mm。 ②带速：v＝9.54m／s，合适。 ③计算中心距a、带长Ld=1120mm，a=244.5mm，amin=227.7mm，amax=278.1mm。 ④小带轮包角α1： α1＝147.2°>120°，合适。 ⑤带的根数：Z＝5。 ⑥带的初拉力：F0＝173.91N。

第三节　普通V带传动的设计 ⑦轴上的力：Fy＝1668.53N。 3)带轮结构设计 (从略)。 三、V带传动的张紧及安装维护 1.V带传动的张紧

第三节　普通V带传动的设计 表12-10　带传动常用张紧装置及方法

第三节　普通V带传动的设计 表12-10　带传动常用张紧装置及方法

第三节　普通V带传动的设计 图12-12　V带轮的安装位置 2.V带传动的安装维护

第三节　普通V带传动的设计 1) 安装V带时，先将中心距缩小后将带套入，然后慢慢调整中心距，直至张紧。 2) 安装V带时，两带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的轮槽的对称平面应重合，其偏角误差不得超过20′，如图12-12所示。 3) 多根V带传动时，为避免受力不均，各带的配组公差应在同一档次。 4) 新旧带不能同时混合使用，更换时，要求全部同时更换。 5) 定期对V带进行检查，以便及时调整中心距或更换V带。 6) 为了保证安全，带传动应加防护罩，同时应防止油、酸、碱等对V带的腐蚀。

第四节　链传动的应用与结构 一、链传动的组成与类型

第四节　链传动的应用与结构 12M13.tif 二、链传动的特点和应用

第四节　链传动的应用与结构 1) 由于链传动是有中间挠性件的啮合传动，无弹性滑动和打滑现象，因而能保证平均传动比不变。 2) 链传动无需初拉力，对轴的作用力较小。 3) 链传动可在高温、低温、多尘、油污、潮湿、泥沙等恶劣环境下工作。

图12-14 传动链的类型 a)滚子链 b)套筒链 c)齿形链 d)成形链 第四节　链传动的应用与结构 图12-14　传动链的类型 a)滚子链　b)套筒链　c)齿形链　d)成形链 4) 由于链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，

第四节　链传动的应用与结构 有冲击和噪声，且磨损后易发生跳齿，不宜用于高速和急速反向传动的场合。 三、滚子链的结构和标准 1.套筒滚子链的结构

图12-15 套筒滚子链结构 1—内链板 2—外链板 3—销轴 4—套筒 5—滚子 第四节　链传动的应用与结构 图12-15　套筒滚子链结构 1—内链板　2—外链板　3—销轴 4—套筒　5—滚子

第四节　链传动的应用与结构 12M16.tif

第四节　链传动的应用与结构 图12-17　套筒滚子链的接头形式 2.滚子链的标准

第四节　链传动的应用与结构 表12-11　传动用短节距精密滚子链的主要尺寸 四、链轮 1.端面齿形和轴面齿形

第四节　链传动的应用与结构 图12-18　滚子链链轮端面齿形

第四节　链传动的应用与结构 图12-19　滚子链链轮轴向齿廓 2.链轮的主要尺寸

表12-12 链轮的主要尺寸及计算公式(单位：mm) 第四节　链传动的应用与结构 表12-12　链轮的主要尺寸及计算公式(单位：mm)

第四节　链传动的应用与结构 表12-13　齿 槽 尺 寸 表12-14　轴向齿廓尺寸 ① 　b1为内链节内宽。 3.链轮结构和材料

第四节　链传动的应用与结构 12M20.tif

第四节　链传动的应用与结构 表12-15　链轮常用材料及齿面硬度

第五节　链传动的运动特性 一、平均链速和平均传动比 二、瞬时链速和瞬时传动比

第五节　链传动的运动特性 图12-21　链传动速度分析

第六节　链传动的设计 一、链传动的失效形式 1.链条疲劳破坏 2.链条铰链磨损 3.链条铰链的胶合 4.链条的过载拉断 二、功率曲线图

第六节　链传动的设计 12M22.tif

第六节　链传动的设计 图12-23　单排A系列滚子链额定功率曲线图

图12-24 推荐的润滑方式 Ⅰ—人工定期润滑 Ⅱ—滴油润滑 Ⅲ—油浴或飞溅润滑 Ⅳ—压力喷油润滑 第六节　链传动的设计 图12-24　推荐的润滑方式 Ⅰ—人工定期润滑　Ⅱ—滴油润滑　Ⅲ—油浴或飞溅润滑　Ⅳ—压力喷油润滑

第六节　链传动的设计 表12-16　修正系数和 表12-17　修正系数 三、链传动的设计及主要参数的选择 1.设计的已知条件和设计内容 2.主要参数选择 (1) 链轮齿数及传动比　为使链传动运动平稳，小链轮齿数不宜过少。

第六节　链传动的设计 表12-18　小链数齿数 (2) 链的节距　链节距是链传动中最重要的参数，链的节距越大，其承载能力越高，传动的不均匀性、附加载荷和冲击也越大。 (3) 中心距和链的节数　若链传动中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；若中心距过大，则易使链条抖动。 3.中、高速链传动的设计

第六节　链传动的设计 表12-19　工作情况系数 例12-2　试设计一螺旋输送机用套筒滚子链传动，选用P＝5. 5kW，n1＝1450r／min的电动机驱动，载荷平稳，传动比i＝3.2。 解　1)确定链轮齿数　假定v＝3～8m／s，由表12-18选z1＝21；大链轮齿数i　z1＝3.2×21＝67.2，取z2＝67。实际传动比为 2) 计算链条节数　初定中心距a0＝40p，由式(12-30) 3) 计算功率。 4) 确定链条节距　由式(12-32)得

第六节　链传动的设计 5) 实际中心距　将中心距设计成可调节的，不必计算实际中心距，可取 6) 验算链速　由式(12-26)得 7) 选择润滑方式　按p＝12.7mm，v＝6.45m／s，由图12-24查得应采用油浴或飞溅润滑。 8) 作用在轴上的压力　由式(12-34)得Fy＝(1.2～1.3)F，取Fy＝1.3 Fc，则 9) 链轮主要尺寸(略)。 四、链传动的布置、润滑与张紧 1.链传动的布置

第六节　链传动的设计 图12-25　链传动的布置 2.链传动的润滑 3.链传动的张紧