第7章帶傳動7.1概述7.2V帶的標準及帶輪的結構7.3帶傳動的工作原理7.4普通V帶傳動設計7.1概述帶傳動是一種常用的機械傳動方式，它的主要作用是傳遞扭矩和改變怠速。大部份帶傳動是借助撓性傳動帶與帶輪間的磨擦力來傳遞運動和動力的。本章將對帶傳動的工作情況進行剖析，并給出帶傳動的設計準則和估算方式。重點介紹V帶傳動的設計估算。如圖7-1所示，帶傳動通常是由主動輪、從動輪、緊套在三輪上的傳動帶及機架組成。當原動機驅動主動帶輪轉動時，因為帶與帶輪之間磨擦力的作用，使從動帶輪一起轉動，進而實現運動和動力的傳遞。圖7-1主動輪從動輪傳動帶7.1.1、帶傳動的特征帶傳動是通過中間撓性件——帶傳遞運動和動力的,傳動帶具有良好的彈性,有緩沖和吸振作用，因而帶傳動傳動平穩,噪聲小。帶傳動可用于中心距較大的兩軸間的傳動。其結構簡單,制造、安裝、維護便捷。生抱死,可避免其他零件破壞,故對系統具有保護作用。在磨擦帶傳動中，帶與帶輪接觸面間有相對滑動,不能保證確切的傳動比,對軸和軸承的壓力較大,傳動效率低,帶的壽命較短,傳動的外廓規格較大。7.1.2、帶傳動的類型1.按傳動原理分（1）磨擦帶傳動靠傳動帶與帶輪間的磨擦力實現傳動，如V帶傳動、平帶傳動等；（2）漸開線帶傳動靠帶外側凸齒與帶輪邊沿上的齒槽相漸開線實現傳動，就像步帶傳動。
2.按用途分（1）傳動帶傳遞動力用（2）輸送帶輸送物品用。本章僅討論傳動帶平帶的截面形狀為圓形,內表面為工作面,主要用于兩軸平行,轉向相同的較遠距離的傳動。如圖7-2所示圖7-2平帶實物（2）V帶：V帶的截面形狀為矩形,兩側面為工作帶輪的輪槽截面也為矩形。按照斜面的受力剖析可知,在相同張緊力和相同磨擦系數的條件下,動能力強,結構更緊湊,在機械傳動中應用最廣泛。如圖7-3所示圖7-3V帶實物（3）多楔帶：多楔帶是平帶碳化物上有若干橫向楔形隆起,如圖7-4(b)所示,它兼有平帶和V帶的優點且填補其不足,多用于結構緊湊的大功率傳動中。圖7-4多楔帶實物（4）方形帶：矩形帶的截面形狀為方形,如圖7僅用于如縫紉機、儀器等低速小功率的傳動。圖7-5（5）齒形帶（同步帶）：同步齒形帶即為漸開線型傳動帶,如圖76所示。同步帶內周有一定形狀的齒。圖7-6同步帶傳動同步帶實物傳動帶實物7.2V帶的標準及帶輪的結構7.2.1、普通V帶標準：普通V帶應用最廣，其截面呈楔角等于40的矩形，相對高度h/bp0.7，工作面是帶的兩側面，帶與輪槽頂部應有間隙。考慮到V帶張緊后形成的縱向收縮變型，小帶輪槽角ψ=32、34、36、38。
普通V帶的尺寸規格、性能、測量方式及使用要求等均已標準化。普通V帶按截面大小分為Y、Z、A、B、C、D、E七種機型，各機型代表的截面規格及具有的寬度查表7-1。普通V帶截面規格和單位帶長質量(GB/-1992)V帶實物7.2.2、V帶的結構標準V帶都制成無接頭的環型帶，其橫截面結構如圖7-7所示。強力層的結構方式有簾布結構和絲線結構。圖7-77.2.3普通V帶輪的結構1、V帶輪的設計要求質量小、結構工藝性好、無過大的澆鑄內撓度；質量分布均勻，怠速高時要經過動平衡；輪槽工作面要精細加工(表面粗糙度通常應為3.2)，以降低帶的銹蝕；各槽的規格和角度應保持一定的精度，以使荷載分布較為均勻。2帶輪的材料帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的鋼號為HT150或HT200；怠速較高時宜采用鑄件(或用厚板注塑后釬焊而成)；小功率時可用鋁制或塑膠。帶輪由車鉤、腹板（輪輻）和輪胎三部份組成。車鉤是帶輪的工作部份，制有矩形輪槽。輪槽規格見表。輪胎是帶輪與軸的連接部份，車鉤與輪胎則用輪輻（拱圈）連接成一整體。實心帶輪V帶輪按縱梁（輪輻）結構的不同分為以下幾種型式：（1）實心帶輪（2）縱梁帶輪縱梁帶輪（4）輪輻帶輪。
輪輻帶輪7.3帶傳動的工作原理7.3.1帶傳動的受力剖析1.初拉力為保證帶傳動正常工作，傳動帶必須以一定的張緊力套在帶輪上。當傳動帶靜止時，帶兩側承受相等的拉力，稱為初拉力F0，如圖7-8所示。圖7-8不工作時當傳動帶傳動時，因為帶與帶輪接觸面之間磨擦力的作用，帶兩側的拉力不再相等，如圖7-9所示。一邊被拉緊，拉力由F0減小到F1，稱為緊邊；一邊被放松，拉力由F0降低到F2，稱為松邊。設環型帶的總寬度不變，則緊邊拉力的降低量F1-F0應等于松邊拉力的降低量F0-F2。F1-F0=F0-F2F0=（F1+F2）/2圖7-9工作時2.有效拉力帶兩側的拉力之差F稱為帶傳動的有效拉力。實際上F是帶與帶輪之間磨擦力的總和，在最大靜磨擦力范圍內，帶傳動的有效拉力F與總磨擦力相等，F同時也是帶傳動所傳遞的圓周力，即帶傳動所傳遞的功率為P=Fv/1000P為帶傳遞功率,單位為kW；單位為m/s。當帶速一定時,傳遞功率P愈大,則有效拉力F愈大,所需帶與輪面間的磨擦力也愈大。當功率一定時,怠速愈高,有效拉力就愈小。設帶的總寬度不變,則工作時緊邊降低的寬度與松邊降低的寬度相等；緊邊降低的拉力與松邊減少的拉力相等。
即F1-F0=F0-F2所以F1+F2=2F0（7-3）在一定的初拉力F0作用下，帶與帶輪接觸面間磨擦力的總和有一極限值。當帶所傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間磨擦力的總和的極限值時，帶與帶輪將發生顯著的相對滑動，這些現象稱為抱死。帶抱死時從動輪怠速隨之增長，使傳動失效，同時也減緩了帶的銹蝕，應防止打3.帶傳動的最大磨擦力——有效拉力的臨界值當傳動帶和帶輪間有全面滑動趨勢時，磨擦力達到最大值，即有效圓周力達到最大值。此時摩擦力與拉力有關嗎，緊邊拉力和松邊拉力之間的關系可用歐拉公式表示摩擦力與拉力有關嗎，即（7-4）（7-5）（7-6）7.3.2帶傳動的撓度剖析帶傳動工作時,帶中的撓度由以下三部份組成A為帶的橫截面面積,單位為mm2。帶的離心力形成的離心拉撓度因為帶本身的質量,帶繞開帶輪時隨著帶輪作圓周運動將形成離心力。離心力將使帶受拉,在截面形成離心拉撓度σc為離心拉撓度,單位為MPa；v為帶速,單位為m/s；q為帶單位寬度上的質量,單位為kg/m,見表7普通V帶截面規格和單位帶長質量(GB/-1992)帶的彎曲形成的彎曲撓度彎曲時橫截面上的正撓度分布規律如圖7-10所示圖7-10傳動帶繞經帶輪時要彎曲,其彎曲撓度可近似按下式確定：E為帶的彈性撓度,單位為MPa；h為帶的長度,位為mm；dd為帶輪的基準半徑,單位為mm。
圖示7-11為帶工作時的撓度分布情況,各截面的撓度大小由該處引出的帶的法線長短表示。最大撓度發生在由圖7-11可知,帶在工作過程中,其撓曲是在σmin=σ2+σc與σmax=σ1+σc+σb1之間不斷變化的,因而,帶經常年運行后會發生疲勞破壞。σmax=σ1+σc+σb1圖7-11為保證帶具有足夠的疲勞硬度,應滿足σmax=σ1+σc+σb1［σ］式中,［σ］為依據疲勞壽命決定的帶的許用撓度,其單位為MPa,其值由疲勞實驗得出。疲勞破壞是指材料在交變撓度作用下的破壞.7.3.3帶傳動的彈性滑動和傳動比彈性滑動傳動帶是彈性體，遭到拉力后會形成彈性伸長，伸長量隨拉力大小的變化而改變。帶由緊邊繞開主動輪進入松邊時，帶的拉力由F1減少為F2,其彈性伸長量也由δ1降低為δ2。這說明帶在繞開帶輪的過程中，相對于輪面向后收縮了（δ1-δ2），帶與帶輪輪面間出現局部相對滑動，造成帶的速率逐漸大于主動輪的圓周速率，如圖7-12示。同樣，當帶由松邊繞開從動輪步入緊邊時，拉力降低，帶漸漸被拉長，沿輪面形成往前的彈性滑動，使帶的速率漸漸小于從動輪的圓周速率。這種因為帶的彈性變型而形成的帶與帶輪間的滑動稱為彈性滑動。
從動輪主動輪7-12這些因為帶的彈性和拉力差而導致的帶與帶輪之間的局部相對滑動稱彈性滑動。所以,帶工作時彈性滑動是不可防止的。由上述可知,因為彈性滑動的存在,造成從動輪的圓周速率v2高于主動輪的圓周速率v1,其增加程度用滑動率ε表示:n1、n2為主、從動輪怠速,單位為r/min；dd1、dd2為主、從動輪基準半徑,單位為mm。（7-8）彈性滑動和抱死的區別7.4普通V帶傳動設計7.4.1.帶傳動的失效方式和設計準則帶傳動的主要失效方式是抱死和帶的疲勞破裂。因而,帶傳動的設計準則為:在保證不抱死的條件下,有一定的疲勞硬度。7.4.2.單根V帶的基本額定功率單根V帶所能傳遞的功率與帶的機型、長度、帶速、帶輪半徑、包角大小及荷載性質等有關。為易于設計,將實驗測得的在荷載平穩、包角為180及特定寬度條件下的單根V帶在保證不抱死并具有一定壽命時所能傳遞的功率P為基本額定功率,依此作為設計的根據。各類型單根V帶的基本額定功率(略）當實際使用條件與實驗條件不符時,值應該加以修正,修正后即得實際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率,稱為許用功率［P為包角系數,考慮不同包角對傳動能力的影響,其值見表7為寬度系數,考慮不同帶長對傳動能力的影響,其值見表7為功率增量,單位為kW,考慮傳動比i1時帶在大帶輪上的彎曲撓度較小,因而使P普通V帶的寬度系列和帶長修正系數7.4.3.設計估算設計V帶傳動時,通常已知條件是傳動的用途、工作條件、傳遞的功率、主從動輪的怠速(或傳動比)、傳動的位置要求及原動機類型等；設計的內容是確定V帶的型號、長度和根數,傳動中心距,帶輪的材料、結構和規格,作用于軸上的壓力等。
設計步驟如下:為工況系數,見表7選擇帶的機型。帶的機型可依照估算功率Pc和小帶輪怠速n通常選小機型,或按兩種機型同時估算,剖析比較后決定抉擇。確定小帶輪半徑dd1。帶輪半徑愈小,傳動所占空間愈小,但彎曲撓度愈大,帶愈易疲勞。表78列舉了普通V帶輪的最小基準半徑。設計時,半徑dd1驗算帶速v。普通V帶質量較大,帶速較高,性離心力過大而增加帶與帶輪間的正壓力,進而減少磨擦力和傳動能力；帶速過高,則在遞相同功率的條件下所需有效拉力F較大,要求帶的根數較多。
