5、摩擦轮传动和带传动

第5讲 摩擦轮传动与带传动

学习目标及考纲要求

1．理解摩擦轮传动与带传动的类型、工作原理及应用场合。 2．掌握带传动的主要参数的含义及带传动传动比的计算。 3．熟悉三角带的型号，了解其选用方法。 4．理解带传动的安装、调整及维护方法。

知识梳理

一、摩擦轮传动的原理

1．摩擦轮传动：利用两轮直接接触所产生摩擦力来传递运动和动力的一种机械传动。 2．传动条件和打滑条件

传动条件：摩擦力矩﹥阻力矩

打滑条件：摩擦力矩﹤阻力矩。打滑时传动不正常的是从动轮，打滑是可以避免的。 3．增大摩擦力途径（见表1-5-1）

表1-5-1 措 施 增大正压力 增大摩擦因数 具 体 方 法 安装弹簧或其他施力装置（只能适当加）。 一轮用钢或铸铁，另一轮工作表面粘上一层石棉、皮革、塑料、橡胶等。 轮面较软的作主动轮。 4．摩擦轮传动主要参数（见表1-5-2）

表1-5-2 参 数 计 算 公 式 备 注 摩擦轮传动的传动比指主动轮转速与从动轮转速之比，也等于它们直径的反比。 传动时如果两摩擦轮在接触处没有相对滑移，则两轮在该点的线速度相等，注意公式的单位。 两轮中心的距离，注意是外接还是内接摩擦轮传动。 n1D2i??传动比 n2D1 速度 n?Dv? 1000?60 d1?d2外接式：a?2 中心距 d2-d1内接式：a?2

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二、摩擦轮传动的特点

1．结构简单，使用维修方便，适用于近距离传动。 2．传动时噪声小，可在运转中变速、变向。

3．过载时，两轮接触处会打滑，因而可防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用。 4．在两轮接触处有打滑现象，所以不能保持准确的传动比。

5．传动效率低，不宜传递较大的转矩，适用于高速、小功率传动。 三、摩擦轮传动类型

外接圆柱式 平行轴摩擦轮传动

内接圆柱式

外接圆锥式

相交轴摩擦轮传动 内接圆锥式

圆柱平盘式

四、带传动类型和工作原理

1．带传动的类型（见表1-5-3）

表1-5-3 类 型 名 称 平带传动 摩擦 传动 圆带传动 啮合传动 同步带传动 V带传动 图 形 2．带传动的工作原理

带传动是利用带作为中间挠性件，依靠带与带轮之间的摩擦力或啮合来传递运动和（或）动力的。

3．打滑和弹性滑动

带传动打滑一般出现在小带轮上，可以避免的；带弹性伸长及拉力差引起的相对滑动称为弹性滑动，不可以避免。

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五、带传动的主要参数（见表1-5-4）

表1-5-4 名称 参 数 传动比 速度 平带 包角（开口式） 带长（开口式） 传动比 速度 V带 包角 带基准 长度 计 算 公 式 备 注 传动比i≤5。 单位m/s n1D2 i??n2D1 n?Dv?1000?60 α1≈180°－D2?D1×60° a(D2?D1) 4a2包角越大，摩擦力越大，要求α≥150°。 平带带长是指带的内周长度。 L=2a??2(D2?D1)?i=n1?dd2 n2dd1V带传动比一般i≤7。 60?1000 v=?dd1n1??dd2n2 60?1000一般带速控制在5m/s≤v≤25m/s之间。 V带传动应使小带轮包角α1≥120°。 α1=180°?dd2?dd1?57.3? a2(d?d)?d2d1 Ld0=2a0+(dd1?dd2)? 计算初定基准长度Ld0后，按带24a0基准长度系列进行圆整取相近的基准长度Ld。 六、带传动的特点 1．结构简单，使用维修方便，适用于中心距较大的传动。 2．能缓冲、吸振，传动平稳无噪音。

3．过载时，两轮接触处会打滑，因而可防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用。 4．存在弹性滑动，所以不能保持准确的传动比。

5．传动效率低，外廓尺寸大。 七、平带传动

1．平带传动的形式（见表1-5-5）

表1-5-5 平带传动的形式 开口传动 结构特点 两轴平行，两带轮宽对称平面重合，转向相同的带传动，在平带传动中应用最广。 两轴平行，两带轮宽对称平面重合，转向相反的带传动，在平带传动中应用较广。 两带轮轴线空间交错的带传动，通常交错角为90°。 通过导轮实现两带轮轴线相交的带传动。 图形 交叉传动 半交叉传动 角度传动

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2．平带的类型 皮革平带

帆布芯平带：使用最广。 编织平带

复合平带

3．平带的接头方式

传动时冲击小，传动速度高，传递功率小。

传递功率大，冲击力及振动也大，转速不宜太高。

八、V带传动

1．V带的结构

V带是一种无接头的环形带，其截面为等腰梯形，工作面是与V带轮相接触的两侧面。 伸张层 帘布结构：抗拉强度大，应用较广。 强力层：主要承力层

压缩层 线绳结构：柔韧性好，抗弯曲疲劳性能好，但抗拉强度低， 适用于载荷不大、带轮直径较小和转速较高的 包布层：保护层 场合。 2．V带类型

普通V带已标准化，按截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，Y型带截面尺寸最小，E型带截面尺寸最大；相同条件下，截面尺寸越大，带传递功率也越大。

3．V带轮主要参数（见表1-5-6）

表1-5-6 V带轮参数 基准宽度bd 参 数 定 义 备 注 带轮上与带节面处于同一位置的大小等于带节宽（bd=bp）。 轮槽宽度称为带轮的基准宽度。 V带轮基准直径不能太小，基准直径越小，带在带轮上弯曲变形越严重，弯曲应力越大，带的寿命越短。最小基准直径ddmin取决于V带型号。 普通V带楔角为40°，轮槽角应选38°、36°、34°等，小带轮槽角取较小值，大带轮槽角取较大值。 基准宽度bd处的带轮直径称为V带的基准直径，它是V带轮的公基准直径dd 称直径。 V带轮槽角是指带轮横截面两侧边夹角。 V带轮槽角φ

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4．V带轮的结构（见表1-5-7）

表1-5-7 V带轮的结构 实心式 应 用 小带轮（dd=2.5d0～3d0，dd 为带轮直径，d0为轴的直径）可做成实心式。 中等带轮（dd＜300mm）可做成腹板式。 中等带轮（dd＜300mm）可做成孔板式。 大带轮（dd＞300mm）可做成轮腹式。 图 形 腹板式 孔板式 轮腹式 5．V带的选用（见表1-5-8）

表1-5-8

选用步骤 确定计算功率Pc 选择V带型号 确定两带轮基准直径 Pc=KAP 根据计算功率Pc及主动轮转速n1参照图选择V带型号。 小带轮直径：dd1≥ddmin 大带轮直径：dd2=idd1 依 据 备 注 P—名义传递功率， KA—工作情况系数 Pc、n1分别代表横、纵坐标。 小带轮直径也不能太大，否则带传动外廓尺寸增大。计算后的dd1、dd2均需按表所示的带轮标准直径系列进行圆整。 1．一般带速控制在5m/s≤v≤25m/s之间。 2．带速过大，V带作圆周运动时，离心惯性力增大，V带拉长，带与带轮间压力减小，导致摩擦力减小，有效圆周力减小，引起打滑。带速过小，传递相同功率时，所需有效圆周拉力过大，也易引起打滑。 中心距太大，外廓尺寸也越大，传动时还会引起V带发生颤动；中心距太小，小带轮包角也越小，摩擦力减小而影响带传动有效拉力，此外，中心距小，带单位时间内挠曲次数增多，带的寿命降低。 验算带速v v=?dd1n160?1000??dd2n260?1000 初定中心距a0 0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2） 5

选用步骤 依 据 备 注 计算初定基准长度Ld0后，需按带基准长度系列进行圆整取相近的基准长度Ld。 计算带基准长度Ld 初定基准长度Ld0： 2(d?d) ?d2d1Ld0=2a0+(dd1?dd2)? 24a0计算实际中心距a L?Ld0 a=a0+d 2验算小带轮包角α1 确定带的根数z α1=180°?dd2?dd1?57.3? aV带传动小带轮α1≥120°。 单根带的传递额定功率P0与V带型号、小带轮基准直径及小带轮转速（带速）有关。 Pz≥c [P0]=P0Kα [P0] 6．V带标记 普通V带的标记由型号、基准长度和标准号三部分组成，示例如下

7．V带传动安装与正确使用 （1）V带型号及基准长度选择。

选择V带时，型号及基准长度不能搞错。V带顶面与带轮轮槽顶面平齐（新安装可略高于轮槽顶面），可以保证V带两侧面与带轮槽面充分接触。 （2）V带安装要求。

V带安装时，要求两带轮轴线相互平行，两带轮对应V形槽的对称平面重合，误差不超过20′，带轮安装在轴上不得摇晃摆动，以免传动中V带发生扭曲和工作面过早磨损，缩短带的寿命。

（3）V带安装方法及松紧程度。

V带安装时，将带套在小带轮上，再旋入大带轮中。带的松紧程度，不宜过松或过紧，中等中心距情况下，以大拇指能够将带压下15mm左右，则张紧程度合适。 （4）V带定期检查与调整。

发现不宜继续使用的V带应及时更换，更换时应一组同时更换，不能新、旧带混用。 （5）V带的防护。

V带传动要加防护罩。

九、带传动的张紧（见表1-5-9）

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表1-5-9 张紧目的 调整中 心距法 使用张紧轮法 平带传动 V带传动 带以一定初拉力紧套在带轮上，工作一定时间后，带因产生永变形和磨损而松弛，为保证带的初拉力，应采用张紧装置。 调整中心距是通过增大两带轮轴线间距离，以增大初拉力，实现张紧目的，有定期张紧和自动张紧两种。 平带传动张紧轮应安放在松边外侧，靠近小带轮处，这样可以增大小带轮包角，提高平带的传动能力。 V带传动张紧轮应安放在松边内侧，靠近大带轮处，这样可以不使小带轮包角减小过多。 张 紧 方 法 松边：主动轮卷出的一边；紧边：主动轮卷入的一边。

典例精析

【例1】图1-5-1所示为平带传动结构简图。已知：主动轮为小带轮，直径D1=200mm，以n1=1440r/min等速转动，转向如图所示；中心距a=1000mm，传动比i12=3。分析计算后，回答下列问题（不考虑弹性滑动）：

（1）图中从动轮的转向为 。大带轮的直径D2= mm。

（2）小带轮的包角α= ，经验算后 （满足、不满足）要求。

（3）N点的工作速度v= m/s，经验算后 （符合、不符合）要求。 （4）带的长度L= mm。

（5）传动带长期使用后，张紧能力将下降。一般情况下，在 不能调整时，可采用安装张紧轮的方法来保持传动能力。此时，应将张紧轮放在平带的 ，并要靠近小带轮，使包角增大。 图1-5-1

答：本题解题的关键是，熟悉平带传动传动比、包角、带长的公式，并熟悉平带传动包角和

n1D2速度要求。i?? ?D2?600mmn2由主动轮转向为顺时针，D1 （1）带传动从动轮的转向与主动轮一致，所以也是顺时针转动。 由

n2?D2=15.072m1/sD2?D1000?60 （2）α1≈180°－×60°=156°>150°，所以满足要求。

v?a （3） ，在5—25m/s范围内，所以符合要求。

(D2?D1)2 （4）L=2a?(D2?D1)?=3296mm

24a? 7

（5）中心距，松边外侧。

【例2】 如图1-5-2所示的传动系统中，主动轮为摩擦轮A，直径DA=300 mm，转速为100r/min，P为摩擦轮A的轮宽中点，可在M、N点之间上下移动。求：从动摩擦轮B的最高和最低转速。

图1-5-2

答：本题解题的关键是，理解滚子平盘式摩擦轮传动的工作原理。

r1n1?D1?n2?D2?n1r1?n2r2?n2?n1r2

150?150r/minr2min100

r1150n2min?n1?100?50r/minr2max300n2max?n1?100

r1 同步精练

一、填空题

1．按原理不同，带传动分为 和 两类，其中同步 带传动属于 。

2．进入主动轮的那段皮带为 边，反之为 边。

3．带传动的传动比 （准确、不准确），原因是 。

4．带传动的失效形式有 和 。

5．选择购买V带时，选择__________和___________就可以正确购得。

6．平带传动的传动比不应超过 ，V带传动比不应超过 。 7．平带的接头方式有 法、 法、 法。

8．摩擦轮传动噪声 ，传动平稳性 ，可实现 变速，传动距离 ， 效率 。

9．摩擦轮传动的打滑条件是 ,正常传动的条件是_________________。 10．提高摩擦轮传动能力的措施有 、 。 11．摩擦轮传动的传动比 （准确、不准确），原因是 。 二、判断题

12．V带和平带传动都是利用带的底面与带轮间的摩擦力来传递动力的。 ( )

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13．为增加V带与带轮间的摩擦力，可将带轮轮槽工作面加工的粗糙些以增大摩擦系 数，从而增加其传动能力。 ( ) 14．拖拉机上的V带传动有三根胶带，损坏后有一根产生疲劳撕裂而不能继续使用， 则应立即全部更换，以保证正常传动。 ( ) 15．带轮的包角不能过大，否则影响传动带的工作能力。 ( ) 16．V带传动中配对的大小两轮的槽角必须相等。 ( ) 17．摩擦轮传动摩擦力由压紧力产生，因此摩擦轮传动的压紧力越大越好。 ( ) 三、选择题

18．圆锥摩擦轮传动适用于（ ）场合。

A．两轴平行 B．两轴相交 C．两轴交错 D．两轴垂直交错 19．打滑时，传动不正常的轮是（ ）。

A．主动轮 B．从动轮 C．主动轮和从动轮 D．不确定 20．滚动平盘式变速机构的特点为（ ）。

A．变速无范围 B．仅在一定范围内变速 C．不能在运转变速变向 D．传动时噪声大

21．考虑弹性滑动的影响，那么小带轮线速度ν1，大带轮线速度ν2与带速ν三者间的 大小关系为（ ）

A．ν1=ν=ν2 B．ν1﹥ν﹥ν2 C．ν1﹤ν﹤ν2 D．ν﹥ν1﹥ν2 22．带传动中V带比平带传动能力大的主要原因是（ ）

A．带的强度高 B．没有接头 C．尺寸小 D．接触面上的正压力大 23．V带传动与平带传动相比，为什么其应用较广泛？（ ）

A．在传递相同功率时，传动外部尺寸较小 B．传动效率高 C．带的使用寿 命长 D．带的价格低

24．传动系统中，高速轴采用带传动的主要目的是( )

A．能获得较大的传动比 B．制造和安装方便 C．传动平稳 D．可传递较大的功率

25．安装带传动时，在带与两带轮的切点距离的中点处，施加一定载荷测量传动带的 挠度，其目的是（ ）

A．检验带的初拉力 B．检验增大的包角 C．测量发生的偏转角 D．检验增大的应力 四、综合题

26．图1-5-3为摩擦压力机简图，由于摩擦轮传动和螺旋传动组成。主动轴上装有两个 摩擦轮且轴可作左右移动，另一轴上摩擦轮与一螺杆相连，螺杆上的压头用来压制 工件。设主动轮轮1转速为1000r/min，A点和B点分别为从动轮上下移动的极限 位置，螺杆的螺纹标注是“Tr40×14(p7)”。试回答以下问题：

（1）摩擦轮增大摩擦力的途径是_____________和____________。轮1和轮2中，通常 用铸钢加工的是__________，通常用软材料加工的是_____________。 （2）摩擦轮传动______（填“有”或“无”）过载保护作用。

（3）轮1和轮2接触点A、B点线速度大的是_____点， A点的线速度为________m/s， B点的线速度为________m/s。

（4）螺杆向上作________运动，向下作________运动。（填“匀速”、“加速”或“减速”） （5）螺杆最高移动速度为_________m/min，最低速度为________m/min。

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图1-5-3

27．颚式破碎机工作原理如题图1-5-4所示，由普通V带传动驱使连杆机构，实现摇杆 CD的往复摆动。O、A、D分别为小带轮、大带轮、摇杆的转动中心，连杆BC的左 端采用铰链与大带轮连接，C1、C2为C点的两个极限位置。已知小带轮转速 n1=480 r/min（顺时针），小带轮直径D1=125 mm，大带轮直径D2=500 mm，OA、AD、 CD的长度均等于1000 mm。试分析：

（1）V带轮的最小直径取决于______________，过小则因_____________过大而影响使 用寿命。

（2）V带传动中通常判别______（填“大”或“小”）带轮的包角是否合适即可。该 V带传动的包角α____________（填“合适”或“不合适”），若不合适，在带轮 直径不变的条件下，可采用_____________的方法进行进行调整。

图1-5-4

（3）若此带传动需安装张紧轮对皮带张紧，则张紧轮应安装在 （填“上边”或“下 边”）内侧。

（4）V带结构有__________和_________两种，适用于载荷不大、带轮直径较小和转速 较高场合的结构是________结构，抗拉强度大，应用较广的结构是________结构。 （5）V带的楔角为______，V带轮的槽角常取________，小带轮槽角取较_____（填“大”

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或“小”） 值。

（6）V带型号有___________，截面尺寸最小的是______，传递功率最大的是______。 （7）V带型号的选择取决于_____和______。

（8）V带安装时，要求两带轮轴线相互____，两带轮对应V形槽的对称平面_______， 误差不超过_______，带轮安装在轴上不得摇晃摆动，以免传动中V带发生______ 和工作面________，缩短带的寿命。

（9）连杆机构ABCD的构件采用 副连接，其中的构件AB名称为 ，采 用的机构基本类型为 机构。若将构件CD的长度无限延长，则 该机构将演化成 机构。

（10）根据C点的两个极限位置，在图中作出对应的B点位置，并标出极位夹角θ。 （11）连杆机构ABCD的急回特性系数K= ，从动件摇杆的工作行程方向为 （填“C1→C2”或“C2→C1”），工作行程时间为 s。

28．图1-5-5（a）图所示为某组合机构的传动简图。图中，轮1绕O转动，并和轮2 构成V带传动；轮2与轮3同轴并绕A顺时针等速转动；轮3与件4及机架构成对 心凸轮机构，其中轮3的廓线BNC、DEF分别是圆心为A，半径为120 mm、150 mm 的两段圆弧；件4上的滚子半径为5mm；件5和轮2用铰链在G点连接；件6的转 动中心为H，极限位置K1、K2，且H、K1、M点共线；件7与件6、件5、滑块8铰链 连接。已知LAH=LHK=LKM=200mm，∠AHK2=90°,∠K1HK2=30°，件4的位移曲线如（b） 图所示。试回答下列问题。

4312BGA530°90°HoNC6FKK1K2ED7M8 (a)

sDFB0C90°190°260°φ360°

(b)

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图1-5-5

（1）轮1作 （填“顺时针”或“逆时针”）转动。

（2）若轮1和轮2的直径分别是dd1=100 mm、dd2=200mm，LOA=500mm，则轮1的包角 α1= °。

（3）选用普通V带传动时，应首先选择带的型号和根数，其次选择带轮的 ， 然后确定带的基准长度，并进行各项验算，要求V带的线速度限制在 范 围内。

（4）安装V带时，一般先将带装在 （填“小带轮”或“大带轮”）上；安装后需 检查带的张紧程度，中等中心距情况下，用拇指能按下V带 mm左右为合适。 （5）件4上升的运动规律为 ，下降的运动规律为 。 （6）件4下降时将发生 （填“刚性”或“柔性”）冲击。 （7）轮3的基圆半径r0= mm。件4的行程h= mm。

（8）件3的回程角φ4= °，廓线位置E与件4接触时，凸轮机构的 压力角αE= °。

（9）铰链四杆机构AGKH中，LAG= mm，LGK= mm。该机构的基本类型 为 机构。

（10）在图示状态下，滑块8的运动趋势为 （填“向上”或“”向下）。 （11）滑块8的最大压力角αmax= °，行程H= mm。

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