带传动与链传动原理及设计课堂笔记(版本 2)

课程笔记|机械设计|带传动与链传动原理及设计

课程信息

项目 内容
日期 待确认(逐字稿未提供)
课程/章节 机械设计 — 带传动与链传动(教材第6章)
使用材料 课堂录音逐字稿(1份,含大量口语噪声)
整理范围 完整授课内容;已剔除学生闲聊、转写噪声和无关对话
教材引用 教材57–73页(表6-2至表6-7、公式6-13至6-21等)

说明:本笔记基于单一转写稿整理,无课件和板书交叉核对。转写中存在较多同音词错误和数字识别错误,关键公式和数字已标注 [待核对],请对照教材核实。


一、核心结论

  1. 带传动的有效拉力等于紧边拉力与松边拉力之差:$F = F_1 - F_2$;紧边与松边拉力满足 $F_1 + F_2 = 2F_0$($F_0$ 为初拉力)。[转写 行17–19, 27]
  2. 欧拉公式描述临界打滑时紧松边拉力比:$F_1/F_2 = e^{f\alpha}$,其中 $\alpha$ 必须用弧度代入。[转写 行19, 33]
  3. 带中存在三种应力:拉应力(紧边/松边不同)、弯曲应力(仅在包角范围内,小带轮更大)、离心应力(处处相等);最大应力发生在小带轮紧边入口处:$\sigma_{\max} = \sigma_1 + \sigma_{b1} + \sigma_c$。[转写 行39–81]
  4. 带传动的两种失效形式:打滑(过载引起,可避免)和疲劳破坏(应力循环引起,不可避免但可延缓)。[转写 行88–91]
  5. 弹性滑动是带传动固有特性,不可避免;其根本原因是带的弹性变形 + 紧松边拉力差,导致从动轮圆周速度低于主动轮。打滑则是过载引起的全面滑动,可通过降低载荷避免。[转写 行93–114, 125]
  6. V带设计准则:在保证不打滑的前提下,使带具有足够的疲劳强度和寿命。设计流程为:计算功率 → 选型号 → 定直径 → 验算带速 → 初选中心距与带长 → 验算包角 → 算根数 → 算初拉力和轴上力。[转写 行125–191]
  7. 链传动无弹性滑动,故平均传动比准确,但瞬时传动比不恒定;能在高温、多尘等恶劣环境工作,但噪声较大、有冲击。[转写 行215–221]

二、知识结构

flowchart TD
    A[带传动与链传动] --> B[带传动力分析]
    A --> C[带的应力分析]
    A --> D[失效形式]
    A --> E[弹性滑动与打滑]
    A --> F[V带传动设计]
    A --> G[带轮设计与维护]
    A --> H[链传动简介]

    B --> B1[有效拉力 F=F1-F2]
    B --> B2[初拉力关系 F1+F2=2F0]
    B --> B3[欧拉公式 F1/F2=e^fα]
    B --> B4[功率 P=Fv/1000]

    C --> C1[拉应力 σ1/σ2]
    C --> C2[弯曲应力 σb ∝ 1/D]
    C --> C3[离心应力 σc=qv²/A 处处相等]
    C --> C4[σmax 在小带轮紧边]

    D --> D1[打滑 — 过载 可避免]
    D --> D2[疲劳破坏 — 应力循环]

    E --> E1[弹性滑动 不可避免]
    E --> E2[打滑 可避免]
    E --> E3[滑动率 ε 1%~2%]

    F --> F1[Pca=KA·P]
    F --> F2[选型号 A/B/C...]
    F --> F3[定 d1/d2 验算 v]
    F --> F4[选中心距和带长]
    F --> F5[算根数 z/初拉力 F0/轴上力 FQ]

    H --> H1[滚子链]
    H --> H2[齿形链 更平稳]

三、详细笔记

3.1 带传动的力分析(复习)

三个基本公式

带传动正常工作时,存在以下关系 [转写 行17–19, 27]:

  1. 有效拉力(圆周力):
    $$F = F_1 - F_2$$
    其中 $F_1$ 为紧边拉力,$F_2$ 为松边拉力。

  2. 初拉力关系:
    $$F_1 + F_2 = 2F_0$$
    其中 $F_0$ 为初拉力(安装时的预紧力)。

  3. 欧拉公式(临界打滑状态):
    $$\frac{F_1}{F_2} = e^{f\alpha}$$

    • $f$ 为当量摩擦系数(V带用当量摩擦系数 $f_v$)
    • $\alpha$ 为包角,必须用弧度代入:$\alpha(\text{rad}) = \alpha(°) \times \frac{\pi}{180}$ [转写 行33]
    • 因 $e^{f\alpha} > 1$,故 $F_1 > F_2$。

功率与力的关系

$$P = \frac{Fv}{1000} \quad (\text{kW})$$
其中 $v$ 为带速(m/s),$F$ 为有效拉力(N)。[转写 行27]

教师强调:欧拉公式只需”有印象”,实际计算时会提供;三个基本公式($F=F_1-F_2$、$F_1+F_2=2F_0$、$P=Fv/1000$)要求记忆。[转写 行37]

3.2 带的应力分析

带在运转过程中受三种应力 [转写 行39–73]:

(1) 拉应力

$$\sigma_1 = \frac{F_1}{A}, \quad \sigma_2 = \frac{F_2}{A}$$

  • $A$ 为带的横截面积
  • 紧边拉应力 $\sigma_1$ > 松边拉应力 $\sigma_2$
  • 沿带长分布:紧边段为 $\sigma_1$,经过小带轮包角时逐渐减小至 $\sigma_2$;松边段为 $\sigma_2$,经过大带轮包角时逐渐增大回 $\sigma_1$ [转写 行57–63]

(2) 弯曲应力

$$\sigma_b = \frac{E \cdot h}{D}$$

  • $E$ 为带的弹性模量,$h$ 为带的厚度,$D$ 为带轮基准直径
  • 仅在带与带轮接触的包角范围内存在 [转写 行75]
  • $\sigma_b$ 与 $D$ 成反比:小带轮的弯曲应力大于大带轮($\sigma_{b1} > \sigma_{b2}$)[转写 行47, 79]
  • 在同一带轮的包角范围内,弯曲应力幅值相等 [转写 行55]

(3) 离心应力

$$\sigma_c = \frac{q v^2}{A}$$

  • $q$ 为带的单位长度质量(kg/m),由带型号决定(如A型带 $q \approx 0.15$ kg/m)[转写 行49, 191]
  • 沿带长处处相等,因为带速 $v$ 和 $q$ 均为常量 [转写 行51, 73]

最大应力位置

$$\sigma_{\max} = \sigma_1 + \sigma_{b1} + \sigma_c$$

发生在带进入小带轮的紧边入口处。原因 [转写 行65–81]:

  • 该位置紧边拉力 $F_1$ 最大 → 拉应力最大
  • 小带轮直径 $d_1$ 最小 → 弯曲应力最大
  • 离心应力处处相等,叠加后总应力最大

带上任一点随带循环运动,每经过一圈应力就变化一次,循环到一定次数即发生疲劳破坏。[转写 行81–87]

3.3 带传动的失效形式

失效形式 产生原因 能否避免 后果
打滑 有效圆周力 > 极限摩擦力之和(过载) 可避免(降低载荷/增大摩擦) 加剧磨损,传动失效
疲劳破坏 应力循环次数超过极限 不可避免,可延缓(降低应力/选好材料) 带断裂,传动失效

[转写 行88–91]

3.4 弹性滑动与打滑

弹性滑动的机理

带是弹性体,受拉力不同时弹性变形量不同 [转写 行93–101]:

  • 小带轮侧:带从紧边进入(拉力 $F_1$),在包角内拉力逐渐降至 $F_2$,带逐渐收缩 → 带的速度逐渐小于小带轮圆周速度 $v_1$
  • 大带轮侧:带从松边进入(拉力 $F_2$),在包角内拉力逐渐增至 $F_1$,带逐渐伸长 → 带的速度逐渐大于大带轮圆周速度 $v_2$

因此带与带轮之间产生微量相对滑动,称为弹性滑动。

速度关系

$$v_1 > v > v_2$$

  • $v_1$:主动轮(小带轮)圆周速度
  • $v$:带的实际速度(在包角内变化)
  • $v_2$:从动轮(大带轮)圆周速度
  • 从动轮速度落后于主动轮 [转写 行103–117]

滑动率与传动比

滑动率 $\varepsilon$ 定量描述弹性滑动程度:
$$\varepsilon = \frac{v_1 - v_2}{v_1} \times 100%$$

一般 $\varepsilon = 1% \sim 2%$,计算传动比时通常可忽略。[转写 行121–123]

考虑滑动率时的传动比:
$$i = \frac{n_1}{n_2} = \frac{d_2}{d_1(1-\varepsilon)}$$
(教材公式6-21,具体形式请对照教材核实 [待核对])

弹性滑动 vs 打滑

对比项 弹性滑动 打滑
产生原因 带的弹性变形 + 紧松边拉力差 过载,有效力 > 极限摩擦力
发生范围 包角内局部微量滑动 整个接触面全面滑动
能否避免 不可避免(固有特性) 可避免(降低载荷即可)
后果 速度损失、少量发热 严重磨损、传动失效

[转写 行113–114, 125]

3.5 V带传动设计

设计准则

在保证不打滑的前提下,使带具有足够的疲劳强度和寿命。[转写 行127]

单根V带基本额定功率 $P_0$

基于临界打滑条件和疲劳强度条件推导得出,具体数值查表(教材表6-4)。$P_0$ 与带型号、小带轮直径 $d_1$、小带轮转速 $n_1$ 有关。[转写 行129–139]

设计步骤

第1步:计算计算功率
$$P_{ca} = K_A \cdot P$$

  • $K_A$ 为工作情况系数,查表6-6(根据原动机类型、载荷变动、每天工作时长选取)[转写 行141–143]

第2步:选择V带型号
根据 $P_{ca}$ 和小带轮转速 $n_1$,查教材65页选型图,落在哪个区域就选对应型号(Y/Z/A/B/C/D/E)。[转写 行143]

第3步:确定带轮基准直径

  • 小带轮 $d_1$:查教材表6-3选取标准值,且 $d_1 \geq d_{\min}$(如A型 $d_{\min}=75$ mm,Z型 $d_{\min}=50$ mm)[转写 行145, 161–163]
  • 大带轮 $d_2$:由传动比计算
    $$d_2 = d_1 \cdot \frac{n_1}{n_2} \cdot (1-\varepsilon)$$
    建议取 $\varepsilon \approx 2%$ [转写 行147, 167]

第4步:验算带速
$$v = \frac{\pi d_1 n_1}{60 \times 1000} \quad (\text{m/s})$$
要求 $5 \leq v \leq 25$ m/s。若 $v > 25$,减小 $d_1$;若 $v < 5$,增大 $d_1$。[转写 行145–146, 169–171]

第5步:初选中心距和基准长度

  • 初选中心距 $a_0$,经验范围:
    $$0.7(d_1 + d_2) \leq a_0 \leq 2(d_1 + d_2)$$
    [转写 行173]
  • 计算带的基准长度:
    $$L_d \approx 2a_0 + \frac{\pi}{2}(d_1 + d_2) + \frac{(d_2 - d_1)^2}{4a_0}$$
    [待核对:转写中未给出完整公式,此为标准公式]
  • 查教材表6-2(58页)选取最接近的标准基准长度 $L_d$ [转写 行149–151, 175]

第6步:计算实际中心距
$$a \approx a_0 + \frac{L_d - L_{d0}}{2}$$
[待核对:转写中未明确公式形式]

第7步:验算小带轮包角
$$\alpha_1 = 180° - \frac{d_2 - d_1}{a} \times 57.3°$$
一般要求 $\alpha_1 \geq 120°$ [转写 行177]

第8步:计算V带根数
$$z = \frac{P_{ca}}{(P_0 + \Delta P_0) K_\alpha K_L}$$

  • $P_0$:单根带基本额定功率(表6-4)
  • $\Delta P_0$:传动比 $i \neq 1$ 时的功率增量(表6-5)
  • $K_\alpha$:包角系数(表6-7,67页)
  • $K_L$:带长系数(表6-2,58页)
  • 根数 $z$ 应向上取整(如算得3.66则取4)[转写 行177–189]

第9步:计算初拉力
$$F_0 = 500 \cdot \frac{P_{ca}}{zv} \left(\frac{2.5}{K_\alpha} - 1\right) + qv^2$$
[待核对:转写中未完整写出公式,此为标准公式形式]

  • $q$ 为带单位长度质量(表6-1,57页),如A型带 $q = 0.15$ kg/m [转写 行191]

第10步:计算轴上载荷
$$F_Q = 2zF_0 \sin\frac{\alpha_1}{2}$$
用于后续轴的设计校核。[转写 行191]

3.6 带轮设计

材料

材料 适用场景
铸铁(HT150/HT200) 最常用,铸造性好
铸钢 速度较高时
铸铝 / 塑料 小功率场合

[转写 行193]

结构组成

带轮由三部分组成 [转写 行195–198]:

  • 轮缘:最外圈,与带接触的部分(有轮槽)
  • 轮毂:中间与轴配合的部分
  • 轮辐:连接轮缘和轮毂的部分

结构形式

形式 特点
实心式 小直径带轮,中间全实心
腹板式 中等直径,轮辐为薄板
孔板式 在腹板式基础上打孔减重
轮辐式 大直径,类似汽车轮辐结构(最常见)

[转写 行199–201]

3.7 带传动的使用与维护

  • 避免带与酸碱等腐蚀性物质接触 [转写 行201]
  • 避免暴晒,防止带老化变形 [转写 行201]
  • 更换带时应成组更换(同组带一起换),不能只换其中一根,类似电池要换就换一对 [转写 行201–203]
  • 同组带应尽量使用同品牌同型号,避免性能差异 [转写 行203]
  • 工作一段时间后带会松弛,需重新张紧 [转写 行205–206]
  • 张紧装置:滑台式(通过移动电机位置调整中心距实现张紧)[转写 行207–209]

3.8 链传动简介

同步带(带齿的带)

带和带轮都有齿,靠啮合传动,传动比恒定。[转写 行213–214]

链传动的特点

优点 [转写 行217]:

  • 无弹性滑动,平均传动比准确
  • 不需要很大的张紧力,作用在轴上的力较小
  • 能在高温、多尘等恶劣环境下工作

缺点 [转写 行219]:

  • 瞬时传动比不恒定(注意:平均传动比准确 ≠ 瞬时传动比恒定)
  • 工作时噪声较大
  • 突然加载时可能跳齿或断链(如久放的自行车猛踩)
  • 仅适用于两轴平行的场合

链的类型

类型 特点
滚子链 最常见(如自行车链条),带滚子减少磨损
齿形链(无声链) 齿形啮合,传动更平稳、噪声更小,但结构复杂、成本高

[转写 行221]


四、例题、案例或实验

例题1:教材73页习题6-3(力分析计算)

题设 [转写 行21–23]:

  • 有效拉力 $F = 412$ N [待核对:转写为”412 N”]
  • 主动轮直径 $d_1 = 140$ mm
  • 主动轮转速 $n_1 = 1440$ r/min [待核对:转写中数字混乱”1441400440”]
  • 包角 $\alpha_1 = 150°$
  • 当量摩擦系数 $f_v$ [待核对:转写中未给出具体值]
  • 求:$F_1$、$F_2$、$F$(或功率 $P$)

解题思路 [转写 行27–35]:

  1. 已知 $F = F_1 - F_2$(有效拉力)
  2. 已知 $F_1 + F_2 = 2F_0$(初拉力关系)
  3. 欧拉公式:$F_1/F_2 = e^{f_v \alpha_1}$(注意 $\alpha_1$ 转弧度)
  4. 三个方程联立求解 $F_1$、$F_2$
  5. 由 $P = Fv/1000$ 计算功率,其中 $v = \pi d_1 n_1 / (60 \times 1000)$

教师说明:这是上节课内容的复习,欧拉公式只需有印象,实际计算会提供。[转写 行37]

例题2:V带传动完整设计例题

设计要求 [转写 行155]:

  • 传递功率 $P = 4$ kW
  • 小带轮转速 $n_1 = 1440$ r/min [待核对]
  • 大带轮转速 $n_2$ [待核对:转写中未明确,由传动比推算]
  • 每天工作16小时
  • 中心距尽量 $< 650$ mm
  • 原动机:三相异步电动机,Y型连接,载荷变动较小

设计过程 [转写 行157–191]:

① 计算功率
$K_A = 1.2$(查表6-6:空载起动电动机、载荷变动小、16h/天)
$P_{ca} = K_A \cdot P = 1.2 \times 4 = 4.8$ kW

② 选型号
根据 $P_{ca}=4.8$ kW 和 $n_1=1440$ r/min,查65页选型图 → 选 A型 V带

③ 确定基准直径
$d_1 = 100$ mm(A型最小75 mm,选标准值100)
$d_2 = d_1 \cdot \frac{n_1}{n_2} \cdot (1-\varepsilon)$,取 $\varepsilon=2%$
[待核对:转写中 $d_2$ 具体数值未清晰给出]

④ 验算带速
$v = \frac{\pi d_1 n_1}{60 \times 1000} \approx 7.5$ m/s
在 5~25 m/s 范围内,合格。

⑤ 初选中心距与带长
初选 $a_0 = 450$ mm
计算得带长约 $L_d \approx 1650$ mm
查表6-2选标准值 → $L_d = 1640$ mm

⑥ 实际中心距
计算得 $a \approx 440$ mm,满足 $< 650$ mm 的要求。

⑦ 包角
$\alpha_1 \approx 147°$ [待核对:转写中提及]

⑧ 查系数并算根数

  • $P_0 = 1.32$ kW(表6-4,A型,$d_1=100$,$n_1=1450$ 列)
  • $\Delta P_0 \approx 0.16 \sim 0.17$ kW(表6-5,A型,$i \geq 2$,$n_1=1450$)
  • $K_\alpha \approx 0.90 \sim 0.92$(表6-7,$\alpha_1=147°$)
  • $K_L = 0.99$(表6-2,$L_d=1640$)

$$z = \frac{4.8}{(1.32 + 0.16) \times 0.91 \times 0.99} \approx 3.66 \rightarrow \text{取 } z = 4$$

⑨ 初拉力与轴上力

  • $q = 0.15$ kg/m(A型带,表6-1)
  • 代入公式计算 $F_0$ [转写中未给出具体数值]
  • 计算轴上力 $F_Q = 2zF_0\sin(\alpha_1/2)$ [转写中未给出具体数值]

教师说明:设计完带后还需进行带轮设计,以及后续轴的校核。[转写 行191–192]


五、术语、公式或关键表达

符号表

符号 含义 单位 备注
$F_1$ 紧边拉力 N
$F_2$ 松边拉力 N
$F$ 有效拉力(圆周力) N $F = F_1 - F_2$
$F_0$ 初拉力 N $F_1 + F_2 = 2F_0$
$P$ 传递功率 kW
$P_{ca}$ 计算功率 kW $P_{ca}=K_A P$
$P_0$ 单根V带基本额定功率 kW 查表
$v$ 带速 m/s 推荐 5~25
$d_1, d_2$ 小/大带轮基准直径 mm
$\alpha_1$ 小带轮包角 ° 或 rad 欧拉公式中用rad
$\sigma_1, \sigma_2$ 紧/松边拉应力 MPa
$\sigma_b$ 弯曲应力 MPa $\sigma_b = Eh/D$
$\sigma_c$ 离心应力 MPa $\sigma_c = qv^2/A$,处处相等
$\sigma_{\max}$ 最大应力 MPa 小带轮紧边入口处
$\varepsilon$ 滑动率 % 一般 1%~2%
$i$ 传动比 — $i = n_1/n_2$
$q$ 带单位长度质量 kg/m A型≈0.15
$z$ V带根数 — 向上取整
$K_A$ 工作情况系数 — 查表6-6
$K_\alpha$ 包角系数 — 查表6-7
$K_L$ 带长系数 — 查表6-2

易混淆概念

  • 传动比准确 vs 传动比恒定:链传动平均传动比准确,但瞬时传动比不恒定。[转写 行217, 219]
  • 弹性滑动 vs 打滑:弹性滑动是局部微量、不可避免;打滑是全面滑动、过载引起、可避免。[转写 行113–114]
  • V带的当量摩擦系数 $f_v$ 大于平带的摩擦系数 $f$,因此V带传动能力更强。[转写 行229–230]

六、课堂任务与 DDL

任务 说明 截止/要求
教材73页习题6-3 力分析计算($F_1, F_2, P$) 课堂练习 [转写 行21]
教材73页思考题 6-1至6-7(带传动原理相关) 课堂抽查 [转写 行223–237]
实验报告 二班实验报告,把空的填上 明天提交 [转写 行115] [待核对:转写为”明天的时间报是在第四次学的时候写完”]

注:转写中关于实验报告的表述较为混乱,具体提交时间和要求请以课程通知为准。


七、待核对与疑问

问题 原因 相关来源 建议核对方式
习题6-3中 $n_1$ 具体数值 转写为”1441400440”,明显识别错误 转写 行21 对照教材73页原题
习题6-3中等效摩擦系数 $f_v$ 数值 转写中未清晰给出 转写 行23 对照教材原题
设计例题中 $n_2$ 和传动比 $i$ 转写中未明确给出 $n_2$ 转写 行155 对照教材例题或课堂PPT
设计例题中 $d_2$ 具体数值 转写中跳过了计算结果 转写 行167 按公式 $d_2 = d_1 \cdot n_1/n_2 \cdot (1-\varepsilon)$ 计算
基准长度公式和实际中心距公式 转写中未完整写出公式 转写 行147–152 对照教材公式6-15、6-16
初拉力 $F_0$ 公式 转写中未完整写出 转写 行191 对照教材公式6-20
实验报告提交时间 转写表述混乱 转写 行115 询问任课教师/查看课程通知
思考题6-2中 $v_1, v_2, v$ 关系 转写中答案为”$v_1 > v_2$”,但完整三者关系应为 $v_1 > v > v_2$ 转写 行227 对照教材确认

八、复习与主动回忆

10–20 分钟复习清单

  1. (3分钟) 默写三个力分析基本公式:$F=F_1-F_2$、$F_1+F_2=2F_0$、$P=Fv/1000$,回忆各符号含义。
  2. (3分钟) 画出带的应力分布图,标出三种应力的分布特点和最大应力位置,写出 $\sigma_{\max}$ 表达式。
  3. (3分钟) 用自己的话解释弹性滑动的产生机理,对比弹性滑动与打滑的区别(原因、范围、能否避免、后果)。
  4. (4分钟) 默写V带设计的10个步骤,重点记住 $P_{ca}=K_A P$、带速范围5~25 m/s、根数向上取整这几个关键点。
  5. (3分钟) 回顾链传动的优缺点,特别注意”平均传动比准确但瞬时不恒定”这个易考点。
  6. (2分钟) 浏览”待核对”清单,标记需要对照教材确认的公式和数值。

主动回忆题

  1. 带传动中,紧边拉力 $F_1$、松边拉力 $F_2$、初拉力 $F_0$ 和有效拉力 $F$ 之间有哪两个基本关系式?欧拉公式在什么条件下成立?代入时包角应使用什么单位?

  2. 带上存在哪三种应力?各自的分布特点是什么?最大应力发生在什么位置?写出最大应力的表达式并说明为什么是该位置。

  3. 什么是弹性滑动?它为什么不可避免?弹性滑动导致主动轮和从动轮的圆周速度有什么关系?滑动率的一般范围是多少?

  4. 弹性滑动和打滑有什么本质区别?分别是什么原因引起的?哪种是可以避免的?

  5. V带传动的设计准则是什么?请按顺序列出设计的主要步骤,并说明每一步的关键参数或查表来源。

  6. 为什么V带的根数计算结果要向上取整?如果算出来是3.1,应该取几根?

  7. 带轮由哪三部分组成?常见的带轮结构形式有哪几种?分别适用于什么情况?

  8. 链传动与带传动相比,主要优点和缺点是什么?为什么说链传动”平均传动比准确”但”瞬时传动比不恒定”?

  9. 带传动的两种主要失效形式是什么?设计时分别如何应对?

  10. 更换V带时为什么要成组更换?日常使用中应注意哪些维护事项?

答案要点

  1. $F=F_1-F_2$,$F_1+F_2=2F_0$;欧拉公式 $F_1/F_2=e^{f\alpha}$ 在临界打滑(即将打滑)时成立;包角必须用弧度代入。

  2. 三种应力:拉应力(紧边大、松边小,沿带长变化)、弯曲应力(仅包角内,小带轮大,与直径成反比)、离心应力(处处相等)。最大应力在小带轮紧边入口处:$\sigma_{\max}=\sigma_1+\sigma_{b1}+\sigma_c$,因为该位置紧边拉应力最大且小带轮弯曲应力最大,叠加离心应力后总应力最大。

  3. 弹性滑动是由于带是弹性体,紧松边拉力不同导致弹性变形量不同,在包角内带与带轮间产生微量相对滑动。不可避免是因为只要传递载荷就存在紧松边拉力差。速度关系:$v_1 > v > v_2$(从动轮落后)。滑动率一般1%~2%。

  4. 弹性滑动:带的弹性变形引起,局部微量,固有特性不可避免,仅造成少量速度损失和发热。打滑:过载引起,整个接触面全面滑动,可以通过降低载荷避免,会造成严重磨损和传动失效。

  5. 设计准则:保证不打滑的前提下具有足够疲劳寿命。步骤:①算 $P_{ca}=K_A P$;②查图选型号;③选 $d_1$(≥最小值)、算 $d_2$;④验算带速5~25 m/s;⑤初选 $a_0$、算带长、选标准 $L_d$;⑥算实际中心距 $a$;⑦验算包角 $\alpha_1$;⑧算根数 $z$(向上取整);⑨算初拉力 $F_0$;⑩算轴上力 $F_Q$。

  6. 因为根数必须是整数,且少一根会导致单根带过载,所以向上取整。3.1应取4根。

  7. 带轮由轮缘(外圈带槽)、轮毂(与轴配合)、轮辐(连接部分)组成。结构形式:实心式(小直径)、腹板式(中等直径)、孔板式(打孔减重)、轮辐式(大直径,最常见)。

  8. 优点:无弹性滑动→平均传动比准确、张紧力小、轴上力小、能在高温多尘环境工作。缺点:瞬时传动比不恒定、噪声大、有冲击、仅适用于平行轴。瞬时传动比不恒定是因为链条绕上链轮时,链节与链轮齿的啮合位置在不断变化,导致瞬时角速度波动。

  9. 打滑和疲劳破坏。防打滑:保证有效拉力不超过极限摩擦力(设计中通过包角、摩擦系数、根数等保证);防疲劳:降低最大应力(增大 $d_1$、降低应力循环)、选用优质材料、保证足够的安全系数。

  10. 成组更换是因为旧带已产生塑性变形和磨损,与新带长度/弹性不同,混用时会导致各带受力不均。维护注意:避免酸碱腐蚀、避免暴晒、定期检查张紧力并重新张紧、同组使用同品牌同型号带。


整理说明:本笔记基于课堂录音转写稿整理,转写质量较差(含大量口语噪声和识别错误),所有公式和关键数字已尽量还原,但仍建议对照教材和课件核实”待核对”清单中的内容。


带传动与链传动原理及设计课堂笔记(版本 2)
https://tdexxx.github.io/2026/10/15/04_机械设计基础/机械设计_带传动与链传动原理及设计_课堂笔记(版本2)/
作者
tdexxx
发布于
2026年10月15日
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