带传动的教学课件

带传动教学课件第一章带传动基础概念带传动是机械工程中最常见的动力传递方式之一，本章将介绍其基本概念、工作原理及主要特点0102了解带传动的定义掌握带传动的优缺点03认识带传动的基本组成什么是带传动？带传动是一种利用柔性构件（传动带）和带轮之间的摩擦力或啮合力来传递动力和运动的机械传动方式它主要通过带与带轮之间的接触，将主动轮的旋转动力传递给从动轮带传动特别适用于两轴之间的中长距离动力传递（可达数米）•需要缓冲冲击和振动的场合•要求传动装置结构简单、成本低的场合•广泛应用于机械制造、汽车工业、农业机械、轻工业设备等领域带传动的优势与局限优势局限结构简单，设计制造成本低存在打滑现象，传动比不精确••运行平稳，噪音小，能缓冲冲击带体易磨损，使用寿命有限••维护方便，无需润滑，防尘性好传动效率受环境影响较大••适应较大的中心距变化承载能力有限，不适合超大功率传动••过载时可打滑，保护机器免受损坏对温度和湿度敏感，易受环境影响••在选择传动方式时，需要根据具体应用场景，综合考虑这些优缺点，确定是否选用带传动带传动的基本组成带传动系统主要由三个基本部件组成1驱动轮（主动轮）连接动力源（如电机），将旋转动力传递给传动带通常带有特定的槽型以增加与带的接触面积2从动轮（被动轮）接收带传递的动力并驱动工作机构其直径与主动轮的比值决定了传动比3传动带连接主动轮和从动轮的柔性构件，通过摩擦力或啮合力传递动力根据截面形除了这三个基本部件外，完整的带传动系统可能还包括张紧装置、导向轮、支撑结构状和结构有多种类型等辅助部件，以确保系统的稳定运行传动带的材料与分类材料种类平带橡胶耐磨、弹性好，常用于带截面为矩形•V•皮革柔韧性好，摩擦系数高适合中小功率传动••织物轻质、耐高温可用于较长的传动距离••钢丝复合高强度，适合大功率结构最为简单••聚氨酯耐油、耐化学腐蚀传动效率高达••98%同步带V带带体上有齿与带轮啮合截面呈形••V无打滑，传动比精确楔入效应增大摩擦力••适合高精度传动适合中等功率传动••噪音较低应用最为广泛••需要精确对中多种规格可选••选择合适的带材和类型对于带传动系统的性能和寿命至关重要需根据具体工况条件（如功率、速度、环境等）进行合理选择第二章带传动的类型与结构本章将详细介绍各种类型带传动的结构特点、工作原理及应用场景，帮助读者深入理解不同带传动系统的技术特性本章内容学习目标平带传动的结构与特点识别各类带传动系统••带传动系统详解理解不同带传动的适用场合•V•同步带传动技术掌握带轮设计的基本原则••不同带传动布置形式能够选择合适的带传动类型••带轮设计与材料选择•平带传动平带传动是历史最悠久的带传动形式，其带体截面为矩形，结构简单主要特点结构最为简单，制造成本低•适合长距离传动（中心距可达米以上）•10传动效率高，可达•95-98%运行速度可达，超过其他带传动形式•100m/s适应性强，可用于开式、交叉式、半交叉式等多种布置•典型应用轻工业的输送机系统•纺织机械中的传动装置•平带通常采用皮革、橡胶帆布或合成材料制成，表面需印刷机械和造纸设备要保持一定的粗糙度以增加摩擦力现代平带多为复合•结构，内层为高强度材料，外层为高摩擦系数材料农业机械中的轻载传动•带传动VV带主要类型普通V带标准截面，适用于一般工况窄V带截面高度增加，传动能力提高多楔带背部平，底部有多个形楔，适合小直径带轮V带是当今最常用的传动带类型，因其截面形状呈形而得名V VV带工作时，楔入带轮槽中，产生楔入效应，大大增加了传递扭矩的齿形V带能力底部有横向切口，提高柔性，适合高速传动带传动效率为，适合中等功率传动（可达数百千瓦），广泛应用于汽车发动机皮带传动系统、V94-97%压缩机、泵类设备和工业机械等领域同步带传动同步带（也称齿形带或正时带）是带体表面有齿，与带轮齿槽啮合传递动力的带传动形式它结合了链传动的精确性和带传动的平稳性主要特点无相对滑动，传动比恒定，精度高•适合要求精确同步的场合•传动效率高达•98%噪音低，振动小，免维护•速度可达，远高于链传动•80m/s不需要高预紧力，轴承负荷小•齿形种类梯形齿经典设计，适用范围广•圆弧齿承载能力高，噪音低•同步带广泛应用于抛物线齿高速传动性能优异•汽车发动机正时系统•数控机床和精密仪器•机器人关节传动•自动化设备中的精确定位传动•打印机和计算机外设•3D开式与交叉式带传动开式带传动交叉式带传动带轮同向转动，带不扭转，是最基本的带传动形式适用于大多数常规应用场合，传动效率最高，带呈字形，带轮反向旋转适用于需要改变旋转方向的场合，但带的磨损较快，效率略低8带的使用寿命最长两轴平行•两轴平行•带轮反向旋转•带轮同向旋转•带体扭转°•180传动带不扭转•接触角增大•接触角较大•带磨损较快•除此之外，还有半交叉式、角向式、张紧轮式等多种带传动布置形式，可根据具体应用需求灵活选择带传动中的滑轮（带轮）带轮是带传动系统中传递动力的关键部件，其设计直接影响传动性能和使用寿命带轮材料选择铸铁经济耐用，适合一般工况•钢强度高，适合高速高负荷场合•铝合金重量轻，适合高速低负荷场合•塑料成本低，噪音小，适合轻载场合•带轮设计考虑因素带轮直径影响传动比和带的弯曲应力•带轮宽度影响承载能力和带的横向稳定性•槽型设计影响带与轮的接触效果和传动效率•轮缘高度影响带的定位和防脱落能力•带轮槽型标准平衡质量影响高速运转时的振动•不同类型的带需要匹配特定的带轮槽型平带轮通常略微拱形表面，增加带的自定心能力•带轮槽角通常为°°，符合国家标准•V32-40同步带轮齿槽尺寸和形状必须与带齿精确匹配•多楔带轮多个小形槽，间距和角度标准化•V带轮的制造精度和表面质量直接影响带传动的平稳性和寿命，特别是对于高速传动场合第三章带传动设计计算本章将详细介绍带传动系统的设计计算方法，包括参数选择、力学分析和性能校核，帮助读者掌握带传动系统的科学设计方法010203设计步骤总览关键参数定义带长计算0405张力计算V带设计实例设计步骤总览确定传递功率和转速选择带型和带轮尺寸根据工作机械的实际需求，确定额定功率、主动轮转速₁和从动轮根据设计功率和转速范围，从标准图表中选择合适的带型然后确定P n转速₂设计功率需考虑工作条件系数×带轮直径₁和₂，使传动比₁₂₂₁n KPd=P KD D i=n/n=D/D计算带速和中心距校核带的张力和寿命带速×₁×₁中心距通常取计算带的有效张力和单位张力，确保在安全范围内计算带的弯曲次v=πD n/60m/s C₁₂，过小会影响带的使用寿命，过大会增加带的成本数，确保不超过带材的疲劳限制

0.7~2D+D带传动设计是一个反复优化的过程，需要在满足技术要求的前提下，兼顾经济性和可靠性，最终确定最佳设计方案关键参数定义基本几何参数驱动轮直径₁•D从动轮直径₂•D中心距•C带长•L带宽（平带）或高度（带）•b hV传动参数传动比₁₂₂₁•i=n/n=D/D带速×₁×₁•v=πD n/60m/s角度接触°₂₁•θ=180-2arcsinD-D/2C包角系数•Cθ=1-[180-θ/180]^3这些参数是带传动设计计算的基础，准确定义和计算这些参数是设计成功的关键带长计算公式带长的准确计算对于带传动系统的设计至关重要带长过长会导致打滑，过短会增加带的应力和磨损带长计算公式其中带长•L—mm中心距•C—mm₁小带轮直径•D—mm₂大带轮直径•D—mm标准带长选择注意事项计算出理论带长后，需要从标准带长系列中选择最接近的规格，然后反算实际中心距优先选择标准系列带长•调整中心距适应标准带长•考虑带的安装余量•其中₁₂考虑带的弹性伸长b=4L-2πD+D•不同类型带有不同的标准系列•张力计算与角度接触带传动中，紧边张力₁和松边张力₂的差值产生了有效张力，驱动了从动轮转动张力计算对于保证传动效率和带T T的使用寿命至关重要欧拉公式描述带传动张力关系其中₁紧边张力•T—N₂松边张力•T—N摩擦系数•μ—包角•θ—rad自然对数的底数•e—角度接触计算公式传递功率与张力和带速的关系张力计算要点初始张力₀应适当设置，过大会增加轴承负荷，过小会导致打滑•T带中，由于楔入效应，有效摩擦系数增大•V包角越大，能传递的扭矩越大•带设计实例V设计一个带传动系统，用于驱动一台水泵已知条件电动机功率，转速，水泵工作转速要求V80hp1800rpm1200rpm步骤1确定设计功率工况系数取（中等负荷）K

1.2设计功率××Pd=P K=80hp

1.2=96hp≈

71.6kW步骤2选择带型根据设计功率和小带轮转速，从标准图表查得适合使用型带C V步骤3确定带轮尺寸选择小带轮直径₁（最小允许直径）D=200mm≥计算大带轮直径₂₁××D=D i=200mm1800/1200=300mm步骤4计算带长和带数中心距初选₁₂C=

1.5D+D=

1.5200+300=750mm计算理论带长L=2328mm选择标准带长L=2360mm修正中心距C=766mm计算单带传递功率₀P=

4.2kW需要带数₀条z=Pd/P=

71.6/

4.2≈17步骤5校核安全系数计算实际安全系数，设计满足要求s=

1.35[s]=

1.2第四章带传动的应用与维护本章将介绍带传动在各行业的典型应用，以及带传动系统的常见故障、诊断方法和维护保养技术，帮助读者掌握带传动系统的实际应用和管理技能本章内容学习目标带传动的典型应用了解带传动的广泛应用••常见故障分析识别常见故障现象和原因••故障诊断方法掌握基本维护保养方法••维护保养要点理解节能优化的途径••传动效率与节能•带传动的典型应用汽车发动机传动系统工业机械动力传递农业机械与输送设备在汽车发动机中，带传动系统用于驱动多个辅助在工业生产中，带传动广泛应用于在农业和物料输送领域设备，包括金属加工机床（主轴驱动）联合收割机（割台驱动）••发电机（保证电力供应）•矿山设备（输送机、破碎机）播种机（种子分配系统）••水泵（冷却系统循环）•纺织机械（纱线传送）大型输送机（物料运输）••空调压缩机（车内温度调节）•印刷设备（纸张输送）分拣设备（产品分类）••动力转向泵（辅助转向）•风机与泵类（动力传递）包装设备（生产线传动）••正时系统（气门与活塞同步）•带传动的应用几乎遍布所有工业领域，其简单可靠的特性使其成为许多机械系统的首选传动方式带传动常见故障打滑磨损断带表现为带轮转动但从动轮速度不稳或低于设表现为带表面粗糙、带厚度减小、带侧面表现为带突然断裂，完全失去传动功能V计值磨光主要原因主要原因主要原因瞬时过载或冲击负荷•带张力不足或调整不当带与带轮不匹配••带老化或材料疲劳•带轮表面过度光滑或油污污染带轮槽磨损变形••带受到异物切割•负载过大超出带的承载能力环境中有磨蚀性粉尘••带弯曲半径过小•带老化导致弹性降低带张力过大••环境温度过高或化学腐蚀•带轮不对中•此外，还有噪音异常、带偏移、带过热等故障现象及时发现并解决这些故障，可以避免设备损坏和生产中断故障诊断方法视觉检查检查带表面是否有裂纹、磨损或异常变形•观察带运行是否稳定，有无摆动或振动•检查带轮是否有磨损、变形或积垢•确认带与带轮的对中情况•检查带的松紧度（静态时轻压应下陷带宽的）•1/64~1/32张力测量使用张力计测量带的张力是否在规定范围内•检查张紧装置的工作状态•测量带的偏转力与位移关系•听觉检测运行时是否有异常噪音（啸叫、拍打声）温度检测•启动和停止时是否有不正常声音•使用红外测温仪检测带和带轮温度•负载变化时声音是否异常•正常温升应不超过周围环境°•30C局部过热表明有严重摩擦或打滑•运行参数监测检测转速波动和传动比变化•监测功率消耗是否异常•分析振动频谱特征•维护保养要点1日常检查目视检查带的表面状况，无明显损伤•检查运行噪音和振动是否正常•2定期维护（月度）观察带的跟踪情况，确保不偏离带轮•检查并调整带的张力至适当水平•清洁带轮表面，去除积垢和油污•3季度维护检查带轮对中情况，必要时进行调整•全面检查带的老化和疲劳状况测量带的磨损程度，记录数据••检查带轮槽的磨损和变形情况•4年度大修检查轴承和支撑结构的稳定性•测试传动比和效率是否符合要求更换老化或损坏的传动带••检修或更换磨损的带轮•检查轴承并更换润滑剂•检查整个传动系统的对中和平衡•优良的维护保养可以延长带传动系统的使用寿命，减少故障停机时间，提高设备的可靠性和生产效率传动效率与节能带传动效率影响因素带的类型与材料（同步带效率最高，可达）•98%带轮直径（直径越大，弯曲损失越小）•带预紧力（过大或过小都会降低效率）•带速（过高或过低都会影响效率）•环境条件（温度、湿度、灰尘等）•节能改进措施选用高效带型（如同步带替代普通带）•V合理设计带轮直径（在允许范围内尽量大）•优化中心距和带长（减少不必要的摩擦）•定期维护和调整（保持最佳工作状态）•使用高效润滑剂（减少摩擦损失）•能耗计算与评估传动效率输出功率输入功率η=/能量损失主要来源带的弯曲和回复损失（约占）•30%带与带轮之间的滑动摩擦（约占）•40%带的蠕变和滞后损失（约占）•20%轴承和风阻损失（约占）•10%通过优化设计和维护，一个老旧的带传动系统效率可提高，带来可观的能源节约5-15%现代带传动技术趋势智能监测技术高性能复合材料带集成传感器监测带的张力、温度和磨损状况，实时数据采集和分析，预测性维护，提前发现潜在采用纳米复合材料、芳纶纤维等高强度材料制造故障传动带，提高承载能力和使用寿命，同时减轻重量和降低噪音环保可持续材料开发生物基和可回收材料制造传动带，减少对环境的影响，符合绿色制造理念和环保法优化设计软件规要求利用计算机辅助设计和仿真技术，优化带传动系集成化传动系统统的结构和参数，减少试错成本，提高设计精度带传动与电子控制系统集成，实现变速、自动张紧和智能调节，提高系统的适应性和效率带传动技术虽然历史悠久，但仍在不断创新和发展，新材料、新工艺和智能技术的应用正在推动这一传统传动方式迈向更高效、更可靠的未来视觉辅助带传动结构示意图平带结构V带结构同步带结构截面为矩形截面呈梯形带体表面有齿•••表面光滑或轻微粗糙边缘与带轮槽壁接触带齿与带轮齿槽啮合•••带轮略呈拱形楔入效应增大摩擦力内部有钢丝或芳纶增强层•••接触面积大通常有纤维增强层齿形有多种标准化规格•••主要依靠表面摩擦力传递动力多种标准化截面规格依靠啮合力传递动力•••不同类型带传动的结构设计直接影响其性能特点和适用场合设计时需要根据实际需求选择合适的带类型和结构形式视觉辅助带设计计算流程图V输入参数所需传递功率•P主动轮转速₁•n从动轮转速₂•n工作条件描述•初步计算确定工况系数•K计算设计功率וPd=P K计算传动比₁₂•i=n/n选择带型和带轮根据和₁选择带型•Pd n确定最小带轮直径₁•D计算大带轮直径₂₁וD=D i计算带长和带数确定初始中心距•C计算理论带长•L选择标准带长•修正实际中心距•计算所需带数•z校核计算计算带速•v检查带速是否在允许范围内•计算带的张力和应力•校核安全系数•视觉辅助带传动故障案例照片打滑带磨损带断带图中可见带在带轮上产生相对滑动，通常伴随着图中可见带侧面严重磨损，表面粗糙，有些地方图中可见带完全断裂，断面处可能呈现疲劳断裂带表面过度光滑和发热现象纤维已经外露特征或撕裂特征主要原因张力不足、带轮表面光滑或有油污、主要原因带轮不对中、带轮槽磨损、环境中有主要原因瞬时过载、材料老化、受到外物切割负载过大磨蚀性物质解决方法重新调整张力、清洁带轮表面、检查解决方法重新对中带轮、更换磨损带轮、加装解决方法检查过载保护、定期更换老化带、清负载是否超出设计范围防护罩避免异物进入除传动区域异物及时识别这些故障征兆，可以在带完全失效前采取措施，避免设备停机和更大的损失课堂互动设计一个简单带传动V设计要求设计一个带传动系统，用于从电动机（转速）向风机（转速）传递动力V15kW1450rpm970rpm工作环境为普通室内，每天工作小时8设计任务选择合适的带型号

1.V确定带轮直径和中心距

2.计算带长和所需带数

3.校核设计是否满足要求

4.分组讨论设计方案，比较不同设计的优缺点，选出最佳设计并说明理由参考解答框架工况系数选择普通环境，中等负荷，取

1.K K=

1.2设计功率×

2.Pd=15kW

1.2=18kW传动比

3.i=1450/970≈

1.5带型选择根据功率和转速，选择型带

4.B V带轮直径初选小带轮直径₁

5.D=160mm大带轮直径₂₁××

6.D=Di=160mm

1.5=240mm中心距初选₁₂

7.C=

1.5D+D=600mm总结与展望带传动的核心价值未来发展趋势带传动作为机械动力传递的重要方式，以其结构简单、成本低、运行平稳、维新型复合材料提高带的强度和耐久性•护方便等优势，在现代工业中仍然扮演着不可或缺的角色智能监测技术实现预测性维护•理论与实践结合计算机辅助优化设计提高传动效率•绿色环保材料减少环境影响•掌握带传动的基础理论、设计计算方法和实际应用技巧，对于机械工程师和维集成化设计满足特殊应用需求护人员具有重要意义通过科学设计和合理维护，可以确保带传动系统高效可•靠运行带传动技术虽然历史悠久，但仍在不断创新和发展，未来将继续在机械传动领域发挥重要作用欢迎提问与讨论，共同探索带传动技术的应用与创新！。