知识要求：

1．掌握V带的结构和型号；

2．了解V带的受力情况及链传动的基本特性；

3．掌握带传动的张紧方法及带传动的安装与维护。

技能要求：

能够掌握带传动和链传动在生产中的应用。

带传动和链传动是机械传动中主要的传动形式。汽车上的发动机、风扇等均由曲轴通过带传动进行驱动，而进、排气门的驱动则由链传动来实现。

1．普通V带的结构

标准普通V带的横截面结构如图2－8所示，由抗拉体2、顶胶1、底胶3以及包布层4组成。抗拉体是承受载荷的主体，有如图2－8（a）所示的线绳结构和图2－8（b）所示的帘布结构两种。

图2－8　普通V带的横截面结构
（a）线绳结构；（b）帘布结构1—顶胶；2—抗拉体；3—底胶；4—包布层

帘布结构抗拉体的抗拉强度高，线绳结构柔韧性好，抗弯曲强度高。顶胶、底胶的材料为橡胶，包布层材料为橡胶帆布。

2．尺寸标准

V带在规定张紧力下弯绕在带轮上时外层受拉伸变长，内层受压缩变短，两层之间存在一长度不变的中性层，沿中性层形成的面称为截面。普通V带的截面尺寸如表2－1所示。截面的宽度称为节宽bp。截面的周长为带的基准长度ld。

表2－1　普通V带截面尺寸

按GB／T11544—1997的规定，普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，截面高度与节宽的比值为0.7。带的截面尺寸如表2－1所示。窄V带的强力层采用高强度绳芯，能承受较大的预紧力，且可挠曲次数增加，当带高与普通V带相同时，其带宽较普通V带小约1／3，而承载能力可提高1.5～2.5倍。在传递相同功率时，带轮宽度和直径可减小，费用比普通V带降低20％～40％，故应用日益广泛。V带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上，以供识别和选用。

例：B2240GB／T11544—1997，表示B型V带，带的基准长度为2240mm。

1．传动比计算

带传动的传动比是主动轮的转速n1（r／min）与从动轮的转速n2（r／min）的比值，也是主、从动轮基准直径db的反比，即

由于带传动存在打滑现象，所以不能保证恒定的传动比。

2．带传动的受力分析

带传动必须以一定的张紧力安装在带轮上。不工作时，如图2－9（a）所示，带两边承受相等的拉力，称为初拉力F0。

如图2－9（b）所示，工作时带和带轮接触面间产生摩擦力，绕入主动轮的一边被拉紧，拉力由F0增大到F1，称为紧边；离开主动轮的一边被放松，拉力由F0减小为F2，称为松边。

图2－9　带传动受力分析

因为带的总长近似不变，所以紧边拉力的增加量F1－F0应等于松边拉力的减少量F0－F2，即

紧边和松边的拉力之差F称为带传动的有效圆周力，即

在带传动中，有效圆周力实际上等于带与带轮接触部分摩擦力的总和。在初拉力一定的情况下，带与带轮之间的摩擦力是有限的，当所要传递的圆周力超过该极限值时，带将在带轮上打滑，使带磨损加剧、从动轮转速急剧降低，甚至停止转动，失去正常工作能力。

带传动所传递的功率为

式中：P——带传动传递的功率（kW）；

F——有效圆周力（N）；

v——带的速度（m／s）。

当传动带和带轮间有全面滑动趋势时，摩擦力就会达到最大值，即有效圆周力达到最大值。此时，紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系可用欧拉公式表示为

式中：F1，F2——紧边和松边的拉力（N）；

f——带与带轮接触面的当量摩擦系数（N）；

α——带在带轮上的包角（rad）；

e——自然对数的底，e≈2.718。

3．带传动的应力分析

带在工作过程中主要承受拉应力、离心应力和弯曲应力三种应力。

（1）由紧边拉力和松边拉力产生的拉应力

紧边拉应力：

松边拉应力：

式中：A——接触面积（mm2）；

F1，F2——有效圆周力（N）；

σ1，σ2——拉应力（MPa）。

沿带转动的方向，绕在主动轮上带的拉应力由σ1逐渐降到σ2，绕在从动轮上带的拉应力则由σ2逐渐增加到σ1。

（2）由离心力Fc产生的离心拉应力

带在带轮上做圆周运动时，带本身的质量将引起离心力，由此引起的离心拉应力作用于整条带上，其值为

式中：q——每米带长的质量（kg／m）；

v——带传动的线速度（m／s）；

Fc——离心力（N）；

σc——离心拉应力（MPa）。

（3）由带弯曲变形产生的弯曲应力

带绕在带轮上会产生弯曲应力，其中V带外层处的弯曲应力最大。由材料力学公式可得

式中：E——带的弹性模量（MPa）；

ha——带的最外层到节面的距离（mm）；

dd——带轮的基准直径（mm）；

σb——弯曲应力（MPa）。

由式（2－10）可知，ha越大、dd越小，带的弯曲应力σb就越大，如果带传动的两个带轮直径不同，则带绕在小带轮时产生的弯曲应力更大。为防止弯曲应力过大，对各种型号的V带都规定了最小带轮直径dmin，如表2－2所示。

表2－2　V带轮的最小基准直径

当带由紧边绕入小带轮时，其所受的应力达到最大值（图2－10），即

图2－10　带的应力分析

带的疲劳强度条件为

σmax＝σ1＋σc＋σb1≤［σ］

4．普通V带传动的选用

普通V带传动，首先根据所需传递的功率和主动轮的转速n1，选择V带的型号和根数；其次选取带轮直径dd，并保证dd≥dmin；最后确定带的基准长度ld。

选用时应注意的问题：

1）验算带轮的包角α。包角是指带与带轮接触面的弧长所对的中心角。包角α的大小对传动有很大影响，包角越小，接触面上摩擦力的总和就越小，传动能力越低。所以规定，小带轮上的包角α1≥120°。验算公式为

2）验算带的线速度v。带速的计算公式为

普通V带的线速度v应限制在5～25m／s。如果带速v过大，V带在做圆周运动时所产生的离心惯性力也越大，V带将被拉长，并有脱离轮面的趋势，导致摩擦力减小、传动能力下降。带速v也不能过小，因为P＝Fv，若带速v过小，当传递的功率P一定时，所需的有效圆周力F便会过大，当摩擦力的总和达不到所需的有效圆周力时，便会出现打滑现象。打滑是非常有害的，它会使传动带与轮缘表面发生显著滑动，加剧磨损，导致从动轮的转速下降，甚至使传动失效。

带传动的弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。

弹性滑动是由于带工作时紧边和松边存在拉力差，使带的两边弹性变形量不相等，从而引起带与带轮之间局部而微小的相对滑动，是不可避免的。弹性滑动会降低传动效率，引起带的磨损。

打滑则是由于过载而引起的带在带轮上的全面滑动，其会导致传动失效。

1．带传动的张紧

带传动工作一段时间后会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小、传动能力下降。为了保证带的传动能力，必须定期检查与重新张紧。常用张紧方法有以下几种。

（1）调整中心距

1）定期张紧。如图2－11（a）所示，将装有带轮的电动机装在滑轨上，旋转调节螺栓以增大或减小中心距，从而达到张紧或松开的目的。如图2－11（b）所示，把电动机装在一摆动底座上，通过调节调整螺栓来调节中心距，从而达到张紧的目的。

图2－11　带传动定期张紧装置
1—滑轨；2—调整螺栓；3—摆动轴；4—摇摆架；5—机座；6—调整螺杆

2）自动张紧。把电动机装在如图2－12所示的摇摆架上，利用电动机的自重，使电动机轴心绕铰点摆动轴摆动，拉大中心距，以达到自动张紧的目的。

图2－12　自动张紧装置

（2）采用张紧轮

当带传动的中心距不能调节时，可通过张紧轮将带张紧。图2－13（a）所示为摆锤式自动张紧装置，其依靠摆捶重力使张紧轮自动张紧。图2－13（b）所示为定期张紧装置，定期调整张紧轮的位置可达到张紧的目的。

图2－13　张紧轮的布置
（a）摆锤式自动张紧装置；（b）定期张紧装置

V带和同步齿形带张紧时，张紧轮一般放在带的松边内侧并应尽量靠近大带轮一边，这样可使带只受单向弯曲，且小带轮的包角不致过分减小。(www.daowen.com)

平带传动时，张紧轮一般应放在松边外侧，并靠近小带轮处。这样可使小带轮包角增大，以提高平带的传动能力。

2．带传动的安装与维护

正确的安装和维护是保证带传动正常工作、延长带使用寿命的有效措施，一般应注意以下几点：

图2－14　带轮的安装

1）平行轴传动时各带轮的轴线必须保持规定的平行度。在V带传动中，主、从动轮轮槽必须调整在同一平面内，误差不得超过±20′，否则会引起V带的扭曲而使两侧面过早磨损，如图2－14所示。

2）套装带时不得强行撬入，应先将中心距缩小，将带套在带轮上，再逐渐调大中心距而拉紧带，直至所加测试力G满足规定的挠度1.6a／100为止。

3）多根V带传动时，为避免各根V带载荷分布不均，带的配组公差（请参阅有关手册）应在规定的范围内。

4）对带传动应定期检查并及时调整，发现损坏的V带应及时更换，新旧带、普通V带和窄V带及不同规格的V带均不能混合使用。

5）带传动装置必须安装安全防护罩，这样既可防止绞伤人，又可以防止灰尘、油及其他杂物飞溅到带上影响传动。

同步齿形带属于啮合传动，传动带工作面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽进行啮合传动。

1．同步带的特点

1）无打滑现象，能保证准确的传动比。

2）带的厚度小、质量轻，所以允许的线速度v较高，一般v＝50m／s，P≤300kW，i＜10，使用温度为－20℃～80℃。

3）带的柔性好，所以带轮的直径可以较小。

4）传动带的耐油及抗老化性好。

2．同步齿形带的结构和规格

同步齿形带以钢丝绳为强力层，外覆聚氨酯或氯丁橡胶。同步齿形带分为单面带（单面有齿）和双面带两种，现以单面带为例进行说明：

1）节距pb是指在合适的张紧力下，同步齿形带相邻两齿对称中心线间的距离。

2）节线是指当同步齿形带垂直其底边弯曲时，同步齿形带中保持原长度不变的周线。

3）标准同步齿形带按节距大小共分为七种带型，其中MXL为最轻型，XXL为超轻型，XL为轻型，H为重型，XXH为超重型。

3．同步齿形带在汽车上的应用举例

图2－15所示为一汽大众奥迪100型轿车用的同步齿形带，用以实现曲轴与凸轮轴之间的定时传动。曲轴与凸轮轴的传动比为2∶1，所以从动轮凸轮轴上的带轮齿数是曲轴带轮齿数的2倍。中间轴带动分电器轴，要求其转速与凸轮轴转速相等。张紧轮的作用是使同步齿形带保持一定的张紧力，以保证传动带不松脱。这种同步齿形带由氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物以增加强度。采用同步齿形带传动，减少了噪声和机构的质量，降低了成本，近年来广泛应用在汽车发动机上。

图2－15　同步齿形带的应用
1—曲轴正时带轮；2—中间轴正时带轮；3—正时同步齿形带；4—张紧轮；5—凸轮轴正时带轮

1．滚子链的结构和标准

如图2－16所示，滚子链由滚子、套筒、销轴、内链板、外链板组成。为了减轻链条的重量并使链板各横截面强度相近（即近似符合等强度原则），内、外链板均制成“∞”字。

图2－16　滚子链结构

滚子链相邻两链节铰链副理论中心间的距离称为节距，用p表示，它是链传动的主要参数。节距大，则链的各部分尺寸大，传递的功率大，但重量也大，冲击和振动也随之增加。为了控制链传动的尺寸及减小传动时的动载荷，当传动的功率较大及转速较高时，可采用小节距的双排链或多排链，其中双排链的结构如图2－17所示。多排链由于受制造和安装精度的影响，各排链承受载荷不均匀，故排数不宜过多，一般应不超过四排。在多排链中，相邻两排链条中心线间的距离称为排距，用pt表示。

图2－17　双排链结构

滚子链的长度以链节数来表示，接头形式如图2－18所示。当链节数为偶数时，接头处可用开口销，如图2－18（a）所示，一般用于大节距链；也可以用弹簧锁片，如图2－18（b）所示，用于小节距链来固定。当链节数为奇数时，需采用如图2－18（c）所示的过渡链节。由于过渡链节在链条受拉时，除受拉力外，还要承受附加弯矩的作用，所以应尽量避免采用奇数链节。

图2－18　滚子链的接头形式
（a）开口销式；（b）弹簧锁片式；（c）过渡链节式

目前，传动用短节距精密滚子链已标准化（GB／T1243—1997），分为A、B两种系列，其中A系列为常用系列。下面列出了国标规定的A系列滚子链的主要参数。

滚子链的标记方法规定如下：

链号—排数×链节数　标准号

［例3－1］A系列，节距31.75mm，双排，60节的滚子链标记为：

20A—2×60　GB／T1243—1997

链轮齿形已标准化，故在设计时主要是确定其结构尺寸，合理地选择材料及热处理方法。

2．链轮的结构

图2－19所示为几种不同形式的链轮结构：小直径链轮采用整体式，如图2－19（a）所示；中等尺寸链轮采用孔板式，如图2－19（b）所示；大直径链轮（da＞200mm）常采用装配式结构，以便更换齿圈，装配方式可为焊接式（图2－19（c）），也可为螺栓连接式（图2－19（d））。

图2－19　链轮结构
（a）整体式；（b）孔板式；（c）焊接式；（d）螺栓连接式

3．链传动的布置、张紧及润滑

（1）链传动的合理布置

链传动的布置是否合理，对传动的工作能力及使用寿命都有较大影响。合理布置的原则如下：

1）链轮轴线应平行，两链轮的转动平面应在同一垂直平面内；

2）链轮中心线最好为水平或接近水平，倾角应不大于45°；

3）应使链条的紧边在上、松边在下（与带传动不同），以免松边垂度过大时干扰链与轮齿的正常啮合。

（2）链传动的张紧

链传动靠链条与链轮的啮合传递运动和转矩，不需要很大的张紧力。为了防止啮合不良和链条的抖动，链传动必须控制链条松边的垂度，即链传动要张紧，但其与带张紧的目的是不同的。链传动张紧的方法如下：

1）通过调整链轮中心距来张紧链轮；

2）拆除1～2个链节，缩短链长，使链张紧；

3）使用张紧轮张紧。当两链轮中心连线倾角大于60°时，应当设置张紧装置。

链传动张紧最常用的方法是通过移动链轮的位置来增大两轮的中心距。当中心距不可调时，可设张紧装置张紧，常用的张紧装置有以下几种：

①张紧轮。如图2－20（a）和图2－20（b）所示，它是利用弹簧或自重自动调整张紧轮的位置来张紧链条的；如图2－20（c）所示则是利用螺栓定期调整张紧轮的位置来张紧链条的。一般张紧轮应装在靠近主动链轮一端的松边上，且张紧轮的直径与小链轮的直径相近为好。张紧轮可以是有齿的链轮，也可以是无齿的滚轮。

②托板。如图2－20（d）所示，它是通过调整托板的位置张紧链条的。托板上最好衬以橡胶、塑料或胶木，以减少链条的磨损。这种方式一般用于中心距较大的链传动。

图2－20　链传动的张紧装置
（a），（b），（c）张紧轮；（d）托板

（3）链传动的润滑

链传动的润滑是影响传动工作能力和寿命的重要因素之一，润滑良好能缓和冲击、减少铰链磨损、延长其使用寿命。润滑方式可根据链速和链节距的大小查相关手册。润滑剂应加于松边，以便润滑油渗入各运动接触面。常用的链传动润滑剂有L－AN32油、L－AN46油和L－AN68油。

在链进行传动的过程中应注意保持链与链轮的良好工作状态，并按照规定的方法进行润滑、定期清洗链和链轮、检查其磨损情况及更换损坏的链节等。为了保证工作安全，可将链传动封闭在防护罩内，同时也可起到防尘及降低噪声的作用。

1．V带轮的结构

V带轮是由具有轮槽的轮缘（带轮的外缘部分）、轮辐（轮缘与轮毂相连的部分）和轮毂（带轮与轴相配的部分）三部分组成的，如图2－21所示。

图2－21　带轮的组成
1—轮缘；2—轮辐；3—轮毂

2．V带轮的类型

实心带轮（S型，图2－22（a））、辐板带轮（P型，图2－22（b））、孔板带轮（H型，图2－22（c））、椭圆轮辐带轮（E型，图2－22（d））。

图2－22　V带轮的类型
（a）实心带轮；（b）辐板带轮；（c）孔板带轮；（d）椭圆轮辐带轮

3．V带轮的材料

普通V带轮最常用的材料是灰铸铁，当带的速度v≤25m／s时，可用HT150；当带速v＝25～30m／s时，可用HT200；当v＞35m／s时，可用铸钢；传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料。

1）观察汽车上的V带实物，回答下列问题。

①V带的工作面是哪个面？

②V带是如何张紧的？应如何放松？

③V带由哪几部分组成？

④如何判断V带的张紧程度？

⑤如何区分V带的松边和紧边？

2）观察同步齿形带实物，回答下列问题：

①同步齿形带为什么不打滑？

②同步齿形带在发动机上能带动哪些零件精确地运动？③为什么不能用V带代替同步齿形带？

1．带张紧的目的是________。

A．减轻带的弹性滑动
B．提高带的寿命
C．改变带的运动方向
D．使带具有一定的初拉力

2．设计V带传动时，为防止________，应限制小带轮的最小直径。

A．带内的弯曲应力过大
B．小带轮上的包角过小
C．带的离心力过大
D．带的长度过长

3．一定型号的V带内弯曲应力的大小，与________成反比例关系。

A．带的线速度
B．带轮的直径
C．带轮上的包角
D．传动比