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机械设计基础：第 191–200 页

机械设计基础 课堂笔记
例
a0 = (0.7 ∼ 2) × (D1 + D2)
基准长度 Ld 的计算与选取
• 由初选中心距计算基准长度计算值 L₀
• 在 L₀ 计算值基础上，查标准选取标准基准长度 Ld（基准长度有标准系列）
• 选取标准基准长度后，进一步计算实际中心距
包角 α₁ 的验算
• 包角 α₁ = 180° - (d₂ - d₁)/a × 57.3°（与基准直径和中心距有关， 单位为度）
• 包角一般要求大于 90°，通常为 90°∼120°
Study Notes 191 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
带的根数 z 的计算
• 带的根数计算公式：z = Pc / [(P₀ + ΔP₀) × K_L × K_α]
• P₀ 为单根普通 V 带的基本额定功率（查表 8.5）
定义
单根普通 V 带基本额定功率 P₀： 在特定条件下 （包角180°、 特定带长、 传动
平稳）单根 V 带能传递的功率。
• 由于 P₀ 是在特定实验条件下得到的，实际使用条件不同，需对 P₀ 进行三项
修正：
例
P₀ 的修正原因与实验条件一一对应：
1. 实验时包角 180°（传动比 i=1） ，实际减速装置i>1，大带轮直径增大、弯
曲应力减小、传动能力增加 → 引入额定功率增量 ΔP₀
2. 实验时特定带长，实际带长可能不同。带长则应力循环次数少、寿命长 →
引入带长修正系数 K_L
3. 实验时包角 180°，实际小带轮包角 <180°，功率减小 → 引入包角修正系
数 K_α
• 计算得到的根数需圆整为整数
• 带的根数不宜过多（一般 <10，通常 3∼5 根） ，过多则受力不均匀
注意
带的根数不能是小数，需圆整。根数过多虽承载能力高，但各根带受力不均匀，
一般不超过 10 根，常见为 3∼5 根。
• 计算公式：z = Pc / [(p0 + Δp0) × kl × Kα]
• Pc 为计算功率（传递功率 × 使用系数 KA）
• p0 为单根普通 V 带基本额定功率（表 8.5）
定义
单根普通 V 带基本额定功率 p0 是在特定条件下（包角 180°、特定带长、传动
平稳）测得的额定功率。
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机械设计基础 课堂笔记
注意
实际使用条件与 p0 的实验条件不同， 不能直接用Pc / p0 求根数， 必须对p0 进
行三项修正：
1. 传动比大于 1 → 引入额定功率增量 Δp0
2. 带长与特定带长不同 → 引入带长修正系数 kl
3. 小带轮包角小于 180° → 引入包角修正系数 Kα
• 计算出的 z 需圆整为整数
• 带的根数不宜过多，一般小于 10，通常取 3 ∼ 5 根；根数过多则各带受力不均
小带轮基准直径与转速对 p0 的影响
• 单根 V 带基本额定功率 p0 与带的型号（A、B、C） 、小带轮基准直径、小带轮
转速有关
• 表中 p0 按小带轮基准直径和转速给出离散值，如转速 800、980 对应不同 p0
注意
当小带轮转速介于表中两值之间 （如900 介于 800 与 980 之间） 时， 不能直接取
邻近值，需用线性插值法确定 p0。
额定功率增量 Δp0
• Δp0 与传动比大小有关，传动比越大，Δp0 越大
• 传动比大于 1 时， 大带轮基准直径增大， 弯曲应力减小， 传动能力增加， 故引入
功率增量 Δp0
带长修正系数 kl
• 对应表 8.2，按基准长度 Ld 查取
• 设计时先计算基准长度计算值 L0，再在标准中选取接近的标准基准长度 Ld，据
此查 kl
• 例：A 型带，基准长度 2240 mm，对应 kl = 1.06
注意
教材/PPT 所用标准可能非最新，教师提到最新 GB 标准为 2022 版，实际设计
时应以最新标准为准。
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机械设计基础 课堂笔记
包角修正系数 Kα
• 包角越大，修正系数越大；包角 180° 时 Kα = 1
• 小带轮包角最大为 180°，大带轮包角可大于 180°
• 包角小于 180° 时 Kα 减小，但包角一般不应小于 120° 左右
初拉力 F0
• 初拉力是带张紧在带轮上的力，应适当
• 初拉力过小：带未张紧，传动能力不足
• 初拉力过大：带可能被拉断
定义
初拉力 F0 是带传动中带张紧在带轮上的初始拉力，其大小影响带的传动能力
与寿命。
• F0 为经验公式 （由V 带标准给定） ，与计算功率、 带的根数、 带速、 包角修正系
数 Kα、每米质量及速度有关
• 公式不需死记，但课设中带传动设计必须会使用
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机械设计基础 课堂笔记
压轴力 Fq（作用在轴上的载荷）
• 带轮装在轴上，带传动对轴产生外载荷，即压轴力 Fq
• 轴进行强度校核时必须计入该载荷，不能遗漏
• Fq 与初拉力 F0、带的根数 z、小带轮包角 α1 有关
例
Fq = 2 × F0 × z × sin(α1/2) 其中 β + α1 = 180° ，故用 sin(α1/2) 表示。
• 公式不需死记，但轴校核中必须正确使用并一一对应
带轮结构
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机械设计基础 课堂笔记
• 带轮结构分为：实心式、腹板式、轮辐式，与齿轮结构相似
• 实心式用于小直径带轮，腹板式用于中等直径，轮辐式用于大直径
轮槽楔角
• 带的楔角（轮槽角）应比 40° 小
• 楔角大小与基准直径有关：基准直径越小，楔角越小
注意
带轮越小（基准直径小） ，轮槽楔角应越小，不能按固定40° 设计。
轮槽尺寸参数 e、f、B
• f：最外侧槽到轮缘边缘的距离
• e：相邻两槽中心之间的距离
• B：带轮总宽度
例
已知带的根数 z，则带轮宽度 B = f + (z - 1) × e
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机械设计基础 课堂笔记
大带轮基准直径的确定
• 大带轮基准直径由传动比和小带轮基准直径确定，通过公式 8-17 计算
• 计算值需圆整为整数，并在标准系列中选取
注意
小带轮基准直径不宜选得过大，否则大带轮更大，传动机构过于庞大。一般取
比最小基准直径稍大一点，或直接取最小基准直径。
带速验算
• 带速 v 用带轮线速度计算，忽略弹性滑动，v1 = v2
• 一般范围：5 ∼ 25 m/s
注意
带速不能太小： 速度小、 功率一定时， 有效拉力F 增大， 摩擦力总和需增大， 超
过极限值会打滑。故带传动宜放在高速级。带速不能太大：线速度大则离心力
大，带与带轮压紧力减小，摩擦力下降，传动能力下降，且影响带的疲劳寿命
与强度。
基准长度 Ld 的确定
• 由初选中心距计算基准长度计算值 L0
• 在标准中选取接近的标准基准长度 Ld
• 再根据 Ld 计算实际中心距
包角 α1 的验算
• 小带轮包角 α1 = 180° - ( 与基准直径和中心距有关的量)，单位为度
• 包角一般应大于 90°，通常取 90° ∼ 120°
10 月 23 日
带轮宽度 B 与轴段设计的关系
• 带轮宽度 B 是带轮的重要结构参数，直接影响与之配合的轴段长度设计。
• 带轮需与轴配合（带轮上有孔） ，轴段长度需与带轮宽度匹配。
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机械设计基础 课堂笔记
• 轴可视为一根梁，带轮位置处受压轴力（外载荷） ，校核轴时需明确轴段长度、
形状及载荷作用位置。
• 载荷在课本中一般按集中力处理，压轴力也按集中力作用在带轮位置。
带轮宽度 B 的计算公式
• 带轮宽度 B 与带的根数 z 有关，槽数等于带的根数。
• 计算公式：B = 2f + (z - 1) × e
– f：带轮最边缘到第一个槽中心线的距离，两侧对称。
– e：相邻两槽中心线之间的距离。
– z：带的根数（槽数） 。
• 例：z = 2 时，B = 2f + e ；z = 6 时，B = 2f + 5e 。
例
若带轮有 2 个槽（装 2 根带） ，则B = 2f + (2-1)e = 2f + e 。两侧各一个 f，中间
加一个 e。
V 带与带轮槽的正确配合
• V 带是非金属件，图中用网格线表示；带轮槽为 V 型槽。
• V 带嵌入 V 型槽时，不能嵌到槽的最底部，带底面与槽底之间应留有一段距离。
• V 带与槽要紧密嵌合，靠摩擦力传递运动。
注意
V 带的楔角是标准值 40°，而带轮槽的槽角 （翻角）应比40° 小，这样才能使
带紧紧嵌入槽中，保证足够的摩擦力。判断带与槽配合是否正确时，需检查带
是否未触底、槽角是否小于带楔角。
• 槽角（翻角）的大小与带的基准直径 d 有关。
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机械设计基础 课堂笔记
带传动的张紧原因
• 带在安装时需张紧到带轮上，但带是非金属件，长期张紧运行会产生松弛。
• 摩擦型带传动必须有预紧力才能正常工作，预紧力随时间松弛后需重新张紧。
张紧方法一：调整中心距
• 张紧方法分两大类：中心距可调整、中心距不可调整。
• 中心距可调整时，通过移动电机（带轮）位置改变两带轮中心距。
• 电机安装在滑轨上，沿滑轨移动即可增大或减小中心距，调整到位后用调整螺
钉固定。
• 适用于水平布置的带传动。
• 带传动与水平方向有倾角时，同样可通过调整螺栓沿倾角方向移动来调整中心
距，调整后拧紧螺栓固定。
例
电机装在滑轨上，向一侧移动则中心距变大，向另一侧移动则中心距变小，调
整后用螺钉锁紧。
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张紧方法二：张紧轮（中心距不可调时）
• 中心距不能调整时，采用张紧轮，通过平衡锤将张紧轮压紧在带上，保持张紧。
注意
张紧轮应靠近大带轮，而不是小带轮。因为张紧轮靠近小带轮会使小带轮包角
减小， 包角太小则有效接触带长不足、 摩擦力不够。 包角一般要求不小于90°，
通常约 120°。
• 张紧轮一般装在松边（紧边在下、松边在上时，张紧轮装在下方松边侧） 。
张紧方法三：自动张紧
• 利用重力和带轮上的制动力矩，使带轮随浮动架绕固定轴摆动，自动调整中心
距。
• 本质上仍属于可调整中心距的类别，通过自动装置实现中心距调整。
同步带（同步齿形带）的特点
• 同步带以钢丝为抗拉体，外包聚氨酯或橡胶。
• 靠带齿与带轮轮齿相互啮合 （齿槽啮合） 传动， 无相对滑动， 圆周速度同步， 故
称同步带或齿形带。
定义
同步带（同步齿形带） ：以钢丝为抗拉体、外包聚氨酯或橡胶，依靠带齿与带轮
轮齿啮合传动、无相对滑动的带传动。
• 传动比恒定，类似齿轮传动；结构紧凑。
• 成本相对较高，制造和安装精度要求高。
Study Notes 200 / 344 先看条件，再套公式

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