V带传动设计计算
1 V带传动的失效形式及设计准则
根据带传动的工作情况分析可知，V带传动的主要失效形式是：
⑴V带疲劳断裂：带的任一横截面上的应力将随着带的运转而循环变化。当应力循环达到一定次数，即运行一定时间后，V带在局部出现疲劳裂纹脱层，随之出现疏松状态甚至断裂，从而发生疲劳损坏，丧失传动能力。
⑵打滑：当工作外载荷超过V带传动的最大有效拉力时，带与小带轮沿整个工作面出现相对滑动，导致传动打滑失效。
因此，在不打滑前提下，保证带具有一定的疲劳强度和寿命是V带传动工作能力的设计计算准则。
单根V带既不打滑，又保证一定疲劳寿命时所能传递的额定功率P为
2 V带传动设计步骤和传动参数选择
1．选择V带型号
V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带等多种类型，其中普通V带应用最广，窄V带的使用也日见广泛。
普通V带由顶胶、抗拉体（承载层）、底胶和包布组成，如图11.9所示。抗拉体由帘布或线绳组成，是承受负载拉力的主体。其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩变形。线绳结构普通V带具有柔韧性好的特点，适用于带轮直径较小，转速较高的场合。
图11.9
窄V带采用合成纤维绳或钢丝绳作承载层，与普通V带相比，当高度相同时，其宽度比普通V带小约３０％。窄V带传递功率的能力比普通V带大，允许速度和挠曲次数高，传动中心距小。适用于大功率且结构要求紧凑的传动。
普通V带有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，窄V带有SPZ、SPA、SPB、SPC四种型号。各种型号带的截面尺寸及带轮沟槽尺寸见表11.1和表11.2。
V带都制成无接头的环形。各种型号带的基准长度见图11.10。
图11.10 V带的基准长度Ld
带的型号可根据计算功率PC和小带轮转速n1选取，普通V带见图11.11，窄V带见图11.12。计算功率
P C=K A P(11.12)
式中KA--工作情况系数，见表11.3；
P--名义传动功率（kW）。
当工况位于两种型号相邻区域时，可分别选取这两种型号进行计算，最后进行分析比较，选用较好者。
2. 确定带轮基准直径
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度bp 相对应的带轮直径称为基准直径d d，带轮基准直径系列见表11.4。
带轮愈小，传动尺寸结构越紧凑，但带的弯曲应力愈大，带容易疲劳断裂。为避免产生过大的弯曲应力，对各种型号的V带都规定了最小带轮基准直径ddmin ，见表11.5所示。
图11.13 ⑶实际中心距
7. 确定带的初拉力
初拉力的大小是保证带传动正常工作的重要因素。初拉力过小，摩擦力小，容易打滑；初拉力过大，带的寿命低，轴和轴承受力大。推荐单根V带张紧后的初拉力F0 为
图11.14
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：带式输送机 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 日期：2011年01月06日
目录 一、题目及总体分析 (1) 二、选择电动机 (2) 三、传动零件的计算 (7) 1）带传动的设计计算 (7) 2）减速箱的设计计算 (10) Ⅰ.高速齿轮的设计计算 (10) Ⅱ.低速齿轮的设计计算 (14) 四、轴、键、轴承的设计计算 (20) Ⅰ．输入轴及其轴承装置、键的设计 (20) Ⅱ．中间轴及其轴承装置、键的设计 (25) Ⅲ．输出轴及其轴承装置、键的设计 (29) 键连接的校核计算 (33) 轴承的校核计算 (35) 五、润滑与密封 (37) 六、箱体结构尺寸 (38) 七、设计总结 (39) 八、参考文献 (39)
一、题目及总体分析 题目：带式输送机传动装置 设计参数： 设计要求： 1).输送机运转方向不变，工作载荷稳定。 2).输送带鼓轮的传动效率取为0.97。 3).工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。设计内容： 1.装配图1张； 2.零件图3张； 3.设计说明书1份。 说明： 1.带式输送机提升物料：谷物、型砂、碎矿石、煤炭等； 2.输送机运转方向不变，工作载荷稳定； 3.输送带鼓轮的传动效率取为0.97； 4.工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。
装置分布如图： 1. 选择电动机类型和结构形式 按工作条件和要求选用一般用途的Y 系列三相异步电动机，卧式封闭。 2. 选择电动机的容量 电动机所需的工作效率为： d w d P P η= d P -电动机功率;w P -工作机所需功率; 工作机所需要功率为： w Fv P 1000 ＝ 传动装置的总效率为： 42d 1234ηηηηηη＝ 按表2-3确定各部分效率： V 带传动效率97.01=η， 滚动轴承传动效率20.97η＝， 三 相电压 380V
同步带传动类型及及设计计算标准 (GB-T10414?2-2002同步带轮设计标准) 圆弧齿同步带轮轮齿ArctoothTimingtooth 直边齿廓尺寸Dimensionoflineartypepulley
1、同步带轮的型式 2、齿型尺寸、公差及技术参数 3、各种型号同步带轮齿面宽度尺寸表 4、订购须知 圆弧齿轮传动类型： 1)圆弧圆柱齿轮分单圆弧齿轮和双圆弧齿轮。 2)单圆弧齿轮的接触线强度比同等条件下渐开线齿轮高，但弯曲强度比渐开线低。 3)圆弧齿轮主要采用软齿面或中硬齿面，采用硬齿面时一般用矮形齿。圆弧齿轮传动设计步骤： 1)简化设计：根据齿轮传动的传动功率、输入转速、传动比等条件，确定中心距、模数等主要参数。如果中心距、模数已知，可跳过这一
步。 2)几何设计计算：设计和计算齿轮的基本参数，并进行几何尺寸计算。 3)强度校核：在基本参数确定后，进行精确的齿面接触强度和齿根弯曲强度校核。 4)如果校核不满足强度要求，可以返回 圆弧齿轮传动的特点： 1)圆弧齿轮传动试点啮合传动，值适用于斜齿轮，不能用于直齿轮。 2)相对曲率半径比渐开线大，接触强度比渐开线高。 3)对中心距变动的敏感性比渐开线大。加工时，对切齿深度要求较高，不允许径向变位切削，并严格控制装配误差。 单圆弧齿轮传动 小齿轮的凸齿工作齿廓在节圆以外，齿廓圆心在节圆上；大齿轮的凹齿工作齿廓在节圆内，齿廓圆心略偏於节圆以外(图2单圆弧齿轮传动的嚙合情况)。由於大齿轮的齿廓圆弧半径p2略大於小齿轮的齿廓半径p1，故当两齿廓转到K点，其公法线通过节点c时，齿便接触，旋即分离，但与它相邻的另一端面的齿廓随即接触，即两轮齿K1﹑K'1、K2﹑K'2﹑K3﹑K'3……各点依次沿嚙合线接触。因此，圆弧齿轮任一端面上凹﹑凸齿廓仅作瞬时嚙合。一对新圆弧齿轮在理论上是瞬时点嚙合，故圆弧齿轮传动又常称为圆弧点嚙合齿轮传动。轮齿经过磨合后，实际上齿廓能沿齿高有相当长的一段线接触。圆弧齿轮传动的特点是：(1)综合曲率半径比渐开线齿轮传动大很多，其接触强度比渐开线齿轮传动约高0.5～1.5倍；
普通V 带传动设计 已知条件：P=15KW ，小带轮转速n=960r/min,传动比i=2,传动比允许误差≤±5%，轻度冲击；两班工作制。 一．V 带传动的设计计算： 1. 确定计算功率： 查P156表8-7得工作情况系数：A K =1.1 ca P =A K P=1.1×15=16.5Kw 2. 选择V 带的带型： 根据计算功率ca P 和小带轮转速1 n ，由P157图8-11选择V 带的带 型为：B 型 3. 初选小带轮的基准直径1 d d ： 查P155表8-6得：min )(d d =125 根据1 d d ≥min )(d d 查P157表8-8取：1 d d =200㎜ 验算带速v ：根据P150公式8-13得： v= = ???= ???m/s 1000 60960 20014.31000 6011n d d π10.05m/s 计算大带轮直径，由公式2 d d =i 1 d d 并根据P157表8-8加以适当圆整 取2 d d =400㎜ 4．确定中心距a ，并选择V 带的基准长度d L 根据P152公式8-20初定中心距0 a ：0.7（1 d d +2 d d ）≤0a ≤2(1d d +2 d d ) 得420≤0 a ≤1200 于是初定0 a =1000 计算相应的带长0Ld ：
据式0 d L ≈0 2a + + +)(2 21d d d d π0 2 124) (a d d d d - =1000 4)200400()400200(2 14.31000 22 ?-+ +?+ ?=2952 再根据P146表8-2选取：d L =3150 5.按P158式8-23计算实际中心距a : a ≈0 a + 2 d d L L -=1000+ 2 2952 3150-=1049 并根据公式 d d L a a L a a 03.0015.0max min +=-=】;的中心距的变化范围为1001.8~1143.5 6.验算小带轮上的包角1 a : 1α≈180°-(12d d d d -) a 3.57=180°-(400-200)1049 3.57 ? ≈169° 7.计算带的根数z: 由1 d d =200㎜和1n =960r/min,查P152表8-4a 取：0 P =3.77Kw ； 根据1 n =960r/min,i=2和B 型带，查P154表8-4b 取2：0 P ?=0.3； 查P155表8-5取：αK =0.98;查P146表8-2取：L K =1.07于是： = r P (0 P P ?+)α K L K 所以：Z== ??+?= ?+= 98 .007.1)3.077.3(15 1.1)(00L A r ca K K P P P K P P α 3.87 取Z=4根。 8.确定单根V 带得初拉力0 F : 查P149表8-3得B 型带的单位长度质量q=0.18kg/m,所以 根据P158式8-27得: min 0)(F =2 2 05 .1018.005 .10407.15.16)07.15.2(500)5.2(500 ?+???-? =+-qv zv K P K ca a α
同步带的设计计算 一、同步带概述 1.1.1同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 1.1.2同步带的特点
(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 1.1.3同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图4-2)。 图4-2 同步带承载绳断裂损坏 (2)、同步带的爬齿和跳齿
目录 一、设计任务书---------------------------------------------------2 二、传动方案的分析与拟定-----------------------------------3 三、电动机的选择计算------------------------------------------4 四、传动装置的运动及动力参数的选择和计算---------6 五、传动零件的设计计算--------------------------------------8 六、轴的设计计算------------------------------------------------16 七、滚动轴承的选择和计算-----------------------------------25 八、键连接的选择和计算--------------------------------------28 九、联轴器的选择------------------------------------------------29 十、减速器的润滑方式和密封类型的选择 润滑油的牌号选择和装油量计算----------------------30 十一、铸造减速器箱体的主要结构尺寸-------------------31 十二、设计小结----------------------------------------------------32 十三、参考文献----------------------------------------------------33
一、设计任务书 1.1机械课程设计的目的 课程设计是机械设计课程中的最后一个教学环节，也是第一次对学生进行较全面的机械设计训练。其目的是： 1.通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识， 来解决工程实际中的具体设计问题。通过设计实践，掌握机械设计的一般规律，培养分析和解决实际问题的能力。 2.培养机械设计的能力，通过传动方案的拟定，设计计算，结构设计，查阅有 关标准和规及编写设计计算说明书等各个环节，要求学生掌握一般机械传动装置的设计容、步骤和方法，并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。 1.2设计题目 设计运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮一级减速器。 1.3工作与生产条件 两班制工作，常温下连续单向运转，空载起动，载荷平稳，室工作，环境有轻度粉尘，每年工作300 天，减速器设计寿命10 年，电压为三相交流电 （220V/380V）. 运输带允许速度误差：± 5％ 1.4设计要求 根据给定的工况参数，选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计一级齿轮减速器（所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件）和与输送带连接的联轴器。滚筒及运输带效率 =0.96，工作时，载荷有轻微冲击。室工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量为成批生产。 1.5原始数据 见下表 表1 原始数据
同步带受力情况的分析 1 张紧力 同步带安装时必须进行适当的张紧，以使带具有一定的初拉力（张紧力）。初拉力过小会使同步带在运转中因齿合不良而发生跳齿现象，在跳齿的瞬间，可能因拉力过大而使带断裂或带齿断裂；初拉力过小还会使同步带传递运动的精度降低，带的振动噪音变大。而初拉力过大则会使带的寿命降低，传动噪音增大，轴和轴承上的载荷增大，加剧轴承的发热和使轴承寿命降低。故控制同步带传动合宜的张紧力是保证同步带传动正常工作的重要条件。 设0F 为同步带传动时带的张紧力，1F 、2F 、F 分别为带传动工作时带的紧边拉力、松边拉力、和有效拉力。为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿，同步带运转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此，紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即 1F -0F =0F -2F 或 1F +2F =20F 、0F =0.5（1F +2F ） 式1-1 2 压轴力 压轴力即为同步带作用在轴上的力，是紧边拉力与松边拉力的矢量和，如图2-1所示： 图2-1同步带的压轴力、紧边拉力、松边拉力 据机械标准JB/T 7512.3-1994压轴力Q 计算如下所示： Q=12()F K F F + N 式2-1 当工况系数A K ≥1.3时： Q=0.7712()F K F F + N 式2-2
式中： F K ――矢量相加修正系数，如图2-2： 图2-2 矢量相加修正系数 上图中1α为小带轮包角，21118057.3d d a α-≈?-??。 A K 为工况系数，对于医疗机械，其值如图2-3所示： 图2-3 医疗机械的工况系数 对于医疗机械，取A K =1.2，所以有压轴力Q=12()F K F F + N ，其中F K 值大于0.5。 另外由式1-1有张紧力0F =0.5（1F +2F ）。 由此可看出压轴力大于张紧力，故设计时只需计算传动中所受的压轴力，Q=12()F K F F + N 。 而带的紧边张力与松边张力分别由下面公式所得： 11250/d F P V = N 式2-3 2250/d F P V = N 式2-4
一、同步带概述 同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 同步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏
同步带的设计及典型计算 同步带设计 一、同步带概述 1.1.1同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动(见图4-1)时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20?―80?，v<50m/s， P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表
仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 1.1.2同步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比; (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低; (3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显; (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低; (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦; (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 1.1.3同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种: (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图4-2)。 图4-2 同步带承载绳断裂损坏 (2)、同步带的爬齿和跳齿 根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学 两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施: 1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。
同步带设计 一、同步带概述 1.1.1同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 1.1.2同步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；
(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 1.1.3同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图4-2)。 图4-2 同步带承载绳断裂损坏 (2)、同步带的爬齿和跳齿 根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施： 1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。 2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。 3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。 4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。 (3)、带齿的剪切破坏 带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图4-3）。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个：
已知条件： 同步带传动所需传递的名义功率P=5.9KW； 主动带轮转速 n=3500-5000r/min； 传动比以i=6.5； 对传动中心距大概450mm； 传动的工作条件：每天工作时间不长，工作条件较好。 1．确定同步带传动的设计功率 Pd=KP=1.2*5.9KW=7.08KW 2．确定带的型号和节距 由设计功率 7.08KW 和n=3500-5000r/min，由圈2查得带的型号为H 型，对应节距P =12．700mm (见表1)。但我们的工作条件其实没那么大要求所以选L型的节距Pb=9.525mm。
3．选择小带轮齿数 由小带轮转速n=3500-5000r/min和L型带，查表2 得小带轮最小许用齿数 z1=18，则大带轮齿数z2 =i*z1=6.5*18=117 20 130 4．确定带轮节圆直径 D1=Pb*z1/π=9.525*18/π=54.57mm 80.85 D2= Pb*z2/π=9.525*117/π=354.73mm 525.52 5．确定同步带的节线长度L 中心距a=450mm L=2acosψ+π(d1+d2)/2+πψ(d2-d1)/180
?==-=465.193397.02sin 121 -a d d ? 29.61 L=1593.46mm 选择最接近计算值的标准节线长(见表4) mm L p 20.1600= 6．计算同步带齿数 168/==b p b p L z 7．传动中心距a 的计算
θ θθπθθ π-==--=-=tg inV z z z z inV z z p a b b 618396.1cos 2/)(1 2212 用逼近法求的：2716.1=θ代入上式 mm z z p a b 17.509cos 2/)(12=-=θπ 若按近似公式计算 2 122)(81??????--+=πz z p M M a b 315625.2398/)2(21=--=z z z p M b b 8．确定同步带设计功率为Pd 时所需带宽 (1)计算所选型号同步带的基准额定功率0p 1000/)(20v mv T p a -= (KW) 式中： a T ——许用工作拉力，查表1得 a T =244.46 N m ——单位长度质量，查表1可得 m=0.095 kg/m v ——线速度 (m ／s)
同步带传动的设计计算和使用 同步带传动是一种新型的机械传动(见图 i)．由于它是一种啮合传动因而带和带轮之间i殳有相对滑 动，从而使主从轮间的传动达到同步。同步带传动和 y 带、平带相比具有： (i)传动准确，无滑动，能达到同步传动的目的； (2)传动效率高·一般可达驰蓐； (3)速比范围大允许线速度也高；(1)传递功率范围大。从几十瓦到几百千瓦；(5)结构紧凑，还适用于乡轴传动等优点。因此，同步带传动已日益弓『起各方面的注意和重视，并把这种传动应用到各种机械设 备上。相应地设计者要求有一种设计方法来台理地选 择同步带传动的各项参数。笔者根据参加制订同步带 传动国家标准讨论和学术活动的体会，提出了同步带传动的设计方法及应注意的问题，以供同步带传动设计者参考直用。 一、同步带传动的设计准则 同步带传动是以带齿与轮齿依敬啮合来传递动力。达到同步传动的目的。因此。在同步带传递扭矩时，带将受拉力作用。带齿承受剪切，而带齿的工作 表面在进八和退出与轮齿啮合的过程中将被磨损。因 此同步带的主要失效形式有如下三种： (1)同步带承载绳 (又称骨架蝇，的疲劳断裂； (2)带齿的剪切破裂： (3)带齿工作表面磨损。失去原来的形乇I}。 根据试验分析，当同步带绕于带轮时，在所包圆弧 内带齿与带轮齿的啮合齿数 z．大于 6时带齿的 剪切强度将大干带的抗拉强度。同时，随着粘附于带 齿工作表面上的尼龙包雍层的设置．使带齿的耐磨性 有了报大的提高。因此在同步带正常工作条件下，同 步带的主要失效形式是带在变拉力作用下的疲劳断裂所以同步带传动是根据带的抗拉强度作为设计准 则来进行设计的。 在 ISb5295 t同步带额定功率与传动中心距的计算，标准中，就是以此为依据提出了带宽为基准宽度的 基准额定功率计算公式： Pd (T 一mv')v／100o(kw ) 式中：Po——某一型号同步带在基准宽度下所能抟递的基 准额定功率 ( W ) ——某一型号同步带在基准宽度 下的许 用工作拉力 (见表1) (Ⅳ) m——某一型号同步带在基准宽度下舳单位 长度质量 g／m} v——同步 带线速度 (m／s， 由公式可知：L为带的许用工作拉力，m 为带在运转过程中由离心力产生的拉力。嗣此。带所能传递的功率是以带所能承受的( — )拉力为依据来 确定的。 为保证抗拉强度计算的有效性。当所设计前同步 带传动中啮合齿数 z一小于 6时，以及带宽不等于某 一型号同步带的基准宽度时，引入了两个计算系数，这时的同步带额定功率的精确计算公式如下； P一 ( m 一／looo (kw ) 式中：P——带宽为 b。，小轮啮合齿数为 z 时的带所 能传递的额定功率( Ⅳ ) —— 啮合系数，当 z》 6时．K =1．当< 6时，。=1—0．2(6一z ) x 带霉系数，片 =(b ／b) “，式中b．为 带的实际宽度，。为该种型号同步带的 {} 基准宽度，见表 1。 ISO还规定了带的额定功率近似公式计算： P KrP口。 6 1 ．J (b) 带乾 (局部) ’ ’二、同步带传动的设计计算步骤 图 1 同步带传动设计目的是确定带的型号节距带确怫髑造，19∞ 年箕 n 粥 一9 一
V 带传动的设计计算 已知：小带轮功率P d =2.257 kw 和小带轮转速n m =2880 r/min 。设计该带传动。 1）确定计算功率P ca 由课本表8-8查得工况系数K A =1.1 P ca =K A ×P d =1.1×2.257=2.483kw 2) 选择V 带的带型 根据P ca 、n m 由课本图8-11选用Z 型带 3）确定带轮的基准直径d d 并验算带速v Ⅰ 由课本表8-7和表8-9，取小带轮的基准直径d d1=90mm Ⅱ 验算带速v ，按课本式（8-13）验算带的速度 s m n d v m d /57.131000602880 901000601=???=?=ππ 因为5m/s ＜v ＜30m/s ，故带速合适。 Ⅲ 计算大带轮的基准直径，根据课本式（8-15a ），计算大带轮的基准直径 mm d n n id d d d d 198901309 288012112=?=== 根据课本表8-9，取标准值为d d2=200mm 4) 确定V 带的中心距a 和基准长度L d Ⅰ 根据课本式（8-20）初定中心距 a 0=400mm )(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+ 5802430≤≤a Ⅱ 计算带所需的基准长度 m m m m a d d d d a L d d d d d 12634004)90200()20090(240024)()(2222 0122100≈???????-+++?=-+++=ππ 由课本表8-2选带的基准长度L d =1330mm Ⅲ 计算实际中心距a mm L L a a d d 534212631330500200=-+=-+ ≈ 由d d l a a l a a 03.0015.0max min +=-= 得中心距的范围为 mm a 574514≤≤ 5）验算小带轮上的包角1α
同步带传动受力情况的分析(压轴力与张紧力的计算)
同步带受力情况的分析 1 张紧力 同步带安装时必须进行适当的张紧，以使带具有一定的初拉力（张紧力）。初拉力过小会使同步带在运转中因齿合不良而发生跳齿现象，在跳齿的瞬间，可能因拉力过大而使带断裂或带齿断裂；初拉力过小还会使同步带传递运动的精度降低，带的振动噪音变大。而初拉力过大则会使带的寿命降低，传动噪音增大，轴和轴承上的载荷增大，加剧轴承的发热和使轴承寿命降低。故控制同步带传动合宜的张紧力是保证同步带传动正常工作的重要条件。 设0F 为同步带传动时带的张紧力，1F 、2F 、F 分别为带传动工作时带的紧边拉力、松边拉力、和有效拉力。为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿，同步带运转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此，紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即 1F -0F =0F -2F 或 1F +2F =20F 、0F =0.5（1F +2F ） 式1-1 2 压轴力 压轴力即为同步带作用在轴上的力，是紧边拉力与松边拉力的矢量和，如图2-1所示： 图2-1同步带的压轴力、紧边拉力、松边拉力 据机械标准JB/T 7512.3-1994压轴力Q 计算如下所示： Q=12()F K F F + N 式2-1 当工况系数A K ≥1.3时： Q=0.7712()F K F F + N 式2-2
式中： F K ――矢量相加修正系数，如图2-2： 图2-2 矢量相加修正系数 上图中1α为小带轮包角，21118057.3d d a α-≈?-??。 A K 为工况系数，对于医疗机械，其值如图2-3所示： 图2-3 医疗机械的工况系数 对于医疗机械，取A K =1.2，所以有压轴力Q=12()F K F F + N ，其中F K 值大于0.5。 另外由式1-1有张紧力0F =0.5（1F +2F ）。 由此可看出压轴力大于张紧力，故设计时只需计算传动中所受的压轴力，Q=12()F K F F + N 。 而带的紧边张力与松边张力分别由下面公式所得： 11250/d F P V = N 式2-3 2250/d F P V = N
同步带的设计计算 Prepared on 22 November 2020
同步带的设计计算 一、同步带概述 同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图4-1 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 同步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达，节能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。 同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承
一．什么是同步带轮传动 1.同步带：横截面矩为形或近似于矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带。 工业同步带使用原料：采用日本进口优质合成氯丁胶为主要原料，配入多 种不同用途的辅料；骨架材料为日本进口优质玻璃纤维线绳；带齿表面采 用尼龙66高弹力布做保护。具有动态屈绕性好，抗龟裂性能好，臭氧性 能优良，耐老化，耐热，耐油，耐磨损等特点. 2.同步带传动：是指用同步带的齿与同步带轮的轮齿啮合来传递动力。 二．同步带传动的特点： 1.传动准确 2.噪音低 3.传动效率高（98%） 三．细节参数： 1.节距:带长=n x节距，节距动相当与齿轮传的模数。节线长=节距x齿数 四．常用种类： 1.梯形齿同步带： 节距以英寸为单位：MXL\XXL\XL\L\H\XH\XXH七种规格，带长及带宽以英寸为代号 2.圆弧齿同步带： 节距以mm为单位：有3M/5M/8M/14M/20M五种规格 3.HTD-3M:（见https://www.doczj.com/doc/da1811212.html,/） 如111-3M-？:（节线长111，齿数37，宽度？）
五．同步带传动设计： 1.传动比：i=n1/n2=z2/z1<1:10允许线速度<50m/s 2.同步带公称长度：Lp=πmZ 3.已知条件：功率，转速（或传动比） 1:功率和转速 根据功率，选择电机，求得计算功率（+载荷修正系数） 2:选择带型 根据转速（或传动比），可求的两带轮的齿数比：Z1/Z2=d1/d2 根据带转速，及功率，带型选择图，选定同步带型。 如：HTD-3M型。得知：Ｐb=3mm 3:计算传动比，确定带轮齿数 **原则方法：小带轮齿数Z1>Zmin 计算大带轮齿数Z2. 4:计算带轮节径。 D1=Pb/πx Z1 D2=Pb/πx Z2 5:验证带速。
07-4 V带传动设计计算 的基本方法
带传动设计过程一般是首先选择带传动的类型，依次为确定型号、带的根数和传动参数。这种设计方法通常称为选择型设计。带传动类型的选择主要依据带传动的实际工况、环境要求和空间尺寸等需求，合理选定带的类型。通常设计给出的已知条件为：传递功率、带轮转速和载荷性质。 设计计算过程如下：
1、确定设计功率P d（kW） K P P d A 式中： —设计功率； P d —工况系数，见附表１３； K A P —传递功率 2、初选带型 根据设计功率P d和主动带轮转速n1，按照带选型图初选带的型号。选型见附录图。
3、确定带轮直径 主动带轮直径d d1不宜过小，为了减小带的弯曲应力，保证带的 寿命，一般取d d1≥d dmin 。对于普通V 带和窄V 带的最小基准直 径d dmin 见附表6。 从动带轮 ，式中滑动率 可取0.01～0.03。 )1(12 1 2ε-= d d d n n d ε计算出的带轮直径d d 需按照V 带带轮基准直径系列进行圆整。
4、计算带速 Nach Gl.(16.16) ist somit ann?hemd konstanten Gr??en P=f(v). Bei kleinen Riemengeschwindigkeiten ist der Einflu? der Fliehkraftspannung σf relativ klein, so da? P mit steigender Riemengeschwindigkeit bis auf den Maximalwert P max (bei der optimalen Geschwindigket v opt) zunimmt und dann bis auf Null wieder abf?llt. 摘自：《Roloff/Matek Maschinenelenmente》,p705 设计时，一般概略地选取带速v为5～25m/s。不同带的v max和v opt数值可参阅相关资料。
机电传动单向数控 平台设计 ——机械工程及自动化专业专业课程设计说明书 专业：机械工程及其自动化 班级：机自11-8班 学生姓名： 学号：
指导老师： 2014年12月12日 目录 1设计任务 1.1设计任务介绍及意义 1.2 设计任务明细 1.3 设计的基本要求 2总体方案设计 2.1设计的基本依据 2.2 总体方案的确定 3机械传动系统设计 3.1机械传动装置的组成及原理 3.2主要部件的结构设计计算 4电气控制系统设计 4.1控制系统的基本组成 4.2 电器元件的选型 4.3电气控制电路的设计 4.4控制程序的设计及说明 5 结束语 6参考文献 机械部分CAD图纸下载：
电控部分CAD图纸下载： 1.设计任务 1.1设计任务介绍及意义 ◆课程设计题目 机电传动单向数控平台设计 ◆主要设计内容 (1)机械传动结构设计(2)电气控制系统 ◆课程设计意义： ⑴培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控 制系统(产品)的初步设计工作。 ⑵培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具 书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。 ⑶培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本 素质的训练。 ⑷树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。 1.2设计任务明细： 机电传动单向数控平台设计： 1.21电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机； 1.22机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等；
1.23电气控制方式：单片微机控制、PLC控制； 1.24功能控制要求：速度控制、位置控制； 1.25主要设计参数： 单向工作行程——1800、1500、1200 mm； 移动负载质量——100、50 kg； 负载移动阻力——100、50 N； 移动速度控制——3、6 m/min； 1.3设计的基本要求 （1）方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各 种方案进行分析和评价，进行方案选优。 （2）总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图（A2 图一张）。 （3）电气控制线路图：根据控制功能要求，完成电气控制设计，给处电气控制电路原理图（A2图一张）。 （4）成果展示：课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，每个学生应独立完成课程设计说明书一份，字数为 3000字以上，设计图纸不少于两张。 （5）绘图及说明书：用计算机绘图，打印说明书； （6）设计选题：分组进行，每位同学采用不同方案（或参数）独立完成。
同步带轮 同步带轮一般由铝合金, 45#钢, 铜，尼龙等材料加工而成，其中铝合金和45#钢最为常见。广泛用于自动化设备、机床、医疗、激光、纺织、印刷、食品包装等机械带传动中。 下表附同步带轮的基本信息： 同步带轮分为标准同步带轮和非标同步带轮。 标准同步带轮是按照国际统一标准，其齿数、适应皮带宽度、带轮形状、轴孔规格、轴孔径等各参数是固定值。 非标品，是工程师在标准品的基础上改动某些数值，或是完全根据需求做出的新设计.
同步带轮规格型号 同步带轮规格型号众多，按齿形大致可以分为：方型齿同步带轮、圆弧齿同步带轮、梯形齿同步带轮。 一、方型齿同步带轮规格型号 MXL、 XL、L、H、XH、 XXH 方型齿同步带轮是目前市场是运用范围最广的。 二、半圆弧齿同步带轮规格型号 S2M、S3M、S4.5M、S5M、S8M、S14M、8YU 半圆弧齿同步带轮是高扭矩同步还是高精度同步，生产精度要求高。 三、全圆弧齿同步带轮规格型号 HTD3M、 HTD5M、 HTD8M、 HTD14M、 HTD20M 全圆弧齿同步带轮传动精度高，噪音小。 四、精确圆弧齿同步带轮规格型号 1.5GT、 2GT、 3GT、 5GT 该齿型同步带轮一般用于高精传动，一般运用在自动化控制设备上。 五、修正圆弧齿同步带轮规格型号 P2M、P3M、 P5M、 P8M 修正圆弧齿同步带轮齿型为兔牙型，转弯效果好，适合高速传动。一般用于机械手设备。 六、梯形齿同步带轮规格型号 T2.5、T5、T10、T20 T型为全梯型齿，较适合轻载传动。 AT5、AT10、AT20 AT型的齿型跟T型的差别底部为圆弧齿，传动会更精密一点，传动间隙小，当然噪音也会小些。适合重载传动。