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1、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
2、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
3、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)v100o(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) ()m某一型号同步带在基准宽度下舳单位长度质量 gm v 同步带线速度 (ms，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。
4、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 ( )啮合系数，当 z 6时K =1当6时，。=102(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：PKrP口。6 1J(b) 带乾 (局部) 二、同步
5、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 一长 (节 线长度 ) 中心距、带宽及主、从动带轮齿数 直径等参数。在设计时，一般已知同步带传动所需传递的名义功率 P ，主动带轮转速 ，传动比以及对传动 中心距的要求，传动的工倌条件等，其设计计算步骤如下：1确定同步带传动的设计功率Pd=KP式中：K 载荷修正系数，它可根据甄动机，工作机类型和每日运转时间等园素来确定。此系数可采用日本 JISK637282中的数值，见表 3P 工作机上电动机功率2确定带的型号和节距可根据同步带传动的设计功率 和小带轮转速由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号
6、和节距同步带选型图可参考日本YIS K637282见图2S选择小带轮齿数同步带传动中带轮韵最少许甩齿 数可按表 2选用。由表 2可知各种型号同步带轮的最少许用齿数与带轮转速和带轮齿节距有关。这可根据同步带的弯曲疲劳寿命来分析带轮转速越高 ，则带在单位时间内绕过带轮的次数增多，如带轮齿数少，相盥带轮直径小，则使带受弯曲应力增大，容易导致同步带的弯曲疲劳破坏，因此在高转速时盥采用较多齿数的带轮，以减少带所受弯曲虚力 而在同一转速下，1殖着节距增大，使带槽截面增大，其适应弯曲应力的能力下降a因此，其带轮采用的最少许用齿数应有所增加。选定小带轮齿数后，可根据传动比；确定另一带轮的齿数= 1i。表 1
7、七种同步带型号的主要参数带节距准宽 拉力质量带宽型P 度 b。号(ram)(mm) To(N) 【kgm】b(加m)MXL203264304864X)口L31756 4310010304864XLr6 05501T0 0226 4Tg95L0525 2542“ 460095127191254H12T00 76，20 2埘85044819125438150 862删船225l016 4048g0 1484 50l 762 1016XxH 31TSO1270 639803508 T6，2 101 62473 1270注：1-MXL-最轻型：xxL_糟轻型： 特轻型L_轻型：H一重型： 一特重型：x
8、x珏一超重型2因为带的节距是一个规定值。故所有数值均取三证小数一10 4确定带轮的节圆直径在同步带传动的节距和带轮齿数确定后，就可根据公式 d P 求得带轮的节圆直径，式中 为同步带节距。带轮的外圆直径 do=d-2t，见图 1。5确定同步带的节线长度带的节线长度可根据带目绕两带轮的周长来计算(见图 3)可由下式求得：L，=2acos+z(d2+d )2+ ( 一d1)8o式中：L 带的节线长 (ram)：口两轮中心距 计算 L 的辅助角， ；siIlt(度)设计时如对中心距无要求，则可初选中心距口为007(dl+d )口 (d + )如已知中心距，则把中心距值代人公式计算节线长度 在计算出节
9、线长度后，需根据 IS0529678圆整为标准节线长度。6计算同步带齿数 =L一P7传动中心距确定在带节线长度 和齿致 确定后就可根据圈S所示几何关系求得精确中心距：d=P (=2一=1)2 co 、式中：0一 可按 iIlVO=z(z-zD(z=-z)求出。但当传动中的大小带轮齿数比值 = ， 趋近于 I时，上述公式不箭使用，此时可按近似公式计算：口= 埘+ M 一 8fL =! Jli式中：M=P=(2z一zl一=：)B 8确定同步带设计功率为 下所需的糌宽(1)计算所造型号同步带的基准额定功率 Po=(To-mv)vlooo( H，)式中： =旦譬； 二(se)一JT“ 可根据带酌型号由
10、表 1查出。(2)计骂小带轮啮台齿数z一瓴)(取整毁)(3) 确定实际所需的带宽 b表 2 带靶最少许用齿数“小带轮转速带型 号o，m，l 丁；9o0以下 f 10“ I22 l2q001200眦下【 12坞 10 24120018曲 下J 1418 I 2R l 26l83800以下 1620 l30 l一36呻鹋以下l 18船 一 ft机摭制造，1989年第 12期。 根据设计要求，带的设计功率 应小于或等手带所能传递的藕定功率 P，即 P P前面 已提及过在宽度为bh啮合齿数为 时带传递的额定功率可近似按下式计算：P P0K K 式中啮合系数 根据 值确定 (当 6时，K =1)，带宽系
11、数 K =(bb。) t，代入上式 则得： PPDK (b b )114如将 P计 算公式代入 P，则得 ：K2o(b b ) “ 改写后得：b 。( P。)I“在求出 b。后 ，根据ISO5296-78圆整为 标准带宽9带的工作能力验算以上所得的 b ，K K 等代入带额定功率精确计算式 P=( lr T 【b b Itlv )vlO一， 要求计算所得的P值应大于或等于 值，刚所选参数合格三、设计计算举例一 台额定功率为 2kW ，转速为 15o0rmia异步 电动机，驱动造纸机的转速为 350rmin三 班工作，2kW 满载运行，中心距要求约为 500ram，设计此造纸机的同步带传动。设计
12、步骤如下：已知条件(1)传动名义功率 P_=2kW3选择小带轮齿数由小带轮转速 =1sootainr和 H型带，查表 2 得小带轮最小许用齿数 =18，则大带轮齿数 = 其中 i= n2=1500356=4286 =428618=77g8 取标准带 轮齿敦 =72r4确定带轮节腰直径dI= z、舡 =72765mm； P ， = 29106mm5确定同步带的节线长度L，L一 2co + (d2+d )2+( -d1)180式中： =si1-1 ； ；0218；126o(以d=500mm代入) 则L =15054InIn 选择最接近计算值的标准节线长 (见表 4)L一160020mm6计算同步带齿数zzh=L ，Ph一 1600毫f12700=1287传动中心距 n的计算a=Pb( -Z1)2zcoso式中： inV口一=314l6 inVO=tgO 用透步逼近法计算，0=13518(弧度 )代入上式裹 3 载荷修正系数 K(部分 )(2) 主动轮转速 n1=1500rmin，从动 轮 =350rainr(3) 中心距 a=500mm 左右(4) 工作情况，造纸机 24小时运转i求设计功率 P= P 一 1 82= 36 W式中 为载荷修正系数
