同步齿形带设计实例优化

设计精密车床的梯形齿同步带传动。电动机额定功率P＝5.5kW，额定转速n₁＝1440r/min，传动比i＝2.4（减速），轴间距约为450mm，每天两班制工作。

解：同步齿形带传动是一种特殊的带传动，因此设计方法及步骤基本与V带传动设计相同。

1）求设计功率P_d。由表5-13查得K_A＝1.6，得

P_d＝K_AP＝1.6×5.5kW＝8.8kW

2）选择带型和节距。根据P_d＝8.8kW和n₁＝1440r/min，由图5-19确定为H型，查表5-9确定节距p_b＝12.7mm。

表5-13 同步带的工况系数K_A

注：1.经常正反转使用张紧轮时，K_A应乘以1.1；间断性工作时，K_A可乘以0.9。

2.增速传动时，K_A应乘以下表所列系数：

图5-19 同步齿形带选图

3）确定小带轮齿数z₁。根据带型H和小带轮转速n₁，由表5-14查得小带轮的最少齿数z_min＝18，本题取20。

表5-14 小带轮最少许用齿数z_min（GB/T 11362—2008）

4）计算小带轮节圆直径d_p1：

由表5-15查得其外径d_a1＝79.48mm。

表5-15 标准同步带轮的基准直径

（续）

5）计算大带轮齿数z₂：

z₂＝iz₁＝2.4×20＝48

6）计算大带轮节圆直径d_p2：

由表5-16查得其外径d_a2＝192.67mm。

7）计算带速v：

8）初定中心距a₀。0.7（d_p1＋d_p2）≤a₀≤2（d_p1＋d_p2），或按结构要求定，本题没有要求，因此按公式计算：

0.7×（80.85＋194.04）mm≤a₀≤2×（80.85＋194.04）mm

计算得192mm≤a₀≤550mm。

本例初取a₀＝450mm（考虑到本题没有空间限制，为提高疲劳强度，本例取较大值，当然可根据实际情况，也可以取其他数值）。

中心距偏差见表5-16。

表5-16 同步带传动中心距极限偏差（单位：mm）(www.xing528.com)

9）计算带节线长及其齿数：

由表5-10选相近的节线长：应选用带长代号为510的H型同步带，其节线长L_p＝1295.4mm；节线长上的齿数z＝120。

10）计算实际轴间距（中心距）a，此结构的轴间距可调整：

11）计算小带轮啮合齿数z_m。根据公式计算小带轮啮合齿数z_m：

本例取z_m＝9。

12）计算基本额定功率P₀：

式中 T_a——基准带宽b_s0的许用工作拉力；

m——带宽为b_s0单位长度的带的质量。

由表5-17查得，T_a＝2100N，m＝0.448kg/m，因此有

表5-17 同步带的基准宽度b_s0、许用工作拉力T_a及质量m

13）计算所需带宽b_s：

式中 b_s0——选定型号的带的基准宽度；

K_z——小带轮啮合齿数系数。

由表5-17查得H型带b_s0＝76.2mm；由第11）项计算得z_m＝9；查表5-18得小带轮啮合齿数系数K_z＝1（因为z_m≥6）。

查表5-12周节制梯形齿同步齿形带带轮的宽度，应选轮宽代号为200的H型带，其轮宽基本尺寸b_s＝50.8mm（与计算值b_s＝41.74mm接近）。

表5-18 小带轮啮合齿数系数

14）求作用在轴上的力：

15）确定带轮结构和尺寸。

传动选用的同步带为510H200 GB/T 11616—2013。

小带轮d_p1＝80.85mm；d_a1＝79.48mm；z₁＝20。

大带轮d_p2＝194.04mm；d_a2＝192.67mm；z₂＝48。

可根据上列参数决定带轮的结构和全部尺寸（本题略）。