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传动机构的设计与计算-机电论文 传动机构的设计与计算 传动机构的设计与计算 Design and calculation of the transmission mechanism 杨倩倩　姚竹亭 （中北大学，山西 太原 030051） 【摘　要】机械传动机构，可以将动力所提供的运动方式、方向或速度加以改变，被人们有目的地利用。机械传动分为很多种，例如丝杠传动、齿轮传动、链传动、带轮传动、蜗轮蜗杆传动等。本文将以同步带传动为例，设计一个传动机构。 关键词 机械传动；同步带；选型 【Abstract】Mechanical transmission mechanism could change movement, direction or speed provided by the power which used for a set purpose. Mechanical drive is divided into many kinds, such as lead screw drive, gear drive, chain drive, pulley drive, worm gearing. In this paper, a transmission mechanism is designed in a case study of synchronous belt drive. 【Key words】Mechanical transmission；Timing belt；Selection 0　前言 机械传动在机械行业中有着至关重要的作用，机械传动分为很多种，例如丝杠传动、齿轮传动、链传动、带轮传动、蜗轮蜗杆传动等。[1]其中，丝杠传动位置精度高，但经济成本较高；齿轮传动动力大、精度高，但传递距离短，适合小距离传动；链传动传递距离长、经济成本低，但是传动精度不能满足；带传动传递功率远，但易打滑而且功率损耗大；蜗轮蜗杆传动具有自锁功能，但传递效率不高。同步带由于具有带传动、齿轮传动、以及链传动的优点被广泛应用于机械行业中。[2]因此，本文设计一个同步带机械传动机构，适合于较重工作台以及行程较长的机构。 1　系统方案 设计一个经典机械传送机构的方案，如图1所示。 工作台与同步带联接，通过丝杠的旋转作水平直线运动。同时工作台又通过滑块与导轨联接，起到支撑工作台的作用，同时又起到导向作用。同步带轮通过联轴器与电机相连。该传动机构的工作原理是电机工作，带动同步带运动从而使工作台在导轨上作水平直线运动。 1.1　导轨的选型设计 滚动直线导轨以其较高精度以及较低摩擦性已经成为一种国际通用的支承和传动装置，其被广泛应用于数控机床以及自动化设备中。其中，滚动直线导轨副（即导轨滑块）影响着滚动导轨的主要性能，因此，对滑块进行研究具有重要意义[3]。 导轨组合方式分为单导轨单滑块、单导轨双滑块、双导轨双滑块、双导轨四滑块等。[4]本机械传动机构采用双导轨四滑块水平结构。工作台质量为m，两导轨滑块间的距离分别为l0、l1，质心距中心点的距离为l2、l3，质心距离丝杠中心轴的垂直距离为h。 当水平运动时，导轨四个滑块的径向负荷分别为 此时，滑块无侧向负荷。该小于滑块的额定动载荷。根据以上原则以及经验，选择一个符合条件的导轨。 导轨滑块的额定寿命额定寿命为 fH：硬度系数；fT：温度系数；fC：接触系数；pn为计算负载，C为额定负载。 若导轨一天连续工作24小时，工作15年，则需要131400小时的使用寿命。 1.2　同步带计算与选型 由于同步带传动能够保持恒定的传动比，结构简单，传动平稳，而且经济成本低，维护方便，是一种非常受欢迎的传动方式。由于发展迅速，同步带种类繁多，日趋成熟。[5]本文介绍一个新型的同步带选型方法。 计算同步带有效张力Fs：工作台通过导轨滑块作用于同步带上的张力。计算设计张力F=K·Fs，其中，K为过载系数，通过查资料可得。 选择皮带种类、皮带宽度和带轮直径。通过查找资料，找出各种皮带不同的皮带宽度所能承受的容许张力，与设计张力作比较，要求设计张力小于容许张力，从而选出皮带种类与皮带宽度。查找资料，找出所选皮带种类对应的带轮的最小齿数以及带轮直径，最终确定带轮的齿数与带轮直径，原则上带轮齿数大于带轮的最小齿数。本结构的同步带轮传送比一般选择1。 首先暂定轴间距C1,则大致皮带周长为L1＝2`·C1+π·D,D为带轮直径。根据大致皮带周长与节距P求出皮带齿数N＝L1/P，确定皮带周长L=P·N，确定轴间距C=P·（N-D）/2。 1.3　电机选型 工作台加速时间为t1,匀速时间为t2，减