傳動機構(gòu)設(shè)計方案計算

1、傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算- 機電論文傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算Design and calculation of the transmission mechanism楊倩倩姚竹亭（中北大學(xué)，山西太原 030051 ）【摘要】機械傳動機構(gòu)，可以將動力所提供的運動方式、方向或速度加以改變，被人們有目的地利用。機械傳動分為很多種，例如絲杠傳動、齒輪傳動、鏈傳動、帶輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等。本文將以同步帶傳動為例，設(shè)計一個傳動機構(gòu)。關(guān)鍵詞機械傳動；同步帶；選型【 Abstract 】 Mechanical transmission mechanism could change movement

2、, direction or speed provided by the power which used for aset purpose. Mechanical drive is divided into many kinds, such as leadscrew drive,geardrive,chaindrive,pulleydrive,wormgearing.In thispaper,atransmissionmechanismisdesignedinacasestudyofsynchronous belt drive.【Key words 】Mechanical transmiss

3、ion； Timing belt；Selection0 前言機械傳動在機械行業(yè)中有著至關(guān)重要的作用，機械傳動分為很多種，例如絲杠傳動、齒輪傳動、鏈傳動、帶輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等。1 其中，絲杠傳動位置精度高，但經(jīng)濟成本較高；齒輪傳動動力大、精度高，但傳遞距離短，適合小距離傳動；鏈傳動傳遞距離長、經(jīng)濟成本低，但是傳動精度不能滿足；帶傳動傳遞功率遠，但易打滑而且功率損耗大；蝸輪蝸桿傳動具有自鎖功能，但傳遞效率不高。同步帶由于具有帶傳動、齒輪傳動、以及鏈傳動的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于機械行業(yè)中。 2 因此，本文設(shè)計一個同步帶機械傳動機構(gòu)，適合于較重工作臺以及行程較長的機構(gòu)。1 系統(tǒng)方案設(shè)計一個經(jīng)典機械傳送機

4、構(gòu)的方案，如圖 1 所示。工作臺與同步帶聯(lián)接，通過絲杠的旋轉(zhuǎn)作水平直線運動。同時工作臺又通過滑塊與導(dǎo)軌聯(lián)接，起到支撐工作臺的作用，同時又起到導(dǎo)向作用。同步帶輪通過聯(lián)軸器與電機相連。該傳動機構(gòu)的工作原理是電機工作，帶動同步帶運動從而使工作臺在導(dǎo)軌上作水平直線運動。1.1導(dǎo)軌的選型設(shè)計滾動直線導(dǎo)軌以其較高精度以及較低摩擦性已經(jīng)成為一種國際通用的支承和傳動裝置，其被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床以及自動化設(shè)備中。其中，滾動直線導(dǎo)軌副（即導(dǎo)軌滑塊）影響著滾動導(dǎo)軌的主要性能，因此，對滑塊進行研究具有重要意義 3 。導(dǎo)軌組合方式分為單導(dǎo)軌單滑塊、單導(dǎo)軌雙滑塊、雙導(dǎo)軌雙滑塊、雙導(dǎo)軌四滑塊等。 4 本機械傳動機構(gòu)采用雙導(dǎo)

5、軌四滑塊水平結(jié)構(gòu)。工作臺質(zhì)量為m ，兩導(dǎo)軌滑塊間的距離分別為l0 、l1 ，質(zhì)心距中心點的距離為l2 、 l3 ，質(zhì)心距離絲杠中心軸的垂直距離為h 。當水平運動時，導(dǎo)軌四個滑塊的徑向負荷分別為此時，滑塊無側(cè)向負荷。該小于滑塊的額定動載荷。根據(jù)以上原則以及經(jīng)驗，選擇一個符合條件的導(dǎo)軌。導(dǎo)軌滑塊的額定壽命額定壽命為fH ：硬度系數(shù)； fT：溫度系數(shù)； fC ：接觸系數(shù)； pn 為計算負載， C 為額定負載。若導(dǎo)軌一天連續(xù)工作24 小時，工作 15 年，則需要 131400小時的使用壽命。1.2同步帶計算與選型由于同步帶傳動能夠保持恒定的傳動比，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，而且經(jīng)濟成本低，維護方便，是一種非

6、常受歡迎的傳動方式。由于發(fā)展迅速，同步帶種類繁多，日趨成熟。 5 本文介紹一個新型的同步帶選型方法。計算同步帶有效張力Fs：工作臺通過導(dǎo)軌滑塊作用于同步帶上的張力。計算設(shè)計張力 F=K · Fs ，其中K，為過載系數(shù)，通過查資料可得。選擇皮帶種類、皮帶寬度和帶輪直徑。通過查找資料，找出各種皮帶不同的皮帶寬度所能承受的容許張力，與設(shè)計張力作比較，要求設(shè)計張力小于容許張力，從而選出皮帶種類與皮帶寬度。查找資料，找出所選皮帶種類對應(yīng)的帶輪的最小齒數(shù)以及帶輪直徑，最終確定帶輪的齒數(shù)與帶輪直徑，原則上帶輪齒數(shù)大于帶輪的最小齒數(shù)。本結(jié)構(gòu)的同步帶輪傳送比一般選擇1 。首先暫定軸間距C1,則大致皮帶

7、周長為L1 2 · C1+· D,D為帶輪直徑。根據(jù)大致皮帶周長與節(jié)距P 求出皮帶齒數(shù) N L1/P ，確定皮帶周長L=P · N，確定軸間距 C=P·（N-D ）/2 。1.3電機選型工作臺加速時間為t1, 勻速時間為 t2 ，減速時間為 t3 ，從開始加速到速度減為零的移動距離為s，則勻速運動時的速度v 可由下式求出：工作臺的運動特性如圖2 所示。負載部分的慣量J=J1 （聯(lián)軸器） J2（皮帶傳動機構(gòu)） J3J1 ：聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量J2 ：皮帶傳送機構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量J3 ：帶輪轉(zhuǎn)動慣量根據(jù)負載的轉(zhuǎn)動慣量選擇一個電機。帶輪轉(zhuǎn)速為要求負載轉(zhuǎn)速小于電機額定轉(zhuǎn)速。如

8、果滿足，繼續(xù)進行選型計算，如果不滿足，重新進行選型。2實例工作臺質(zhì)量為80 ，兩導(dǎo)軌滑塊的距離l0 、l1 分別為 0.5m 、0.4m ，質(zhì)心與工作臺的中心點重合，質(zhì)心距離同步帶中線的距離為0.1m, 則導(dǎo)軌滑塊的徑向載荷為：P1=P2=P3=P4=245N根據(jù)受力情況，選擇一個符合要求的導(dǎo)軌，選擇型號為THK品牌的2SRS14WMQZUUC1+1400LHM，其額定動載荷C=5.49kN ，額定靜載荷C0=5.3kN 。通過查找資料可得： fH=fC=fT=1， fW=1.2 ，則導(dǎo)軌使用壽命為：L1=L2=L3=L4=292040h同步帶的有效張力，即工作臺在滑塊上的摩擦力Fs= mg=

9、14.7N，同步帶的設(shè)計張力為F=25N(K=1.7)。根據(jù)設(shè)計張力小于同步帶容許張力的原則，選擇 T10同步帶， 皮帶 寬度為50mm ，帶 輪直徑 為101.86mm，其 節(jié)距P=10mm 。暫定軸間距C1=1960 ，則 L1=4239.84mm。皮帶齒數(shù) N=L1/P=423.9，取整 N=424 。確定皮帶周長 L=P · N=4240mm ，軸間距 C2=1960mm。工作臺加速時間t1=0.1s ，勻速時間t2=0.8s ，減速時間t3=0.1s ，工作臺的移動距離s=1000mm，則勻速運動速度v=1.11m/s,帶輪轉(zhuǎn)速 n=210r/s,負載轉(zhuǎn)動慣量J=3.125

10、× -104kg · m2。根據(jù)負載轉(zhuǎn)動慣量選擇一種電機，理論上電機轉(zhuǎn)動慣量Jd 應(yīng)該大于負載轉(zhuǎn)動慣量J，由于考慮到經(jīng)濟性，實際過程中可以選擇J= （ 1 10 ）× Jd ，既可以考慮到成本問題，又可以維持電機穩(wěn)定性。因 此 ， 選 擇 一 種 電 機 ， 其 轉(zhuǎn) 動 慣 量 為Jd=1.88× -104kg · m2， 功 率P=1000W 。負載 移 動 轉(zhuǎn) 矩T1=0.94N·m，加 速 轉(zhuǎn) 矩T2=7.606N·m， 減速 轉(zhuǎn) 矩T3=5.66N· m。驗證所選電機是否符合條件。所選電機額定轉(zhuǎn)矩T=3.18N· mT1，電機最大轉(zhuǎn)矩 Tm T2，所選電機符合要求。3 結(jié)束語對于任何一個傳動機構(gòu)的設(shè)計，都應(yīng)該根據(jù)機械設(shè)計理論進行理論計算，且驗證其是否能夠滿足要求，并根據(jù)實際情況選型，才能設(shè)計一個合格的傳動機構(gòu)。本文根據(jù)以上思想，設(shè)計了一個同步帶傳送機構(gòu)，并已經(jīng)通過驗證應(yīng)用到實踐中。參考文獻1王雷頂 .機械傳動技術(shù)的改進與發(fā)展J.機電信息， 2012 （ 15 ）： 118-119. 2鄭柳 .機械傳動在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用與選擇J.職業(yè)， 2010 （