皮带传动工作台

2.2皮带的类型

由于工作台的传动速度极小，要用一般的皮带来实现传动时及其困难的，特别是容易出现打滑的现象，那么，这里只能选用防打滑的传动精度高的同步带。同步带的主要特点有：（1）工作时无打滑，有准确的传动比；（2）传动效率高，节能效果好；（3）传动比范围大，结构紧凑；（4）维护保养方便，运转费用低；（5）恶劣环境条件下能正常工作。同步带的特点决定了其使用于低速传动的精密仪器中。具体设计见同步带的设计。 2.3工作台的传动结构

从电机的类型选择分析可知，可以通过电机直接控制带轮的转速来控制皮带传动的速度，然后由主动带轮带动从动轮转动从而带动皮带传动，由皮带带动工作台水平移动。为了实现对带轮的水平方向的控制，两个带轮的外径应该与工作台平行，这里选择简单结构，使其传动比为1。那么传动机构简图如图1

电机 图1 工作台传动机构简图

3 电机的选择

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的

一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

针对以上优点，结合皮带传动工作台的需要，我们采用了2HB42-38型步进电机。通过控制步进电机就可以输出所需要的转速，从而达到控制皮带传动的功

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能。其各项参数如图2所示：

图2 2HB42-38型步进电机参数

4 同步带和带轮的设计

同步带的设计主要包括带轮和带的设计，由于同步带具有一定的传动比，带和带轮的啮合类似齿轮传动，所以精度较高，同时结构较为复杂，计算比较复杂。

4.1同步带齿

同步带齿形选用梯形齿；梯形同步带为一般用工业用带，由于要设计的工作台承载能力及传递功率很小，选用梯形同步带比较经济合理。

选用单面带；梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA)和交错齿型(代号DB〕。由于同步带要传动工作台，故采用单面带。

梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。采用国家标准节距制。

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4.2选择同步带型号

电动机的扭矩为0.158-0.317N·m,电机转速为400r/min,根据公式

T?9.55?6P101n1,求得最大传递功率为13w。由工作情况取KA=1.2，故计算功率

。根据同步带选型图选取XL型带，节距为5.085。

Pd?P?KA?13?1.2?15.6W带轮的传动比应取1?10,传动比越大，越容易发生滑齿，跳齿现象，越不平稳，所以传动比取1。

4.3确定带轮齿数和节圆直径以及同步带的带长和齿数

由于行程为100mm，所以皮带两带轮之间的中心距a0>100mm。

0.7(Dp1?Dp2)?a0?2(Dp1?Dp2)0,由于传动比为1，Dp1?Dp2?5.085z/?D，带

?2(Dp1?Dp2)，结合带长标准值表，可取带轮齿数为48，节圆直径

长lp?2a0?为77.74mm。

首先取中心距a0=110mm，计算带长为463.26mm；取最接近的带长标准值为482.6mm，查表得带长齿数为95；确定实际中心距a0=116.37mm；计算小带轮啮合齿数zm?4.4选择带宽

(Fa?qv)v10002z12?pbz120a(z2?z1),得

23?6。

p0为同步带基准宽度bs0所能传递的功率，公式p0?，Fa为基准

宽度bs0同步带的许用工作拉力，q为基准宽度bs0同步带的质量，查表得Fa=50N，q=0.022kg/m；v=?Dp1n1/(60*1000)=0.68m/s，p0=34w。

公式bs?bs0(pdkzp01)1.14，bs0为基准宽度，查表[9]得9.5mm；pd为计算功率即

15.6w；kz为啮合齿数系数，当zm?6，取kz=1；代入得，bs?4.8mm，取最接近且略大的标准值为6.4mm。 4.5计算作用在轴上的载荷

由Fz?1000pdv得，Fz=22.95N

4.4 XL带的结构尺寸。

同步带的结构如图3所示。

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图3 同步带的结构示意图

通过查表得到工程所需的同步带的结构尺寸如表1所示。

表1 带的结构尺寸

齿顶圆角半径 0.38mm 齿根圆角半径 0.38mm 齿形角 25? 齿根厚 2.57mm 齿高 1.27mm 带高 2.3mm 4.5确定带轮的材料和尺寸结构

带轮的设计主要包括其材料的选用和尺寸的的确定。 4.51 带轮的材料

带轮的材料一般采用铸铁、钢或轻合金、塑料等制造。轻载荷的场合，可用铝合金或塑料如聚碳酸脂、尼龙等挤压成型制造带轮。选用铝合金。 4.52带轮的结构设计

一个设计完善的带轮齿形应满足以下要求：1.保证带齿能顺利地啮入与啮出；

2.轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力；3．有良好的加工工艺性；4．具有合理的齿形角

齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合于涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。

为与梯形齿同步带相匹配，目前国际上采用的带轮齿形均为梯形或近似梯形。而以轮齿齿廓形状分，可分为直边齿形和渐开线齿形两种，如图4所示。

其中（a）直边齿形，（b）渐开线齿形，直边齿形为齿廓成直线，齿槽齿形角为20度的梯形，与同步带齿形状相似。此种齿形的优点是带齿进入啮合后，与带齿工作侧面有较大的接触面积，使齿侧面上载荷分布较均匀，从而可提高带的承载能力和使用寿命。其缺点是加工较困难，需采用特制的加工直线齿廓的滚刀或成形铣刀进

图4 带轮轮齿形状

行加工；制造成本较高。此外，当直边齿形采用大的齿顶圆角半径时，会使轮齿侧面工作段减小，而使齿顶圆角半径尺寸受到限制，不利于带齿的啮入和啮出。

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