传动用同步带选型计算方法公式及步骤

正文

写在前面：一份不错的资料，虽然不是说完全由笔者编写，但要找到这样一份完整准确的资料宛如大海捞针。同步带传动是非标设计较为常见的机械传动方式，从精度的角度评估，常用的机械传动精度从高到底：线性马达—伺服电机+滚珠丝杆传动—伺服电机+齿轮齿条—伺服电机（步进电机）+同步皮带—减速电机+链传动—减速电机+皮带传动。所以同步皮带选型计算也是除动力（电机）选型计算之外，比较常用的选型计算项目。

一、同步带传动特点

同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿的环形带和具有相应齿的带轮组成，它是综合了带传动、链传动和齿轮传动各自优点的新型带传动，运动时，带齿与带轮的齿槽相啮合传递运动和动力。

1、传动带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，噪音小；

2、传动比范围大，一般可达1：10，允许线速度可达 40 m/s，传动功率从几瓦到数百千瓦；

3、传动效率高，结构紧凑，还适于多轴转动，不需润滑，无污染，因而可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场合下正常工作；

4、广泛应用于汽车、五金、纺织、机床、办公机械、电动工具、电动门窗、家用电器、仪表仪器、食品包装机械、矿山、石油化工及其它类型的传动。

二、同步带分类及各种形式的同步带应用说明

1、模数制：同步带主要参数是模数m(与齿轮相同)，根据不同的模数数值来确定带的型号及结构参数。在60年代该种规格制度曾应用于日、意、苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带规格制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东欧各国仍采用模数制。

2、周节制：即同步带的主要参数是带齿节距，按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。该种规格制度目前被列为国际标准。

3、特殊节距制（公制T型齿同步带)：又称特殊节距制同步带轮，除具有一般同步带传动的优点以外，由于其齿形为方形的特点，与圆弧齿形带轮相比较，则可以允许更大的线速度，也就是说公制T型齿同步带轮可以满足较高转速的传动。

4、圆弧齿：近年来又发展了圆弧齿形同步带，圆弧齿形的同步带传动性能和承载能力比梯形齿好，圆弧齿同步带的问世，扩大了同步带的传动范围，该同步带不但能适用干高速低扭矩的场合，也能适用干低速高扭矩的场合。

三、同步皮带选型步骤及计算方法

【步骤1】确定设计时的必要条件

1、机械种类

2、同步带传动动力

3、负载变动程度

4、1日工作时间

5、小带轮的转速

6、传动比（大带轮齿数/小带轮齿数）

7、暂定轴间距

8、带轮直径极限

9、其它使用条件

【步骤2】计算设计动力

MXL/XL/L/H/S□M/MTS□/T系列时（其它情况请参考供应商相关型录资料）

Pd=Pt× Ks —（1）

式中：

Pd-设计动力 [kW]；

Pt-传动动力 [kW] ；

Ks-过负载系数。

（1）传动动力（Pt）：请根据原动机额定动力计算。（原本根据施加在皮带上的实际负载进行计算较为理想。）

（2）过负载系数：

Ks ＝ Ko＋Ki ＋ Kr —（2）

式中：

Ks-过载系数；

Ko - 负载补偿系数；

Ki -惰轮补偿系数；

Kr -旋转比补偿系数；

表1 负载补偿系数表（Ko）

表 2惰轮补偿系数表（Ki）

表 3旋转比补偿系数表（Kr）

将扭矩(Tq)换算为动力(Pd)时，请根据下式求得其值。

Tq = tq x Ks —（3）

Pd = Tq x n / 9550 —（4）

式中：

Tq-设计扭矩[N·m]；

tq-传动扭矩 [N·m]；

Ks-过负载系数；（Ks ＝ Ko＋Ki ＋ Kr）

Pd-设计动力 [kW]；

n-小带轮转速 [rpm]

i. 最大扭矩的使用频率为 数次/天 时

请使用最大扭矩与过负载系数(Ks) (负载补偿系数(Ko)-1.0) 之积得出的设计动力。

ii. 最大扭矩的使用频率较高时

请使用最大扭矩与过负载系数(Ks)之积得出的设计动力。

请使用马达的基本转速时的动力与过负载系数(Ks)之积得出的设计动力。

根据下列公式计算设计动力。

Te = m · a —（5）

Pt = Te·V/1000 —（6）

Pd = Pt·Ks —（7）

式中：

Te-有效张力 [N]；

m-重量 [kg]；

a-加速度[m/s2]；

V-皮带速度[m/s]；

Pt-传动动力[kW]；

Pd-设计动力[kW]；

Ks-过负载系数。

【步骤3】通过简易选型表暂定同步带种类

根据小带轮的转速[rpm]和设计动力，从下图中选择所需同步带的种类。

表4 同步带选型表

表5同步带选型表

【步骤 4】确定大小带轮的齿数、同步带周长、轴间距

① 选择满足既定传动比的大小带轮的齿数。

表 6 带轮容许最小齿数

② 根据暂定轴间距(C′)和大带轮直径(Dp)、小带轮直径(dp)确定大致皮带周长(Lp′)。

—（8）

式中：

C′-暂定轴间距 ；

Dp-大带轮节圆直径 [mm]；

dp-小带轮节圆直径[mm]；

Lp′-大致皮带周长 [mm]

大小齿轮直径（Dp、dp）=节距×齿数/π

③ 选择最接近大致皮带周长(Lp′)的皮带周长(Lp)，然后根据以下公式计算正确的轴间距。

—（9）

—（10）

式中：

C-轴间距[mm]；

Dp-大带轮节圆直径 [mm]；

dp-小带轮节圆直径 [mm]；

Lp-皮带周长 [mm]；

【步骤 5】确定同步带宽度

① 根据以下公式计算大致皮带宽度(Bw′：mm)，然后选择最接近大致皮带宽度的皮带宽度。

—（11）

式中：

Pd -设计动力[kW]；

Ps -基准传动容量；

Km-啮合补偿系数（表7）

Wp-基准皮带宽度

Ps请使用基准传动容量表，因表格太多，本文不附表，请参考供应商相关资料。

表 7啮合补偿系数（Km）

表 8基准皮带宽度（Wp）

齿轮啮合齿数：

—（12）

—（13）

式中：

Zd-小带轮齿数；

Dp-大带轮节圆直径 [mm]；

C-轴间距 [mm]；

θ-接触角度 [°]；

dp-小带轮节圆直径 [mm]；

② 请确认设计动力(Pd)是否满足以下公式。

(该公式不成立时，再选择大一号的皮带宽度。)

Pd ＜ Ps · Km · Kb —（14）

式中：

Pd-设计动力[kW]；

Km-啮合补偿系数；（表7）

KL-长度补偿系数；（表8）

Ps-基准传动容量 ；

Kb-宽度补偿系数。（表9）

表9长度补偿系数（KL）

表 10宽度补偿系数（Kb）

【步骤6】请确认轴间距的调整量大于表10中的调整量。

表 11、轴间距的最小调整量