带传动 - 齿带

本计算用于对齿带传动进行几何及强度设计，程序可以解决以下问题：

  1. 根据适合的输出功率选择带的类型；

  2. 根据功率，几何参数和重量等选择最佳传动方案；

  3. 设计非标准传动；

  4. 计算所需强度和几何参数；

  5. 计算功率参数和轴的载荷；

  6. 支持二维绘图及三维建模。

    程序与CAD系统一起工作，包括皮带轮及带各自的模型。本计算引用了以下标准或参考文档中的程序、算法及数据。

    标准列表: 窄V带 ANSI/RMA IP-22; 普通V带 ANSI/RMA IP-20; 轻载V带 ANSI/RMA IP-23; DIN 7753; DIN 2211; DIN 2215; ISO 4184

    提示：您可以参照比较文档"传动选择"选择一个合适的传动类型。

控制结构及语法.

相关控制结构与语法部分的内容请查看 "控制结构与语法"。

项目信息.

本项目的相关信息请查看 "项目信息".

计算过程

典型的齿带传动设计有以下步骤：

  1. 输入传动的功率参数； [1]
  2. 设置载荷方式及工作参数； [1]
  3. 选择合适的带的类型；[2.1] (功率图中，红色的十字光标位于带的工作区域以下). [2]
  4. 输入所需轴距[2.3]并点击按钮进行 "自动设计" [2.4]
  5. 如果当前方案不符合要求，可以根据所需条件从表[2.8]中选择另一个；
  6. 校核或者手动修改段[3]中的传动参数；
  7. 校核功率及速度参数；[4]
  8. 以新的文件名保存当前设计方案。

载荷方式及工作参数 [1]

这部分中设置计算单位，输入功率参数及传动载荷方式。

1.1 计算单位

在列表中选择计算使用的单位系统，所有已输入的值将自动进行转换。

1.2 传递功率

输入主动轮上的功率需求，主动轮上的功率将根据预设的效率进行计算。

1.3 带轮速度 (需求值).

输入主动轮上的速度及被动轮所需的速度，传动比[1.5]将自动被计算，并根据该传动比对被动轮的齿数进行设计，最终得出实际传动比及被动轮实际速度。

1.4 带轮速度 (实际值).

根据输入速度及带轮齿数计算得出的结果。

1.5 需求传动比与实际传动比

需求的传动比根据需求的输入及输出速度确定，实际传动比根据两个带轮的齿数进行计算得到。

1.6 扭矩

根据实际速度[1.4]和传递功率[1.2]计算得到。

1.7 主动机类型

选择最适合你的设计的主动机类型：

  1. 低启动力矩的电动机（最多1.5倍额定扭矩），蒸汽机，8缸以上内燃机；

  2. 中启动扭矩的电动机（1.5倍到2.5倍额定扭矩之间），4到6缸内燃机；

  3. 高启动扭矩的电动机（2.5倍额定扭矩以上），水轮机，4缸以下内燃机。

1.8 被动机类型(负载)

选择最适合你的被动机类型：

  1. 显示设备, 测量设备, 办公设备；

  2. 缝纫机，筛选设备，钻床，车床；

  3. 液体搅拌机, 输送机，包装机，刨木机；

  4. 离心压缩机，输送带，造纸机械等；

  5. 造砖机，输送设备；

  6. 离心机，螺旋输送机，锤磨机；

  7. 鼓风机；

  8. 压缩机，辊式轧机。

1.9 传动的日常载荷

输入带传动日常工作时数。

1.10 工作载荷系数

工作载荷系数根据参数[1.7]，[1.8]和[1.9]进行设计，如果复选框被选中，则设计值将自动用于计算。

1.11 传动效率

带传动的效率一般为97%到98%，这个系数只对被动轮上的功率产生影响。

自动设计 [2]

本段中可以选择带的类型，并对“自动设计”进行初始化，从而提高设计效率，手动计算可以在段[3]中执行。

2.1 同步带选择

从列表中选择带，功率图表以蓝色显示选定带的工作区域，同时用红色十字符号表示传动实际所需，红色十字符号必须在带的工作区域以内，齿带的类型及使用请点击这里。

2.2 轴距的理论最小值/最大值

根据使用的带长对应的带轮可以得到相应的理论轴距，实际的轴距及推荐值见行[3.5]。

2.3 自动设计用轴距

输入需要达到的轴距。

警告：红色数值表示当前轴距超出了[2.2]中的范围。

2.4 自动设计 - 点击按钮

点击“自动设计”可以进行自动设计过程，其运行状态将被显示。

2.5 结果分类条件

设计结果可以在任何时候通过弹出菜单中的条件进行重新分类。

2.6 解决方案列表.

使用“自动设计”时，将根据所需条件，考虑所有可能的带轮及皮带设计方案，并根据行[2.5]中选定的条件对结果进行分类。
计算完成后，其中利用效率最接近1的方案将被选择，您也可以从列表中选择最适合自己的设计方案。

设计表中使用以下值：

符号 说明
z1 主动轮齿数
z2 被动轮齿数
B 带宽
i 传动比
di [%] 实际传动比与所需传动比之间的误差[百分比]
A 轴距
dA 实际轴距与所需轴距之间的误差
SF 带的利用系数
m 近似总重量（带轮及皮带）
提示：最好在设计时考虑重量参数，这样可以降低成本。

设计计算. [3.0]

本段用于输入带传动的设计计算所需的所有参数，最终结果将在任何改动后自动进行计算。

备注：带类型的选择可以在段[2.0]中执行。

3.1 选择同步带宽度

从弹出列表中选择选定类型带的所需带宽。

3.2 带轮齿数（带轮直径）选择

根据给定带的类型及带宽，从列表中选择合适的皮带轮直径，主动轮齿数设置见行[2.12]。

3.3 带轮齿数

输入主动轮的齿数，被动轮的齿数将根据所需速度进行计算，并从可用的带轮中选择最佳方案。

提示：如果需要使用非标准齿数，请取消行[3.15]中的选择开关。
警告1：手动调整后请校核实际传动比，被动轮所需的齿数与标准带轮间有比例限制。
警告2：红色数值表示带轮齿数小于/大于许用的最小值/最大值。

3.4 带轮节距

两个带轮的节距Dp将根据节距和齿数进行计算。

3.5 推荐轴距/最小值-最大值

第一个单元格为推荐轴距，第二个单元格为推荐轴距的取值范围。

3.6 所需轴距/实际轴距

输入所需轴距，如果行[3.8]中的复选框被选中，则实际轴距将自动被进行计算。

提示：如果您不需要使用带长列表，请取消行[3.16]中的选择。
警告：红色数值表示轴距超出了推荐值的范围，见[3.5]

3.7 齿数选择(带长)

从列表中可以选择给定带及带宽的齿数及长度，该选择将输入行[2.17]中的值并取消行[3.8]中的复选框。

3.8 带的齿数设计

右边的单元格中是根据所需轴距，选定带轮及带长得出的最佳齿数设计，如果复选框被选中，则该值将自动输入到左边的单元格中用于计算，如果您需要输入自己的数据，请取消复选框并在左边输入自己的数据。

提示：如果您不需要使用带长列表，请取消行[3.16]中的选择。

3.9 带长及节距

带长根据齿数及间距进行计算。

3.10 设计功率

设计功率根据传输功率及传动的载荷方式进行计算，齿带根据该功率进行尺寸设计。

3.11 带传递的功率

这是给定带在给定条件下能传递的功率，基本功率参数与带的功率相等。

警告：该功率近似等于制造商提供的值，因此，传递功率可能与表中的数据有一些差异。

3.12 近似总重量

估计重量是实际传动中带轮和皮带的总重量，带轮的重量根据例图进行近似计算，默认材料为铸铁。虽然估计重量可能与最终实际重量有一定的区别，但在设计中仍然可以起到优化设计作用。

带轮的重量根据右边的简单例图进行计算。

3.13 带的利用系数

这是设计功率及带传输功率的系数，一般小于1，并尽可能接近于1。如果该值超过1，将大大降低带的使用寿命。

警告：红色数值表示超过了许用值。

3.15 使用标准带轮

该选项决定是否从标准系列中选择皮带轮。

警告：自动设计中将自动从表中选择带轮。

3.16 使用标准带长

该选项决定是否从标准系列中选择带长。

警告：自动设计中将自动从表中选择带长。

结果及系数. [4]

本段中设置计算所需的所有系数，同时包含带轮上的受力条件，在本段的下面用例图表示。

4.1 系数

这些系数由带的载荷，类型及传动的带轮结构决定，建议查看相关的技术资料。

4.9 轴距调整

如果传动中没有包含张紧轮，那么其中某个带轮的轴应该被调整，给定的值中不包含法兰，特定值请查看厂商的技术文档。

行[3.10，3.11]给出了每个带轮的最小值，用于张紧带的精确参数x和用于带安装的参数y。

4.13 给定带的速度/最大值

带传动中带的理论速度是一个重要参数，给定的理论速度的最大值仅用于参考，如果理论速度达到或者超过这些值，请与专业制造商联系。

受力分析

传动中的受力分析有三种方法，最常用的方法可以用于标准齿带(MXL, XL, L, H, XH, XXH)，其他两种根据制造商提供的技术说明进行。

4.14 计算工作受力(总计).

计算原理是当松边上的力F2等于10%到50%拉力Fu时，齿带处于最佳工作状态。 该力将对一系列因数产生影响，其推荐的百分比见行[4.15]。选中复选框可以把数值自动用于计算。

其他力将根据选定的F2进行计算，见例图。

4.20, 4.22, 4.26 轴上的总径向力

这些力是作用在带轮上的合力，需要已知轴的直径，轴承类型及其他结构参数。

4.17, 4.23, 4.27 预紧力

预紧对于改善带传动功能是必须的，可以保证带的松边部分与齿的啮合。正确的预紧力数值可以用带上作用的力F（见例图）来测量，可以使用制造商提供的测量设备进行测量。

带轮及皮带尺寸 [5]

本段提供了选定带及带轮的基本尺寸，这些尺寸将用于二维绘图或三维建模。

警告：建议您直接向制造商购买皮带轮，给定的尺寸仅用于参考，更多的数据可以查看供应商的技术资料。

齿带的基本类型

历史上，不同的厂家生产了众多类型的同步带，下面给出了同步带的一些基本参数，具体的参数由于厂家的不同可能有所差异。

传统齿. - A

最初设计使用的同步带，可以用于传统结构中，可能不能达到目前所需要的技术要求。

简介:

尺寸: MXL, XL, L, H, XH, XXH (inches) T2.5, T5, T10 (mm)

功率: 最多 150kW | 200HP; 最多 10,000 rpm; 最多 40m/s | 8,000ft/min

圆齿 - B

同步带的改进型，适应于更大的功率和速度范围。

简介:

尺寸: (HTD) 3M, 5M, 8M, 14M, 20M

功率: 最多 1000kW | 1350HP; 最多 20,000 rpm; 最多 80m/s | 16,000ft/min

特殊圆形齿 - C

同步带的其他改进型，可以传递更大功率，更准确及低噪音。

简介:

尺寸: (GT, GT2, STD) 2M, 3M, 5M, 8M, 14M

功率: 最多 600kW | 800HP; 最多 20,000 rpm; 最多 80m/s | 16,000ft/min

基本型与特殊型

使用最为广泛的带的类型包括以下几种：

制造商提供的产品目录中包含其他类型的定义说明。

图形输出及CAD系统.

关于如何导出二维或三维图形及与CAD系统进行交互的内容请查看 "图形输出及CAD系统"。

设置及语言选项.

关于计算参数设置及语言选择请查看 "设置及语言选项".

工作簿修改 (计算).

关于计算修改或扩展的相关内容请查看 "工作簿修改".

补充 - 当前计算:

一系列参数都是根据不同齿带各自的制造商提供的规格说明而定，用户可以对数据库中的任何参数进行自定义修改。

当前所有可用的带的数据都存放在表“Tables”中，计算的基本数据被存放在表格“皮带类型”中，每一行为一种类型，并有简单的说明。