非标传动系统设计培训

《非标传动系统设计培训：如何根据负载与速快速选对齿轮 / 皮带型号》
非标设备传动系统的设计，核心在于“匹配”。
选型过大造成成本浪费，选型过小则导致设备故障。
本文将化繁为简，梳理出1套根据负载与速快速初选齿轮或皮带型号的实战流程。


第1步：明确设计输入——计算等效负载与工况系数

选型的第1步不是查手册，而是精确计算。


负载扭矩T：这是核心参数。
对于旋运动，T = F × rF为切向力，r为分度圆或轮径。
对于直线运动换来的旋，需考虑丝杠导程或齿轮齿条参数。


速n：主动轮的工作速。


工况系数K：这是经验的体现。
需考虑工作机的负载性质平稳、中等冲击、强冲击、每日工作时间、启动频率等。
可查阅供应商手册中的工况系数表，得到1个大于1的系数K。
设计功率 Pd = T × n × K。
这个Pd才是我们选型的依据。


第2步：齿轮传动选型——强度与寿命的权衡

对于齿轮以渐开线圆柱齿轮为例：

初选模数m：根据设计功率Pd和速n，使用简化公式或概算图表初定模数。
有经验的设计师也可根据中心距估算：m ≈ 0.01 ~ 0.02 × aa为中心距。


确定齿宽与材料：模数初步确定后，需确定齿宽。
齿宽系数齿宽/模数通常在1025之间。
同时，根据负载和预期寿命选择齿轮材料如45钢调质、40Cr、20CrMnTi渗碳等，材料决定了许用接触应力。


校核齿面接触强度：这是齿轮失效的主要形式。
使用公式 σ_H ≤ [σ_H] 进行校核。
若计算应力远小于许用应力，可适当减小模数或齿宽；若接近或超过，则需加大模数或更换更高等级的材料。


第3步：同步带传动选型——型号与齿数的确定

同步带传动精准无滑差，选型流程更为标准化：

确定带型与节距Pb：根据设计功率Pd和主动轮速n，查阅供应商的“选型图”。
图表横轴是速，纵轴是功率，不同区域对应了不同的带型如MXL， XL， L， H， XH等，其节距依次增大。
我们的Pdn坐标点落在哪个区域，就初选该型号。


确定带轮齿数Z与小轮最小齿数：在满足传动比的前提下，尽量选择较多的齿数，可使传动更平稳、弯曲疲劳寿命更高。
但需注意，所选带轮齿数必须大于该型号允许的“最小啮合齿数”，否则会影响传动精度和带寿命。


验证额定功率与带长：根据确定的带轮齿数和速，查阅手册得到该工况下单根带的额定功率。
确保“额定功率 × 带宽系数 ≥ 设计功率Pd”。
最后，计算理论中心距，圆整后确定所需的带节线长，并选择最接近的标准带长。


总结：齿轮与皮带的抉择

齿轮：承载能力高，传动比恒定，结构紧凑，但要求制造安装精度高，有噪音和振动，缓冲吸振能力差。
适用于重载、高精度、结构空间受限的场合。


同步带：传动平稳，噪音低，无需润滑，能实现长距离传动，有1定的缓冲能力。
但承载能力通常低于齿轮，对张紧要求高，寿命受橡胶老化影响。
适用于中轻载荷、要求洁净、噪音要求高的场合。


掌握这套“计算初选校核”的流程，就能在面对大多数非标传动设计时，做到心中有数，快速做出合理选择。