以下是针对皮带传动装置的设计方案，分为机械结构、材料选型、组装步骤三部分：
一、机械结构设计
- 主体框架
- 底座：采用10mm厚亚克力板切割为长方形（例如300mm×150mm），作为支撑平台。
- 支撑板：两侧垂直安装两片亚克力板（高度150mm，宽度100mm），通过螺丝固定在底座上，用于固定转轴轴承。
- 转轴系统
- 转轴：使用直径8mm金属光轴（长度200mm），两端安装法兰轴承（内径8mm），嵌入亚克力支撑板。
- 皮带轮：3D打印直径100mm的同步带轮（齿形与橡胶皮带匹配），中心开8mm孔，通过紧定螺钉固定在转轴上。
- 可调支架：一侧支撑板设计为可滑动结构（搭配长条孔+螺丝锁紧），用于调节皮带张力。
- 驱动与传感模块
- 曲柄端：在左侧转轴末端安装3D打印曲柄（长度150mm，手柄部分包覆橡胶），曲柄与转轴通过键槽或紧定螺钉连接。
- 编码器端：右侧转轴末端通过联轴器连接旋转编码器（如E6B2-CWZ6C型），编码器固定在亚克力支架上。
二、材料选型清单
| 部件 | 材料/规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 底座/支撑板 | 10mm亚克力板 | 3片 |
| 转轴 | 8mm直径不锈钢光轴（长度200mm） | 2根 |
| 轴承 | 法兰轴承（8mm内径） | 4个 |
| 皮带轮 | 3D打印PLA（模数2，50齿） | 2个 |
| 皮带 | 橡胶同步带（周长=2×中心距+π×100mm） | 1条 |
| 紧固件 | M4×20mm螺丝/螺母/垫片 | 16套 |
| 曲柄 | 3D打印PLA（带防滑纹手柄） | 1个 |
| 编码器支架 | 3D打印PLA（适配编码器型号） | 1个 |
三、关键装配步骤
- 框架组装
- 用M4螺丝将亚克力支撑板垂直固定在底座两侧，间距略大于皮带长度。
- 在支撑板上钻孔安装法兰轴承，确保两轴承同轴。
- 转轴与皮带轮安装
- 将皮带轮套入转轴，用紧定螺钉固定，确保与转轴垂直。
- 转轴穿入轴承，两端露出长度一致，曲柄和编码器联轴器分别安装到两端。
- 皮带与张力调节
- 套上同步带，滑动可调支架直至皮带张力适中（按压中点下垂约5mm），锁紧螺丝固定。
- 功能模块集成
- 编码器通过联轴器与转轴直连，信号线引出至外部电路。
- 测试曲柄转动时皮带无打滑，编码器输出稳定脉冲信号。
四、设计要点
- 防滑处理：皮带轮表面可设计凹槽或增加橡胶涂层提升摩擦力。
- 人体工学：曲柄手柄末端直径20mm，3D打印时内部填充海绵增加握持舒适度。
- 扩展性：底座预留安装孔，可扩展电机驱动模块升级为半自动系统。
此方案兼顾低成本（亚克力+3D打印）与可靠性（金属转轴+法兰轴承），适合教学演示或低速运动控制场景。