基于現(xiàn)代設(shè)計手段的V帶傳動設(shè)計

王增勝 李躍鑫

摘 要：針對V帶傳動設(shè)計，利用機(jī)械設(shè)計手冊軟件版完成了設(shè)計計算，借助SolidWorks軟件建立了小帶輪的三維模型，并生成了二維工程圖。實踐證明，機(jī)械設(shè)計手冊軟件具有直接調(diào)用設(shè)計圖表、自動計算等功能，可快速完成V帶傳動的設(shè)計計算;利用SolidWorks可方便地得到三維模型和二維工程圖，以呈現(xiàn)設(shè)計結(jié)果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計手冊軟件;SolidWorks;V帶傳動

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.35.114

帶傳動是一種常用的機(jī)械傳動裝置，它是由主動輪、從動輪和適度張緊在兩輪上的封閉環(huán)形傳動帶組成。V帶傳動在一般機(jī)械傳動中應(yīng)用最廣，但其設(shè)計過程相對繁瑣，包含10個左右步驟，涉及10余個公式和圖表。因此，如何提高帶傳動的設(shè)計效率，成為設(shè)計人員面臨的問題。本文利用機(jī)械設(shè)計手冊軟件和SolidWorks軟件對帶傳動的設(shè)計進(jìn)行了探索。

1 V帶傳動算例

設(shè)計由電動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)式水泵的普通V帶傳動。電動機(jī)為Y160M-4，額定功率P=11kW，轉(zhuǎn)速n1=1460r/min，水泵軸轉(zhuǎn)速為n2=400r/min，軸間距約為1500mm，每天工作24小時。

本文分別利用機(jī)械設(shè)計手冊軟件和SolidWorks軟件對以上V帶傳動進(jìn)行設(shè)計計算和建模。

2 V帶傳動設(shè)計計算

打開機(jī)械設(shè)計手冊軟件版，在菜單欄依次點擊[常用設(shè)計計算程序]→[帶傳動設(shè)計]進(jìn)入設(shè)計界面。點擊[開始新的計算]，輸入設(shè)計者和單位等信息，點擊[確定]按鈕，在打開的新界面中選擇V型帶設(shè)計，開始V帶傳動的設(shè)計計算。

（1）輸入初始參數(shù)。

根據(jù)已知條件，將初始參數(shù)輸入?yún)?shù)輸入框，如圖1所示。

（2）選定帶型和基準(zhǔn)直徑。

根據(jù)空、輕載啟動，每天工作24小時，載荷變動小，減速傳遞等條件，查詢確定KA=1.3;點擊[計算]按鈕，得設(shè)計功率Pd=14.3kW。根據(jù)Pd=14.3kW和n1=1460r/min，查詢普通V帶選型圖，確定為B型。根據(jù)普通V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑及帶輪直徑系列，結(jié)合普通V帶選型圖中的帶輪直徑范圍，確定小帶輪直徑為dd1=140mm;點擊[計算]按鈕，得大帶輪直徑dd2=503.34mm，點擊[查詢]按鈕，取大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=500mm，如圖2所示。

（3）軸間距的確定。

初定軸間距，根據(jù)算例要求，選擇“根據(jù)結(jié)構(gòu)要求定”，輸入a0=1500mm。點擊[計算]按鈕，得V帶基準(zhǔn)長度為Ld0=4026.91mm，點擊[查詢]按鈕，確定V帶基準(zhǔn)長度Ld=4000mm。點擊[計算]按鈕，得實際軸間距a=1487mm，如圖3所示。

（4）額定功率及增量的確定。

根據(jù)dd1=140mm和n1=1460r/min查得B型帶P1=2.82kW。考慮傳動比的影響，查得額定功率的增量

P1=0.46kW，輸入相應(yīng)文本框，如圖4所示。

額定功率增量

（5）帶速、包角和V帶根數(shù)。

點擊[查詢]按鈕，查得小帶輪包角修正系數(shù)Kα=0.965，帶長修正系數(shù)KL=1.13，將以上兩個參數(shù)輸入相應(yīng)文本框，點擊[計算]按鈕，得帶速v=10.7m/s，小帶輪包角α=166.13°，帶根數(shù)z=4根，如圖5所示。

（6）各項力的計算。

點擊[查詢]按鈕，得B型V帶每米長的質(zhì)量為m=0.17kg/m，點擊[計算]按鈕，得單根V帶預(yù)緊力F0=285.19N，作用在軸上的力Fr=2264.83N，如圖6所示。

至此，V帶傳動的設(shè)計計算部分結(jié)束。

3 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計與建模

此處以小帶輪為例確定其結(jié)構(gòu)和尺寸。由Y160M-4電動機(jī)可知，其軸伸直徑d=42mm，長度L=110mm。故小帶輪軸孔直徑應(yīng)取d0=42mm，轂長應(yīng)小于110mm。由文獻(xiàn)[1]查得小帶輪結(jié)構(gòu)為實心輪，輪槽尺寸分別為：基準(zhǔn)寬度bd=14mm，基準(zhǔn)線上槽深ha=3.5mm，基準(zhǔn)線下槽深hf=11mm，槽間距e=19mm，第一槽對稱面至端面距離f=12.5mm，帶輪寬B=（z-1）e+2f=（4-1）19+2 12.5=82mm，外徑da=dd+2ha=140+2 3.5=147mm，輪槽角φ=34°。

根據(jù)以上設(shè)計尺寸，在SolidWorks中建立小帶輪的三維模型，如圖7所示。由三維模型自動生成小帶輪的工程圖，并完善尺寸標(biāo)注等，得到小帶輪的工程圖，如圖8所示。

4 結(jié)論

（1）利用機(jī)械設(shè)計手冊軟件的自動調(diào)用設(shè)計資料、自動計算功能可快速完成V帶傳動的設(shè)計計算。

（2）利用SolidWorks軟件可由三維模型自動生成二維工程圖，通過完善尺寸標(biāo)注等可方便地完成V帶輪的零件工作圖。

（3）利用機(jī)械設(shè)計手冊軟件和SolidWorks軟件等現(xiàn)代設(shè)計手段，可有效提高機(jī)械設(shè)計效率。

參考文獻(xiàn)

[1]機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊第2卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]鮑莉.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[3]楊可楨等.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2013.