王增勝 李躍鑫

摘 要：針對(duì)V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)，利用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版完成了設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)踐證明，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件具有直接調(diào)用設(shè)計(jì)圖表、自動(dòng)計(jì)算等功能，可快速完成V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件;SolidWorks;V帶傳動(dòng)

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

帶傳動(dòng)是一種常用的機(jī)械傳動(dòng)裝置，它是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和適度張緊在兩輪上的封閉環(huán)形傳動(dòng)帶組成。V帶傳動(dòng)在一般機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣，但其設(shè)計(jì)過程相對(duì)繁瑣，包含10個(gè)左右步驟，涉及10余個(gè)公式和圖表。因此，如何提高帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)效率，成為設(shè)計(jì)人員面臨的問題。本文利用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件和SolidWorks軟件對(duì)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。

1 V帶傳動(dòng)算例

設(shè)計(jì)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)式水泵的普通V帶傳動(dòng)。電動(dòng)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(shí)。

本文分別利用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件和SolidWorks軟件對(duì)以上V帶傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和建模。

2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算

打開機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版，在菜單欄依次點(diǎn)擊[常用設(shè)計(jì)計(jì)算程序]→[帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)]進(jìn)入設(shè)計(jì)界面。點(diǎn)擊[開始新的計(jì)算]，輸入設(shè)計(jì)者和單位等信息，點(diǎn)擊[確定]按鈕，在打開的新界面中選擇V型帶設(shè)計(jì)，開始V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(dòng)，每天工作24小時(shí)，載荷變動(dòng)小，減速傳遞等條件，查詢確定KA=1.3;點(diǎn)擊[計(jì)算]按鈕，得設(shè)計(jì)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(diǎn)擊[計(jì)算]按鈕，得大帶輪直徑dd2=503.34mm，點(diǎn)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(diǎn)擊[計(jì)算]按鈕，得V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度為L(zhǎng)d0=4026.91mm，點(diǎn)擊[查詢]按鈕，確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=4000mm。點(diǎn)擊[計(jì)算]按鈕，得實(shí)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(dòng)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(diǎn)擊[查詢]按鈕，查得小帶輪包角修正系數(shù)Kα=0.965，帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL=1.13，將以上兩個(gè)參數(shù)輸入相應(yīng)文本框，點(diǎn)擊[計(jì)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(xiàng)力的計(jì)算。

點(diǎn)擊[查詢]按鈕，得B型V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量為m=0.17kg/m，點(diǎn)擊[計(jì)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(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算部分結(jié)束。

3 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)可知，其軸伸直徑d=42mm，長(zhǎng)度L=110mm。故小帶輪軸孔直徑應(yīng)取d0=42mm，轂長(zhǎng)應(yīng)小于110mm。由文獻(xiàn)[1]查得小帶輪結(jié)構(gòu)為實(shí)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(duì)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(jì)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(dòng)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(jì)手冊(cè)軟件的自動(dòng)調(diào)用設(shè)計(jì)資料、自動(dòng)計(jì)算功能可快速完成V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。

（2）利用SolidWorks軟件可由三維模型自動(dòng)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(jì)手冊(cè)軟件和SolidWorks軟件等現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段，可有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(jì)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(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2013.