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)
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[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.