基于现代设计手段的 V 带传动设计

作者
作者
•

摘 要：针对 V 带传动设计，利用机械设计手册软件版完成了设计计算，借助 SolidWorks 软件建立了小带轮的三维模型，并生成了二维工程图。实践证明，机械设计手册软件具有直接调用设计图表、自动计算等功能，可快速完成 V 带传动的设计计算；利用 SolidWorks 可方便地得到三维模型和二维工程图，以呈现设计结果。

关键词：机械设计手册软件；SolidWorks；V 带传动

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.35.114

带传动是一种常用的机械传动装置，它是由主动轮、从动轮和适度张紧在两轮上的封闭环形传动带组成。V 带传动在一般机械传动中应用最广，但其设计过程相对繁琐，包含 10 个左右步骤，涉及 10 余个公式和图表。因此，如何提高带传动的设计效率，成为设计人员面临的问题。本文利用机械设计手册软件和 SolidWorks 软件对带传动的设计进行了探索。

1 V 带传动算例

设计由电动机驱动旋转式水泵的普通 V 带传动。电动机为 Y160M-4，额定功率 P=11kW，转速 n1=1460r/min，水泵轴转速为 n2=400r/min，轴间距约为 1500mm，每天工作 24 小时。

本文分别利用机械设计手册软件和 SolidWorks 软件对以上 V 带传动进行设计计算和建模。

2 V 带传动设计计算

打开机械设计手册软件版，在菜单栏依次点击[常用设计计算程序]→[带传动设计]进入设计界面。点击[开始新的计算]，输入设计者和单位等信息，点击[确定]按钮，在打开的新界面中选择 V 型带设计，开始 V 带传动的设计计算。

（1）输入初始参数。

根据已知条件，将初始参数输入参数输入框，如图 1 所示。

（2）选定带型和基准直径。

根据空、轻载启动，每天工作 24 小时，载荷变动小，减速传递等条件，查询确定 KA=1.3；点击[计算]按钮，得设计功率 Pd=14.3kW。根据 Pd=14.3kW 和 n1=1460r/min，查询普通 V 带选型图，确定为 B 型。根据普通 V 带轮的最小基准直径及带轮直径系列，结合普通 V 带选型图中的带轮直径范围，确定小带轮直径为 dd1=140mm；点击[计算]按钮，得大带轮直径 dd2=503.34mm，点击[查询]按钮，取大带轮基准直径 dd2=500mm，如图 2 所示。

（3）轴间距的确定。

初定轴间距，根据算例要求，选择「根据结构要求定」，输入 a0=1500mm。点击[计算]按钮，得 V 带基准长度为 Ld0=4026.91mm，点击[查询]按钮，确定 V 带基准长度 Ld=4000mm。点击[计算]按钮，得实际轴间距 a=1487mm，如图 3 所示。

（4）额定功率及增量的确定。

根据 dd1=140mm 和 n1=1460r/min 查得 B 型带 P1=2.82kW。考虑传动比的影响，查得额定功率的增量

P1=0.46kW，输入相应文本框，如图 4 所示。

额定功率增量

（5）带速、包角和 V 带根数。

点击[查询]按钮，查得小带轮包角修正系数 Kα=0.965，带长修正系数 KL=1.13，将以上两个参数输入相应文本框，点击[计算]按钮，得带速 v=10.7m/s，小带轮包角 α=166.13°，带根数 z=4 根，如图 5 所示。

（6）各项力的计算。

点击[查询]按钮，得 B 型 V 带每米长的质量为 m=0.17kg/m，点击[计算]按钮，得单根 V 带预紧力 F0=285.19N，作用在轴上的力 Fr=2264.83N，如图 6 所示。

至此，V 带传动的设计计算部分结束。

3 V 带轮结构设计与建模

此处以小带轮为例确定其结构和尺寸。由 Y160M-4 电动机可知，其轴伸直径 d=42mm，长度 L=110mm。故小带轮轴孔直径应取 d0=42mm，毂长应小于 110mm。由文献[1]查得小带轮结构为实心轮，轮槽尺寸分别为：基准宽度 bd=14mm，基准线上槽深 ha=3.5mm，基准线下槽深 hf=11mm，槽间距 e=19mm，第一槽对称面至端面距离 f=12.5mm，带轮宽 B=（z-1）e+2f=（4-1）19+2 12.5=82mm，外径 da=dd+2ha=140+2 3.5=147mm，轮槽角 φ=34°。

根据以上设计尺寸，在 SolidWorks 中建立小带轮的三维模型，如图 7 所示。由三维模型自动生成小带轮的工程图，并完善尺寸标注等，得到小带轮的工程图，如图 8 所示。

4 结论

（1）利用机械设计手册软件的自动调用设计资料、自动计算功能可快速完成 V 带传动的设计计算。

（2）利用 SolidWorks 软件可由三维模型自动生成二维工程图，通过完善尺寸标注等可方便地完成 V 带轮的零件工作图。

（3）利用机械设计手册软件和 SolidWorks 软件等现代设计手段，可有效提高机械设计效率。

参考文献

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册第 2 卷[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]鲍莉.机械设计基础[M].郑州：河南科学技术出版社，2010.

[3]杨可桢等.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2013.


作者 王增胜 李跃鑫