基于 SolidWorks 的 V 带传动快速设计建模技术研究

摘要：基于 SolidWorks，利用第三方插件，对 V 带传动进行了设计计算，建立了带传动的三维模型。实践证明，借助第三方插件，可将计算与造型相结合，实现自动计算、直接调用设计资料、参数化建模等功能，大大提高了设计效率。

关键词：SolidWorks；插件；V 带传动

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.35.111

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。传统的 V 带设计一般是先手工或借助软件计算，再利用另一个二维或三维软件建模。利用三维软件建时，一般需要先绘制草图，而后用特征生成零件，再设置零件间的配合关系，完成装配。可见，传统的设计建模过程步骤较多、效率较低。为此，本文基于 SolidWorks，利用插件，对 V 带传动的设计建模进行探索。

1 算例

设计一带式运输机中的普通 V 带传动。原动机为 Y112M-4 异步电动机，其额定功率 P=4kW，满载转速 n1=1440r/min，从动轮转速 n2=450r/min，一班制工作，载荷变动小，要求中心距 a≤550mm。

下载安装麦迪三维设计工具集后，打开 SolidWorks，新建零件，在菜单栏选择[麦迪工具集]→[设计工具]→[带轮工具]，进入插件设计界面，如图 1 所示。

2 设计建模

在打开的界面中选择[V 带设计]，并按以下过程进行。

2.1 设计计算

（1）设计功率 Pd。

传递功率 P：根据已知条件可知，P=4kW。

工况系数 Ka：根据空、轻载启动，一班制工作（8 小时），载荷变动小，减速传递等条件，确定 Ka=1.1。

输入以上参数后自动计算得设计功率 Pd=4.4kW。

（2）选定带型。

选普通 V 带，输入小带轮转速 n1：1440r/min，点击[选择带型]按钮，得带型为 A 型。

（3）基准直径。

输入大带轮转速 n2：40r/min，得传动比 i：3.2。

小带轮基准直径：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，选择小带轮直径为 100mm；此时，可自动计算得大带轮基准直径为 315mm；带速为 7.54m/s。

（4）轴间距。

输入初定轴间距：450mm；自动计算得小带轮包角为 153.29°；自动计算得所需带的基准长度为 1600mm；点击[实际轴间距]按钮，得其值为 461.22mm。

其设计计算界面如图 2 所示。

2.2 轮槽设计

设计计算结束后，点击[下一步]按钮，进入轮槽设计界面。在轮槽基本参数中，自动显示了轮槽的基本参数，为设计制造方便起见，此处将基准线上槽深 ha 改为 3mm，将基准线下槽深 hf 改为 9mm；根据文献[2]知，计算得带轮根数为 4，故轮槽数为 4。轮槽设计界面如图 3 所示。

2.3 小带轮设计

轮槽设计结束后，点击[下一步]按钮，进入小带轮设计界面。由 Y112M-4 电动机可知，其轴伸直径 d=28mm，长度 L=60mm。故小带轮轴径应取 d=28mm，毂长应小于 60mm。由文献[1]查得：小带轮结构为实心式；d1=（1.8～2）d=（1.8～2）28=50.4～56mm，取 d1=55mm；带轮宽 B=（z-1）e+2f=（4-1）15+29=63mm；轮毂长度 L=（1.5～2）d=（1.5～2）28=42～56mm，取 L=50mm。将以上参数输入设计界面，如图 4 所示。点击[生成小带轮]按钮，则可得到小带轮三维模型，如图 5 所示。

2.4 大带轮设计及整体装配

小带轮设计完成后，在其设计界面点击[下一步]按钮，进入大带轮设计界面。因减速器高速轴最小直径为 dⅠ=24mm，故大带轮轴孔直径取 24mm，大带轮轮毂长度 L=（1.5～2）d=（1.5～2）24=36～48mm，取 L=40mm；大带轮结构为孔板式；d1=（1.8～2）d=（1.8～2）24=43.2～48mm，取 d1=45mm； d2=da-2（h+δ） = da-2（ha+hf+δ） =321-2（3+9+6）=285mm；带轮宽 B 同小带轮，取 63mm；孔板厚度 s=（0.2～0.3）B=（0.2～0.3）63=12.6～18.9mm，取 s=15mm；s2≥0.5s=0.515=7.5，取 s2=8mm。输入上述相关数据，如图 6 所示，点击[生成大带轮]按钮，可得如图 7 所示的大带轮三维模型，点击[生成装配]按钮，可得如图 8 所示的 V 带轮装配模型。

3 结论

（1）在 V 带传动的设计与建模过程中，利用插件可自动调用设计资料，并具有自动计算功能，节省了设计计算时间，保证了计算结果的准确性。

（2）利用插件进行 V 带传动设计，可实现参数化建模和装配，省去了中间的草图绘制、生成特征、设置配合等建模过程，大大提高了建模效率。

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