机械设计基础与项目实践 课件 模块5 V带传动的设计

任务1选择普通V带的型号任务2设计V带传动的参数任务3设计V带轮的结构工作任务学习目标带传动的类型和V带的标准带传动的失效形式和设计准则V带传动的传动参数的设计计算V带轮结构的选用和设计第五模块

V带传动的设计冲床的结构5.0预备知识5.0.1带传动的组成5.0.2带传动的类型5.0.1带传动的组成功用：传递两轴之间的运动和动力组成：1—主动带轮2—从动带轮3—传动带类型：按工作原理分：摩擦带传动依靠带与带轮之间的摩擦力啮合带传动依靠轮齿之间的相互啮合5.0.2带传动的类型1、摩擦带传动按带的截面形状分，可分为四种类型：平带传动型式三种型式带截面形状工作面适用场合平型带矩形，有接头内环面用于中心距较大或高速的场合三角带（V带）等腰梯形两侧面一般机械传动中，应用广泛圆带圆形圆周表面用于小功率传动多楔带扁平胶带基体下等距纵向楔形凸起两侧面用于要求结构紧凑，传递功率大及速度较高的场合各类型的截面形状、工作面、适用场合见下表：摩擦带传动的主要特点：（1）传动带具有弹性，能缓和冲击、吸收振动，故传动平稳、无噪声。（2）过载时，带在带轮上打滑，不致损伤其他零件，有安全保护作用。（3）能传递较远距离的运动，改变带长可适应不同的中心距。（4）结构简单、维护方便、易于制造、安装，故成本低。同时，摩擦带传动外廓尺寸大、效率低、存在弹性滑动，不能保证准确的传动比，不能用于易爆易燃场合。摩擦带传动的适用场合：摩擦带传动适用于要求传动平稳、但传动比不严格的场合。V带传动常用范围是：功率P＜100kW；带速v一般在5~25m/s；传动比i≤7；效率η=0.94~0.96。2、啮合带传动有两种类型5.1任务1——选择普通V带的型号5.1.1普通V带的型号5.1.2选择普通V带型号的依据5.1.3选择冲床传动系统中普通V带的型号5.1.1普通V带的型号1、普通V带是标准件，制成无接头的环形带4、普通V带的标记

由带型、基准长度和标准号组成。例如：B1600GB/T1171—96，带的标记通常压印在带的外表面上，以便选用识别。2、截面结构1）四部分：包布、顶胶、抗拉体、底胶2）两种结构帘布芯结构抗拉线绳结构抗弯3、型号我国国家标准规定，普通V带有Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号。楔角α=40°带轮的基准直径dd、带的基准长度Ld。选择普通V带的型号的依据是：设计功率Pc和小带轮转速n1，5.1.2选择普通V带的依据对于设计功率Pc，主要考虑带在工作时的载荷性质、原动机和工作机的种类及每天工作的时间，设计功率Pc应比要求传递的功率略大，即

Pc=KAPkW式中

P——传递的功率（kW）；KA——工作情况系数，查表5-2。

V带传动中，小带轮安装在电动机的输出轴上，所以：带传动传递的功率P为电动机的输出功率Pm，即P=Pm=4.12kW，小带轮的转速n1为电动机的输出转速nm，即n1=nm=1440r/min。根据带传动传递的功率及小带轮的转速，利用选型图及能选定普通V带的型号。设计步骤如下：5.1.3

选择冲床传动系统中普通V带的型号设计项目计算及说明结果1、计算带传动的设计功率Pc工作机载荷性质是载荷变动大；原动机为空、轻载启动，两班制工作，查表5-2可得：KA=1.3Pc

=KAP=1.3×4.12=5.36kWPc=5.36kW2、选择普通V带的型号Pc=5.36kW、n1=1440r/min查选型图5-9可得A型5.2任务2——设计V带传动的参数5.2.1设计V带传动参数的依据5.2.2设计V带传动参数的步骤5.2.3冲床传动系统中V带传动参数的设计计算带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的条件下，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。带传动的失效形式有以下三种：（1）带在带轮上打滑过载

打滑首先发生在小带轮上。（2）带的疲劳破坏变应力（3）带的磨损5.2.1设计V带传动参数的依据1.带传动的失效形式和设计准则单根V带的额定功率是指在一定初拉力作用下，带传动不发生打滑且有足够疲劳寿命时所能传递的最大功率。2.单根V带的额定功率5.2.2设计V带传动参数的步骤（1）确定带轮的基准直径d

d1：在满足d1≥dmin的前提下尽量取较小的值。d1由附表5-1查取。d2：d2=id1，应圆整为附表5-1中的标准值。（3）确定中心距a和V带基准长度Ld（2）验算带的速度v

满足5≤v≤25m/s初定中心距a00.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)

计算V带的基准长度Ld0标准系列值中选定最接近Ld0的基准长度Ld计算实际中心距a（4）验算小带轮包角α1满足α1≥120°。（5）确定V带根数z通常取z=3~6，zmax≤8（6）确定带的初拉力F0查附表5-6（7）计算作用在轴上的压力FQ5.2.3冲床传动系统中V带传动参数的设计计算设计项目计算及说明结果1、确定带轮的基准直径d(1)选小带轮基准直径d1由附表5-1和图5-6，选取小带轮基准直径d1d1=125mm(2)验算带速v(5≤v≤/s)v=9.42m/s满足要求(3)定大带轮基准直径d2d2=id1=2×125=250按附表5-1取标准值d2=250mm(4)验算传动比实际传动比为

(误差在5%之内)i′=2误差为0，满足要求设计步骤如下：2、确定中心距a和V带基准长度Ld(1)初定中心距a00.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)0.7(d1+d2)=0.7×125+250）=262.52(d1+d2)=2×125+250）=750a0=500mm(2)计算V带的基准长度Ld0Ld0=1596.56mm(3)取标准带长Ld查附表5-2，取标准系列值Ld=1600mm(4)计算实际中心距aa=501.72mm(5)验算包角α1(α1≥120°)α1=165.72°合适3、确定V带根数z

(1)单根普通V带的基本额定功率P0查附表5-3P0=1.92kW(2)单根普通V带额定功率的增量△P0查附表5-4△P0=0.17kW(3)带长修正系数

查附表5-2

(4)包角修正系数

查附表5-5(5)计算V带根数z取：z=34、确定带的初拉力F0查附表5-6F0=120N5、计算作用在轴上的压力FQFQ=665N型号带长Ld根数z小带轮直径d1大带轮直径d2中心距a初拉力F0(N)压轴力FQ(N)A型16003125250501.72120665设计结果如下:5.3任务3——设计V带轮的结构5.3.1V带轮的材料及选用5.3.2V带轮的结构型式和结构尺寸5.3.3绘制V带轮的零件图5.3.4冲床传动系统中带轮的结构设计带轮的常用材料是灰铸铁，如HT150、HT200，允许最大圆周速度为v≤25m/s；转速高或直接大时，可用铸钢或钢板采用焊接结构；小功率时可用铸造铝合金或工程塑料。5.3.1V带轮的材料及选用5.3.2V带轮的结构型式和结构尺寸带轮按轮辐结构不同，有四种结构型式：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式带轮由三部分组成：轮缘、轮毂和轮辐通常根据带轮基准直径d选用：d≤（2.5~3）d0时，可采用实心式d≤300mm时，可采用腹板式带轮或孔板式d＞300mm时，可采用轮辐式V带轮的结构尺寸，可参照附表5-8经验公式计算。5.3.3绘制V带轮的零件图技术要求可考虑以下几个方面：（1）轮槽工作面不应有砂眼、气孔，轮辐及轮毂不应有缩孔和较大的凹陷。带轮外缘棱角要倒圆和倒钝，无过大的铸造内应力。（2）轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般应为3.2），以减小带的磨损；带轮表面粗糙度和形位公差见有关标准。（3）各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀。要求：槽角φ的极限偏差：Y、Z、A、B型为±1°；C、D、E型为±30′。槽间距e的极限偏差适用于任何两个轮槽对称中心面的距离。（4）轮毂孔公差多取H7或H8，毂长上偏差为IT14，下偏差为零。V带轮的零件图采用全剖和局部向视图的表达方式来绘制。5.3.4冲床传动系统中带轮的结构设计小带轮装在电动机的输出轴上，小带轮的孔径就等于电动机输出轴的直径，即：d01=38mm大带轮装在Ⅰ轴的最小直径处，大带轮的孔径等于Ⅰ轴的最小直径，计算见7.2.2，d02=25mm设计步骤如下：设计项目计算及说明结果小带轮大带轮1、选择带轮的材料带速为v=/s，所以选用常用材料是灰铸铁HT200HT2002、确定结构形式根据带轮的基准直径确定带轮的基准直径d125250实心式腹板式3、计算带轮的轮槽尺寸带的型号（A型）根数（z=3），查附表5-7(1)基准宽度bdbd=111111(2)顶宽bb=13.213.213.2(3)基准线上槽深hahamin=2.7533(4)槽间距ee=150.3150.3150.3(5)槽中心至轮端面间距ffmin=91010(6)槽深HHmin=11.451212(7)槽底至轮缘厚度δδmin=666(8)轮缘宽度BB=(z-1)e+2f=（3-1）×15+2×10=505050(9)轮外圆直径dada=d+2ha131256(10)轮槽角φφ38°38°4、计算带轮的结构尺寸按经验公式，参照附表5-8带轮孔径d03825(1)带轮的外形尺寸L=（1.5~2）d0

7050d1=（1.8~2）d07050da=d+2ha

131256(2)孔板结构尺寸db=da-2(H+δ)无220dK=0.5(db+d1)无135ds=(0.2~0.3)(db-d1)无40s=(0.2~0.3)B无125、画V带轮的零件图见附图15.5拓展知识5.5.1带传动的张紧5.5.2带传动的安装和维护5.5.1带传动的张紧为保证带传动正常工作，工作前传动带必须以一定的张紧力压紧在带轮上。带在工作一段时间后，由于塑性变形和磨损导致带松弛，张紧力逐渐减小，带传动能力因之下降，影响正常传动。为了使带产生并保持一定的初拉力，带传动应设置张紧装置。常见的张紧方法有两种，调节中心距、采用张紧轮调节中心距的方法：定期张紧自动张紧采用张紧轮的方法：5.5.2带传动的安装和维护（1）选用V带时要注意型号和长度，型号要和带轮轮槽尺寸相符合。同组使用的带应型号相同，长度相等，以免各带受力不均。不同带型、不同新旧的V带不能同组使用。1.带传动的安装（2）安装带时，两带轮轴线应相互平行，其V型槽对称平面