总毕业设计课案

1、 前 言CAD技术人员是任何制造工厂必不可少的基本力量。是推动技术进步的主力军。设计工作也与共密切相关。所以我们在校期间应学会开发实用系统工作的基本方法和特点。为了使自己能够正确和系统的掌握设计的基本要求内容方法和步骤，我们综合运用Autocad、机械设计基础的基本理论，并结合参考文献中学到的知识独立的分析和解决设计上的基本问题，初步具备了设计一个实用的V带轮的设计程序的能力，也是熟悉基本技能的一次实践机会，为今后从事的工作打下良好的基础。参加本次设计的人员有黄时喜和李延洲，马苏常为设计指导老师，还有CAD老师和其他同学给与我们许多支持和帮助，即表示衷心的感谢。由于能力和经验的所限，设计总还有

2、许多不足之处，希望各位老师多加指教。设计者：黄时喜 2004年6月10日集成环境下实用CAD系统开发设计黄时喜摘 要： 该系统是对AutoCAD进行的二次开发。针对本地CAD系统所生成的图形文件进行实用设计，实现了V带轮零件查询与设计自动化，快速化，从而为实现V带轮设计、制造提供了技术基础。关键词 V带轮，机械设计手册，AutoLISP计算机二次开发设计软件Below itegration condition practicality CAD system empolder calculateMa Shuchan（Suzhou Institute of Urban Construction &

3、 Environmental Protection）ABSTRACTTake off to want: That system proceeds to the AutoCAD of develop two times.Aiming at the native CAD system a born sketch document proceeds the practical design, realizes the V take a spare parts searches to automate with design, turning quickly, from but for realize

4、 the V take a Design,Does the manufacturing provided the techniqueThe key phrase V takes round, machine design manual, the AutoLISP calculator develops to design the software two times作者：黄时喜软件说明 机械零件设计计算系统是一款机械设计专用软件，主要用于机械设计时零件的选择。传统的机械设计在选择零件时，需要进行大量的、复杂的计算，需要查阅大量的书籍、资料、图表、标准。本软件解决了上述问题，实现了机械设计零件选

5、择的自动化。软件构成： 机械零件设计计算系统主要包括以下三个部分：1主界面：软件的主界面提供通往其它六部分的连接和软件的一些基本组成部分（如帮助、关于等）。2V带传动：提供普通V带传动设计的计算环境，能够根据使用者提供的参数计算出并较核其它未知参数，选出V带型号并自动较核，最后生成参数列表，参数列表可保存成文本文件的形式，也可直接打印输出。使用方法： 机械零件设计计算系统是一款机械设计专用软件，所以要求使用者最好具有一定的机械设计方面的专业知识。本软件具有比较完善的提示引导功能，使用者只须按照界面的提示按步骤操作即可。软件特点： 本软件主界面采用银色XP风格的窗体形式，具有流线型风格和柔和色彩

6、的背景图，个性化的控件，互动式效果和滚动字幕。与传统的Windows界面相比，具有较强的艺术性和动感，给使用者以耳目一新的感觉。使用技巧： 虽然本软件具有比较完善的提示引导功能和较强的容错能力，但新用户和不具备机械方面专业知识的用户还应注意以下几点：1.在操作控件时，请按照从上往下、从左往右的顺序操作。2.有些参数提示了取值范围，请正确输入。3.从表中选取的数据，请正确选取。4.零件较核不通过返回时，所有相关数据均须重新输入或计算。软件出品：天津工程师范学院机械系最终用户使用许可协议：1.本软件产品版权属于天津工程师范学院机械工程系。2.本软件只能用于教学演示、教学研究等教育环节。如果您希望用

7、于商业用途，请与出品单位联系。3.您不得对本软件进行反向工程(Reverse engineer)、反向编译(Decompile)或反汇编 (Disassemble)。衷心感谢：指导讲师马苏常老师在软件开发过程中做了大量工作，提供了很多机械设计方面的专业知识，提出了很多建设性意见。衷心感谢所有在软件开发过程中给予我们帮助的朋友们！感谢Microsoft Corporation提供功能强大的编程工具Visual Basic 6.0，感谢Macromedia公司提供功能强大的图形处理工具Fireworks MX，感谢Autodesk,Inc.提供功能强大的图形工具AutoCAD 2000。带传动的工

8、作原理和应用一、带传动的工作原理带传动主要由带轮和带组成，在两个或两个以上的带轮轴之间传递运动和动力。1、摩擦型带传动带张紧在带轮上，依靠带与带轮接触面之间的摩擦力传动，称为摩擦带传动。2、啮合型带传动通过带与带轮上齿的啮合实现传动，改变了摩擦带传动具有弹性滑动的工作性质。这种带传动称为同步齿型带传动，常用于要求传动比准确的场合，如打印机、放映机、纺织机械等。同步齿型带的适用范围较广，带速可达50m/s，功率可达300Kw，传动比可达10。缺点是制造、安装要求较高，其设计可参阅有关手册，本章不予讨论。本章仅讨论最基本的摩擦型带传动的设计。二、带传动的特点和应用优点：1）带具有弹性，能缓冲、吸振

9、，传动平稳、清洁(无需润滑)，噪声小；2）过载时，带在带轮上打滑，防止其它零部件损坏，起安全保护作用；3）适用于中心距较大的场合；4）结构简单，成本较低，装拆维护方便。缺点：1）带在带轮上有相对滑动，传动比不恒定；2）传动效率低，带的寿命较短；3）传动的外廓尺寸大；4）需要张紧，支承带轮的轴及轴承受力较大；5）不宜用于高速、可燃等场所。 应用实例： 摩擦带类型和结构1、带的常用类型和特点平带传动：结构简单，效率较高，常用于传动中心距较大的场合(图1）V带传动：在与平带传动同样的条件下，产生的摩擦力比平带传动大的多(图2)多楔带传动：兼有平带与V带的优点，柔性好，摩擦力大，主要用于传递较大功率、

10、机构要求紧凑的场合(图3)；圆带传动：传递功率较小，一般用于轻、小型机械，如缝纫机等(图4)；1）平带 2）V带 3）多楔带 4）圆带 2、带的品种一览 V带传动中，由于带与带轮接触面之间的楔形摩擦原理（若f=0.3,则fv=0.53），使得同样条件下V带比平带传递的功率大，故结构紧凑，应用最广，本章只讨论V带传动。V带类型繁多，尺寸规格已标准化。 1）V带的类型普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、齿形V带、联组V带等等。2）普通V带的标准普通V带应用最广，其截面呈楔角等于40的梯形，相对高度h/bp0.7，工作面是带的两侧面，带与轮槽底部应有间隙。考虑到V带张紧后产生的横向收缩变形，小带轮

11、槽角=32、34、36、38。普通V带的规格尺寸、性能、测量方法及使用要求等均已标准化。普通V带按截面大小分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，各型号代表的截面尺寸及具有的长度查表1。3）普通V带的结构普通V带均制成无接头的环状带。按带芯的结构分为帘芯V带和绳芯V带两种。帘布结构制造方便，抗拉强度高，应用较广，绳芯结构柔韧性好，抗弯强度高，用于转速高、带轮直径小的场合。带芯（强力层）承受带的96%拉力。为了提高带的承载能力，近年来已普遍采用化学纤维绳芯结构的V带。V带轮的设计1、V带轮设计的要求质量小、结构工艺性好、无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工

12、(表面粗糙度一般应为3.2)，以减小带的磨损；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。2、带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200；转速较高时宜采用铸钢(或用钢板冲压后焊接而成)；小功率时可用铸铝或塑料。3、带轮的结构形式铸铁制V带轮的典型结构形式有三种：(a)实心式(b)腹板式(c)轮幅式 1）实心式：带轮基准直径小于3d(d为轴的直径)时 2）腹板式：带轮基准直径小于300350mm时 3）轮幅式：带轮基准直径大于350350mm时 4、带轮的基准直径 处在与所配用的V带节宽bp处的带轮直径称为基准直径dd1、dd2，国家标准规定了普通V带传

13、动中带轮的基准直径系列，见表2。带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。选择小带轮基准直径时，应使dd1ddmin，国家标准也规定了普通V带传动中带轮的最小基准直径，见表2。表2普通V带轮的最小基准直径(mm)型号 Y Z A B C D E ddmin 20 50 75 125 200 355 500 注：带轮直径系列为：20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，170，180，200，212，224

14、，236，250，265，280，300，315，335，355，375，400，425，450，475，500，530，560，600，630，670，710，750，800，900，1000，1060，1120，1250，1400，1500，1600，1800，2000，2240，2500。5、轮槽尺寸 带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，并根据带的型号及根数确定轮缘宽度，根据带的型号确定轮槽尺寸（见下表）。项目 符号 槽型 Y ZSPZ ASPA BSPB CSPC D F 基准宽度(节宽) bd(bp) 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0

15、基准线上槽深 hamin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 hfmin 4.7 7.09.08.711 10.814 14.319 19.9 23.4 槽间距 e 80.3 120.3 150.3 190.4 25.50.5 370.6 44.50.7 第一槽对称面至端面的距离 f 71 81 最小轮缘厚 min 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B=（z-1）e+2f z-轮槽数 外径 da da=dd +2ha 轮槽角32 相应 的基 准直 径dd 60 _ _ _ _ _ _ 34 _ 80 118 190 315 _ _ 36

16、60 _ _ _ _ 475 600 38 _ 80 118 190 315 475 600 极限偏差 30 带的受力分析 带未工作时：带的两边均受大小相同的拉力F0的作用，该力称为初拉力(即预紧力)； 带工作时：主动轮对带的摩擦力Ff的方向与带的运动方向一致，从动轮对带的摩擦力Ff的方向与带的运动方向相反，故带两边的拉力不再相等。带绕上主动轮的一边力增大，由F0增至F1，该边称为紧边，F1则称为紧边拉力；另一边力减小，由F0减至F2，称为松边，F2则称为松边拉力。假定环形带总长不变，则应有： F1-F0F0-F2 即： F0（F1+F2）/2 取主动轮及其带为分离体，根据力矩平衡方程： T1

17、=（F1-F2）dd1/2可知带紧边、松边的拉力差F1-F2，即为起传递力矩作用的圆周力，即有效拉力Fe：Fe=F1-F2由上两式即得：紧边拉力F1=F0+F/2 松边拉力F2=F0-F/2若只取主动轮一侧的带为分离体，由力矩平衡条件可得：F1-F2=Ff即有效拉力等于带与带轮接触面间的摩擦力的总和Ff若需传递功率为P（Kw），带的速度为v（m/s），则需带传递的有效拉力为：Fe=1000P/v=F1-F2=Ff 2、带传动的最大有效拉力Fec及其影响因素最大有效拉力为摩擦力的极限值。当以最大有效拉力工作时，带将有打滑的趋势，此时不仅有：Fec=F1-F2=Fflim 而且有以柔韧体摩擦的欧拉

18、公式所表达的紧、松拉力关系：/=联立求解上述各式可得：Fec=式中：f为带与带轮间的摩擦系数（对V带则为当量摩擦系数fv）；a为带在带轮上的包角(弧度）。e为自然对数的底（e=2.718）为带在轮上的包角（以小轮上色包角较小，1代入）带在正常传动时，须使圆周力FeFec=Fflim。可见为了达到一定的传动能力，维持适当的张紧力以及保证包角不过小，是带传动设计和使用中极其重要的问题。带传动若传动比取得太大，小轮包角1将过小，故限制i8。带传动的弹性滑动1、弹性滑动的成因下方左图所示为带在带轮上无滑动的理想情况。实际上由于带两边拉力不等，因而弹性变形量也不等，将造成带在带轮上微量滑动。如右图所示，

19、带从绕上主动轮到离开的过程中，所受拉力不断下降，使带向后收缩，带在带轮接触面上出现局部微量的向后滑动；带从绕上从动轮到离开的过程中，带所受的拉力不断加大，使带向前伸长，带在带轮接触面上出现局部微量的向前滑动)，这种微量的滑动现象称为弹性滑动。摩擦带传动的弹性滑动是不可避免的。弹性滑动引起的问题：造成功率损失、增加带的磨损、引起从动轮的圆周速度下降，使传动比不准确。2、弹性滑动率：弹性滑动使得从动轮的圆周速度v1低于主动轮的圆周速度v2，其速度降低率称为弹性滑动率：或 式中：， 3、带传动的传动比i可见带传动的传动比与滑动率有关，故不能保持一个准确值。由于 1%2%，粗略计算时，可忽略不计。带传

20、动的失效形式和设计准则一、主要失效形式1、打滑当传递的圆周力F超过了带与带轮之间摩擦力的总和的极限时，发生过载打滑，使传动失效。弹性滑动和打滑的区别：(1)从现象上看：弹性滑动是局部带在带轮的局部接触弧面上发生的微量相对滑动；打滑则是整个带在带轮的全部接触弧面上发生的显著相对滑动；(2)从本质上看：弹性滑动是由带本身的弹性和带传动两边的拉力差(未超过极限值)引起的，带传动只要传递动力，两边就必然出现拉力差，所以弹性滑动是不可避免的。而打滑则是带传动载荷过大使两边拉力差超过极限摩擦力而引起的，因此打滑是可以避免的。2、疲劳破坏带在变应力的长期作用下，因疲劳而发生裂纹、脱层、松散，直至断裂。下图表

21、示带传动工作时，带内将产生几种应力。并且带各个横截面上的应力是在不断变化的。带中的最大应力产生在带的紧边开始绕上带轮A点处，为：式中： 1）拉应力紧边拉应力/(MPa)松边拉应力/(MPa)式中：A为带的横截面面积()。2）离心拉应力c当带沿带轮轮缘作圆周运动时，带上每一质点都受离心力作用，离心力所引起的带的拉力总和为，此力作用于整个传动带，因此，它产生的离心拉应力在带的所有横剖面上都是相等的。 离心力引起的拉力： 离心拉应力：(MPa) 式中：为传动带单位长度的质量(kg/m），查表1。 为带速(m/s)。3）弯曲应力b带绕在带轮上时，由于弯曲而产生弯曲应力。根据材料力学公式有(MPa)式中

22、：为带的弹性模量(MPa)； 为带轮的基准直径(mm)； 为带的中性层到最外层的距离(mm) 为防止过大的弯曲应力，应限制小带轮的最小基准直径。二、带传动的设计准则和许用功率既要保证带在工作时不打滑，又要使带具有足够的疲劳强度和寿命。即应满足下列两个校核条件。1）不打滑条件: 2）疲劳强度条件: (MPa)由以上两式可得同时满足两个约束条件的传动许用功率P0。为方便设计工程上已备制了在特定条件下(载荷平稳,=180，i=1，特定带长)下测得的单根普通V带的许用功率，并称为单根普通V带的基本额定功率P0（见表3，要用插值法查取）。则实际、i和带长情况下的单根普通V带的许用功率为：=(+)K(kW

23、)式中：为1时单根普通V带额定功率的增量（考虑到b2减小的缘故），查表4；K为包角不为180度时的包角修正系数，查表5； 为带不为特定带长时的长度修正系数，查表6;普通V带传动设计计算一、原始数据V带传动传递的功率P，带轮转速n1、n2（或n1、传动比i），传动布置要求、空间尺寸、载荷变动情况等。二、设计内容带的型号、长度、根数、带轮直径和结构尺寸、传动的中心距等。三、典型设计步骤四、设计说明：上述设计步骤中的做法和要点如下: 1、设计功率Pcaa式中：KA为工况系数，查表7； 2、带的型号 根据带传动的设计功率Pca及小带轮转速n1，按图1初选带的型号。 3、带轮基准直径dd1、dd2 带轮

24、基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。选择小带轮基准直径时，应使，并取标准直径（查表2）。若传动比要求较精确时，大带轮基准直径由下式确定：粗略计算时，可忽略滑动率：然后按表2标准值圆整。 4、带速v 带速v不能太高，否则离心力大，使带与带轮间的正压力减小，传动能力下降，易打滑。同时离心应力大，带易疲劳破坏。带速v不能太低，否则要求有效拉力F过大，使带的根数过多。一般要求v在525m/s之间。当v在1020m/s时，传动效能可得到充分利用。若v过高或过低，可调整dd1。 5、中心距a 中心距a的大小，直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。中

25、心距a大，则传动尺寸大，但在单位时间内的绕转次数减少，可增加带的疲劳寿命，同时使包角增大，提高传动能力。一般可按初选中心距： 实际中心距用近似算式计算：aa0+(Ld-Ld0)/2。Ld0为按初选中心距a0试算的带的基准长度，Ld为终定的带的基准长度（查表6）。 6、小带轮包角11过小，降低带的传动能力，一般要求120。1与传动比i、小带轮直径dd1和中心距a有关，可调整这些参数来增大1。7、带的根数zz应根据计算值圆整，且不宜过多，否则各根带受力不均，一般z10。当z过大时，应改选带轮基准直径或改选带型，重新设计。 8、初拉力F0 带传动尺寸设计完毕后还应确定初拉力F0。F0小，带传动的传动

26、能力小，易出现打滑。F0过大，则带的寿命低，对轴及轴承的压力大。一般认为，既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的单根V带的初拉力为： 控制初拉力的方法是使中点M在规定载荷G作用下产生的挠度y=1.6a/1009、压轴力FQ为了设计轴和轴承，需计算V带对轴的压力FQ。FQ可近似地按带的两边的初拉力的合力计算：设计用表表1 普通V带截面尺寸、长度和单位长度质量表2普通V带轮的最小基准直径ddmin表3单根普通V带的基本额定功率P0表4 单根普通V带基本额定功率增量P0表5包角系数K表6 长度系数KL表7 工作情况系数KA表1 普通V带截面尺寸、长度和单位长度质量(摘自GB/T11544-1997

27、)截面 Y Z A B C D E 顶宽b/mm 6.0 10.0 13.0 17.0 22.0 32.0 38.0 节宽bp/mm 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 高度h/mm 4.0 6.0 8.0 11.0 14.0 19.0 23.0 楔角a/() 40 基准长度Ld/mm 2005004001600 6302800 9005600 180010000 280014000 450016000 单位长度质量(kg/m) 0.04 0.06 0.10 0.17 0.30 0.60 0.87 注：1)节宽bp为带的截面宽度，当带垂直且其底边弯曲时，在带中保持

28、原长度不变的任意一条周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面(GB6931.2-86)； 2)基准长度Ld为V带在规定的张紧力下，位于测量带轮基准直径(与所配用V带的节宽bp相对应的带轮直径)上的圆周长度(GB6931.2-86)。 表2普通V带轮的最小基准直径(mm)型号 Y Z A B C D E ddmin 20 50 75 125 200 355 500 注：带轮直径系列为：20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，170，180，200，21

29、2，224，236，250，265，280，300，315，335，355，375，400，425，450，475，500，530，560，600，630，670，710，750，800，900，1000，1060，1120，1250，1400，1500，1600，1800，2000，2240，2500。表3单根普通V带的基本额定功率P0(Kw)带型 dd1/mm n1/(r/min) 700 800 950 1200 1450 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3200 Z 505663718090 0.090.110.130.170.200.220.10

30、0.120.150.200.220.24 0.120.140.180.230.260.28 0.140.170.220.270.300.33 0.160.190.250.300.350.36 0.170.200.270.330.390.40 0.190.230.300.360.420.44 0.200.250.320.390.440.48 0.210.280.350.430.470.51 0.220.300.370.460.500.54 0.240.320.390.480.530.57 0.260.330.410.500.560.60 0.280.350.450.540.610.64 A 75

31、90100112125140160180 0.400.610.740.901.071.261.511.76 0.450.680.831.001.191.411.691.97 0.510.770.951.151.371.621.952.27 0.600.931.141.391.661.962.362.47 0.681.071.321.611.922.282.733.16 0.731.151.421.742.072.452.943.40 0.781.241.541.892.262.663.183.660.841.341.662.042.442.873.423.93 0.881.421.762.17

32、2.593.043.614.120.921.501.872.302.743.223.804.32 0.961.571.962.402.863.363.934.43 1.001.642.052.512.983.484.064.54 1.041.752.192.683.163.654.194.58 B 125140160180200224250280 1.301.642.092.532.963.474.004.61 1.441.822.322.813.303.864.465.13 1.642.082.663.223.774.425.105.85 1.932.473.173.854.505.266.

33、046.90 2.192.823.624.395.135.976.827.762.333.003.864.685.466.337.208.13 2.503.234.155.025.836.737.638.46 2.643.424.405.306.137.027.828.60 2.763.584.605.526.357.197.978.53 2.853.704.755.676.477.257.898.22 2.903.784.825.726.457.107.267.51 2.963.854.895.766.436.957.146.80 2.943.834.805.525.956.055.604.

34、26 C 200224250280315355400450 3.694.645.646.768.099.5011.0212.63 4.075.126.237.528.9210.4612.1013.80 4.585.787.048.4910.0511.7313.4815.23 5.296.718.219.8111.5313.3115.0416.59 5.847.459.0410.7212.4614.1215.5316.47 6.077.759.3811.0612.7214.1915.2415.57 6.288.009.6311.2212.6713.7314.0813.29 6.348.069.6

35、211.0412.1412.5911.959.64 6.267.929.3410.4811.0810.708.754.44 6.027.578.759.509.437.984.34- 5.616.937.858.087.114.32- 5.016.086.566.134.16- 3.233.572.93- 表5包角系数小轮包角 180 175 170 165 160 155 150 145 1 0.99 0.98 0.96 0.95 0.93 0.92 0.91 小轮包角 140 135 130 125 120 110 100 90 0.89 0.88 0.86 0.84 0.82 0.78

36、0.74 0.69 表7 工况系数KA工况 KA 空、轻载起动 重载起动 每天工作小时数/h 16 16 载荷变动最小 液体搅拌机、通风机和鼓风机(7.5kW)、离心式水泵和压缩机、轻载荷输送机 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 载荷变动小 带式输送机(不钧匀载荷)、通风机(7.5kW)、旋转式水泵和压缩机(非离心式)、发动机、金牌切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 载荷变动较大 制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5

37、1.6 载荷变动很大 破碎机(旋转式、鄂式等)、磨碎机(球磨、棒磨、管磨) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 表4 单根普通V带基本额定功率增量P0（kW） 设计线图图1 普通V带选型图总 结 毕业设计是对大学生在学完理论知识后进综合性的考察是将理论与实践相结合，理论融入实践。各方面的集中训练，以培养其分析问题和解决问题的能力。我的毕业设计课题的题目是：“箱体零件的工艺及夹具设计”，其主要内容是：根据设计要求确定零件-毛坯合图；其次制定出合理的机械加工工艺规程卡片和工序卡片，然后做出夹具装配总图，夹具零件图，最后按夹具设计的要求写出详细的说明书。 在设计过程中，我查阅了大量的相关资料，使我对夹具的结构及设计