带传动的设计

目录一、《机械基础》课程设计任务书...................二、设计内容……………………………………三、原始数据及设计要求………………………四、设计与计算……………………………….4.1确定计算功率4.2选择V带的型号4.3确定带轮基准直径4.4验算带速4.5初定中心距a和基准带长Ld4.6验算小带轮包角4.7确定V带根数Z4.8单根V带的初拉力Fo4.9带传动作用在带轴上的压力FQ4.10带轮结构设计及工作图五、V带传动的张紧装置………………………六、设计小结……………………………….2一.《机械基础》课程设计任务书班级机电一体化五班学生姓名陈燕利指导教师薛韶烨课程设计题目带传动的设计主要设计内容设计计算主动轮、从动轮结构及尺寸，绘制主动轮图并标注主要尺寸及参数，计算主动轮轴的最小直径，设计计算主动轴键连接。主要技术指标和设计要求设计带式输送机的普通V带传动，用Y系列电动机驱动，功率10KW.转速n1=960r/min,大带轮转速n2=500r/min。载荷有小的变动，两班制工作，每天工作12小时。主要参考资料及文献1、工程力学/蒙晓影主编，——4版。——大连：大连理工大学出版社。2008.4（2009.1重印）2、机械基础/隋冬杰主编——1版——平顶山：河南质量工程职业学院出版社。（2009.8首印）3、互换性与测量技术/陈于萍、高晓康编著。——2版。北京：高等教育出版社。2005.7（2008重印）4、机械制图/石品德、潘周光、曹小荣主编。——北京：北京工业大学出版社（2007.10重印）5、中文版实用教程/张晓坤、隋晓朋、张智广主编。——北京：经济日报出版社。2008.3二.设计内容设计计算主动轮、从动轮结构及尺寸，绘制主动轮图并标注主要尺寸及参数，计算主动轮轴的最小直径，设计计算主动轴键连接。三.原始数据及设计要求设计带式输送机的普通V带传动，用Y系列电动机驱动，功率P=10KW.n1=960r/min,大带轮转速n2=500r/min。载荷有小的变动，两班制工作，每天工作12小时。四.设计与计算1）确定计算功率由公式Pc=KA×P,得，P—传递的额定功率，KA—工作情况系数。表工况系数KA工况KA空、轻载启动重载启动每天工作小时数（h）＜1010~16＞16＜1010~16＞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、轻负荷输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机（不均匀负荷）、通风机（＞7.5kW）、旋转式水泵和压缩机（非离心式）、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4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1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.84注：1．空、轻载启动—电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、四缸以上的内燃机、装有离心式离合器、液力联轴器的动力机；2．重载启动—电动机（联机交流启动、直流复励或串励）、四缸以下的内燃机。Pc=10×1.2=12kw2)选择V带的型号根据技术功率PC和主动轮（通常是小带轮）转速n1，选择V带型号，当所选取结果在两种型号的分界线附近，可以两种型号同时计算，最后从中选择较好的方案。根据PC=12KW,n1=960r/min，4-1图表选用B型V带。4-1普通V带选型图3）确定带轮基准直径带轮直径小可使传动结构紧凑，但令一方面弯曲压力太大，使带的寿命降低，设计时应取小带轮的基准直径d1dmin,dmin的值查4-2图，忽略弹性滑动的影响dd2=dd1×12nn，dd1、dd2宜取标准直径。54-2普通V带带轮基准直径系列（摘自GB13575.1—92）根据4-2图表选取dd1=140，dd1=140≥ddmin=120，大轮带基准直径dd2为dd2=12nn×dd1=960500×140=268.8mm选择标准直径dd2=265mm从动轮的实际转速n2=n1×21dddd=960×265140=507r/min从动轮的转速误差率为507500500×100%=1.4%4）验算包角由V=11601000ddn可知，当传递的功率一定时，带速愈高，则所需有效圆周力F愈小，因而V带的根数可减少。但带速过高，带的离心力显著增大，减小了带与带轮间的接触压力，从而降低了传动的工作能力。同时，带速过高，使带在单位时间内绕过带轮的次数增加，应力变化频繁，从而降低了带的疲劳寿命。由表7–4可见，当带速达到某值后，不利因素将使基本额定功率降低。所以带速一般在v=5~25m/s内为宜，在v=20~25m/s范围内最有利。如带速过高（Y、Z、A、B、C型v25m/.s；D、E型v30m/s）时，应重选较小的带轮基准直径。V=11601000ddn=3.14140960601000=7.03m/s65)初定中心距a和基准带长Ld根据结构要求初定中心距a0。中心距小则结构紧凑，但使小带轮上包角减小，降低带传动的工作能力，同时由于中心距小，V带的长度短，在一定速度下，单位时间内的应力循环次数增多而导致使用寿命的降低，所以中心距不宜取得太小。但也不宜太大，太大除有相反的利弊外，速度较高时还易引起带的颤动。对于V带传动一般可取0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)初选a0后，V带初算的基准长度Ld0可根据几何关系由下式计算：L0=2a0+2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0根据上式算得的L0值，应由表4-3选定相近的基准长度Ld，然后再确定实际中心距a。由于V带传动的中心距一般是可以调整的，所以可用下式近似计算a值002dLLaa(mm)考虑到为安装V带而必须的调整余量，因此，最小中心距为amin=a–0.015Ld(mm)如V带的初拉力靠加大中心距获得，则实际中心距应能调大。又考虑到使用中的多次调整，最大中心距应为(mm)按照结构设计要求初步确定中心距a0=700mm，L0=（2×700）+2×405+（125)2/4×700=2041.4mm7根据4-3图选取Ld=2000mm实际中心距a为002dLLaa=700+20002041.42=679mm中心距a的变动范围为amin=a-0.015Ld=(679–0.015×2000)mm=649mmamax=a+0.03Ld=(679+0.03×2000)mm=759mm6）验算小带轮包角小带轮上的包角a1可按下式计算为使带传动有一定的工作能力，一般要求a1≥120°（特殊情况允许a1＝90°）。如a1小于此值，可适当加大中心距a；若中心距不可调时，可加张紧轮。从上式可以看出，a1也与传动比i有关，d2与d1相差越大，即i越大，则a1越小。通常为了在中心距不过大的条件下保证包角不致过小，所用传动比不宜过大。普通V带传动一般推荐i≤7，必要时可到10。a1=180o–265140679-×57.3o=169.5o120o7)确定V带根数Z根据计算功率Pc由下式确定≥为使每根V带受力比较均匀，所以根数不宜太多，通常应小于10根，否则应改选V带型号，重新设计。8根据dd1=140mm,n=960r/min,由4-4图表查得P1=2.08kw,ΔP1=0.26kw。由4-5图表查得带长度修正系数KL=1.01。由4-6图表查得包角系数Ka=0.97。普通带根数Z=122.080.26+×0.87×0.98=6.01。取Z=6根94-4单根普通V带的基本额定功率P1和功率增量ΔP14-5普通V带长度修正系数KL（摘自GB13575.1－924-6包角修正系数K(摘自GB13575.1－92)8）单根V带的初拉力F0适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素之一。初拉力小，则摩擦力小，易出现打滑。反之，初拉力过大，会使V带的拉应力增加而降低寿命，并使轴和轴承的压力增大。对于非自动张紧的带传动，由于带的松驰作用，过高的初拉力也不易保持。为了保证所需的传递功率，又不出现打滑，并考虑离心力的不利影响时，单根V带适当的初拉力为(N)F0=500127.036×(2.50.87-1)+0.17×(7.03)2N=274.9N9)带传动作用在带轮轴上的压力FQ10FQ=2ZFosin12=2×274.91×6×sin169.05o/2=3232.9N上图为作用在带轮轴上的压力计算简图10)带轮结构设计及工作图对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、与普通V带接触的槽面应光洁，以减轻带的磨损。对于铸造和焊接带轮、内应力要小。带轮由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，装在轴上的筒形部分称为轮毂，中间部分称为轮幅。图4-7V带轮的结构带轮结构形式按直径大小常用的有S型实心带轮（用于尺寸较小的带轮）、P型腹板带轮（用于中小尺寸的带轮）、H型孔板带轮（用于尺寸较大的带轮）及E型椭圆轮幅带轮（用于大尺寸的带轮）（见图4-7）。11轮缘部分的轮槽尺寸按V带型号查表4-8。由于普通V带两侧面间的夹角是40°，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形，楔角减小，故规定普通V带轮槽角f为32°、34°、36°、38°（按带的型号及带轮直径确定）。表4-8普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）项目符号槽型YZABCDE基准宽度bp5.38.511.014.019.027.032.0基准线上槽深hamin1.62.02.753.54.88.19.6基准线下槽深hfmin4.77.08.710.814.319.923.4槽间距e8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.537±0.644.5±0.7第一槽对称面至端面的距离f7±18±1最小轮缘厚min55.567.5101215带轮宽BB=(z-1)e+2fz—轮槽数外径da轮槽角32°相应的基准直径d≤60------34°-≤80≤118≤190≤315--36°-----≤475≤60038°-＞80＞118＞190＞315＞475＞600极限偏差±30′12带轮的常用材料是铸铁，如HT150、HT200。转速较高时，可用铸钢或钢板焊接；小功率时可用铸造铝合金或工程塑料。根据上述计算选取6根B-2000GB1171-89腹板式V带，中心距a=679mm,带轮直径dd1=140mm,dd2=265mm，轴上的压力FQ=3232.9N。已知带轮槽节宽B=14.0mm,基准线上槽深hamin=3.5mm，基准线下槽深hfmin=10.8mm，槽间距e=19mm，一槽对称面至断面的距离f=12.5mm，最小轮缘厚δmin=7.5mm，带轮宽B=(Z-1)e+2f=(6-1)×19+2×12.5=120mm外径da=d+2ha=265+2×3.5=272mm,轮槽角Ф=34o±1o五、V带传动的张紧装置由于传动带不是完全的弹性体，带工作一段时间后，会因伸长变形而产生松驰现象，使初拉力降低，带的工作能力也随之下降。因此，为保证必需的初拉力，应经常检查并及时重新张紧。常用的张紧方法是改变带传动的中心距，如把装有带轮的电动机安装在滑道上并用螺钉2调整（见图4-9a）或摆动电机底座1并调整螺栓2使底座转动（见图4-9b），即可达到张紧的目的。如果带传动的中心距是不可调整的，则可采用张紧轮装置（见图4-10）。张紧轮一般放置在带的松边。V带传动常将张紧轮压在松边的内侧并靠近大带轮，以免使带承受反向弯曲，降低带的寿命，且不使小带轮上的包角减小过多。13a)b)图4-9带的定期张紧装置图4-10张紧轮装置六.设计总结通过这次对带传动的设计，让我了解了，也让我懂得了带传动的原理与设计理念，从中找出最适合的设计方法。在这次的设计过程中培养了我综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到