V带传动设计说明书
V带传动设计说明书
专 业:化学工程与工艺 设 计 者:张保贵1066115327
王煜炎1066115406 王贵发1066115337 楼凯1066115338 马艳芳1066155141
设计时间: 2012-11-3
目 录
V带传动设计.............................................................................................. - 3 - 一、带传动得设计准则 ............................................................................ - 3 - 二、V带传动的设计内容......................................................................... - 3 - 三、普通V带设计的一般步骤: ........................................................... - 3 - 四、带传动设计计算 ................................................................................ - 3 -
1.已知条件和设计内容 ....................................................................... - 3 - 2.设计步骤和方法 ............................................................................... - 3 -
2.1确定设计功率 .......................................................................... - 3 - 2.2选择v带的带带型 .................................................................. - 5 - 2.3 确定带轮直径及验算带速 ................................................ - 6 - 2.4 计算中心距a及其变动范围。 ........................................ - 8 - 2.5 验算小轮包角 ...................................................................... - 9 - 2.6 计算带的根数 .................................................................... - 10 - 2. 7 确定带的初拉力 ................................................................ - 13 - 2. 8 确定作用在轴上的压力 ...................................................... - 15 - 3.结论 .................................................................................................. - 16 - 五、设计小结........................................................................................... - 16 - 六、参考资料........................................................................................... - 17 -
V带传动设计
一、带传动得设计准则
在不打滑的条件下,具有一定的疲劳强度和寿命。
二、V带传动的设计内容
确定带的截型、长度、根数、传动中心距、带轮基准直径及结构尺寸。
三、普通V带设计的一般步骤:
确定V带的截型
确定带轮基准直径和验算带速
确定中心距、带的基准长度和验算小带轮包角 确定带的根数z 确定带的初拉力F0
确定带传动作用在轴上的力Q
四、带传动设计计算
1.已知条件和设计内容
设计某液体搅拌机的V 带传动。选用的电动机额定功率P=3 千瓦,n1=1420r/min ,从动轮转速n2=350r/min,二班制工作(T=16h)。 设计内容包括确定带的型号、根数、长度、带轮直径和中心距,以及带轮的材料和结构尺寸等。 2.设计步骤和方法 2.1确定设计功率
计算功率Pc 其根据传递功率P,并考虑到载荷性质和每天工作时间等因素而确定,即 P ca =K A P KW 传动功率P,即额定功率(如电动机的额定功率)kw 工作情况系数K A ,由下表决定 表8-7 工作情况系数K A 工 况 K A 软起动 负载起动 每天工作小时数(h)
功率 :
PC=KAP=1.1⨯3=3.3KW
KA――工作情况系数,见表8—7; P――传递的功率,kW P
——选用的电动机额定功率
注:
(1)软起动—电动机(交流起动、三角起动、支流并励),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 。
负载起动—电动机(联机交流起动、直流复励或串励),四缸以下的内燃机。 (2)反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合,KA应乘1.2。 (3)增速传动时KA应承下列系数:
2.2选择v带的带带型
V形带的型号可根据计算功率Pc及小轮转速n1由图3-6选取。
2.3 确定带轮直径及验算带速
1)初选小带轮的基准直径
根据v带的带型,d1应大于或等于表8—6中的最小节圆直径dmax。若d1
过小则带的弯曲应力较大;反之,则传动的外廓尺寸增大
2) 验算带速v
v=
πd1n1
60⨯1000
=
π⨯90⨯1420
60⨯1000
=6.69m/s
应满足5m/s≤v≤25m/s(30m/s),否则须重选小轮直径d1。 3)计算大带轮的基准直径 从动轮基准直径求得:
d2=id1, i--传动比 ,并根据表8—8加以适当圆整,即
d2=400mm
4).确定中心距a和带长Lp
中心距偏大些有利于增大包角,但过大会使结构不紧凑,且在载荷变化时引起带颤动,降低带传动的工作能力。一般根据安装条件的限制或由下式初步确定中心距a0。
0.7(d1+d2)≤a0≤2d1+d2
5)计算相应的带长
(
)
ld0≈2a0+π/2(d1+d2
(d2-d1))+
4a0
2
得ld0=2249mm
带的基准长度
ld
根据d0由表8—2查得
l
ld
=2240mm
2.4 计算中心距a及其变动范围。
传动实际中心距近似为
ld-ld0
a≈a0+
2
求得a=657mm
考虑到安装调整和补偿预紧力需要,中心距变动范围为
amin=a-0.015ld=657-0.015⨯2240=623mmamax=a+0.03ld=657+0.03⨯2240=724mm
2.5 验算小轮包角
带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角如图3-7所示,显然小轮包角α1比大轮包角α2要小。
中心距a相同条件下,包角越大,带的摩擦力和能传递的功率也越大。小 轮包角α1可按下式近似计算:
代入数据得
α
1=152
α≥120 一般应使1,否则,可加大中心距或增设张紧轮。
2.6 计算带的根数
带传动的承载能力受打滑和带疲劳两方面限制。根据计算功率Pc和单根V形带所能传递的功率P0,可按下式计算所需的根数Z
式中 P0--单根V形带所能传递的功率,kW,见表
1
ΔP0--考虑i≠1时单根V形带所能传递功率的增量,kW。由于P0是按i=1,即d1=d2的条件下计算的。传动比越大,则从动轮直径相对主动轮来说越大,带绕过从动轮时的弯曲应力越小,因此提高了带传动的工作能力。
Ka--考虑包角不同时的影响系数,称包角系数,见表8—5;
L--考虑带的长度不同时的影响系数,称带长修正系数,见表8—2;
为使各根V带受力均匀,根数不宜太多(通常Z
3.3由表查得数据代入得 z=1.07+0.17⨯0.92⨯1.06=2.75
即根数z=3根
2. 7 确定带的初拉力
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
代入数据可得 F0=140N
由于新带容易松驰,所以对非自动张紧的带传动,安装新带时的初拉力应为上述初拉力计算值的1.5倍。
初拉力是否恰当,可用下述方法进行近似测试。如图7–15所示,在带与带轮的切点跨距的中点处垂直于带加一载荷G,若带沿跨距每100mm中点处产生的挠度为1.6mm(即挠角为1.8°)时,则初拉力恰当。这时中点处总挠度
y=1.6t/100mm。跨度长t可以实测,或按下式计算
(7–21)
G的计算如下:
新安装的V带
(7–22)
运转后的V带
(7–23)
最小极限值
(7–24)
式中 DF0–––初拉力的增量(表7–9)
表7–9 初拉力的增量
带型
DF0
Y 6 Z 10 A 15 B 20 C 29.4 (单位:N) D E 58.8 108
2. 8 确定作用在轴上的压力
传动带的紧边拉力和松边拉力对轴产生压力,它等于紧边和松边拉力的向量和。但一般多用初拉力F0由图7–16近似地用下式求得
(N)(7–25)
式中 a1–––小带轮上的包角;
z–––V带根数。 α11520
F=2zF0sin=2⨯3⨯140⨯sin=475.5N 即q22
3.结论
经过计算、分析得出:带型A 小带轮直径90mm 大带轮直径400mm 中心距657mm 带的长度2240mm 带的根数3根 初拉力140N
V带构造如图所示:
五、设计小结
设计过程中有许多内容必须靠我们自己去理解,去分析,去取舍。就拿电动机型号选择来说,可以分别比较几种型号电动机总传动比,以结构紧凑为依据来选择;也可以考虑性价比来选择。前者是结构选择,后者确实经济价格选择。而摆在我们面前的却是两条路,如何将两者最优化选择才是值得我们好好深思的。平时的课程学习在实际应运中提高自我独立思考能力、自学能力、研究能力、空间思维能力。此次设计的关键在于参数确定方法、相关国标的查询。设计相关问题的基本解决,同时也坚定了独立自主地完成整个设计的信心与决心。整个课程设计使自己更加深
刻地体会“设计”的内含,感受到若干问题相关答案的不确定性,磨炼自我做事态度。
六、参考资料
【1】《机械原理》(第七版)[M],孙桓、陈作模、葛文杰主编,北京:高等教育出版社,2006
【2】《机械设计》(第八版)[M],濮良贵、纪名刚主编,北京:高等教育出版社,2006
【3】《机械零件CAD设计上机实验指导书》[M],朱保利主编;南昌:南昌航空大学出版社,2006