V带传动设计说明书(同名11391)

机械设计大作业

题目：V带传动设计

院系：机械制造及其自动化

班级：1008XXX

姓名：XXX

学号：XXX

1

2 目 录

一．设计任务:带式运输机 (3)

二 选择电动机 .................................................... 4 三

确定设计功率d P ................................................ 4 四

选择带的型号 .................................................. 4 五

确定带轮的基准直径12d d d d 和 ..................................... 6 六

验算带的速度 .................................................. 6 七

确定中心距a 和V 带基准长度d L .................................. 7 八

计算小轮包角 .................................................. 8 九

确定V 带根数Z ................................................. 8 十 确定初拉力0F . (10)

十一 计算作用在轴上的压力 (11)

十二 带轮结构设计 (12)

十三 V 带传动的张紧、安装及防护 (17)

十四 参考文献 (18)

十五 附表 (19)

机械设计作业任务书

一．设计任务:带式运输机

结构简图见下图:

★原始数据及设计内容：

通常情况下设计V带传动时已知的原始数据有：①传递的功率P；②主动轮、从动轮的转速、；③传动的用途和工作条件；④传动的位置要求，原动机种类等。

★设计内容主要包括：带的型号、基准长度、根数、传动中心距、带轮直径及结构尺寸、轴上压力等。

原始数据如下：

3

4

机器工作平稳，单向回转，成批生产 方案 Pm （KW ） (/min)m n r

(/min)w n r

1i

轴承座中 心高H （mm ）

最短工作 年限L 工作环境 5.1.4 2.2

940

80

2.1

160

5年2班

室内、清洁

二 选择电动机

由方案图表中的数据要求，查参考文献[2]表-15.2 Y 系列三相异步电动机的型号及相关数据选择可选择Y112M-6。

可查得轴径为28mm,长为60mm.

三 确定设计功率d

P

设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：

d A m P K P =g

式中 m P ——需要传递的名义功率

A K ——工作情况系数，按参考文献[1]表5.7工作情况系数A K 选取A K =1.2；

考虑到本装置的工作环境，A K 值不变 所以

1.2

2.2 2.64d A m P K P KW ==?=g

四 选择带的型号

根据设计功率

和小带轮转速

由下图选定带型。

查看上图可选取A型带。

5

6 五 确定带轮的基准直径12d d d d 和

查表V 带带轮最小基准直径min d d 知A 型带min d d =75mm,又由参考文献[1]表5.4选取 小带轮基准直径：1125=d d mm ；

大带轮基准直径：211 2.1125262.5==?=g

d d d i d mm 查参考文献[1]表5.4选取大带轮基准直径2250=d d mm ； 其传动比误差2502.1125100% 4.76%5%2.1

-

?=?=

11125940

6.15/601000601000ππ??===??g g d d n v m s

式中

1n --电动机转速； 1d d ——小带轮基准直径；

即v=6.15m/s< max v =25m/s,符合要求。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★ 由 来计算带的速度，并满足5 m/s≤≤

。对于普通V 带，＝25～30 m/s ；对于窄V 带，＝35～40 m/s 。如＞，则离心力过大，即应减小

；如过小(＜5 m/s)，这将使所需的有效圆周力过大，即所需带的根数过多，于是带轮

的宽度、轴径及轴承的尺寸都要随之增大，故过小时应增大

。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

7 七 确定中心距a 和V 带基准长度d L 根据：120120.7()2()d d d d d d a d d +≤≤+初步确定中心距

0.7（100+224）=262.5≤ 0a ≤2（100+224）=750;

考虑到应使结构紧凑，选取中心距0a =350mm

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★ 虑到安装调整和张紧的需要，实际中心距的变动范围为

初算带的基准长度`d L ： ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

22

210120()(250125)`2()2350(125250)1300.1922424350ππ--≈+++=?+?++=?d d d d d d d L a d d mm a

式中 d L ——带的标准基准长度；

`d L ——带的初算基准长度； 0a ——初选中心距；

查参下表 普通带基准长度d L 及长度系数L K 确定

带的基准长度`d L =1400mm ；

8

八 计算小轮包角

小带轮包角：21125012018057.318057.3162.0895350

α--≈?-??=?-??=?d d d d a ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★ 根据包角计算公式及对包角的要求，应保证 ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

九 确定V 带根数Z

在确定V 带的根数时，为了使各根V 带受力均匀，根数不应过多，一般以不超过8～

9 10根为宜，否则应改选带的型号，重新计算。

根据公式：

00()d L P z P P K K α=

+? 确定带的根数。

式中 K α——包角修正系数，考虑包角180α≠?对传动能力的影响

L K ——带长修正系数，考虑带长不为特定带长时对使用寿命的影响 0P ——V 带基本额定功率

由参考文献[1]表5.4查取单根V 带所能传递的功率为0P =1.3917kW ； 由式011(1)b i

P K n K ?=-计算功率增量0P ?； 其中 b K ——弯曲影响系数；

i K ——传动比系数；

1n --电机轴转速

查参考文献得b K =30.772510-?；

查参考文献得 1.1373i K =； 故得30111(1)0.772510940(1)0.08771.1373

b i P K n kw K -?=-=???-= 查参考附表得K α=0.96；

查参考附表得L K =0.96；

所以，

00()d L P z P P K K α=+? 2.64 1.94(1.39170.0877)0.960.96==+?? 所以，选取V 带根数z=2；

10

十 确定初拉力0

F 20 2.5500

()d P K F mv vz K αα-=+ 式中

d P --设计功率

v --带的速度

z ——带的根数

K α——包角修正系数 m ——普通V 带每米长度质量

查参考文献得 m=0.1kg/m ；

所以

220 2.5 2.64 2.50.96500()500() 6.15210.1175.88056.152120.96

αα--=+=??+?=?d P K F mv N vz K ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

由于新带容易松弛，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的1.5倍。

在带传动中，初拉力是通过在两带轮的切点跨距的中点M 处，加上一个垂直于两轮上部外公切线的适当载荷G （见下图），使沿跨距每长100 mm 所产生的挠度y 为1.6 mm 来控

11 制的。G 值可查阅有关机械设计手册。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

十一 计算作用在轴上的压力

1

02cos 2sin 22Q Fz zF αβ

==

式中

0F ——初拉力

z ——带的根数 1α——小轮包角；

所以，

10162.08952cos 2sin 22175.88sin()694.9418222

αβ?===???=Q Fz zF N

十二带轮结构设计

1.带轮材料选择

常用的带轮材料为HT150或者HT200。

转速较高时可以采用铸钢或者用钢板冲压后焊接而成；小功率时可用铸铝或塑料。

本设计中转速要求不高，材料选用HT200；

2.带轮结构形式

本方案中带轮为中小尺寸，选用腹板轮。

V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成；

根据轮辐结构的不同，V带轮可以分为实心式（如下图a）、腹板式（下图b）、孔板式（下图c）、椭圆轮辐式（下图d）。

12

13

3. 带轮结构尺寸

轮槽截面尺寸可查下图可得；

参考图b: 已知d=28mm

1d =(1.8～2)d=50.4～56mm, d 为轴的直径28mm;

B=(z-1)e+2f ＝(3-1)x15+20=50mm ； z 为带数，e=15，f 取10（查下表）；

C '=(71～4

1)B ，取C '=51B=10mm; L=(1.5～2)d=42～56mm,当B ﹤1.5d 时，L=B;故L=55mm

14

4. 带轮的技术要求

（1） 铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐、及轮毂上不允许

有砂眼、裂缝、缩孔及气泡；

（2） 铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、腹板

及轮毂的表面缺陷进行修补；

（3） 带轮轮槽工作面的表面粗糙度a R 应不超过3.2μm ，高性能传动不应超

过1.6μm ，

15 ★带轮的平衡分为静平衡和动平衡，带轮有较宽的轮缘表面或以相对较高的速度转动时，需要进行动平衡（见下图）。静平衡应使带轮在工作直径（由带轮类型确定为基准或有效直径）上的偏心残留量不大于下列二值中的较大的值：

a)0.005kg;

b)带轮及附件的当量质量的0.2%。

（当量质量系指几何形状与被检带轮相同的铸铁带轮的质量）

当带轮转速已知时应确定是否需要进行动平衡、

通过下列公式计算确定带轮极限速度：

)d /(1058.1n 111B ?=

式中 B ——带轮轮缘宽度（mm ）

d ——带轮直径（基准直径或有效直径）（mm ）

当带轮转速n ≤1n 时，进行静平衡；

当带轮转速n ﹥1n 时，进行动平衡；

动平衡要求质量等级由下列二值中选取较大值

1G =6.3mm/s

2G =5v/M

式中 5——残留偏心量的实际限度（g ）

v ——带轮的圆周速度（m/s ）

M ——带轮的当量质量（kg ）

如果使用者有特殊需求时，质量等级可能小于1G 或2G ；

16

十三V带传动的张紧、安装及防护

1.张紧方法

2.预紧力

带的预紧力对其传动能力、寿命和轴压力都有很大影响。预紧力不足，传递载荷的能力降低，效率低，且使小带轮急剧发热，交代磨损；预紧力过大，则会使带的寿命降低，轴和轴承上的载荷增大，轴承发热与磨损。因此，适当的预紧力是保证带传动正常工作的重要因素。

17

十四参考文献

[1] 机械设计宋宝玉王黎钦主编哈尔滨工业大学出版社2010

[2] 机械设计课程设计王连明宋宝玉主编哈尔滨工业大学出版社2005

18

19

十五 附表

工作情况系数A K

表3. V 带带轮最小基准直径min d d

表4. 包角修正系数K α

表5. 弯曲影响系数b K

20 带型

b K Z

30.292510-? A

30.772510-? B

31.987510-? C

35.62510-? D

319.9510-? E

337.3510-?

为保证带不出现打滑，必须限制带所传递的圆周力，使之不超过最大有效拉力，即≤

；为保证V 带有足够的寿命，必须使带工作时的最大应力小于或等于带的许用应力，即≤［］。根据既不打滑又有一定疲劳寿命这两个条件，在特定的条件下得到的单根V 带所能传递的功率称为单根V 带的基本额定功率。

21