哈工大机械设计大作业-v带传动-5.1.3
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一、 设计题目
设计带式运输机中的V带传动：带式运输机的传动方案如下图所示，机器运行平稳、单向回转、成批生产，其他数据参见下方表格。
方案 电动机工作功率Pd/kW 电动机满载转速nm/(r/min) 工作机的转速nw/(r/min) 第一级传动比i1 轴承座中心高H/mm 最短工作年限 工作环境
5.1.3 3 960 110 2 180 5年2班 室外、有尘
二、 电动机的选择
由本方案原始数据，查阅参考文献[2]表15.1 Y系列三相异步电动机的型号和相关数据，选择 Y132S-6。
由参考文献[2]表15.2查得轴径D=38mm，轴颈长E=80mm。
三、 确定设计功率
设计功率是根据需要传递的名义功率再考虑载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素而确定的，表达式为
𝑃𝑑=𝐾𝐴𝑃
式中 P——所需传递的名义功率(kW)
KA——工况系数，由参考文献[1]表7.6，取KA=1.2
考虑到本装置的工作环境，KA值应扩大1.1倍，因此
𝑃𝑑=𝐾𝐴𝑃=1.1×1.2×3=3.96𝑘𝑊 2
四、 选择带的型号
根据Pd、nm，查阅参考文献[1]图7.11，选取A型带。
五、 确定带轮基准直径dd1和dd2
查参考文献[1]表7.7知A型V带最小基准直径ddmin=75mm，再由表7.3选取小带轮基准直径 𝑑𝑑1=125𝑚𝑚，大带轮基准直径 𝑑𝑑2=𝑖·𝑑𝑑1=2×125=250mm。
六、 验算带的速度
v=𝜋𝑛1𝑑𝑑160×1000=𝜋×960×12560×1000=6.283𝑚/𝑠
式中 n1 ——电动机转速
dd1——小带轮基准直径
即v=6.283m/s< vmax=25m/s，符合要求。
七、 确定中心距a和V带基准长度dL
由公式初步确定中心距：
0.7(𝑑𝑑1+𝑑𝑑2)≤𝑎0≤2(𝑑𝑑1+𝑑𝑑2)
0.7×(125+250)=262.5≤𝑎0≤750=2×(1125+250)
故取a0=400mm，据此初算带的基准长度L’d
𝐿′𝑑≈2𝑎+𝜋2(𝑑𝑑1+𝑑𝑑2)+(𝑑𝑑2−𝑑𝑑1)24𝑎=2×400+𝜋2×(125+250)+(250−125)24×400=1398.814𝑚𝑚
由参考文献[1]表7.2确定V带的基准长度dL=1400mm，此时的带长修正系数KL=0.96，
则实际中心距：
a≈𝑎0+𝐿𝑑−𝐿′𝑑2=400+1400−1398,8142=400.593𝑚𝑚
八、 计算小轮包角
根据公式有：
𝑎1≈180°−𝑑𝑑2−𝑑𝑑1𝑎×57.3°=180−250−125400.593×57.3°=162.12° 3
九、 确定V带根数z
z=𝑃𝑑(𝑃0+∆𝑃0)𝐾𝛼𝐾𝐿
式中 𝐾𝛼——包角修正系数，考虑包角α≠180°对传动能力的影响，由参考文献[1]表7.8得𝐾𝛼=0.95
𝐾𝐿——带长修正系数，考虑考虑带长不为特定带长时对使用寿命的影响，在上文中已得𝐾𝐿=0.96
𝑃𝑑—— V带的设计功率
𝑃0—— V带的基本额定功率
查阅参考文献[1]表7.3得单根V带传递的基本额定功率𝑃0=1.37𝑘𝑊。
由式∆𝑃0=𝐾𝑏𝑛1(1−1𝐾𝑖)计算功率增量∆𝑃0
式中 𝐾𝑏——弯曲影响系数，查阅参考文献[1]表7.4得𝐾𝑏=0.7725×10−3
𝐾𝑖——传动比系数，查阅参考文献[1]表7.5得𝐾𝑖=1.1373
𝑛1——小带轮转速
因此，
∆𝑃0=𝐾𝑏𝑛1(1−1𝐾𝑖)=0.7725×10−3×960×(1−11.1373)=0.08953kW
所需V带的根数:
z=𝑃𝑑(𝑃0+∆𝑃0)𝐾𝛼𝐾𝐿=3.96(1.37+0.08953)×0.95×0.96=2.98
故取V带的根数z=3。
十、 确定初拉力𝑭𝟎
𝐹0=500𝑃𝑑𝑣𝑧(2.5−𝐾𝛼𝐾𝛼)+𝑚𝑣2
式中各符号意义同前，m为V带每米长度的质量，由参考文献[1]表7.1得m=0.1 kg/m
因此有：
𝐹0=500𝑃𝑑𝑣𝑧(2.5−𝐾𝛼𝐾𝛼)+𝑚𝑣2=5003.966.283×3(2.5−0.950.95)+0.1×6.2832=175.34𝑁
十一、计算作用在轴上的压力Q
Q=2𝐹0𝑧cos𝛽2=2𝑧𝐹0sin𝛼12=2×3×175.34×sin162.12°2=1039.26N 4
十二、带轮结构设计
1. 带轮材料：本设计中带轮的转速不高，选用铸铁HT200。
2. 带轮的结构形式：本设计中带轮属中小尺寸(𝑑𝑑≤300𝑚𝑚)，故采用腹板式结构。
3. 小带轮的结构尺寸：各参数符号及其意义如下图所示
查阅参考文献[1]表7.9得：
ℎ𝑒=12𝑚𝑚，e=15±0.3(𝑚𝑚)，f=10−1+2𝑚𝑚，𝑏𝑑=11𝑚𝑚，δ=6mm，
𝜑0=38°±30′
ℎ𝑎𝑚𝑖𝑛=2.75𝑚𝑚，取ℎ𝑎=3𝑚𝑚
B=(𝑧−1)𝑒+2𝑓=(3−1)×15+2×10=50𝑚𝑚
L=(1.5~2)𝑑=57~76𝑚𝑚，取 L=70mm，但由于需要与电动机输出轴相配合，且轮毂孔长度要比轴颈长2~3mm，故选取L=82mm
𝑑𝑘=(1.8~2)𝑑=68.4~76𝑚𝑚，取𝑑𝑘=72𝑚𝑚
C=(17~14)𝐵=7.14~12.5𝑚𝑚，取C=12mm
𝑑𝑠=𝑑𝑑−2ℎ𝑒+2ℎ𝑎−2𝛿=95mm
𝑑𝑎=𝑑𝑑+2ℎ𝑎=131𝑚𝑚 5
十三、键连接设计
根据本设计题目的要求，选择单圆头普通平键（C型），查阅参考文献[2]表11.28，得
b=10mm，h=8mm，初设L=70mm，材料选用45#优质碳素钢。
根据公式校核强度：
𝜎𝑃=2𝑇𝑘𝑙𝑑≤[𝜎]𝑃
式中 𝜎𝑃——工作面的挤压应力，MPa
T ——传递的扭矩，N·mm
d ——轴的直径，mm
l ——键的工作长度，对于该C型平键，l=L−b/2=65mm
k ——键与毂槽的接触高度，取k=h/2=4mm
[𝜎]𝑃——许用挤压应力，由参考文献[1]表6.1，取[𝜎]𝑃=55𝑀𝑃𝑎
T=1000×9550𝑃𝑑𝑛𝑚=1000×9550×3960=29844𝑁∙𝑚𝑚
𝜎𝑃=2𝑇𝑘𝑙𝑑=2×298444×65×38=6.05𝑀𝑃𝑎≤[𝜎]𝑃
因此设计满足要求。
参考文献
[1] 机械设计/王黎钦，陈铁鸣主编. —6版. —哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2015.7
[2] 机械设计课程设计/张锋，古乐主编. —5版. —哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012.8
