基于SolidWorks的V帶傳動快速設計建模技術研究

王增勝

摘 要：基于SolidWorks，利用第三方插件，對V帶傳動進行了設計計算，建立了帶傳動的三維模型。實踐證明，借助第三方插件，可將計算與造型相結合，實現自動計算、直接調用設計資料、參數化建模等功能，大大提高了設計效率。

關鍵詞：SolidWorks;插件;V帶傳動

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.35.111

帶傳動是一種常用的機械傳動裝置，它是由主動輪、從動輪和適度張緊在兩輪上的封閉環形傳動帶組成。V帶傳動在一般機械傳動中應用最廣，但其設計過程相對繁瑣，包含10個左右步驟，涉及10余個公式和圖表。傳統的V帶設計一般是先手工或借助軟件計算，再利用另一個二維或三維軟件建模。利用三維軟件建時，一般需要先繪制草圖，而后用特征生成零件，再設置零件間的配合關系，完成裝配。可見，傳統的設計建模過程步驟較多、效率較低。為此，本文基于SolidWorks，利用插件，對V帶傳動的設計建模進行探索。

1 算例

設計一帶式運輸機中的普通V帶傳動。原動機為Y112M-4異步電動機，其額定功率P=4kW，滿載轉速n1=1440r/min，從動輪轉速n2=450r/min，一班制工作，載荷變動小，要求中心距a≤550mm。

下載安裝麥迪三維設計工具集后，打開SolidWorks，新建零件，在菜單欄選擇[麥迪工具集]→[設計工具]→[帶輪工具]，進入插件設計界面，如圖1所示。

2 設計建模

在打開的界面中選擇[V帶設計]，并按以下過程進行。

2.1 設計計算

（1）設計功率Pd。

傳遞功率P：根據已知條件可知，P=4kW。

工況系數Ka：根據空、輕載啟動，一班制工作（8小時），載荷變動小，減速傳遞等條件，確定Ka=1.1。

輸入以上參數后自動計算得設計功率Pd=4.4kW。

（2）選定帶型。

選普通V帶，輸入小帶輪轉速n1：1440r/min，點擊[選擇帶型]按鈕，得帶型為A型。

（3）基準直徑。

輸入大帶輪轉速n2：40r/min，得傳動比i：3.2。

小帶輪基準直徑：根據普通V帶輪的最小基準直徑及帶輪直徑系列，結合普通V帶選型圖中的帶輪直徑范圍，選擇小帶輪直徑為100mm;此時，可自動計算得大帶輪基準直徑為315mm;帶速為7.54m/s。

（4）軸間距。

輸入初定軸間距：450mm;自動計算得小帶輪包角為153.29°;自動計算得所需帶的基準長度為1600mm;點擊[實際軸間距]按鈕，得其值為461.22mm。

其設計計算界面如圖2所示。

2.2 輪槽設計

設計計算結束后，點擊[下一步]按鈕，進入輪槽設計界面。在輪槽基本參數中，自動顯示了輪槽的基本參數，為設計制造方便起見，此處將基準線上槽深ha改為3mm，將基準線下槽深hf改為9mm;根據文獻[2]知，計算得帶輪根數為4，故輪槽數為4。輪槽設計界面如圖3所示。

2.3 小帶輪設計

輪槽設計結束后，點擊[下一步]按鈕，進入小帶輪設計界面。由Y112M-4電動機可知，其軸伸直徑d=28mm，長度L=60mm。故小帶輪軸徑應取d=28mm，轂長應小于60mm。由文獻[1]查得：小帶輪結構為實心式;d1=（1.8～2）d=（1.8～2）28=50.4～56mm，取d1=55mm;帶輪寬B=（z-1）e+2f=（4-1）15+29=63mm;輪轂長度L=（1.5～2）d=（1.5～2）28=42～56mm，取L=50mm。將以上參數輸入設計界面，如圖4所示。點擊[生成小帶輪]按鈕，則可得到小帶輪三維模型，如圖5所示。

2.4 大帶輪設計及整體裝配

小帶輪設計完成后，在其設計界面點擊[下一步]按鈕，進入大帶輪設計界面。因減速器高速軸最小直徑為dⅠ=24mm，故大帶輪軸孔直徑取24mm，大帶輪輪轂長度L=（1.5～2）d=（1.5～2）24=36～48mm，取L=40mm;大帶輪結構為孔板式;d1=（1.8～2）d=（1.8～2）24=43.2～48mm，取d1=45mm; d2=da-2（h+δ） = da-2（ha+hf+δ） =321-2（3+9+6）=285mm;帶輪寬B同小帶輪，取63mm;孔板厚度s=（0.2～0.3）B=（0.2～0.3）63=12.6～18.9mm，取s=15mm;s2≥0.5s=0.515=7.5，取s2=8mm。輸入上述相關數據，如圖6所示，點擊[生成大帶輪]按鈕，可得如圖7所示的大帶輪三維模型，點擊[生成裝配]按鈕，可得如圖8所示的V帶輪裝配模型。

3 結論

（1）在V帶傳動的設計與建模過程中，利用插件可自動調用設計資料，并具有自動計算功能，節省了設計計算時間，保證了計算結果的準確性。

（2）利用插件進行V帶傳動設計，可實現參數化建模和裝配，省去了中間的草圖繪制、生成特征、設置配合等建模過程，大大提高了建模效率。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊（第2卷）[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]鮑莉.機械設計基礎[M].鄭州：河南科學技術出版社，2010.

[3]楊可楨等.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，2013.