基于SolidWorks的V帶傳動(dòng)快速設(shè)計(jì)建模技術(shù)研究

王增勝

摘 要：基于SolidWorks，利用第三方插件，對(duì)V帶傳動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，建立了帶傳動(dòng)的三維模型。實(shí)踐證明，借助第三方插件，可將計(jì)算與造型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算、直接調(diào)用設(shè)計(jì)資料、參數(shù)化建模等功能，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：SolidWorks;插件;V帶傳動(dòng)

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.35.111

帶傳動(dòng)是一種常用的機(jī)械傳動(dòng)裝置，它是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和適度張緊在兩輪上的封閉環(huán)形傳動(dòng)帶組成。V帶傳動(dòng)在一般機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣，但其設(shè)計(jì)過程相對(duì)繁瑣，包含10個(gè)左右步驟，涉及10余個(gè)公式和圖表。傳統(tǒng)的V帶設(shè)計(jì)一般是先手工或借助軟件計(jì)算，再利用另一個(gè)二維或三維軟件建模。利用三維軟件建時(shí)，一般需要先繪制草圖，而后用特征生成零件，再設(shè)置零件間的配合關(guān)系，完成裝配。可見，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)建模過程步驟較多、效率較低。為此，本文基于SolidWorks，利用插件，對(duì)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)建模進(jìn)行探索。

1 算例

設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)中的普通V帶傳動(dòng)。原動(dòng)機(jī)為Y112M-4異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率P=4kW，滿載轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=450r/min，一班制工作，載荷變動(dòng)小，要求中心距a≤550mm。

下載安裝麥迪三維設(shè)計(jì)工具集后，打開SolidWorks，新建零件，在菜單欄選擇[麥迪工具集]→[設(shè)計(jì)工具]→[帶輪工具]，進(jìn)入插件設(shè)計(jì)界面，如圖1所示。

2 設(shè)計(jì)建模

在打開的界面中選擇[V帶設(shè)計(jì)]，并按以下過程進(jìn)行。

2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）設(shè)計(jì)功率Pd。

傳遞功率P：根據(jù)已知條件可知，P=4kW。

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

輸入以上參數(shù)后自動(dòng)計(jì)算得設(shè)計(jì)功率Pd=4.4kW。

（2）選定帶型。

選普通V帶，輸入小帶輪轉(zhuǎn)速n1：1440r/min，點(diǎn)擊[選擇帶型]按鈕，得帶型為A型。

（3）基準(zhǔn)直徑。

輸入大帶輪轉(zhuǎn)速n2：40r/min，得傳動(dòng)比i：3.2。

小帶輪基準(zhǔn)直徑：根據(jù)普通V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑及帶輪直徑系列，結(jié)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(shí)，可自動(dòng)計(jì)算得大帶輪基準(zhǔn)直徑為315mm;帶速為7.54m/s。

（4）軸間距。

輸入初定軸間距：450mm;自動(dòng)計(jì)算得小帶輪包角為153.29°;自動(dòng)計(jì)算得所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1600mm;點(diǎn)擊[實(shí)際軸間距]按鈕，得其值為461.22mm。

其設(shè)計(jì)計(jì)算界面如圖2所示。

2.2 輪槽設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)束后，點(diǎn)擊[下一步]按鈕，進(jìn)入輪槽設(shè)計(jì)界面。在輪槽基本參數(shù)中，自動(dòng)顯示了輪槽的基本參數(shù)，為設(shè)計(jì)制造方便起見，此處將基準(zhǔn)線上槽深ha改為3mm，將基準(zhǔn)線下槽深hf改為9mm;根據(jù)文獻(xiàn)[2]知，計(jì)算得帶輪根數(shù)為4，故輪槽數(shù)為4。輪槽設(shè)計(jì)界面如圖3所示。

2.3 小帶輪設(shè)計(jì)

輪槽設(shè)計(jì)結(jié)束后，點(diǎn)擊[下一步]按鈕，進(jìn)入小帶輪設(shè)計(jì)界面。由Y112M-4電動(dòng)機(jī)可知，其軸伸直徑d=28mm，長(zhǎng)度L=60mm。故小帶輪軸徑應(yīng)取d=28mm，轂長(zhǎng)應(yīng)小于60mm。由文獻(xiàn)[1]查得：小帶輪結(jié)構(gòu)為實(shí)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(zhǎng)度L=（1.5～2）d=（1.5～2）28=42～56mm，取L=50mm。將以上參數(shù)輸入設(shè)計(jì)界面，如圖4所示。點(diǎn)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(shè)計(jì)及整體裝配

小帶輪設(shè)計(jì)完成后，在其設(shè)計(jì)界面點(diǎn)擊[下一步]按鈕，進(jìn)入大帶輪設(shè)計(jì)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(zhǎng)度L=（1.5～2）d=（1.5～2）24=36～48mm，取L=40mm;大帶輪結(jié)構(gòu)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(guān)數(shù)據(jù)，如圖6所示，點(diǎn)擊[生成大帶輪]按鈕，可得如圖7所示的大帶輪三維模型，點(diǎn)擊[生成裝配]按鈕，可得如圖8所示的V帶輪裝配模型。

3 結(jié)論

（1）在V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與建模過程中，利用插件可自動(dòng)調(diào)用設(shè)計(jì)資料，并具有自動(dòng)計(jì)算功能，節(jié)省了設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間，保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）利用插件進(jìn)行V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模和裝配，省去了中間的草圖繪制、生成特征、設(shè)置配合等建模過程，大大提高了建模效率。

參考文獻(xiàn)

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]鮑莉.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[3]楊可楨等.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2013.