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)
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[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.