1 V带轮结构设计和张紧装置一、V带轮设计1、V带轮设计的要求质量小、结构工艺性好、无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工(表面粗糙度一般应为3.2)，以减小带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀。

2、带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200；转速较高时宜采用铸钢(或用钢板冲压后焊接而成)；小功率时可用铸铝或塑料。

3、结构形式铸铁制V带轮的典型结构形式有三种：(a)实心式(b)腹板式(c)轮辐式图5-11 带轮的结构形式(1)实心式：带轮基准直径小于3d(d为轴的直径)时；(2)腹板式：带轮基准直径小于300～350mm时；(3)轮辐式：带轮基准直径大于300～350mm 时。

带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，并根据带的型号及根数确定轮缘宽度，根据带的型号确定轮槽尺寸(表5-9)。

表5-9 V 带轮的轮槽尺寸项 目符号槽 型YZSPZA SPAB SPBCSPC DF节宽 b p5.3 8.5 11.0 14.019.0 27.0 32.0 基准线上槽深h amin 1.6 2.0 2.753.54.8 8.19.6 基准线下槽深h fmin 4.77.09.08.711 10.814 14.319 19.9 23.4槽 间 距 e 8±0.3 12±0.3 15±0.319±0.425.5±0.537±0.6 44.5±0.7第一槽对称面至端面的距离 f7±1 8±1 最小轮缘厚 δmin55.56 7.5 10 12 15带 轮 宽 B B =（z -1）e +2f z -轮槽数外 径 d ad a =d d +2h a轮 槽 角32° 相应 的基准直 ≦60 _____ _ 34° _≦80 ≦118 ≦190 ≦315 _ _ 36° >60____≦475≦600φ38°径dd_>80>118>190>315>475>600极限偏差±１°±30'二、V带传动的张紧装置各种材质的V带都不是完全的弹性体，在预紧力的作用下，经过一定时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使初拉力降低。

为了保证带传动的能力，应定期检查初拉力的数值。

如发现不足时，必须重新张紧，才能正常工作。

常见的张紧装置有以下几种：1、定期张紧装置图5-12 定期张紧采用定期改变中心距的方法来调节带的预紧力，使带重新张紧。

2、自动张紧装置图5-13 自动张紧将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，利用带轮的自重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。

3、采用张紧轮的装置图5-13 张紧轮张紧当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧。

张紧轮一般应放在松边内侧，使带只受单向弯曲，同时张紧轮还应尽量靠近大轮，以免过份影响小带轮的包角。

若张紧轮置于松边外侧，则应尽量靠近小带轮。

张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径。

二、普通V带传动设计1、确定设计功率＝式中：K A为工况系数(表5-6)；P为所需传递的功率。

表5-6 工况系数K A工况K A空、轻载起动重载起动每天工作小时数/h<1010～16>16<1010～16>16载荷变动最小液体搅拌机、通风机和鼓风机(≤7.5kW)、离心式水泵和压缩机、轻载荷输送机1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3载荷变动小带式输送机(不钧匀载荷)、通风机(>7.5kW)、旋转式水泵和压缩机(非离心式)、发动机、金牌切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6载荷变动很大破碎机(旋转式、鄂式等)、磨碎机(球磨、棒磨、管磨)1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8注意：在选取工况系数时，在反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合K A应乘以1.2。

2、初选带的型号根据带传动的设计功率及小带轮转速，按图5-8初选带的型号。

3、确定带轮基准直径、国家标准规定了普通V带传动中带轮的最小基准直径和带轮的基准直径系列，见表5-7。

表5-7 普通V带轮的最小基准直径(mm)型号Y Z A B C D E205075125200355500注：带轮直径系列为：20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，170，180，200，212，224，236，250，265，280，300，315，335，355，375，400，425，450，475，500，530，560，600，630，670，710，750，800，900，1000，1060，1120，1250，1400，1500，1600，1800，2000，2240，2500。

当其它条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。

选择小带轮基准直径时，应使≥，并取标准直径。

若传动比要求较精确时，大带轮基准直径由下式确定：(mm)(5-11a)粗略计算时，可忽略滑动率ε的影响，则有(mm)(5-11b)、按表5-7取标准值。

4、验算带速带速的计算公式为(m/s)(5-12)带速不能太高，否则则离心力大，使带与带轮间的正压力减小，传动能力下降，易打滑。

同时离心应力大，带易疲劳破坏。

带速不能太低，否则要求有效拉力过大，使带的根数过多。

一般要求在5～25m/s之间。

当在10～20m/s时，传动效能可得到充分利用。

若过高或过低，可调整。

5、中心距a、带长L和包角图5-9 带传动的几何计算带传动的中心距a、带轮直径d、带长L和包角 等如图5-9所示。

中心距a 的大小，直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。

中心距a大，则传动尺寸大，但在单位时间内的绕转次数减少，可增加带的疲劳寿命，同时使包角增大，提高传动能力。

一般可按下式初选中心距：(mm)(5-13)带长根据带轮的基准直径和初选的中心距计算：(mm)(5-14)根据初算的带长，由表5-8选取相近的基准长度。

传动的实际中心距用下式计算(mm)(5-15)其中：，小带轮包角按下式计算：一般要求。

6、确定带的根数z(5-16)z应根据计算值圆整，且不宜过多，否则各根带受力不均，一般z<10。

当z 过大时，应改选带轮基准直径或改选带型，重新设计。

7、确定初拉力初拉力小，带传动的传动能力小，易出现打滑。

过大，则带的寿命低，对轴及轴承的压力大。

一般认为，既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的单根V带的初拉力应为(5-17)8、计算压轴力F Q为了设计轴和轴承，需计算V带对轴的压力F Q。

F Q可近似地按带的两边的初拉力的合力计算，如图5-10。

(5-18)2 例题例题5-1：设计一带式运输机中的普通V带传动。

原动机为Y112M-4异步电动机，其额定功率P=4kW，满载转速n1=1440r/min，从动轮转速n2=450r/min，一班制工作，载荷变动较小，要求中心距a≤550mm。

解：1、计算设计功率Pd由表5-6查得=1.1，故Pd=P=1.1×4=4.4kW2、选择带型根据Pd =4.4kW，=1440r/min，由图5-8初步选用A型普通V带。

3、选取带轮基准直径dd1和dd2由表5-7取dd1=100mm，由式(5-11(a))得由表5-7取直径系列值dd2=315mm。

4、验算带速v在5～25m/s范围内，带速合适。

5、确定中心距a和带的基准长度Ld初选中心距a0=450mm，符合0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)由式(5-14)得带长=1577.6mm由表5-8对A型带选用基准长度Ld =1600mm。

然后计算实际中心距取a=460mm6、小带轮包角α1包角合适。

7、确定带的根数z因dd1=100mm，v=7.54m/s查表5-2得P0=1.31kW查表5-3得ΔP0=0.1kW因α1=153.22°，查表5-4得Kα=0.926因Ld =1600mm ，查表5-5得K L =0.99由式(5-16)得取z=4根。

8、确定初拉力F0由式(5-17)得单根普通V带的初拉力≈129.7N9、计算压轴力FQ由式(5-18)，得压轴力10、带传动的结构设计(略)。

除此方案之外，读者可通过同样的分析计算，获得若干种可行方案，经过分析、优化后，从中选择最佳方案。

齿轮传动的设计约束1、闭式软齿面：失效形式：主要是疲劳点蚀，其次是轮齿折断；设计约束：按接触疲劳强度计算，校核弯曲疲劳强度2、闭式硬齿面：失效形式：主要是轮齿折断，其次是齿面疲劳点蚀。

设计约束：按弯曲疲劳强度计算，校核接触疲劳强度3、开式齿轮：失效形式：齿面磨损和轮齿折断，设计约束：因磨损尚无成熟的计算方法，只能近似地认为其约束条件是轮齿弯曲疲劳强度条件，并通过适当增大模数的方法来考虑磨损的影响。

短期过载的齿轮传动，其主要失效形式是过载折断或塑性变形，其设计约束条件为静强度条件。

设计齿轮时，除应满足上述强度约束条件外，还应考虑诸如经济性、环境污染(主要是振动和噪声)等问题。