浅谈普通V带传动设计中数据处理方法最优选择问题

1/5基于MFC的普通V带传动设计李毅李磊姜鹏（中国矿业大学机电工程学院，江苏，徐州，221116）【摘要】本文在传统的普通V带设计方案的基础上，对设计思路进行改进，相关数据处理方法进行优化，并结合运用CAD技术。该设计方案具有准确性、特色性、快速性、灵活性、实用性。关键词：普通V带传动MFC计算机辅助设计（CAD）1.普通V带传动设计过程1.1确定计算功率cP计算功率cP是根据需要传递的名义功率P，再考虑载荷性质、原动机类型和每日连续工作时间等因素来确定的。cAPKP式中：P为带传动所需传递的名义功率；AK为载荷系数，可按实际情况根据工作情况系数表选取。影响载荷系数选择的因素很多，将其构成一个简单的三维表，程序化处理运用数组。例如：若取Ka2[0][1]=1.2，即表示原动机类型为Ⅱ类、载荷性质为载荷变动小、每日连续工作时间为0~10小时。1.2选择V带型号V带的型号可根据计算功率cP和小带轮的转速1n由V带选型图选取。由于V带选型图符合对数坐标线图特点，所以在这里采用对数线图的处理方法将对数坐标转化为直角坐标。通过对线图上的坐标进行对数运算，建立数学模型：lglglglglglglglgKABAKABAPPnnnnCPP即10CKn式中：,,,AABBPnPn为选型图中对应的两个坐标点；,KKPn为计算功率cP和小带轮转速所确定的坐标点；C为变量表示不同型号之间的边界线值。2/51.3确定带轮基准直径1D和2D传动带中的弯曲应力是引起传动带疲劳破坏的重要因素。带轮直径越小，弯曲应力越大。为减少弯曲应力应采用较大的小带轮直径1D。一般取1D为许用的最小带轮基准直径minD。但在设计中，我们根据经验值，参照小带轮基准直径，估算*101601000vDn，其中*v20m/s，并对计算结果进行圆整处理得1D，参照值见相关机械手册表。大带轮基准直径21DiD，计算后应当按相关机械手册表圆整。1.4确定实际中心距1a和V带基准长度dL中心距小，可以使传动结构紧凑。但也会因带的长度小，使带在单位时间内绕过的带轮次数多，降低传动带的寿命。同时，在传动比i和小带轮直径1D一定的情况下，小带轮包角0减小，传动能力降低。中心距大则反之。设计时应视具体情况综合考虑，如无特殊要求，可在下列范围内初步选定0a。120120.7()2()DDaDD初选0a后，计算带基准长度0dL：22121000()()224dDDDDLaa根据初选的0dL选取接近的标准基准长度dL，然后再近似地计算实际中心距1a：001()2ddaLLa若要求中心距可调时，考虑安装V带所需最小中心距为：min0.015daaL若靠加大中心距加紧传动带和考虑使用后的调整，其最大中心距为：max0.03daaL3/51.5确定V带根数zV带根数z越多，其受力越不均匀。所以，设计时应限制V带的根数，一般10z，否则应改选型号，重新设计。00()CLPzPPKK式中：K为包角修正系数，考虑包角0180时对传动能力影响；LK为带长修正系数；0P为单根普通V带名义功率；0P为1i时单根普通V带名义功率增量。在实际表格的检索中，不能保证被检索的数值一定是表列结点上的数值，这时函数值需要用插值的方法求出。在V带传动设计中，由包角0查取包角系数K就适合采用线性插值法。例如当0158时，运用计算机C++语言进行编程，通过此方法得到的插值结果为：当0()158x时，()0.948Ky。对名义功率0P、长度系数LK及名义功率增量0P数据处理时，针对这三者采用了一种适合处理大量数据的方法，即数据拟合法。例如单根普通V带名义功率增量0P拟合表达式为：011(1)biPKnK式中：bK为弯曲系数、iK为传动比系数，根据V带型号对应查机械手册表。1.6确定预紧力0F预紧力0F是保证带正常工作的重要因素，它直接影响到带传动的传动能力和传动带的寿命。0F过小易出现打滑，传动能力不能充分发挥。0F过大则传动带的寿命降低，且轴和轴承的受力增大。单根V带适合的预紧力计算表达式：205002.5(1)cPFmvzvK式中：m为带每米长度质量，根据V带型号查相关机械手册表。4/51.7计算轴向力Q作用在轴上的力Q等于松边和紧边张力的向量和，如果不考虑传动带两边的张力差，可以近似地按传动带两边初张紧力的合力来计算。102sin()2QzF同样，传动带初装时，张紧力要比正常时大很多，故计算轴和轴承的受力及寿命时，通常取max1.5QQ1.8验算V带速度v及带轮包角01)在实际中V带速度v计算表达式如下：1160000Dnv设计时应使maxvv，一般在5vm/s~20m/s内选取，以20m/s~25m/s最有利。对Z、A、B、C型带，max25vm/s；对D、E型带，max30vm/s。如果maxvv，应减小1D。2)增大0可提高传动带的传动能力，其计算式如下：21018057.3DDa0与i有关，i愈大，带轮直径差21DD愈大，则0愈小。因此为了保证0不过小，传动比i不宜过大，通常应使7i，特殊情况下亦可达10。1.9基于MFC的普通V带传动设计评价普通V带传动中有大量的数据表格需要处理，参考相关资料，针对不同的数据特点，采用了不同的处理方法。其中涉及到的处理方法有线性插值，数据拟合、对数线图建立数学模型等，这些方法的灵活运用使得方案具备了快速性及准确性。同时以上设计过程均基于MFC实现，对话框窗口设计简明清晰，用户容易操作，适用性广。尽管考虑了众多因素，灵活的采用了各种方法，体现了设计方案的特色性、灵活性及先进性。但是实际设计过程复杂，使得该方案仍具有一定的局限性，所需改进的空间仍然很大。5/52.附MFC仿真窗口截图3.参考文献[1]程志红，机械设计，南京，东南大学出版社，2006。[2]肖志信梁习锋，V带传动设计中数据的程序化处理，机械设计，2005，29（6）45~47[3]骆有东姚汤伟徐洪张棉好，基于C++的V型带传动计算机辅助设计，机械设计与制造，2006，6（6）56~57[4]常德功樊智敏孟兆明，带传动与链传动设计手册，北京，化学工业出版社，2010。