机械设计-蜗轮蜗杆.docx

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1、一、试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传递功率P=8.5kw,主动轴转速n1=1460r/min，传动比i=20，工作载荷稳定，单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，要求工作寿命为15000h。1、选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。2、选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；因希望传递效率尽可能高，耐磨性要好，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度45～55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3

2、、按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距：a≥3KT2×(ZE×ZρσH)2(1)确定作用在蜗轮上的转矩T2按z1=2，估取效率η=0.8，则T2=9.5×106×P2n2=9.55×106×p×ηn1/i12=9.55×106×8.5×0.81460/20=889589N.mm（2）确定载荷系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数Kβ=1.0，查表11-5，选用使用系数KA=1.15由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数KV=1.0K=KβKAKV=1.0×1.1

3、5×1.0=1.15(3)确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜ZCuSn10P1蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE=160MPa（4）确定接触系数Zρ一般而言d1a=0.4，所以先假设它们的比值为0.4，再选取Zρ，查图11-18得，Zρ=2.78（5）确定许用接触应力σHZ1=2η=0.8Kβ=1.0KA=1.15KV=1.0ZE=160MPaZρ=2.78根据蜗轮材料铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC，查表11-7中查得蜗轮的基本许用应力σH，=268MPa，应力循环次数N=60jn2LH=60×1×146020×

4、15000=6.57×107则寿命系数KHN=81076.57×107=0.7903则σH=KHN×σH，=0.7903×268=211.8MPa(6)计算中心距a≥3KT2×(ZE×ZρσH)2=31.15×889589×(160×2.78211.8)2=165.24mm综合考虑选取a=200mm，因为传动比为i12=20，所以查表11-2得模数m=8，分度圆直径d1=80mm，蜗杆头数为z1=2，直径系数q=10.00，分度圆导程较角γ=11°18′36″，蜗轮齿数为z2=41，变位系数x2=-0.500这是d1a=0.4,与初选值一致，因此

5、以上计算结果可用。1、蜗杆与蜗轮主要参数计算（1）蜗杆pa=πm=3.14×8=25.12，直径系数q=10.00齿顶圆直径da1=d1+2ha*m=80+2×1×8=96mm齿根圆df1=d1-2(ha*m+c)=80-2×(1×8+0.25)=63.5mm分度圆导程角γ=11°18′36″蜗杆轴向齿厚sa=12πm=12×3.14×8=12.56mm(1)蜗轮蜗轮齿数为z2=41，变位系数x2=-0.500验算传动比i12=412=20.5,传动比误差为20.5-2020=2.5%在允许的误差范围内。蜗轮的分度圆直径d2=mz2=8×41=3

6、28mm蜗轮喉圆直径da2=d2+2ha=328+2×1×8=344mm蜗轮齿根圆直径df2=d2-2df2=328-2×1.2×8=308.8mm蜗轮咽喉母圆半径rg2=a-12da2=200-12×344=28mm2、校核齿根弯曲疲劳强度σF=1.53KT2d1d2m×YFa2×Yβ≤σF当量齿数zv2=z2cos3γ=41(cos11°18'36″)3=43.48根据x2=-0.5,zv2=43.48,σH，=268MPaa=200mmm=8d1=80mmz1=2q=10.00γ=11°18′36″z2=41x2=-0.500查图11-19

7、得齿形系数YFa2=2.85螺旋角系数Yβ=1-γ140=1-11.3°140=0.9193许用弯曲应力σF=KFN×σF，查表11-8由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力σF，=56MPa。寿命系数KFN=91066.57×107=0.6281σF=KFN×σF，=35.17MPaσF=1.53KT2d1d2m×YFa2×Yβ=1.53×1.15×88958980×328×8×2.85×0.9193=19.54≤σF所以弯曲疲劳强度满足，合格。1、验算效率ηη=（0.95～0.96）×tanγtan（γ+φv）相对滑动速度vs=πd

8、1n160×1000cosγ=3.14×80×146060×1000×cos11.3=6.233m/s从表11-18中用插值法查得fv=