机械设计-蜗轮蜗杆.docx

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4555HRC。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、 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： a3KT2(ZEZH)2(1) 确定作用在蜗轮上的转矩T2 按z1=2， 估取效率=0.8，则T2=9.5106P2n2=9.55106pn1/i12=9.551068.50.81460/20=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K=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=1.0 K=KKAKV=1.01.151.0=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Z一般而言d1a=0.4，所以先假设它们的比值为0.4，再选取Z，查图11-18得，Z=2.78（5）确定许用接触应力H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H，=268MPa， 应力循环次数 N=60jn2LH=60114602015000=6.57107 则寿命系数KHN=81076.57107=0.7903 则 H=KHNH，=0.7903268=211.8MPa (6) 计算中心距 a3KT2(ZEZH)2=31.15889589(1602.78211.8)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=111836，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，因此以上计算结果可用。4、 蜗杆与蜗轮主要参数计算（1） 蜗杆 pa=m=3.148=25.12， 直径系数q=10.00齿顶圆直径da1=d1+2ha*m=80+218=96mm齿根圆df1=d1-2(ha*m+c)=80-2(18+0.25)=63.5mm分度圆导程角=111836蜗杆轴向齿厚sa=12m=123.148=12.56mm(2) 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=841=328mm蜗轮喉圆直径da2=d2+2ha=328+218=344mm蜗轮齿根圆直径df2=d2-2df2=328-21.28=308.8mm蜗轮咽喉母圆半径rg2=a-12da2=200-12344=28mm5、 校核齿根弯曲疲劳强度 F=1.53KT2d1d2mYFa2YF 当量齿数 zv2=z2cos3=41(cos111836)3=43.48根据x2=-0.5,zv2=43.48,查图11-19得齿形系数YFa2=2.85螺旋角系数 Y=1-140=1-11.3140=0.9193 许用弯曲应力 F=KFNF，查表11-8 由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力F，=56MPa。寿命系数KFN=91066.57107=0.6281 F=KFNF，=35.17 MPaF=1.53KT2d1d2mYFa2Y=1.531.158895898032882.850.9193=19.54F所以弯曲疲劳强度满足，合格。6、 验算效率=（0.950.96）tantan（+v）相对滑动速度vs=d1n1601000cos=3.14801460601000cos11.3=6.233m/s从表11-18中用插值法查得fv=0.021,v=arctanfv=1.203代入上式中得 =0.856，大于原估计值0.8，因此不用重算。7、 精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T 10089-1988圆柱蜗杆，蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f， GB/T10089-1988。8、 润滑油和润滑方式的选择考虑蜗杆运动速度不高，载荷中等，可选用牌号320，速度在510m/s，可采用油池润滑，运动粘度为220cst，9、 热平衡计算保持正常工作温度所需要的散热面积S=1000P(1-)d(t0-ta)=10008.5(1-0.856)9(80-20)=2.667m210、 蜗轮的结构设计 Z1=2=0.8K=1.0KA=1.15KV=1.0ZE=160MPaZ=2.78H，=268MPaa=200mmm=8d1=80mmz1=2q=10.00=111836z2=4