蜗杆蜗轮的设计计算

1、蜗杆蜗轮的设计计算 蜗杆蜗轮的设计计算 一、选择蜗杆传动类型、精度等级 由于传动的功率不大，速度也不高，故选用阿基米德圆柱蜗杆传动，精度为：8c-gb10089-88。 二、选择蜗杆蜗轮材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆用45号钢表面淬火，硬度为4555hrc，蜗轮边缘采用zcusn10p1,金属模铸造。 三、初选几何参数 查参考文献2表8-4-4，初定中心距a=50,传动比i=51时， z1=1z2=z1?i51 m=1.6d1=20 r=43426 四、确定许用接触应力 查参考文献2表8-4-9知,当蜗轮材料为铸青铜时， sh=shb鬃zszn 由表8-4-10查得 shb=2

2、20mpa 滑动速度： 1400创203.14 10-3u1=1.47m/s 60us=u11.47=1.47m/s cosrcos4?3426采用浸油润滑，由参考文献2图8-4-2查得：zs=0.93 根据参考文献2表8-4-4n=60n2t,，设计工作寿命t=12000小时，求得 1400n=60n2t=60创12000=1.97 107 51根据n=1.97 107，由图8-4-4查得zn=0.91，许用接触应力为 sh=shb鬃zszn=220创0.930.91=186mpa 五、计算蜗轮输出转矩t2 估算传动效率 t2=9550?p1hin19550?0.12创0.755131.31

3、n m 1400六、确定模数m和蜗杆分度圆直径d1 由公式可得： 骣151502md13琪琪z2sh桫2kt2 因载荷较平稳，取载荷系数k=1.1,则 骣151502md1?琪琪z2sh桫2kt2骣15150琪琪51186桫2创1.131.31=87mm3 查参考文献2表8-4-2得，取m=2mm，d1=22.4mm，q=11.2，m2d1=89.6mm3，r=568。 七、主要尺寸计算 蜗杆: 分度圆直径：d1=22.4mm； 齿顶圆直径：da1=d1+2ha*m=22.4+2创12=26.4mm； 齿根圆直径：df1=d1-2(ha*+c*)m=22.4-2(1+0.2)?217.6mm；

4、 蜗轮： 分度圆直径：d2=mz2=2?51102mm； 齿顶圆直径：da2=d2+2ha*m=102+2创12=106mm； 齿根圆直径df2=d2-2(ha*+c*)m=102-2(1+0.2)?297.2mm：； 蜗轮外圆直径：de2?da21.5m=106+1.5?2109mm，取de2=108mm 蜗轮齿宽：b2?0.75da10.75?26.419.8,取b2=18mm 中心距： 11a=(d1+d2+2c2m)=(22.4+102-2)=60.2mm 22八、蜗轮齿面接触强度校核 由参考文献2表8-4-9，可得 sh=14783kt2 sh d2d1由于几何参数已经确定，故k与t

5、2可按已知的几何参数重新计算 ns=d1n122.41400=1.65m/s 19100cosr19100cos5?68由参考文献2表8-4-15用插值法查得rg=2?126，则蜗轮副啮合效率为 tanrh1=?100%tan(r+rg)tan5?68?100i.5% ?tan(568+2126)取轴承效率h2=99%，搅油及溅油效率h3=97.5%，则蜗杆传动的总效率为： h=h1鬃h2h3=69.5%创99?.5%=65.36% 由此可得： t2=9550?p1hin19550?0.12创0.65365127.28n m 1400由于?s?3m/s，由参考文献2表8-4-9取k1=1,k2

6、=1,k3=1,k4=1.52,k5=1.15， k6=0.75，则 k=k1k2k3k4k5k6=1创11创1.521.15?0.751.311 将此时的k与t2代入蜗轮齿面接触强度校核公式，得： sh=14783kt2147831.31127.28=183mpa d2d110222.4显然sh九、散热计算 由公式ps=1000p1(1-h)得，传动损耗的功率为： ps=1000p1(1-h)=1000创0.12(1-0.6536)=41.6w 由公式pc=ka(t1-t2)和设计要求pcps可推出： a3ps k(t1-t2)考虑到通风良好，取k?15w/m2?c,t1=95,t2=20，

7、则 a?41.615?(9520)0.036m2 若蜗杆减速部分散热的计算面积a不满足以上条件，可以采用强迫冷却方法或增加散热计算面积的方法来满足散热要求。 蜗杆轴的设计 一、蜗杆轴的材料选择及确定许用应力 考虑蜗杆轴主要传递我轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。因此，蜗杆材料选用45钢，正火处理，sb=600mpa,s-1b=54mpa。 二、初步估算轴的最小直径 由公式得： d?1103取dmin=6mm pn 11030.12=4.85mm 1400三、确定各轴段的直径和长度 根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度,如图4-1所示。 图4-1 蜗杆轴 d1、d5

8、段：d1、d5 段轴径由轴承内圈孔来决定，考虑到轴所传递功率不大，转速较低，选用推力球轴承，型号为51100，d=10mm，d1=11mm，d=24mm，d1=24mm，t=9mm。因此，轴径d1=d5=10mm，l1=20mm，l5=70mm。 d2、d4段：d2段左端对轴承起轴向固定作用，d2段右端对轴承起轴向固定作用，由于两处轴承型号相同，考虑到加工安装的方便，取d2=d4=16mm，l2=55mm，l4=55mm。 d3段：d3段为蜗杆蜗轮啮合部分，取d3=22mm，l3=50mm。 两轴承的中心跨度为174mm，轴的总长为250mm。 四、蜗杆轴的校核 作用在蜗杆轴上的载荷 由公式得： ft=t1=9.55?106pn