圆弧圆柱蜗杆传设计计算

1、圆弧圆柱蜗杆传动设计计算（一）概述圆弧圆柱蜗杆（ZC蜗杆）传动是一种新型的蜗杆传动。实 践证明，该蜗杆传动比普通圆柱蜗杆传动的承载能力大，传动 效率高、寿命长。因此圆弧圆柱蜗杆传动有逐渐代替普通圆柱 蜗杆传动的趋势。1圆弧圆柱蜗杆传动的特点这种蜗杆传动和其它蜗杆传动一佯，可以实现交错轴之间的 传动，蜗杆能安装在蜗轮的上、下方或侧面。它的主要特点有:1）传动比范围大，可实现1:100 的大传动比传动；2）蜗杆与蜗轮的齿廓呈凸凹啮合，接触线与相对滑动速度方 向间夹角大，有利于润滑油膜的形成；3）当蜗杆主动时，啮合效率可达 95%以上，比普通圆柱蜗杆 传动的啮合效率提高10%20%；4）传动的中心距

2、难以调整，对中心距误差的敏感性较强。 2圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数有齿形角aO、变位系数x2及 齿廓圆弧半径p（圆弧圆柱蜗杆传动）。1）齿形角 aO 依据啮合分析，推荐选取齿形角 aO=232。2）变位系数x2 一般推荐x2=。代替普通圆柱蜗杆传动时， 般选x2=1。当传动的转速较高时，应尽量选取较大的变位系数，取x2=l。此外，当zl2时，取x2=； z12时,x2=13）齿廓圆弧半径3）齿廓圆弧半径pp可按=-1_严计算。z1际应用中，推荐 p=（5mz1（m为模数）。当zl=l或2时，取p=5m； zl=3时，p=； =4 时， p=。3圆弧圆柱蜗杆的参

3、数及几何尺寸计算圆弧圆柱蜗杆的齿形参数及几何尺寸见表圆弧圆柱蜗杆齿形参数及几何尺寸计算。齿形参数及几何尺寸计算。图 圆弧圆柱蜗杆传动表V圆弧圆柱蜗杆齿形参数及几何尺寸计算名称符号计算公式备注齿型角a0常用a0=23蜗杆齿厚ss=nmm为模 数，下同蜗杆齿间宽ee=nm蜗杆轴间齿距Papa=nm齿廓圆弧半径pp=(5 m齿廓圆弧中心到蜗ll=psinaO+杆轴线的距离 齿廓圆弧中心到蜗 杆齿对称线的距离 齿顶高LhaL=pcosaO+=pcosaO+nmha=m齿根高 齿全高 顶隙hf hhf= h=c=蜗杆齿顶厚度sa蜗杆齿根厚度sf蜗杆分度圆柱螺旋 升角法面模数蜗杆法面齿厚Y=arctg(z

4、l/q)mnsnmn=mcosY sn=scosY齿廓圆弧半径 最小界限值杆轴线的距离 齿廓圆弧中心到蜗 杆齿对称线的距离 齿顶高LhaL=pcosaO+=pcosaO+nmha=m齿根高 齿全高 顶隙hf hhf= h=c=蜗杆齿顶厚度sa蜗杆齿根厚度sf蜗杆分度圆柱螺旋 升角法面模数蜗杆法面齿厚Y=arctg(zl/q)mnsnmn=mcosY sn=scosY齿廓圆弧半径 最小界限值pminpminsin ao如弘（二）圆弧圆柱蜗杆传动强度计算圆弧圆柱蜗杆传动的受力情况与普通圆柱蜗杆传动相同， 因此，其主要失效形式及设计准则也大体相同。由于蜗轮的强 度相对较弱，因此主要对蜗轮进行强度计算

5、。在进行计算前，应具备的已知条件为输入功率Pl,输入轴 的转速nl,传动比i （或输出轴的转速n2）以及载荷的变化规 律等。根据功率P1、转速nl和传动比i,按图齿面疲劳强度承 载能力的线图可以初步确定蜗杆传动的中心距a （用法举例： 已知P1=53kW，i=10，n1=1000r/min，可按箭头方向沿虚线查 得中心距a=200mm。），参考圆弧圆柱蜗杆减速器参数匹配可确定该传动中蜗杆与蜗轮的主要几何参数，基本几何尺寸的IC!00 IJ00 IJ：-I2.帖 e.uc.；r i.:匸二卩 x- I. r ：i：. I1 . 2 f C .HOOOQO 630 J图 齿面疲劳强度承载能力的线图

6、计算关系式见表圆弧圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算公式。普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配中心 距 a(mm)模数 m(mm)分度圆直 径 dl(mm)(1耳)蜗杆头 数zl直径系 数q分度圆导程 角Y()蜗轮齿 数z2变位系 数x2401181813。10476205082040203。343549503513。113862+6382+14。3426502029。052551417。4441632813。161461+8082+4015。060829(50)2210。0729(39)(63)419。3914(51)(+628。10438014213。132862+1008250 (6

7、3) (80)15。060829 (39) (53)28175210。0729(+419。391462810 0 43100451310 4762063 (80) (100)15041529 (39) (53)210。0348(+419。322962801 501255613。13106280 (100) (125)15。423831 (41) (51)40640211。18364421。4805(+630575016071113613。132862+10015。423831(125)501250211。1836(41)(160)5421。4805(53)(+(180)6305750(61)(

8、+2009022501310 4762012515。423831(160)63211。1836(41)(180)421。4805(48)(200)6305750(53)(+25011213。131061+16015。423831(200)8805120211。1836(41)(225)421。4805(47)(250)6305750(52)(+注: 1）本表中导程角Y小于3。30,的圆柱蜗杆均为自锁蜗杆。2）括号中的参数不适用于蜗杆头数zl = 6时。3）本表摘自 GB10085 1988。圆弧圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算公式名称符号计算关系式备注中心距aa=(d1+d2)a=(d1+d2+2

9、x2m)(变位后)传动比ii=n1/n2=z2/z1蜗杆分度圆直径dldl=mqq=2a/m-（z2+2x2）蜗轮分度圆直径d2d2=mz2d2=2a-d1-2x2m （变位后）蜗杆节圆直径dldl=dld1=d1+x2m=2a-mz2蜗杆齿顶圆直径daldal=dl+2m蜗轮齿顶圆直径（中间平 面）da2da2=d2+2mda2=d2+2m+2x2m （变位后）蜗杆齿根圆直径dfldfl=蜗轮齿根圆直径（中间平 面）df2df2=df2=+2x2m （变位后）蜗轮顶圆直径de2de2da2+m取整数值蜗轮宽度BB=取整数值蜗杆齿宽blzl=l-2x+m对磨削蜗杆bl的加长量：m1,b1（13

10、+mzl=3-4x+mxl,bl（14+m图 10105精度等级GB10089-885678SHlim蜗杆齿面接触应力式中:Ft2蜗轮分度圆上的圆周力，N；ZmZm系数，bm2一蜗轮平均齿宽，bm2%dl+6m）；Yz蜗杆齿的齿形系数，见下表;蜗杆齿的齿形系数YZtgY01YZ1min蜗轮齿面接触疲劳极限_ 0式中：K0蜗轮与蜗杆的配对材料系数，见下表蜗轮与蜗杆的配对材料系数K0；fh寿命系数，见下面fh寿命系数，见下面寿命系数fh表,12000 匸,其中Lh是设计时所要求的以小时为单位的工作寿命;fn速度系数，当转速不变时,见下面速度系数fn表,当转速有变化时;fw载荷系数，当载荷平稳时，fw =1；当载荷有变化时。蜗轮与蜗杆的配对材料系数 K0(MPa)蜗杆材料蜗轮齿圈材料K0蜗杆材料蜗杆齿圈材料K0钢经淬火、磨削锡青铜钢经调质、不磨削锡青铜铜铝合金铜铝合金珠光体铸铁铜锌合金寿命系数fhLh/10003612244896190fh速度系数fnvs/(m/s)12624324664fn注：表中滑动速度vs参看普通圆柱蜗杆传动、润滑及热平 衡计算的图 蜗杆传动的滑动速度。2校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度的安全系数SF = 1式中：CFlim-蜗轮齿根应力系数极限值，下表蜗轮齿根应 力系数极限值；CFmax-蜗轮齿根最大应力系数式中：Ft2