蜗杆传动例题课件

【例题】

试设计一搅拌机用的闭式蜗杆减速器中的普通圆柱蜗杆传动。已知：输入功率P=9KW，蜗杆转速n1=1450r/min，传动比i12=20，搅拌机为大批量生产，传动不反向，工作载荷较稳定，但有不大的冲击，要求寿命Lh为12000h。

【解】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、选择材料根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为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、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。1）确定作用在蜗杆上的转矩T2

按z1=2，估取效率η=0.8，则

2）确定载荷系数K

因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数Kβ=1由选取使用系数KA=1.15表11-5由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.05

3）确定弹性影响系数ZE

因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE=160MPa1/2

5）确定许用接触应力[σH]

根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC，可从中查得蜗轮的基本许用应力[σH]′=268MPa。表11-7

4）确定蜗轮齿数Z2

应力循环次数寿命系数则8因z=2，故从中取模数m=8mm蜗杆分度圆直径d1=80mm。表11-26）计算

4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸

1）蜗杆轴向齿距pa=25.133mm；直径系数q=10；齿顶圆直径da1=96mm；齿根圆直径df1=60.8mm；分度圆导程角γ=11018′36″；蜗杆轴向齿厚sa=12.5664mm。

2）蜗轮

蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径5、校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数

根据zv2=43.48，从中可查得齿形系数Yfa2=2.38。图11-19螺旋角系数许用弯曲应力

从中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯应力[σF]′=56MPa.表11-8寿命系数弯曲强度要求是满足的。验算效率γ=11018′36″=11.310ｆ与滑动速度有关=v1/cosγ＝6.194m/svS=v22+v12

从表１１－１８中查得代入式中得6、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/T10089-1988。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度，此处从略。

7、热平衡核算(从略)

8、绘制工作图(从略)表11-2

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d1/mmm2d1/mm3蜗杆头数z1直径系数q分度圆导程角γ蜗轮齿数z2变位系数x2405011818118.003°10′47″628200401.2582031.25116.003°34′35″49-0.500506322.43517.923°11′38″6282+0.040+0.440501.62051.2112.54°34′26″51-0.50029°05′25″417°44′41″63802871.68117.503°16′14″6182+0.125+0.25040（50）（63）222.489.6111.205°06′08″29（39）（51）-0.100（-0.100）（+0.400）210°07′29″419°39′14″628°10′43″返回下一页中心距a/mm模数m/mm分度圆直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆头数z1直径系数q分度圆导程角γ蜗轮齿数z2变位系数x280100235.5142117.753°13′28″6282+0.12550（63）（80）2.528175111.205°06′08″29（39）（53）-0.100（+0.100）（-0.100）210°07′29″419°39′14″628°10′43″10045281.25118.003°10′47″62063（80）（100）3.1535.5352.25111.275°04′15″29（39）（53）-0.1349（+0.2619）（-0.3889）210°03′48″419°32′29″628°01′50″12556555.66117.7783°13′10″（续表11-2）返回上一页下一页中心距a/mm模数m/mm分度圆直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆头数z1直径系数q分度圆导程角γ蜗轮齿数z2变位系数x280(100)(125)440640110.005°42′38″31(41)(51)-0.500(-0.500)(+0.750)211°18′36″421°48′05″630°57′50″160711136117.753°13′28″62+0.125100(125)(160)(180)5501250110.005°42′38″31(41)(53)(61)-0.500(-0.500)(+0.500)(+0.500)211°18′36″421°48′05″630°57′50″200902250118.003°′10″47620125(160)(180)(200)6.3632500.47110.005°42′38″31(41)(48)(53)-0.6587(-0.1032)(-0.4286)(+0.2460)211°18′36″421°48′05″630°57′50″2501124445.28117.7783°13′10″61+0.2937（续表11-2）返回上一页下一页中心距a/mm模数m/mm分度圆直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆头数z1直径系数q分度圆导程角γ蜗轮齿数z2变位系数x2160(200)(225)(250)8805120110.005°42′38″31(41)(47)(52)-0.500(-0.500)(-0.375)(+0.250)211°18′36″421°48′05″630°57′50″注：1）本表中导程角γ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z1=6时。

3）本表摘自GB/T10085-1988。（续表11-2）返回上一页工作类型ⅠⅡⅢ载荷性质均匀、无冲击不均匀、小冲击不均匀、大冲击每小时启动次数<2525～50>50起动载荷小较大大KA11.151.2表11-5

使用系数KAHT200HT1503448砂模铸造2840砂模铸造灰铸铁6490金属模铸造5780砂模铸造铸铝铁青铜ZCuAl10Fe32632金属模铸造2226砂模铸造铸锡锌铅青铜ZCuSn5Ph5Zn54056金属模铸造2940砂模铸造铸锡青铜ZCuSn10P1双侧工作[σ-1F]’单侧工作[σ0F]’铸造方法蜗轮材料注：表中各种青铜的基本许用弯曲应力为应力循环次数N=106时之值，当N≠106时，需将表中数值乘以KFN；当N>25×107时，取N=25×107；

N<105时，取N=105。表11-8蜗轮的基本许用弯曲应力[σF]′MPa例题查表2.90.200.450.500.550.600.300.350.252.03.22.82.43.6ZC蜗杆(ZA、ZN、ZK

蜗杆亦可近似查用)ZI蜗杆图11-18圆柱蜗杆传动的接触系数Zρd1/aZρ●●0.40●例题查表2.740.200.450.500.550.600.300.350.252.03.22.82.43.6ZC蜗杆(ZA、ZN、ZK

蜗杆亦可近似查用)ZI蜗杆图11-18圆柱蜗杆传动的接触系数Zρd1/aZρ●●0.40●例题查表＞45HRC≤45HRC140135268180128金属模铸造113砂模铸造铸锡锌铅青铜ZCuSn5Ph5Zn5220金属模铸造150砂模铸造铸锡青铜ZCuSn10P