机械设计-蜗轮蜗杆

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：

(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×=9.55×10别巡检26×=9.55×106×=

（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=1.0

K=KβKAKV=1.0×1.15×1.0=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=160

（4）确定接触系数

一般而言=0.4，所以先假设它们的比值为0.4，再选取，

查图11-18得，=2.78

（5）确定许用接触应力

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，=268MPa，

应力循环次数 N=60jn2LH=60×1××15000=6.57×107

则寿命系数KHN==0.7903

则 =Kzigbee模块通信HN×，=0.7903×268=211.8MPa

(6) 计算中心距

a==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=11°18′36″，蜗轮齿数为z2=41，变位系数x2=-0.500

这是=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==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=11°18′36″

蜗杆轴向齿厚sa==×3.14×8=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==20.5,

传动比误差为=2.5% 在允许的误差范围内。

蜗轮的分度圆直径d2=mz2=8×41=328mm

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-da2=200-×344=28mm

5、校核齿根弯曲疲劳强度

=×YFa2×

当量齿数 zv2===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 =1-=1-=0.9193

许用弯曲应力 =KFN×灯光控制器，

查表11-8 由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力，=56MPa。

寿命系数KFN==0.6281

=KFN×，=35.17 MPa

=×YFa2×

所以弯曲疲劳强度满足，合格。

6、验算效率η

η=（0.95～0.96）×

相对滑动速度vs===6.233m/s

从表11-18中用插值法查得f遥控大脚车v=0.021,v=arctanfv=1.203°

代入上式中得 η=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5～10m/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===2.667m2

10、蜗轮的结构设计

Z基因调控网络1=2

η=0.8

Kβ=1.0

KA=1.15

KV=1.0

ZE=160

空气过滤芯

=2.78

，=268MPa

a=200mm

m=8

d1=80mm

z1=2

q=10.00

=11°18′36″

z2=41

x2=-0.500

《机械设计》

作

业

设计题目：蜗轮蜗杆传动

学院：____机械电气化工程学院______

专业班级：_机械设计制造及其自动化15-1_

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学号：_____**********____________

指导老师：___________________________

日期：_____2013/10/30_____________

成绩：____________________________

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