蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算

蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算一、選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型、精度等級(jí)由于傳動(dòng)的功率不大，速度也不高，故選用阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)，精度為:8C-GB10089-88。二、選擇蝸桿蝸輪材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度中等，故蝸桿用45號(hào)鋼表面淬火，硬度為45?55HRC，蝸輪邊緣采用ZCuSn10P1,金屬模鑄造。三、初選幾何參數(shù)查參考文獻(xiàn)［2］表8-4-4，初定中心距。=50,傳動(dòng)比，二51時(shí)，Z］=1Z2=Z：i=51m=1.6d=20r=4°34'26〃1四、確定許用接觸應(yīng)力查參考文獻(xiàn)［2］表8-4-9知，當(dāng)蝸輪材料為鑄青銅時(shí)，［aJ*湛彳己由表8-4-10查得。＞220MpaHb滑動(dòng)速度:1400x20x3.14x103=1.47m/s601.47u=—==1.47m/sscosrcos4°34'26"采用浸油潤(rùn)滑，由參考文獻(xiàn)［2］圖8-4-2查得：Z=0.93S根據(jù)參考文獻(xiàn)［2］表8-4-4N-60%t,，設(shè)計(jì)工作壽命t=12000小時(shí)，求得N=60nt=60x^00x12000=1.97x10725151根據(jù)N=1.97x107，由圖8-4-4查得Z=0.91,許用接觸應(yīng)力為N[氣]=[%\Z*n=220x0.93x0.91=186Mpa五、計(jì)算蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩七2估算傳動(dòng)效率T=9550x甲=9550x0.12*0.75x51=31.31N?m2n11400六、確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1由公式可得:因載荷較平穩(wěn)，‘15150、lZ2^H]J取載荷系數(shù)k=1.1,則2kT2m2d1(15150，J2kT二2(15150)點(diǎn)1x186/2x1.1x31.31=87mm3查參考文獻(xiàn)[2]表8-4-2得，m2d=89.6mm3，取m=2mm，d1=22.4mm，q=11.2，r=5°6'°8〃七、主要尺寸計(jì)算蝸桿：分度圓直徑：d1=22.4mm；齒頂圓直徑：d廣d[+2h*m=22.4+2x1x2=26.4mm；齒根圓直徑：d〃=《-2(h*+c*)m=22.4-2(1+0.2)x2=17.6mm；蝸輪：分度圓直徑：d=mZ=2x51=102mm；齒頂圓直徑：d2=d2+2h*m=102+2x1x2=106mm；齒根圓直徑J,2=d2—2(h*+c*)m=102—2(1+0.2)x2=97.2mm:;蝸輪外圓直徑：d—d2+1.5m=106+1.5x2=109mm，取de2=108mm蝸輪齒寬：b^<0.75d]=0.75x26.4=19.8，取b2=18mm

中心距:中心距:q=2(d1+d2+2%m)=2(22.4+102-2)=60.2mm八、蝸輪齒面接觸強(qiáng)度校核kT八】］d1H由參考文獻(xiàn)［2］kT八】］d1HHd2由于幾何參數(shù)已經(jīng)確定，故k與t2可按已知的幾何參數(shù)重新計(jì)算—d.n_22.4X1400_165m/s「19100cOs廣19100cos568”一.S由參考文獻(xiàn)［2］表8-4-15用插值法查得r=2。12'6"，則蝸輪副嚙合效率為tanr

tan(rtanr

tan(r+Q,)x100%=tan5°6'8"

tan(5°6'8"+2°12'6”)x100%=69.5%取軸承效率〃=99%，攪油及濺油效率〃=97.5%，則蝸桿傳動(dòng)的總效率為:23〃二〃=69.5%x99%x97.5%=65.36%123由此可得：孔=9550x地孔=9550x地=9550x0.12x0.6536x511400二27.28N?m由于vs<3m/s，由參考文獻(xiàn)［2］表8-4-9取匕=1&2=1,、=1，4=1.52,、=1.15,k6=0.75,則k二kkkkkk=1x1x1x1.52x1.15x0.75=1.311123456將此時(shí)的k與％代入蝸輪齒面接觸強(qiáng)度校核公式，得:=183Mp。14783kT_14783；1.31127.28

d2""==183Mp。顯然氣<［氣］，所以滿足接觸強(qiáng)度要求。九、散熱計(jì)算由公式p^1000p1(1-〃)得，傳動(dòng)損耗的功率為:

p=1000p1(1一〃)=1000x0.12x(1—0.6536)=41.6W由公式p=kA(t]-t2)和設(shè)計(jì)要求p<p可推出:居乙k(t-t)考慮到通風(fēng)良好，取k=15W/m2?C,t廣95°C,頃20°C，則41.6.A>=0.036m215(95—20)若蝸桿減速部分散熱的計(jì)算面積A不滿足以上條件，可以采用強(qiáng)迫冷卻方法或增加散熱計(jì)算面積的方法來(lái)滿足散熱要求。蝸桿軸的設(shè)計(jì)一、蝸桿軸的材料選擇及確定許用應(yīng)力考慮蝸桿軸主要傳遞我輪的轉(zhuǎn)矩，為普通用途中小功率減速傳動(dòng)裝置。因此，蝸桿材料選用45鋼，正火處理，[a]=600Mpa,[b_]=54Mpa。二、初步估算軸的最小直徑由公式得:0.12d>110『=1100.12d>110『=1103：^T=4.85mm1400取dmin=6mm三、確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度，如圖4-1所示。

D2D3D4圖4-1蝸桿軸D2D3D4D1、D5段：D1、D5段軸徑由軸承內(nèi)圈孔來(lái)決定，考慮到軸所傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用推力球軸承，型號(hào)為51100，d=10mm，d1二11mm，D=24mm，D1二24mm，T=9mm。因此，軸徑d1=d5=10mm，L1二20mm，Lj70mm。D2、D4段：D2段左端對(duì)軸承起軸向固定作用，D2段右端對(duì)軸承起軸向固定作用，由于兩處軸承型號(hào)相同，考慮到加工安裝的方便，取d2=d4=16mm，L2=55mm，L4二55mm。D3段：D3段為蝸桿蝸輪嚙合部分，取d3=22mm，L3二50mm。兩軸承的中心跨度為174mm，軸的總長(zhǎng)為250mm。四、蝸桿軸的校核⑴作用在蝸桿軸上的載荷由公式得:2TF=—i

tdiPTPT=9.55x106—=9.55x106x1——=818.57N-mm1400T=27.28N?m=27285.96N?mm2則圓周力:2T

F2T

F=——i=

t1di至冬=73.07N22.4軸向力:FajFt廣斗=1022矣*9=535N徑向力:F=F2tano=535tan20。=194.7NFu圖4-2蝸桿軸向受力分析切向力：F=——F——二535=517.6Nncos。cosrcos20°cos5°6'8"⑵計(jì)算支反力圖4-3軸的水平面支反力水平面支反力（如圖4-3）：R=R二"皿07*36.54NBHAHl+1169

垂直面支反力（如圖4-4）：Rav=F-R/194.7-57.17=137.53NR=F」i-F"叩2=194.7><84.5一535><22.4/2=57.17nbv〈+12169⑶彎矩計(jì)算水平面彎矩（如圖4-5）:RH=RahL=36.54X84.5=3087.63N?mmM=3087.63CH圖4-5水平彎矩圖圖4-6垂直彎矩圖M=5733M.-12024cM=3087.63CH圖4-5水平彎矩圖圖4-6垂直彎矩圖M=5733M.-12024c王M^廣RA"11=137.53x84.5=11621.29N?mmM^2=RB"12=57.17x84.5=4830.87N?mm合成彎矩(如圖4-7)：Mc1=^MChMcv1^J3087.632+11621.292=12024N?mmMc2=^MH^MV^=「3