蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)

蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)綱領(lǐng)蝸桿傳動(dòng)隸屬齒輪傳動(dòng)，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用特別廣泛。蝸輪蝸桿包含兩個(gè)部分：蝸桿和蝸輪，其齒形大部分由直線、平面或許平面上的曲線經(jīng)過(guò)一次或兩次展成運(yùn)動(dòng)形成。因?yàn)槲佪單仐U構(gòu)造性特色，它用于傳達(dá)空間兩相錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)多半狀況下蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為被動(dòng)件。蝸桿傳動(dòng)擁有傳動(dòng)比大、體積小、運(yùn)行安穩(wěn)、噪音小等特色。在機(jī)床制造業(yè)中，一般圓柱蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用特別廣泛，并且?guī)缀醭闪艘话愕退賯鲃?dòng)工作臺(tái)和連續(xù)分度機(jī)構(gòu)的獨(dú)一傳動(dòng)形式；冶金工業(yè)軋機(jī)壓下機(jī)構(gòu)都采納大型蝸桿傳動(dòng);煤礦設(shè)施中的各樣種類的絞車(chē)及采煤機(jī)組牽引傳動(dòng);起重運(yùn)輸業(yè)中各樣提高設(shè)施及無(wú)軌電車(chē)等都采納蝸桿傳動(dòng)。其余，在精巧儀器設(shè)施、軍工、宇宙觀察儀器中，蝸桿傳動(dòng)常用作分度機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)構(gòu)、測(cè)距機(jī)構(gòu)等等，大型天文望遠(yuǎn)鏡、雷達(dá)等也離不開(kāi)蝸桿傳動(dòng)。重點(diǎn)詞：蝸輪蝸桿目錄第一章蝸桿傳動(dòng)的種類和特色88蝸桿傳動(dòng)的種類88蝸桿傳動(dòng)的特色89第二章蝸輪傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算90蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)90蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算93第三章蝸輪傳動(dòng)的無(wú)效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、資料和構(gòu)造94蝸桿傳動(dòng)的無(wú)效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則94蝸桿、蝸輪的資料和構(gòu)造95第四章蝸輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算974.1蝸桿傳動(dòng)的受力分析97蝸輪齒面接觸疲備強(qiáng)度計(jì)算98蝸輪輪齒的齒根曲折疲備強(qiáng)度計(jì)算99第五章蝸輪傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱均衡計(jì)算1005.1蝸桿傳動(dòng)的效率100蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑100蝸桿傳動(dòng)的熱均衡計(jì)算102結(jié)論104道謝105參照文件106西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章蝸桿傳動(dòng)的種類和特色蝸桿傳動(dòng)由蝸桿、蝸輪和機(jī)架構(gòu)成，用來(lái)傳達(dá)空間兩交錯(cuò)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。如圖1-1所示。平常兩軸交錯(cuò)角為90°,蝸桿為主動(dòng)件。1.1蝸桿傳動(dòng)的種類如圖1-2所示，依據(jù)蝸桿的形狀，蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿傳動(dòng)（圖a），環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（圖b）,和錐面蝸桿傳動(dòng)(圖c)。圓柱蝸桿傳動(dòng)，按蝸桿軸面齒型又可分為一般蝸桿傳動(dòng)和圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)。圖1-1蝸桿傳動(dòng)一般蝸桿傳動(dòng)多用直母線刀刃的車(chē)刀在車(chē)床上切制，可分為阿基米德蝸桿（ZA型）、漸開(kāi)蝸桿（ZI型）和法面直齒廓蝸桿（ZH型）等幾種。a)b)c)圖1-2蝸桿傳動(dòng)的種類如圖1-3所示，車(chē)制阿基米德蝸桿時(shí)刀刃頂平面經(jīng)過(guò)蝸桿軸線。該蝸桿軸向齒廓為直線，端面齒廓為阿基米德螺旋線。阿基米德蝸桿易車(chē)削難磨削，平常在無(wú)需磨削加工狀況下被采納，廣泛用于轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合。如圖1-4所示，車(chē)制漸開(kāi)線蝸桿時(shí)，刀刃頂平面與基圓柱相切，兩把刀具分別切出左、右邊螺旋面。該蝸桿軸向齒廓為外凸曲線，端面齒廓為漸開(kāi)線。漸開(kāi)線蝸桿可在專用機(jī)床上磨削，制造精度較高，可用于轉(zhuǎn)速較高功率較大的傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)種類好多，本章僅討論當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的阿基米德蝸桿傳動(dòng)。88西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1.2蝸桿傳動(dòng)的特色傳動(dòng)比大，構(gòu)造緊湊。單級(jí)傳動(dòng)比一般為10～40(<80)，只傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)（如分度機(jī)構(gòu)），傳動(dòng)比可達(dá)1000。傳動(dòng)安穩(wěn)，噪聲小。因?yàn)槲仐U上的齒是連續(xù)的螺旋齒，蝸輪輪齒和蝸桿是漸漸進(jìn)入嚙合又漸漸退出嚙合的，故傳動(dòng)安穩(wěn)，噪聲小。有自鎖性。當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸輪不可以帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，呈自鎖狀態(tài)。手動(dòng)葫蘆和澆鑄機(jī)械常采納蝸桿傳動(dòng)知足自鎖要求。傳動(dòng)效率低。蝸桿蝸輪嚙合處有較大的相對(duì)滑動(dòng)，摩擦強(qiáng)烈、發(fā)熱量大，故效率低。一般η＝0.7～0.9，擁有自鎖性能的蝸桿效率僅0.4。蝸輪造價(jià)較高。為了減摩和耐磨，蝸輪常用青銅制造，資料成本較高。由上述特色可知：蝸桿傳動(dòng)合用于傳動(dòng)比大，傳達(dá)功率不大，兩軸空間交錯(cuò)的場(chǎng)合。圖1-3阿基米德蝸桿圖1-4漸開(kāi)線蝸桿89西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章蝸輪傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算圖2-1所示阿基米德蝸桿傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為主平面（中間平面）。在主平面上蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開(kāi)線齒輪與齒條的嚙合。為了加工方便，規(guī)定主平面的幾何參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。2.1蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2和傳動(dòng)比i圖2-1阿基米德蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸蝸桿頭數(shù)z1,即為蝸桿螺旋線的數(shù)目。蝸桿的頭數(shù)一般取z1=1～6。當(dāng)傳動(dòng)比大于40或要求自鎖時(shí)取z1=1；當(dāng)傳動(dòng)功率較大時(shí)，為提高傳動(dòng)效率取較大值，但蝸桿頭數(shù)過(guò)多，加工精度難于保證。蝸輪的齒數(shù)一般取z2＝27～80。z2過(guò)少將產(chǎn)生根切；z2過(guò)大，蝸輪直徑增大，與之相應(yīng)的蝸桿長(zhǎng)度增添，剛度減小。蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比i等于蝸桿與蝸輪轉(zhuǎn)速之比。當(dāng)蝸桿展轉(zhuǎn)一周時(shí)，蝸輪被蝸桿推進(jìn)轉(zhuǎn)過(guò)z1個(gè)齒（或z1/z2周），所以傳動(dòng)比為：n1z2iz1n2式中：n1、n2分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速（r/min）。在蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)比的公稱值按以下數(shù)值采納：5、7.5、10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、70、80。此中10、20、40、80為基本傳動(dòng)比應(yīng)優(yōu)先采納。z1、z2可依據(jù)傳動(dòng)比i按表2-2采納。90西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表2-1z1和z2的介紹值i7～89～1314～2425～2728～40>40z143～42～32～31～21z228～3227～5228～7250～8128～80>40模數(shù)m和壓力角因?yàn)槲仐U傳動(dòng)在主平面內(nèi)相當(dāng)于漸開(kāi)線齒輪與齒條的嚙合，而主平面是蝸桿的軸向平面又是蝸輪的端面（見(jiàn)圖2-2），與齒輪傳動(dòng)同樣，為保證輪齒的正確嚙合，蝸桿的軸向模數(shù)ma1應(yīng)等于蝸輪的端面模數(shù)mt2；蝸桿的軸向壓力角a1應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角t2；蝸桿分度圓導(dǎo)程角應(yīng)等于蝸輪分度圓螺旋角，且二者螺旋方向同樣。即：ma1mt2ma1t2蝸桿的分度圓直徑d1和導(dǎo)程角如圖2-3所示，將蝸桿分度圓柱張開(kāi)，其螺旋線與端平面的夾角稱為蝸桿的導(dǎo)程角?？傻茫簍gγz1pa1z1md1(2-1)pa1為蝸桿軸向齒距d1）。式中：；d1為蝸桿分度圓直徑（(mm)mm蝸桿的螺旋線與螺紋相像也分左旋和右旋，一般多為右旋。對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)為提高效率應(yīng)采納較大的值，即采納多頭蝸桿；對(duì)要求擁有自鎖性能的傳動(dòng)，應(yīng)采納<330的蝸桿傳動(dòng)，此時(shí)蝸桿的頭數(shù)為1。由式2-1得：d1mz1mq(2-2)tg式中：qz1稱為蝸桿的直徑系數(shù)，當(dāng)m一準(zhǔn)時(shí)，q值增大，則蝸桿直徑d1增大，tgq值，以使蝸桿有足夠的剛度。蝸桿的剛度提高。小模數(shù)蝸桿一般有較大的圖2-2分度圓柱張開(kāi)圖91西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）蝸桿與蝸輪正確嚙合，加工蝸輪的滾刀直徑和齒形參數(shù)必然與相應(yīng)的蝸桿同樣，為限制蝸輪滾刀的數(shù)目，d1亦標(biāo)準(zhǔn)化。d1與m有必然的般配如表所示。表2-2蝸桿基本參數(shù)（Σ=90o）(摘自GB/T10085-88)模數(shù)m分度圓直蝸桿頭數(shù)直徑系數(shù)2模數(shù)m分度圓直徑蝸桿頭直徑系數(shù)2md1數(shù)md1(mm)徑d1(mm)z1q(mm)3(mm)1(mm)q(mm)3dz1118118(80)1,2,4317520111214445135(63)1,2,44032201,2,4801,2,4,537686281(100)1,2,46400(18)1,2,472140189601,2,4,6(71)1,2,471002(28)1,2,4112901,2,4,90001061142(112)1,2,411200(22.4)1,2,4140160116000281,2,4,6175(90)1,2,414062(35.5)1,2,41121,2,417500451281(140)1,2,421875(28)1,2,42782001312501,2,4,6352(112)1,2,428672451,2,41401,2,43584016561556(180)1,2,446080(31.5)1,2,45042501640004401,2,4,6640(140)1,2,456000(50)1,2,48001601,2,464000207111136(224)1,2,489600(40)1,2,4100031511260005501,2,4,61250(180)1,2,4112500(63)1,2,415752001,2,4125000901225025(280)1,2,4175000(50)1,2,47.93619854001250000631,2,4,62500注：①表中模數(shù)和分度圓直徑僅列出了第一系列的較常用數(shù)據(jù)。②括號(hào)內(nèi)的數(shù)字盡可能不用。92西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中心距a蝸桿傳動(dòng)中，當(dāng)蝸桿節(jié)圓與蝸輪分度圓重合時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，此中心距為：a1(d1d2)（2-3）2規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中心距為40、50、63、80、100、125、160、（180）、200、（225）、250、（280）、315、（355）、400、（450）、500。在蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)中心距應(yīng)按上述標(biāo)準(zhǔn)圓整。2.2蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算表2-3阿基米德蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算名稱齒頂高和齒根高分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑頂隙蝸桿軸向齒距蝸輪端面齒距蝸桿分度圓導(dǎo)程角蝸輪分度圓螺旋角中心距蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度蝸輪齒頂圓弧半徑

計(jì)算公式蝸桿蝸輪ha1=ha2=m，hf1=hf2=1.2md1=mqd2=mz2da1mq+2)da2=m2df1=(df2(z+2)=mq－2.4)=m2－2.4)((zmPa1pt2лm==arctan(z1/q)m2(qz2)1、2,L≥（11＋z=12）mL≥ra2a1da21、4,2z=32)m1de2≤d2mz=1,a+2蝸輪外圓直徑1de2d2mz=2、3,≤1de2≤da2mz=4~6,b≤+1da1蝸輪輪緣寬度z=1、21b≤da1z=4~6,93西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章蝸輪傳動(dòng)的無(wú)效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、資料和構(gòu)造3.1蝸桿傳動(dòng)的無(wú)效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒面相對(duì)滑動(dòng)速度vs蝸桿傳動(dòng)中蝸桿的螺旋面和蝸輪齒面之間有較大的相對(duì)滑動(dòng)。滑動(dòng)速度vs沿蝸桿螺旋線的切線方向。如圖7-7所示，v1為蝸桿的圓周速度，v2為蝸輪的圓周速度，作速度三角形得：vsv12v22v1cos較大的滑動(dòng)速度vs，對(duì)齒面的潤(rùn)滑狀況、齒面的無(wú)效形式及傳動(dòng)效率都有很大的影響,其大概值如圖3-1所示。2.輪齒的無(wú)效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)的無(wú)效形式與齒輪傳動(dòng)相像，有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損和膠合等，但因?yàn)槲仐U、蝸輪的齒廓間相對(duì)滑動(dòng)速度較大、發(fā)熱量大而效率低，所以傳動(dòng)的主要無(wú)效形式為膠合、磨損和點(diǎn)蝕。因?yàn)槲仐U的齒是連續(xù)的螺旋線，且蝸桿的強(qiáng)度高于蝸輪，因而無(wú)效多發(fā)生在蝸輪輪齒上。在閉式傳動(dòng)中，蝸輪的主要失效形式是膠合與點(diǎn)蝕；在開(kāi)式傳動(dòng)中，主要無(wú)效形式是磨損。綜上所述，蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：閉式蝸桿傳動(dòng)按齒圖3-1蝸桿傳動(dòng)滑動(dòng)速度面接觸疲備強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并校核齒根曲折疲備強(qiáng)度，為防范發(fā)生膠合無(wú)效還必然作熱均衡計(jì)算；對(duì)開(kāi)式蝸桿傳動(dòng)平常只需按齒根曲折疲備強(qiáng)度設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，閉式蝸桿傳動(dòng)，當(dāng)載荷安穩(wěn)無(wú)沖擊時(shí)，蝸輪輪齒因曲折強(qiáng)度不足而無(wú)效的狀況多發(fā)生于齒數(shù)z2>80～100時(shí)，所以在齒數(shù)少于以上數(shù)值時(shí)，曲折強(qiáng)度校核可不考慮。94西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.2蝸桿、蝸輪的資料和構(gòu)造蝸桿、蝸輪的資料選擇依據(jù)蝸桿傳動(dòng)的主要無(wú)效形式可知，蝸桿和蝸輪資料不只需求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是要擁有優(yōu)秀的減摩性、耐磨性和抗膠合能力。蝸桿一般用碳鋼或合金鋼制造。對(duì)高速重載傳動(dòng)常用15Cr、20Cr、20CrMnTi等，經(jīng)滲碳圖3-2滑動(dòng)速度vs的大概值淬火，表面硬度56～62HRC,須經(jīng)磨削。對(duì)中速中載傳動(dòng)，蝸桿資料可用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度45～55HRC，須要磨削。對(duì)速度不高，載荷不大的蝸桿，資料可用45鋼調(diào)質(zhì)或正火辦理，調(diào)質(zhì)硬度220～270HBS。蝸輪資料可參照相對(duì)滑動(dòng)速度vs來(lái)選擇。鍛造錫青銅抗膠合性、耐磨性好，易加工，贊成的滑動(dòng)速度vs高，但強(qiáng)度較低，價(jià)錢(qián)較貴。一般ZCuSn10P1贊成滑動(dòng)速度可25m/s,ZCuSn5Pb5Zn5常用于vs<12m/s的場(chǎng)合。鍛造鋁青銅，如ZCuAl10Fe3,其減磨性和抗膠合性比錫青銅差，但強(qiáng)度高，價(jià)錢(qián)廉價(jià)，一般用于vs≤4m/s的傳動(dòng)?；诣T鐵（HT150、HT200），用于vs≤2m/s的低速輕載傳動(dòng)中。蝸桿、蝸輪的構(gòu)造a））圖3-3蝸桿軸構(gòu)造b蝸桿常和軸做成一體，稱為蝸桿軸，如圖3-3所示（只有df/d≥1.7時(shí)才采納蝸桿齒騙局裝在軸上的型式）。車(chē)制蝸桿需有退刀槽，d=df–(2～4)mm，故剛性較差（圖a）；銑削蝸桿無(wú)退刀槽時(shí)d可大于df(圖b)，剛性較好。95西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）a)b)c)d)圖3-4蝸輪構(gòu)造蝸輪構(gòu)造分為整體式和組合式兩種，如圖3-4所示。圖a)所示的整體式蝸輪用于鑄鐵蝸輪及直徑小于100mm的青銅蝸輪。圖b)、c)、d)均為組合式構(gòu)造，此中圖b）為齒圈式蝸輪，輪芯用鑄鐵或鑄鋼制造，齒圈用青銅資料，二者采納過(guò)盈配合（H7/s6或H7/r6），并沿配合面安裝4～6個(gè)緊定螺釘，該構(gòu)造用于中等尺寸并且工作溫度變化較小的場(chǎng)合。圖c）為螺栓式蝸輪，齒圈和輪芯用一般螺栓或鉸制孔螺栓連結(jié)，常用于尺寸較大的蝸輪。圖d）為鑲鑄式蝸輪，將青銅輪緣鑄在鑄鐵輪芯上此后切齒，合用于中等尺寸批量生產(chǎn)的蝸輪。96西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第四章蝸輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算4.1蝸桿傳動(dòng)的受力分析圖4-1蝸桿傳動(dòng)受力分析蝸桿傳動(dòng)受力分析與斜齒圓柱齒輪的受力分析相像，齒面上的法向力Fn可分解為三個(gè)互相垂直的分力：圓周力Ft、軸向力Fa、徑向力Fr，如圖4-1所示。蝸桿為主動(dòng)件，軸向力Fa1的方向由左、右手定章確立。圖4-1為右旋蝸桿，用右手四指指向蝸桿轉(zhuǎn)向，拇指所指方向就是軸向力Fa1的方向。圓周力Ft1與主動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)向相反；徑向力Fr1指向蝸桿中心。蝸輪受力方向，由Ft1與Fa2、Fa1與Ft2、Fr1與Fr2的作使勁與反作使勁關(guān)系確立（圖4-1）。各力的大小可按下式計(jì)算：Ft1Fa22T1N（4-1）d1Fa1Ft22T2N(4-2)d2Fr1Fr2Ft2tanN(4-3)T2T1iNmm(4-4)式中：T1、T2分別為作用在蝸桿和蝸輪上的轉(zhuǎn)矩，η為蝸桿傳動(dòng)的總效率。97西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4.2蝸輪齒面接觸疲備強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲備強(qiáng)度計(jì)算與斜齒輪相像，以赫茲公式為計(jì)算基礎(chǔ)，按節(jié)點(diǎn)處的嚙合條件計(jì)算齒面接觸應(yīng)力，可推出對(duì)鋼制蝸桿與青銅蝸輪或鑄鐵蝸輪校核公式以下：H520kT2kT2≤（4-5）d1d22520Hm2d1z222設(shè)計(jì)公式為：m2d1≥kT2520（4-6）z2H式中：T2為蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩，；K為載荷系數(shù)K～當(dāng)載荷安穩(wěn)相對(duì)滑動(dòng)速度Nmm=11.5,較小時(shí)（vS<3m/s）取較小值，反之取較大值，嚴(yán)重沖擊時(shí)取K；σH—蝸輪材[]料的許用接觸應(yīng)力，MPa。當(dāng)蝸輪資料為錫青銅（σb<300MPa）時(shí)，其主要無(wú)效形式為疲勞點(diǎn)蝕,[σ]=ZN[σ]。[σ]為蝸輪資料的基本許用接觸應(yīng)力,如表7-4所示；ZN為壽H0H0H命系數(shù)，ZN8107N，N為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，N=60n2Lh，n2為蝸輪轉(zhuǎn)速(r/min),Lh為工作壽命（h）；N×7時(shí)應(yīng)取N×7105時(shí)應(yīng)取105。當(dāng)蝸輪的>2510=2510,資料為鋁青銅或鑄鐵（σb>300MPa）時(shí)，蝸輪的主要無(wú)效形式為膠合，許用應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)沒(méi)關(guān)其值如表4-1所示。表4-1錫青銅蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力[σ0HN7](=10)MPa合用的滑動(dòng)速度蝸桿齒面硬度蝸輪資料鍛造方法vS≤>45HRCm/s350HBZCuSn10P1砂型≤12180200金屬型≤25200220ZCuSn5Pb5Zn5砂型≤10110125金屬型≤1213515098西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表4-2鑄鋁青銅及鑄鐵蝸輪的許用接觸應(yīng)力[σH]MPa滑動(dòng)速度vS蝸輪資料蝸桿資料（m/s）123468ZCuAl10Fe3淬火鋼25023021018016012090HT150；滲碳鋼13011590————HT200HT150調(diào)質(zhì)鋼1109070————4.3蝸輪輪齒的齒根曲折疲備強(qiáng)度計(jì)算因?yàn)槲佪嗇嘄X的齒形比較復(fù)雜，要精準(zhǔn)計(jì)算輪齒的曲折應(yīng)力比較困難，平常近似地將蝸輪看作斜齒輪按圓柱齒輪曲折強(qiáng)度公式來(lái)計(jì)算，化簡(jiǎn)后齒根曲折強(qiáng)度的校核公式為：2FYF2≤F（4-7）d1d2mcos設(shè)計(jì)公式為：m2d1≥2YF2（4-8）z2Fcos式中：YF2—蝸輪的齒形系數(shù)，按蝸輪的實(shí)有齒數(shù)Z2查表7-6；[σF]—蝸輪資料的許用曲折應(yīng)力，[σFYN[σ0F。σ0F為蝸輪資料的基本許用曲折應(yīng)力，如表7-7所]=][]示。YN為壽命系數(shù)YN9106N2h。當(dāng)N×7時(shí)，取N×7，當(dāng)N5，N=60NL>2510=2510<10時(shí)，取N=105。99西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第五章蝸輪傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱均衡計(jì)算5.1蝸桿傳動(dòng)的效率閉式蝸桿傳動(dòng)的總效率η包含：嚙合效率η1、攪油效率η2和軸承效率η3，即：123（5-1）嚙合效率η1是總效率的主要部分，蝸桿為主動(dòng)件時(shí)嚙合效率按螺旋傳動(dòng)公式求出：1tantan(v)平常取η2η3＝～0.97,故有：~0.97)tan（5-2）tan(v)式中：為蝸桿螺旋升角（導(dǎo)程角）；v為當(dāng)量摩擦角，v=arctanfv其值如表5-1所示。在初步計(jì)算時(shí)，蝸桿的傳動(dòng)效率可近似取以下數(shù)值：閉式傳動(dòng)：z11246η0.7～0.75～0.82～0.86～開(kāi)式傳動(dòng)：z1＝1、2；η＝0.60～0.70。5.2蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑潤(rùn)滑對(duì)蝸桿傳動(dòng)特別重要，因?yàn)闈?rùn)滑不良時(shí)，蝸桿傳動(dòng)的效率將明顯降低，并會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的磨損和膠合。平常采納粘度較大的潤(rùn)滑油，為提高其抗膠合能力，可加入油性增添劑以提高油膜的剛度，但青銅蝸輪不同樣意采納活性大的油性增添劑，免得被腐化。閉式蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油粘度和潤(rùn)滑方法可參照表5-2選擇。開(kāi)式傳動(dòng)則采納粘度較高的齒輪油或潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。閉式蝸桿傳動(dòng)用油池潤(rùn)滑，在vS≤5m/s經(jīng)常采納蝸桿下置式，浸油深度約為一個(gè)齒高，但油面不得超出蝸桿軸承的最低轉(zhuǎn)動(dòng)體中心，如圖7-12a、100西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文））所示；vS>5m/s經(jīng)常用上置式（圖5-1c），油面贊成達(dá)到蝸輪半徑1/3處。b表5-1當(dāng)量摩擦系數(shù)fv和當(dāng)量摩擦角ρv蝸輪資料錫青銅鋁青銅灰鑄鐵蝸桿齒面硬度≥45HRC<45HRC≥45HRC≥45HRC<45HRC滑動(dòng)速度vsfvfvfvfvρvfv(m/s)ρvρvρvρv10o456o17ˊ6o51ˊ10o12ˊ0.01810o12ˊˊ5o09ˊ5o43ˊ7o58ˊ0.1407o58ˊ9o05ˊ4o34ˊ5o09ˊ7o24ˊ0.1307o24ˊ7o58ˊ3o43ˊ4o17ˊ5o43ˊ0.1005o43ˊ6o51ˊ3o09ˊ3o43ˊ5o09ˊ0.0905o09ˊ5o43ˊ2o35ˊ3o09ˊ4o00ˊ0.0704o00ˊ5o09ˊ2o17ˊ2o52ˊ3o43ˊ0.0653o43ˊ4o34ˊ2o00ˊ2o35ˊ3o09ˊ0.0553o09ˊ4o00ˊ1o43ˊ2o17ˊ2o52ˊ1o36ˊ2o00ˊ2o35ˊ1o22ˊ1o47ˊ2o17ˊ1o16ˊ1o40ˊ2o00ˊ1o02ˊ1o29ˊ1o43ˊ0o55ˊ1o22ˊ0o48ˊ1o09ˊ0o45ˊ注：關(guān)于硬度≥45HRC的蝸桿，ρv值系指Ra<0.32~1.25μm，經(jīng)跑歸并充分潤(rùn)滑的狀況。101西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表5-2蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油粘度及潤(rùn)滑方法滑動(dòng)速度vS(m/s)<1<5～～～>25>510>115>125工作條件重載重載中載－－－－運(yùn)動(dòng)粘度υ40℃1000680320220150100682(mm/s)浸油噴油潤(rùn)滑，油壓（a）潤(rùn)滑方法浸油MP或噴油5.3蝸桿傳動(dòng)的熱均衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)效率低，發(fā)熱量大，若產(chǎn)生的熱量不可以實(shí)時(shí)閑逸，將使油溫高升，油粘度降落，油膜損壞，磨損加劇，甚至產(chǎn)生膠合損壞。所以對(duì)連續(xù)工作的蝸桿傳動(dòng)應(yīng)進(jìn)行熱均衡計(jì)算。在單位時(shí)間內(nèi)，蝸桿傳動(dòng)因?yàn)槟Σ梁馁Y產(chǎn)生的熱量為：Q1000P1(1)W式中：P1—蝸桿傳動(dòng)的輸入功率（KW）；η—蝸桿傳動(dòng)的效率。自然冷卻時(shí)單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)箱體外壁閑逸到四周空氣中的熱量為：Q2KSA(t1t0)W2式中：KS為散熱系數(shù)，可取Ks=(8～17)W/m℃，通風(fēng)優(yōu)秀時(shí)取大值；A為散熱面積2為箱體內(nèi)的油溫，一般取許用油溫[t1]=60～80℃，最高不超出90℃；t0為周（m）；t1圍空氣的溫度，平常取t0=20℃。按熱均衡條件Q1=Q2，可得工作條件下的油溫為：t11000(1)P1t0≤t1（5-3）KSA102西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）a）b)c)圖5-1蝸桿傳動(dòng)的散熱方法若工作溫度超出許用溫度，可采納以下舉措：①在箱體殼外鑄出散熱片，增添散熱2面積A。②在蝸桿軸上裝電扇（圖5-1a），提高散熱系數(shù)，此時(shí)Ks≈20～28W/m℃。③加冷卻裝置。在箱體油池內(nèi)裝蛇形冷卻管，或用循環(huán)油冷卻。103西安工業(yè)大學(xué)連續(xù)教育學(xué)院