蜗杆蜗轮的设计计算

蜗杆蜗轮的设计计算 一、选择蜗杆传动类型、精度等级 由于传动的功率不大，速度也不高，故选用阿基米德圆柱蜗杆传动，精度为：8C-GB10089-88。 二、选择蜗杆蜗轮材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆用45号钢面淬火，硬度为45～55HRC，蜗轮边缘采用ZCuSn10P1,金属模铸造。 三、初选几何参数 查参考文献[2]表8-4-4，初定中心距,传动比时， r=4°34′26″ 四、确定许用接触应力 查参考文献[2]表8-4-9知,当蜗轮材料为铸青铜时， 由表8-4-10查得 滑动速度： 采用浸油润滑，由参考文献[2]图8-4-2查得： 根据参考文献[2]表8-4-4,，设计工作寿命t=12000小时，求得 根据，由图8-4-4查得，许用接触应力为 五、计算蜗轮输出转矩T2 估算传动效率 六、确定模数m和蜗杆分度圆直径d1 由公式可得： 因载荷较平稳，取载荷系数k=1.1,则 查参考文献[2]表8-4-2得，，取m=2mm，d1=22.4mm，q=11.2，r=5°6′8″。 七、主要尺寸计算 蜗杆: 分度圆直径：d1=22.4mm； 齿顶圆直径：； 齿根圆直径： ； 蜗轮： 分度圆直径：； 齿顶圆直径：； 齿根圆直径 ：； 蜗轮外圆直径：，取de2=108mm 蜗轮齿宽：,取b2=18mm 中心距： 八、蜗轮齿面接触强度校核 由参考文献[2]表8-4-9，可得 由于几何参数已经确定，故k与T2可按已知的几何参数重新计算 由参考文献[2]表8-4-15用插值法查得，则蜗轮副啮合效率为 取轴承效率，搅油及溅油效率，则蜗杆传动的总效率为： 由此可得： 由于，由参考文献[2]表8-4-9取k1=1,k2=1,k3=1,k4=1.52,k5=1.15， k6=0.75，则 将此时的k与T2代入蜗轮齿面接触强度校核公式，得： 显然，所以满足接触强度要求。 九、散热计算 由公式得，传动损耗的功率为： 由公式和设计要求可推出： 考虑到通风良好，取,t1=95℃,t2=20℃，则 若蜗杆减速部分散热的计算面积A不满足以上条件，可以采用强迫冷却方法或增加散热计算面积的方法来满足散热要求。 蜗杆轴的设计 一、蜗杆轴的材料选择及确定许用应力 考虑蜗杆轴主要传递我轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。因此，蜗杆材料选用45钢，正火处理，,。 二、初步估算轴的最小直径 由公式得： 取dmin=6mm 三、确定各轴段的直径和长度 根据各个零件在轴上的定位和装拆确定轴的形状及直径和长度,如图4-1所示。 图4-1 蜗杆轴 D1、D5段：D1、D5 段轴径由轴承内圈孔来决定，考虑到轴所传递功率不大，转速较低，选用推力球轴承，型号为51100，d=10mm，d1=11mm，D=24mm，D1=24mm，T=9mm。因此，轴径d1=d5=10mm，L1=20mm，L5=70mm。 D2、D4段：D2段左端对轴承起轴向固定作用，D2段右端对轴承起轴向固定作用，由于两处轴承型号相同，考虑到加工安装的方便，取d2=d4=16mm，L2=55mm，L4=55mm。 D3段：D3段为蜗杆蜗轮啮合部分，取d3=22mm，L3=50mm。 两轴承的中心跨度为174mm，轴的总长为250mm。 四、蜗杆轴的校核 ⑴ 作用在蜗杆轴上的载荷 由公式得： 则圆周力： 轴向力： 径向力: 图4-2 蜗杆轴向受力分析 切向力： ⑵ 计算支反力   图4-3 轴的水平面支反力 水平面支反力（如图4-3）： 垂直面支反力（如图4-4）： ⑶ 弯矩计算 水平面弯矩（如图4-5）: 图4-5 水平弯矩图 图4-6 垂直弯矩图 图4-7 合成弯矩图 垂直面弯矩(如图4-6)： 合成弯矩（如图4-7）： ⑷ 弯扭合成强度校核 截面C处当量弯矩： 由参考文献[3]公式（17-5）可得 故蜗杆轴的强度足够。