吴昊蜗轮蜗杆减速器的设计

1、3蜗轮蜗杆减速器的设计由已知数据，。3.1蜗轮蜗杆的选择3.1.1选择蜗杆传动的类型 根据GB/T100851998 选择渐开线蜗杆（ZI）。3.1.2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HRC。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。3.1.3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。由式（11-12），传动中心距（1） 确定作用在蜗轮上的转矩按，估取效率，则 （2

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；由表11-5选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数；则（3） 确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故。（4）确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，从图11-18中可查得。（5）确定许用接触应力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45 HRC,可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。应力循环次数寿命系数则（6） 计算中心距取中心距，因，故从表11-2中取模数，蜗杆分度圆直径。这时，从图11-18中可查得接触系数，因为，因此以上计算结果可用。3.1.4蜗杆与蜗轮

3、的主要参数与几何尺寸（1） 蜗杆轴向齿距直径系数齿顶圆直径齿根圆直径分度圆导程角蜗杆轴向齿厚（2） 蜗轮蜗轮齿数；变位系数；验算传动比，这是传动比误差为，是允许的。蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆的直径 蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径3.1.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据，从图11-19中可查得齿形系数。螺旋角系数许用弯曲应力从表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力。寿命系数 弯曲强度满足目的。3.1.6验算效率已知；与相对滑动速度有关。从表11-8中用插值法查得、代入式中得，大于原估计值，因此不用重算。3.1.7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

4、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。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度。3.2蜗杆轴的设计计算蜗杆上的功率，转速，则转矩为3.2.1按扭矩初算轴径选用45钢调质，硬度为217-255HBS。根据表15-3，取考虑到有键槽，将直径增大7%，则因此选3.2.2蜗杆的结构设计图3-1（1） 蜗杆上零件的定位，固定和装配一级蜗杆减速器可将蜗轮安排在箱体中间，两对轴承对称分布，蜗杆由轴肩定位，蜗杆周向用平键连接和定位。段：轴的最小直径为安装联轴器处的直径，故同时选用联轴器的转矩计算，

5、查表14-1，考虑到转矩变化很小，估取，则：查标准GB/T5014-2003或手册，选用TL4型弹性柱销连轴器，其公称转矩为63000。半联轴器的孔径，故取，半联轴器的长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度，故取轴上键槽键宽和键高以及键长为，即键 GB/T1096-2003。表3-1型号公称转矩（Nm)许用转速（r/mini）L1（mm）L2（mm）轴的直径（mm)TL4634200385220段：取，因此，轴承盖的总长为25mm，根据拆装的方便取端盖外端面距联轴器右端面间的距离为，所以，。段：在这一轴段安装的是轴承，可以选用深沟球轴承，根据，选用03系列的6311深沟球轴承，因为轴承的宽度，内径为

6、，取套筒的长度为26mm，所以取这一段的长度，。段：取轴肩高度为4.5mm，所以，长度取适宜即可，这里取。段：这一轴段为蜗杆的螺旋线，按照上述计算所得，取，为分度圆的直径，长度取=108mm，段：和段的设计一样，在这一轴段上不需要安装其他零件，所以取，。段：这一轴段安装一对圆锥滚子轴承，参照工作要求取03系列，30331圆锥滚子轴承，查手册得该轴承的宽度，内经为55mm，选取定位套筒的长度为20mm，故该轴段的直径，长度。 至此，蜗杆的各个轴段的直径和长度都已经确定。3.3蜗轮轴的设计计算选用45钢调质，硬度为217-255HBS。根据表15-3，取考虑到有键槽，将直径增大10%，则因此选。图

7、3-2（1）蜗轮轴上零件的定位和直径长度蜗轮与轴之间用平键进行周向定位，用轴肩进行轴向定位。段：与联轴器相配合的这一轴段，根据联轴器的选择可以取，=70mm。段：安装轴承端盖，根据选取的端盖规格，可以确定，。段：主要是安装轴承，受到轴向和径向力，选取圆锥滚子轴承，型号为30216，宽度为，内径为80mm，选取套筒的长度为75mm，所以该轴段直径为，长度。段：与蜗轮配合，根据蜗轮尺寸确定=90mm，。段：轴肩的高为8mm，所以，长度取=10mm。段：这一轴段处选取的圆锥滚子轴承宽度为28mm，内径为80mm，所以选取，。 至此，蜗轮轴上的各个轴段的直径和长度都已经确定。3.4蜗杆的强度校核首先根

8、据轴的结构图3-1做出轴的计算简图3-3。在确定轴承的支点的位置时，应从手册中查取得值。对于6311深沟球型轴承，查得，30331圆锥滚子轴承的，所以跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图3-3，如图3-4，可以看出中间截面是轴的危险截面。现将计算的截面的 、 及 的值计算过程及结果如下： 表4-1载荷HV支反力515.48515.48187.62187.62弯矩M总弯矩M扭矩T=159800图3-3 弯矩图扭矩图在进行校核时，承受最大弯矩和最大扭矩的截面为危险截面，校核这一截面即可，即C截面。扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，所以轴的计算应力为： MPa前面已经选定轴的材料为45钢，由表15-1查得=60MPa。因此，故安全。3.5蜗轮轴的强度校核首先根据轴的结构图3-2做出轴的计算简图3-4。在确定轴承的支点的位置时，应从手册中查取得值。对于型号为30216圆锥滚子轴承，查得，所以跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图3-3，如图3-4，可以看出中间截面是轴的危险截面。现将计算的截面的 、 及 的值计算过程及结果如下： 表4-2载荷HV支反力515.48515.48187.62187.62弯矩M总弯