蜗杆蜗轮的设计计算

1、蜗杆蜗轮的设计计算一、选择蜗杆传动类型、精度等级精度为: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, 8C-GB10089-88o二、选择蜗杆蜗轮材料硬度为45考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆用45号钢表面淬火， 55HRC,蜗轮边缘采用ZCuSnlOPl,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"50,传动比251时,Zj = Z1 i =51nj = 1.6=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S 加=22OM丙滑动速度:60U、= = -_ =

2、1.47/n/>cos r cos4'34,26r,采用浸油润滑，由参考文献2图8-4-2查得：耳以站求得根据参考文献2表8-4-4 Ar = 60Z,，设计工作寿命t-12000小时,N = 60/M = 60'12000 = 1.97 1(f51根据N = L97'IO、，由图8-4-4查得乙v=0，.91,许用接触应力为|S7J=|5z/jXZsXZA, = 220* °.93 0.9 I = I SO.Wpa五、计算蜗轮输出转矩T2估算传动效率U =9550'他 “550 好57心丄 “.3ES坷1400六、确定模数加和蜗杆分度圆直径刃由

3、公式可得：-T-.03 aJ?因载荷较平稳，取载荷系数k=l. 1,则nr df評5150 § *51 186舌1.1 31.3 I =87ww查参考文献表8-4-2得，力妬二眇伽加取 m=2mm, dl=22. 4mm,q 二 11.2, r=5° 6 8" o七. 主要尺寸计算蜗杆:分度圆直径：dl=22. 4mmx齿顶圆直径：4产q+2qG = 22.4 + 2 1 2=26.4/n/n 齿根圆直径：dn = q 2(力，= 22.4 - 2(1 *().2>z 2 = 17.6/>)蜗轮：2 = 106/i/n分度圆直径：4"咤=2&

4、quot; 51 =102咖； 齿顶圆直径：42二必+2力；”"(2 4<2' 齿根圆直径dr2 =d2 2( h； +c )jd =102- 2(1 +0.2)z 2 二 97.2/ww2 =10。皿刀，取 de2二 108mm蜗轮外圆直径：4J5+1皿= 106 + 1.5蜗轮齿宽：2 £0.754=0.75' 26.4 = 19.8 >flz7<?/zM7 中心距：a =+/ +2C./7J)=g(22.4 +102 - 2> =60.2mm八、蜗轮齿面接触强度校核厅Adz由参考文献表8-4-9,可得53严£吋由于儿何

5、参数已经确定，故A与尬可按已知的儿何参数重新计算dg22.4Z 1400.19100cosr19100 cos5r6,8n由参考文献2表8-4-15用插值法查得r®=2,2'6则蜗轮副啮合效率为 h * 20% 血 ° 8 " 100% -69.5%tan(r4-fg)can(3?6啾”42 12W处取轴承效率力2 =99%,搅油及溅油效率九=97.5%,则蜗杆传动的总效率为:/1 =勺也劝了 =69.5%" 99%' 97.5% =65.36%由此可得: 9550 业=9550 吐3口1 = 27.282細 n14008-4-9 取由于

6、4 <3山几，由参考文献表kl=l, k2=l, k3=l, k4=l. 52, k5=l. 15,k6=0. 75,贝9* = £&&£££ =r V I* 1.52* 1 15" 0.75=1311将此时的&与吃代入蜗轮齿面接触强度校核公式，得:*14783 fkT=18314783 13山272个102" V 22.4显然0円»,所以满足接触强度要求。九、散热计算由公式R=1000PQ得，传动损耗的功率为: 几=I OOOp,(l h) =1000 02(卜 0.6536) = 4 丨.6

7、妙由公式久=M心)和设计要求Pc £ A可推出:屮一fj考虑到通风良好，取"15炉S" C,仅二93°C,作20°C,贝ljA3 ,=0.036/77215 (95 - 20)若蜗杆减速部分散热的计算面积月不满足以上条件，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，片=600砌殖，亠丄=54M/。二. 初步估算轴的最小直径山公式得:取 dmirP6nini三. 确定各轴段的直径和长度

8、根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度，如图4-1 所示。图4-1蜗杆轴DI、Do段：DI、D5段轴径山轴承内圈孔来决定，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,由10m,XAmm,D1二2Amm, T=9nunc 因此，轴径 dl二dSJOnvn, L 1=20mm, Z戻70她。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，ill于两处轴承型号相同，考虑到加工安装的方便，取松YQ16m, L2=bmm, L4=mmD3段：D3段为蜗杆蜗轮啮合部分，取d#22mnb L3mm. 两轴承的中心跨度为174/2如

9、 轴的总长为250/z2zz?o四. 蜗杆轴的校核（1）作用在蜗杆轴上的载荷由公式得:P7； =9.55" 10 =9.55' I 0&n则圆周力：轴向力：径向力：=81 H.57NKinm1400T2 = 27.2XArx/j = 272X5.96 Nxjnm2厂 _2 818.5722.4= 73.07iV竺工汕5.财“d、102Fr =F tl tana =535 tan 20° =194.7 N图4-2蜗杆轴向受力分析切向力:535F =5I7.6/Vcos a牯 cos r cos 20°* cos5 6 'S*1 （2）计算支反

10、力04.534.5图4-3轴的水平面支反力水平面支反力（如图4-3）:=36.54/V169垂直面支反力（如图4-4）:Rav = Ft Rrv =194.7 57.17 =137.53N .gJ 94?： 84.5.注：2_2忠2 小169*4+A（3）弯矩计算水平面弯矩（如图4-5）:K“ = R 首严、=36.54" *4.5 = 3087.63 Nxzm/m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）:Mevl = R曲=137.53 «4.5 = 1 162L297VX/ZJ/WMCV2 =x/2 =57.17" 84.5 = 4830.87 Nxj/j/m合成弯矩（如图4-7）:.Wn JMc, + 忖“J J3Q87.63 N 162129彳-l2024iVXrm/Mri = Ju j