蜗杆传动例题

1、退出退出下一页下一页上一页上一页 【例题例题】 试设计一搅拌机用的闭式蜗杆减速器中的普通圆试设计一搅拌机用的闭式蜗杆减速器中的普通圆柱蜗杆传动。已知：输入功率柱蜗杆传动。已知：输入功率P=9KW，蜗杆转速，蜗杆转速n1=1450 r/min，传动比传动比i12=20，搅拌机为大批量生产，传动不反向，工作载荷较，搅拌机为大批量生产，传动不反向，工作载荷较稳定，但有不大的冲击，要求寿命稳定，但有不大的冲击，要求寿命Lh为为12000 h。 【解解】1、选择蜗杆传动类型选择蜗杆传动类型 根据根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。 2、选择材料选择材料

2、根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传递的功率不大，速度根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜。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，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。制造。退出退出下一页下一页上一页上一页 3、按齿面接触疲劳强度进行设计、按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式

3、蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行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。设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。 1）确定作用在蜗杆上的转矩）确定作用在蜗杆上的转矩 T2 按按z1=2，估取效率，估取效率=0.8，则，则mmNmmN/.T 9484002014508091055962 2）确定载荷系数确定载荷系数K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数K=1=1由由 选取使用系数选取使用系数KA=1.15表表11-522212)480(HZKTdm退出退出下一页下一页上一页上一页21. 105. 1115. 1

4、KKKKVA 由于转速不高，冲击不大，可取动载系数由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.05 3）确定弹性影响系数确定弹性影响系数ZE 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE=160MPa1/2 5）确定许用接触应力确定许用接触应力H 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度杆螺旋齿面硬度45HRC，可从，可从 中查得蜗轮的基本许用中查得蜗轮的基本许用应力应力H=268MPa。表表11-7 4）确定蜗轮齿数确定蜗轮齿数Z2Z2 212 2040zi z 退出退出下一页下

5、一页上一页上一页应力循环次数应力循环次数寿命系数寿命系数则则MPaMPaKKLjNHHNHHNhn2182688134. 0 8134. 01022. 5101022. 512000201450160607772 8因因 z=2，故从，故从 中取模数中取模数 m=8mm蜗蜗 杆分度圆直径杆分度圆直径d1=80mm。表表11-2223122480()3477.17Hm dKTmmZ6）计算计算21m d退出退出下一页下一页上一页上一页 4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 1）蜗杆蜗杆 轴向齿距轴向齿距pa=25.133mm；直径系数；直径系数q=10；齿顶圆直径；齿

6、顶圆直径da1=96mm；齿根圆直径；齿根圆直径df1=60.8mm；分度圆导程角；分度圆导程角=1101836；蜗杆轴向齿厚蜗杆轴向齿厚sa=12.5664mm。 2）蜗轮蜗轮 222222228 403202(3202 8)3362(3202 1.2 8)300.8aaffdmzmmmmddhmmmmddhmmmm 蜗轮分度圆直径蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮齿根圆直径2211(200336)3222garadmmmm蜗轮咽喉母圆半径蜗轮咽喉母圆半径退出退出下一页下一页上一页上一页5、校核齿根弯曲疲劳强度、校核齿根弯曲疲劳强度53. 1 2212FFaFYYmdd

7、KT 当量齿数当量齿数223340 42.42cos(cos11.31 )vzz 根据根据zv2=43.48，从，从 中可查得齿形系数中可查得齿形系数Yfa2=2.38。图图11-19FNFFKY 9192. 014031.1111401 螺旋角系数螺旋角系数许用弯曲应力许用弯曲应力 从从 中查得由中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯应制造的蜗轮的基本许用弯应力力F=56MPa.表表11-8退出退出下一页下一页上一页上一页6710 0.6445.22 10 56 0.64436.0861.53 1.21 9484002.38 0.919218.29880 320 8FNFFKMPa

8、MPaMPaMPa寿命系数寿命系数弯曲强度要求是满足的。弯曲强度要求是满足的。6验算效率验算效率tan(0.950.96)tan()v=1101836=11.310与滑动速度有关与滑动速度有关arctanvvf= v1 / cos 6.194m/s6.194m/svS = v2 2+ v1 2退出退出下一页下一页上一页上一页v v从表中查得代入从表中查得代入式中得式中得v6、精度等级公差和表面粗糙度的确定、精度等级公差和表面粗糙度的确定v 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速速v器，从器，从GB/T 10089-1988。然后由有关

9、手册查得要求的公差。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度，此处从略。项目及表面粗糙度，此处从略。v 7、热平衡核算热平衡核算( (从略从略) )v 8、绘制工作图绘制工作图( (从略从略) )arctan1.1687vvf0.860.8表表11-2 普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配中心距中心距a/mm模数模数m/mm分度圆分度圆直径直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆蜗杆头数头数z1直径直径系数系数q分度圆分度圆导程角导程角蜗轮蜗轮齿数齿数z2变位系数变位系数x2405011818118.0031047628200401.258

10、2031.25116.003343549-0.500506322.43517.92311386282+0.040+0.440501.62051.2112.54342651-0.500290525417444163802871.68117.50316146182+0.125+0.25040（50）（63）222.489.6111.205060829（39）（51）-0.100（-0.100）（+0.400）210072941939146281043返回返回下一页下一页中心距中心距a/mm模数模数m/mm分度圆分度圆直径直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆蜗杆头数头数z1直径直径系数系数q分度圆分度

11、圆导程角导程角蜗轮蜗轮齿数齿数z2变位系数变位系数x280100235.5142117.75313286282+0.12550（63）（80）2.528175111.205060829（39）（53）-0.100（+0.100）（-0.100）21007294193914628104310045281.25118.003104762063（80）（100）3.1535.5352.25111.275041529（39）（53）-0.1349（+0.2619）（-0.3889）21003484193229628015012556555.66117.77831310（续表（续表11-2）返回返回上一

12、页上一页下一页下一页中心距中心距a/mm模数模数m/mm分度圆分度圆直径直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆蜗杆头数头数z1直径直径系数系数q分度圆分度圆导程角导程角蜗轮蜗轮齿数齿数z2变位系数变位系数x280(100)(125)440640110.005423831(41)(51)-0.500(-0.500)(+0.750)211183642148056305750160711136117.753132862+0.125100(125)(160)(180)5501250110.005423831(41)(53)(61)-0.500(-0.500)(+0.500)(+0.500)21118364

13、2148056305750200902250118.0031047620125(160)(180)(200)6.3632500.47110.005423831(41)(48)(53)-0.6587(-0.1032)(-0.4286)(+0.2460)2111836421480563057502501124445.28117.7783131061+0.2937（续表（续表11-2）返回返回上一页上一页下一页下一页中心距中心距a/mm模数模数m/mm分度圆分度圆直径直径d1/mmm2d1/mm3蜗杆蜗杆头数头数z1直径直径系数系数q分度圆分度圆导程角导程角蜗轮蜗轮齿数齿数z2变位系数变位系数x21

14、60(200)(225)(250)8805120110.005423831(41)(47)(52)-0.500(-0.500)(-0.375)(+0.250)211183642148056305750注：注：1）本表中导程角本表中导程角小于小于330的圆柱蜗杆均为自锁蜗杆。的圆柱蜗杆均为自锁蜗杆。 2）括号中的参数不适用于蜗杆头数括号中的参数不适用于蜗杆头数z1=6时。时。 3）本表摘自本表摘自GB/T10085-1988。（续表（续表11-2）返回返回上一页上一页工作类型工作类型载荷性质载荷性质均匀、无冲击均匀、无冲击不均匀、小冲击不均匀、小冲击不均匀、大冲击不均匀、大冲击每小时启动次数每小时启动次数50起动载荷起动载荷小小较大较大大大KA11.151.2表表 11-5 使用系数使用系数KAHT200HT1503448砂模铸造砂模铸造2840砂模铸造砂模铸造灰铸铁灰铸铁6490金属模铸造金属模铸造5780砂模铸造砂模铸造铸铝铁青铜铸铝铁青铜ZCuAl10Fe32632金属模铸造金属模铸造2226砂模铸造砂模铸造铸锡锌铅青铜铸锡锌铅青铜ZCuSn5Ph5Zn54056金属模铸造金属模铸造2940砂模铸造砂模铸造铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn10P1双侧工