蜗轮蜗杆设计

蜗杆传动设计
例1：某轧钢车间需设计一台普通圆柱蜗杆减速器，已知蜗杆轴输入功率P1=10Kw,转速n1=1450r/min，传动比i=20，要求使用10年，每年工作300日，每日工作16h，每小时载荷时间15 min，每小时启动次数为20~50次。

启动载荷较大，并有较大冲击，工作环境温度35~40o c。

解:
1、选择材料和加工精度
蜗杆选20CrMnTi，芯部调质，表面渗碳淬火，＞45HRC；
蜗轮选ZCuSn10Pb1，金属模制造；
加工精度8级。

2、初选几何参数
查表13-4-4，在13-287页。

当i=20时，Z1取2; Z2= Z1i=20×2=40 3、计算蜗杆轴传递的转矩T1
粗算传动效率η
见13-300页。

普通圆柱蜗杆传动：
η=(100-3.5 i )%=(100-3.5 20)%=0.843
蜗杆轴传递的转矩T1
公式按表13-4-12，在13-296页。

P1 10
T1=9550 =9550 = 65.86N.m
n1 1450
P1------蜗杆轴输入功率：Kw。

n1------蜗杆转速：r/min。

4、计算蜗轮轴传递的转矩T2
公式按表13-4-12，在13-296页。

T2= T1×i×η=65.86×20×0.843=1110N.m
5、确定许用接触应力σHP
查表13-4-13续表，在13-297页。

当蜗轮材料为锡青铜时：σHP=σHbP×Z VS×Z N
σHbP------N=107时蜗轮材料的许用接触应力。

N/mm2
Z VS------滑动速度影响系数。

Z N------寿命系数。

查表13-4-14，在13-297页。

得：
σHbP=220N/mm2
由图13-4-10，在13-300页，查得
滑动速度Vs=8.53m/S
采用浸油润滑，由图13-4-2，在13-298页。

求得
Z VS=0.86
由图13-4-4，在13-298页。

注中公式求得：应力循环次数N N=60n2t
(N------应力循环次数
t------总工作时间)
1450 15
N=60 ×10×300×16×=5.22×107
2060
根据N，由图13-4-4，在13-298页。

查得
Z N=0.81
前面出现过σHP=σHbP×Z VS×Z N
所以σHP=220×0.86×0.81=153 N/mm2
6、求载荷系数K
查表13-4-13，说明，在13-297页。

得知
K=K1K2K3K4K5K6
K------载荷系数
K1------动载荷系数
K2------啮合质量系数
K3------小时载荷率系数
K4------环境温度系数
K5------工作情况系数
K6------风扇系数
设V2＜3m/s，按表13-4-13，说明，在13-297页。

取K1=1 查表13-4-16，在13-298页。

8级精度时得：K2=1
查图13-4-5，注1，在13-299页。

得：
每小时载荷工作时间（min）
小时载荷率JC= ×100%
60（min）
15
= ×100%
60
=25%
由图13-4-5，在13-299页。

查得K3=0.63
查表13-4-17，在13-299页。

查得K4=1.52
查表13-4-18，在13-299页。

查得K5=1.2
由图13-4-6，在13-299页。

查得K6=0.76
所以K=1×1×0.63×1.52×1.2×0.76=0.873
7、计算m和q值
公式按表13-4-13，项目------接触强度设计公式------普通圆柱蜗杆传动。

在13-296页。

3 3 15150 2
m q ≥×KT2
Z2×σHP
3
15150 2
≥×0.873×1110 =18.11 mm
40×153
查表13-4-3，在13-286页。

3
取m q =20.8，则m=10, 所以q=9。

8、主要几何尺寸计算
1）蜗杆分度圆直径d1
公式按表13-4-10，项目------蜗杆分度圆直径d1。

在13-294页。

d1=qm=9×10=90 mm
2）蜗轮分度圆直径d2
公式按表13-4-10，项目------蜗轮分度圆直径d2。

在13-294页。

d2=m Z2=10×40=400 mm
3）中心距a
公式按表13-4-10，项目------中心距a。

在13-294页。

a=（d1+ d2 + 2 X2 m ）/2
X2------蜗轮移距系数。

X2=0
a = （90+400 ）/2 =245 mm
4）蜗杆齿顶圆直径d a1
公式按表13-4-10，项目------蜗杆齿顶圆直径d a1。

在13-294页。

d a1 =( q+2) m=(9+2) ×10=110
5）蜗轮喉圆直径d a2
公式按表13-4-10，项目------蜗轮喉圆直径d a2。

在13-294页。

d a2 = d2+2h a2
h a2------蜗轮齿顶高。

公式按表13-4-10，项目------蜗轮齿顶高。

在13-294
页。

h a2=m(h a☆+X2)
h a☆------齿顶高系数。

一般齿顶高系数h a☆=1
h a2=10（1+0）=10
d a2 = d2+2h a2=400+2×10=420
9、蜗轮齿面接触强度校核验算
公式按表13-4-13，项目------接触强度校核公式。

在13-296页。

14783 K T2
σH= ≤σHp
d2 d1
σH-------接触应力。

K-------载荷系数。

T2-------蜗轮轴传递的转矩。

d1-------蜗杆分度圆直径。

d2-------蜗轮分度圆直径。

σHp-------许用接触应力。

14783 0.873×1110
σH= =121.22 N/mm2 40090
因为σH＜σHp，所以接触强度够了。

9、工作图。