【文章內容簡介】 = m) 工作軸： Tw=9550Pw/nw=( N m) 將以上求得的運動和參數、各軸之間的傳動比及效率列表 、表 。 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 10 表 傳動裝 置的運動參數和動力參數 參 數 電動機軸 1軸 2軸 工作軸 轉速/r min1 1470 功率 P/W 185 111 轉矩 T/N m 表 各軸之間的傳動比及效率 參數 1軸 2軸 傳動比 i 40 35 效率 ? 表 各軸的運動參數表 軸號 功率 )(kwP 轉矩 (Nm) 轉速(r/min) 傳動 i 效率 ? 輸入 輸出 輸入 輸出 電機軸 185 1470 1 1軸 40 2軸 111 35 工作軸 8 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 11 4 蝸桿的傳動設計 高速級的傳動設計 蝸桿傳動多在需要交錯軸間傳遞運動及動力的場合使用。通常交錯角為?90 ，一般蝸桿為主動力。其主要優(yōu)點為傳動比大，工作平穩(wěn)，結構緊湊，當蝸桿導程角小于摩擦角是可以自鎖。其缺點是效率低，需用貴重的有色金屬。蝸桿傳動的類型有多種，本文根據需要選用了普通的圓柱蝸桿 —— 阿基米德蝸桿。 蝸桿傳動材料的選擇 在蝸桿傳動中，普通齒輪傳動中齒輪所發(fā)生的點蝕、彎曲、折斷、膠合和磨損等失效形式必然都可能出現。更特殊的是由于蝸桿傳動在齒面間有較 大的相對滑動，磨損、發(fā)熱、膠合的想象就更容易發(fā)生。 基于蝸桿傳動的特點，蝸桿副的材料組合首先要求具有良好的減摩、耐磨、易于跑合的特性和抗膠合能力，此外要求有足夠的強度。由于轉速不高、功率不大，蝸輪材料選用 ZQAl94，砂模鑄造， [σ H]=250MPa；蝸桿材料選用 40Cr，表面調質，硬度為 241~286HBS。 選擇齒數 查機械設計手冊，取 Z1=2， Z2=80 驗算滑動速度 )3839。425( rc t a n11 ?? ??? ?? 即d mZ )s/m( os100060 11 ???? ??? nd 式中 Z1—— 蝸桿頭數； m—— 模數， mm； d1—— 蝸桿分度圓直徑， mm； λ—— 蝸桿分度圓柱上螺旋升角； s? —— 滑動速度， m/s。 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 12 所以，根據設計要求，原材料選擇是合適的。 按齒面接觸強度進行設計 傳動中心矩計算公式如下： ? ?23limlim2HHhnE SZZ ZZKTa ??? ? （ 41） (1) 確定作用在蝸輪上的轉矩 1T = m (2) 確定載荷系數 K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布系數 KA= (3) 確定彈性影響系數 EZ 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 EZ =147 21MP (4) 確定接觸系數 ?Z 先假設蝸桿分度圓 d1和傳動中心矩 a 的比值 ?ad ，從圖 1118 可查得?Z = (5) 確定接觸疲勞極限 ][ limH? 根據蝸輪材料為 ZCuSn10P1，蝸桿螺旋齒面硬度 45HRC，可從表 117中查得無蝸輪的基本許用應力 ][ limH? =265MPa (6) 確定接觸疲勞最小安全系數 ][ limHS 根據推薦值可取 ][ limHS = (7) 確定壽命系數 7 2 0 0 0103 0 083 ?????hL 00250 00250 00 66 ????hh LZ (8) 計算中心距 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 13 ? ?23limlim2HHhnE SZZ ZZKTa ??? ? （ 42） ? ? 323 ???????a 取中心矩 a=60mm 這時 202101 ??ad， 39。?Z = 由圖 1118查得，因為 39。?Z ?Z ， 因此以上計算結果可用。 蝸輪蝸桿的主要參數和幾何尺寸 確定蝸桿的頭數 1Z )2 2 (/)(1????? iaZ 確定模數 m ? ? ? ?~~ 2???? Zam 蝸桿分度圓直徑 202 0 8 7 7 ???? ad 查機械設計書表 113，取標準值 d1=20mm， 直徑系數 q=10 齒頂圓 mmqmda )210(8)2(1 ?????? 齒根圓 df1=m()= 分度圓導程角 80/82/ 11 ??? dmztg ? ??r 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 14 蝸桿軸向齒寬 21 ??? Zmb 蝸輪齒數 2Z = 1Z =80 驗算傳動比 i=40 傳動比誤差 % ?? ， 是允許的 蝸輪分度圓直徑 2d =20mm 實際中心距 a=1/2(d1+d2)= 74mm 蝸輪寬 度 mmmdmb 12 ????????? ???????????? ??? 蝸桿圓周速度 smndv/0 0 060/9 6 1 0 0 060/111??????? ? 相對滑動速度 smvvs/ o s/c o s/1????? 當量摩擦系數 查機械設計書表 136，???vv?? 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 15 主要尺寸 根據以上計算結果，可以得到蝸桿傳動的主要尺寸，如表 所示。 表 41 蝸桿傳動的主要尺寸 名 稱 符 號 蝸 桿 蝸 輪 模數 m 頭數 z 2 80 分度圓直徑 d 20 中心距 a 74 齒頂圓直徑 da 齒根圓直徑 df 蝸桿 最大外圓直徑 de2 齒頂圓弧半徑 Ra2 齒根圓弧半徑 Rf2 蝸輪輪緣寬度 b 22 蝸桿分度圓柱上螺旋升角 λ 3839。425? 齒距 p 特性系數 q 20 壓力角 ?20 螺旋方向 左旋 蝸桿變位系數 X 0 熱平衡計算 蝸桿傳動的特點是效率較低，發(fā)熱量較大。在工作中就可能出現齒面磨損加劇，甚至引起齒面膠合的情況。出現工作失效的原因在于散熱不充分，溫度過高，使?jié)櫥宛ざ冉档?，減減小潤滑作用。因此，閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算。熱平衡計算的原理是：閉式蝸桿傳動正常連續(xù)工作時，有摩擦產生的熱量應小于或等于箱體表面散發(fā)的熱量，以保證溫升不超過允許值。公式為： ? ?1211000 ttkAP ??）（ ? （ 43） 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 16 式中， P=，在通風良好的條件下，取 k=15W/(m2 C? )，取允許潤滑油工作溫度 ? ? Ct ?751 ? ，室溫 Ct ?202 ? ， ?? 。 將以上數據帶入計算得箱體所需有效散熱面積 A 為： ? ?? ?? ? ? ?221 11000 mktt nPA ?? ?? （ 45） 這將為箱體設計和是否考慮采取散熱措施提供依據。 在實際使用中，蝸輪輪齒折斷的情況很少發(fā)生，這是因為蝸輪輪齒彎曲強度所限定的承載能力，超過齒面點蝕和熱平衡計算所限定的承載能力。而只有在蝸輪采用脆性材料，并且受強烈沖擊的傳動等少數情況下，折斷現象才會出現，此時計算彎曲強度才有實際意義。 低速級的傳動設計 桿的傳動類型 ,138wP? 35?i min/ rn ? 根據 GB/T10085— 1998 選擇 ZA 選擇材料 蝸 桿材料選用 40Cr，表面調質，硬度為 241~286HBS。蝸輪用 ZCuSn10P1,金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵 HT200 制造 按計齒面接觸疲勞強度計算進行設計 （ 1）根據閉式蝸桿傳動的設計進行計算，先按齒面接觸疲勞強度計 進行設計，再校對齒根彎曲疲勞強度。由文獻 [1]P254 式（ 1112）， 傳動中心距 3 2()HZeZa KT ??? （ 46） 由 前面的設計知作用在蝸輪上的轉矩 T2，按 Z1 =2,估取 ?? ，則： 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 17 662121216 5 10 10 10 PPTnniNm?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? （ 2）確定載荷系數 K 因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數 ??K ；由文獻 [1]P253 表 115 選取使用系數 ? ；由于轉速不大，工作沖擊不大，可取動載系 ?vK ；則 5 1 5 1AvK K K K?? ? ? ? ? （ 47） （ 3）確定彈性影響系數 EZ 因選用的是 45 鋼的蝸桿和蝸輪用 ZCuSn10P1 匹配的緣故，有 21160MPaZE ? （ 4）確定接觸系數 Z? 先假設蝸桿分度圓直徑 1d 和中芯距 a 的比值 1 ? ，從文獻 [1]P253 圖1118 中可查到 ?? （ 5）確定許用接觸應力 ? ?H? 根據選用的蝸輪材料為 ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度 ＞45HRC，可從文獻 [1]P254 表 117 中查蝸輪的基本許用應力 ? ?39。 268H MPa? ? 應力循環(huán)次數 ? ? 72 9606 0 6 0 1 1 8 3 0 0 8 3 . 5 5 7 4 1 03 1 . 0 8 7 5hN jn L? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 壽命系數 8 7710 0 . 8 5 3 33 . 4 3 5 7 4 1 0HNK ??? 則 ? ? ? ? 39。 0 .8 5 3 3 2 6 8 2 2 8 .6 8 7 5H H N HK M P a M P a??? ? ? ? ? （ 6）計算中心距 : 3 321 6 0 2 . 9 1 . 0 5 1 8 1 7 . 2 1 0 ( ) 1 2 9 . 52 2 8 . 6 8 7 5a m m?? ? ? ? ? （ 48） 取 a=160mm，由 i=35，則從文獻 [1]P245 表 112 中查取，模數 m=4 蝸桿分度圓西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 18 直徑 1 80d mm? 。 從圖中 1118 中可查39。 ? ?，由于 39。Z? ＜ Z? ，即以上算法有效。 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸 （ 1）蝸桿 軸向尺距 maP ?? = 直徑系數 q= md1 =40 齒頂圓直徑 mmmhdd aa 482 *11 ??? 齒根圓直徑 mmcmhdd af )(2 *11 ???? 分度圓導程角 1a r c ta n 1zq? ??? 蝸桿 軸向齒厚 1 1 2 .5 6 6 42as m m m??? 蝸桿的法向齒厚 c os 12 .5 66 4 c os 5. 71 12 .5 04 0nas s m m?? ? ? ? ? （ 2）蝸輪 蝸輪齒數 702?z , 變位系數 2 0x? 驗算傳動比 2170 352zi z? ? ? ， 這時傳動比誤差為： 3 1 3 1 .0 8 7