機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第5章蝸桿(編輯修改稿)
2025-02-03 19:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (q+2) da1=m(q+2) df1=m() df2=m() pa1=pt2= px=π m c= m a=(d1 + d2) m=(q+z2) 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和材料 失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 a. 失效形式： 齒面 點(diǎn)蝕 、 膠合 和 磨損 ，通常發(fā)生在 蝸輪 。 b. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 1)閉式： 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核 (Z2≥90)， 連續(xù)工作，要進(jìn)行 熱平衡計(jì)算 。 2)開式： 按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 * 蝸桿的剛度計(jì)算 為了防止蝸桿剛度不足引起的失效，應(yīng)進(jìn)行： 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 常用材料 材料 蝸輪齒圈采用 青銅 ： 減摩、耐磨性、抗膠合。 材料牌號(hào)選擇 （表 55） ： 高速重載蝸桿： 20Cr,20CrMnTi(滲碳淬火 56~62HRC) 或 40Cr 42SiMn 45 (表面淬火 45~55HRC) 一般蝸桿： 40 45 鋼調(diào)質(zhì)處理 (硬度為 220~250HBS) 蝸輪材料： vS ＞ 12 m/s時(shí) → ZCuSn10P1錫青銅制造。 vS ＜ 12 m/s時(shí) → ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅 vS ≤ 6 m/s時(shí) → ZCuAl10Fe3鋁青銅。 vS ＜ 2 m/s時(shí) → 球墨鑄鐵、灰鑄鐵。 蝸桿采用 碳素鋼 與 合金鋼 ： 表面光潔、硬度高。 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)承載能力計(jì)算 Ft2 Fr2 Fa2 Ft1 Fr1 Fa1 ω 2 法向力可分解為三個(gè)分力 : 圓周力 Ft 軸向力 Fa 徑向力 Fr 且有如下關(guān)系 Ft1 = Fa2 Fr1 = Fr2 Fa1 = Ft2 =2T1 / d1 =2T2 / d2 = Ft2 tanα T1 、 T2分別為作用在蝸桿與蝸輪上的扭矩 T2= T1 i η ω 1 α 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 ω 1 ω 1 伸出右手，四指順蝸桿轉(zhuǎn)向，則蝸桿所受軸向力的方向與拇指指向相同。 用手勢(shì)確定蝸輪的轉(zhuǎn)向： 左旋蝸桿：用左手判斷 ， 方法一樣 ω 2 ω 2 a r1 r2 1 2 p v2 1 2 p 右旋蝸桿 Fa1 Fa1 v2 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 1 2 p 蝸桿傳動(dòng)受力方向的判定： Fr1 Fr2 ω2 2)蝸輪切向力指向與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，且 Ft2=Fa1 ； 4)蝸輪蝸桿所受徑向力垂直于各自的軸線，且 Fr1=Fr2 ； 3)蝸桿切向力指向與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，且 Ft1=Fa2 ； 1)蝸桿所受扭矩 T1與轉(zhuǎn)動(dòng)方向 ω1相同； T1 T1 Ft1 Fa2 Ft1 Fa2 Ft2 Fa1 ω1 ω1 Fa1 Ft2 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 Ft2 Fa1 ω2 Ft1 Fa2 Fr2 Fr1 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 Fa3 Fa2 Ft1 Fa1 Ft2 Fr2 Fr1 ω1 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 一、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 MPa 蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力， MPa K載荷系數(shù)，取 K = KA Kv Kβ 蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 ][3 2 HEH a TKZZ ?? ? ????? ?32H2 ?????????????ZZTKa Emm ][ H?Zρ 接觸線長(zhǎng)度和曲率半徑對(duì)接觸強(qiáng)度的影響系數(shù)。 ZE材料系數(shù) 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 d1/a 影響系數(shù) Zρ ZC蝸桿 表 56 使用系數(shù) KA 工作類型 I II III 載荷性質(zhì) 均勻、無沖擊 不均勻、小沖擊 不均勻、大沖擊 每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù) 25 25~50 50 起動(dòng)載荷 小 較 大 大 KA 1 動(dòng)載系數(shù) Kv ， 當(dāng) V2 ≤3 m/s , Kv=1~ 當(dāng) V2 ＞ 3 m/s , Kv=~ 齒向載荷分布系數(shù) Kβ ，當(dāng)載荷平穩(wěn)時(shí) ,取 Kβ =1 當(dāng)載荷變化時(shí) ,取 Kβ =~ ZA,ZI,ZN,ZK蝸桿 圖 圓柱蝸桿傳動(dòng)的接觸系數(shù) Zρ 聊城大學(xué) 汽車學(xué)院 汽車工程系 表 58 灰鑄鐵及鑄鋁鐵青銅蝸輪的許用接觸應(yīng)力 [? H] MPa 材 料 滑動(dòng)速度 vs(m/s) 蝸 桿 蝸 輪 1 2 3 4 灰鑄鐵 HT150 206 166 150 127 95 灰鑄鐵 HT200 250 202 182 154 155 鑄鋁鐵青銅 ZCuAl10Fe3 250 230 210
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