【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （） 從文獻(xiàn)[3]表118中查得蝸輪材料基本許用應(yīng)力，又由文獻(xiàn)3知壽命系數(shù)： （）則可以得出蝸輪的許用彎曲應(yīng)力 （） 因此，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （）所以，蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是滿足的。 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T100891988圓柱蝸桿、蝸輪精度等級(jí)中選取8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f，標(biāo)注為8fGB/T100891988。表面粗糙度取根據(jù)情況選取。 熱平衡計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)由于效率低，所以工作時(shí)發(fā)熱量大，因此必須根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量等于同等時(shí)間內(nèi)的散熱量的條件進(jìn)行熱平衡計(jì)算以保證油溫穩(wěn)定的處于規(guī)定范圍內(nèi)。1．單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量： [3] （）式中 N1——為液壓馬達(dá)功率； ——為蝸桿蝸輪傳動(dòng)效率。2．單位時(shí)間內(nèi)的散熱量： [3] （）式中 ——為箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取，當(dāng)周圍空氣流通良好時(shí)，取較大值。 S——內(nèi)表面能被潤(rùn)滑油所飛濺到，而外表面有可為周圍空氣所冷卻的箱體表面積，單位是m2。本設(shè)計(jì)箱體表面積S近似算為 t0——油的工作溫度，一般情況下限制在,最高不應(yīng)高過(guò)80。 ta——周圍空氣的溫度，常溫情況下可取3．根據(jù)發(fā)熱量和散熱量相等即 = 的條件得出 所以蝸桿傳動(dòng)發(fā)熱量滿足要求。5 主要零件的強(qiáng)度校核 壓下螺絲的強(qiáng)度校核 由于壓下螺絲的長(zhǎng)、徑比小于5，因此不必進(jìn)行縱向彎曲強(qiáng)度（穩(wěn)定性）校核，只須進(jìn)行徑向的強(qiáng)度校核。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]中公式 （）式中 ——螺絲材料許用應(yīng)力，由螺絲材料42CrMo查參考文獻(xiàn)[2]得 （材料的拉伸強(qiáng)度=750MPa，壓下螺絲安全系） P———— 作用在單個(gè)螺絲上的軋制力：；d0——壓下螺絲螺紋內(nèi)徑，d0=。則壓下螺絲中實(shí)際計(jì)算應(yīng)力 所以，螺絲強(qiáng)度校核安全。 壓下螺母的強(qiáng)度校核 壓下螺母的螺紋擠壓強(qiáng)度校核 由于壓下螺母的材質(zhì)是青銅，對(duì)于這種材料其薄弱環(huán)節(jié)是擠壓強(qiáng)度比較低，因此，必須校核壓下螺母的擠壓強(qiáng)度。其擠壓強(qiáng)度條件如下（由文獻(xiàn)[5]公式25）： （）其中 P——壓下螺絲上的最大軋制力； Z——壓下螺母螺紋圈數(shù)； ——壓下螺母與螺絲的內(nèi)徑之差； =2mm——壓下螺母材料許用單位壓力；查參考文獻(xiàn)[2]， 由以上數(shù)據(jù)，可得壓下螺母的擠壓強(qiáng)度： 因?yàn)閜[p]，所以可知壓下螺母的擠壓強(qiáng)度滿足要求。 壓下螺母接觸面的擠壓強(qiáng)度作用在壓下螺絲上的軋制力通過(guò)壓下螺母與機(jī)架上橫梁中的螺母孔的接觸面?zhèn)鹘o了機(jī)架，因此壓下螺母的外徑和其接觸面的擠壓強(qiáng)度也必須進(jìn)行校核。其擠壓強(qiáng)度如下（由文獻(xiàn)[5]公式27）： （）式中 P——單個(gè)壓下螺絲上的最大軋制力； D——壓下螺母外徑，考慮到螺母和蝸輪是一體的，故取壓下螺母外徑D=； D1——壓下螺絲通過(guò)機(jī)架上橫梁孔的直徑，D1=200mm； [p]——壓下螺母許用擠壓應(yīng)力，一般對(duì)青銅[p]=60~80MPa。由以上數(shù)據(jù)可得MPa[p] 因此，壓下螺母和其接觸面的擠壓強(qiáng)度也滿足要求。 蝸桿軸的強(qiáng)度校核 蝸桿所受載荷的計(jì)算切向力 （N） [3]軸向力 [3]徑向力 [3]式中 TT2——分別為蝸桿、蝸輪上的轉(zhuǎn)矩； dd2——分別是蝸桿、蝸輪分度圓直徑； ——為蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率。 （a）。 蝸桿軸支點(diǎn)受力計(jì)算1．豎直方向 由①、②兩式，計(jì)算得 Fv1=（N） Fv2= （N）2．水平方向 由上面③、④兩式計(jì)算得 FH1=（N） FH2=（N） （b）、（d）。 蝸桿軸上力矩計(jì)算 1．支點(diǎn)1對(duì)截面X處的力矩M1豎直方向 水平方向 則 2．支點(diǎn)2對(duì)截面X處的力矩M2 豎直方向 水平方向 則 （c）、（e）。 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度1．進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面X）的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]得軸的計(jì)算應(yīng)力 = ()式中 ——為應(yīng)力影響系數(shù)，； W——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為mm2，； TX——作用在蝸桿軸上的扭矩，TX=2T1=，扭矩TX=2T，(g)。又根據(jù)軸的材料由參考文獻(xiàn)[3]表151查得軸材料的許用彎曲應(yīng)力=60MPa。另外查得 。因?yàn)? 所以X截面是安全的。2．由于Ⅲ截面處彎矩較大，且軸徑較小，對(duì)此截面也按彎扭合成進(jìn)行校核如下 式中 McaⅢ——為Ⅲ截面處的彎矩，= WⅢ——為截面Ⅲ處的抗彎截面系數(shù)，WⅢ=Ⅲ3。同樣，所以Ⅲ截面也安全。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（本條以下步驟和公式均參考文獻(xiàn)[3]）1．判斷危險(xiǎn)截面 Ⅰ截面和Ⅴ截面軸徑相同，但Ⅴ截面受扭矩非常大，因此只需驗(yàn)證Ⅴ截面。對(duì)于Ⅱ、Ⅲ截面，軸徑相同，其中，Ⅲ截面已由彎扭合成的方法校核合格，對(duì)Ⅱ截面，它所受彎矩比Ⅲ截面小，而軸徑和Ⅲ截面相同，因此無(wú)需驗(yàn)證。對(duì)于Ⅲ’截面，由于其受扭矩較大，但所受力矩比Ⅲ截面小，因此無(wú)法判斷其是否安全，也需要驗(yàn)證。對(duì)于Ⅲ’截面右側(cè)和其軸徑相同的軸段，所受彎矩比Ⅲ’截面都要小，因此都無(wú)需驗(yàn)證。 A、Ⅳ截面都受鍵槽引起的應(yīng)力集中，但A截面直徑比Ⅳ截面直徑大，而且受扭矩較大，故只須驗(yàn)證Ⅳ截面。 2．Ⅴ截面的校核(1) Ⅴ截面抗彎截面系數(shù)：Ⅴ截面抗扭截面系數(shù)：Ⅴ截面所受彎矩：Ⅴ截面上扭矩：2T=Ⅴ截面上的彎曲應(yīng)力： （）Ⅴ截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： （）(2)由軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查文獻(xiàn)[3]表151得，(3)Ⅴ截面由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按參考文獻(xiàn)[3]附表32查取。因?yàn)?，?jīng)插值后，得又由參考文獻(xiàn)[3]附圖31可得軸的材料的敏性系數(shù)：故有效應(yīng)力集中系數(shù)按下式計(jì)算得 （） （）由文獻(xiàn)[3]附圖32查得尺寸系數(shù) ，由文獻(xiàn)[3]附圖33查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]附圖34查得表面質(zhì)量系數(shù)： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，根據(jù)文獻(xiàn)[3]知道 ：綜上所有系數(shù)，得綜合影響系數(shù) （） （）(4)又由參考文獻(xiàn)[3]第24頁(yè)得到碳鋼的特性系數(shù)： (5)由上述數(shù)據(jù)計(jì)算安全系數(shù)Sca值 （） （） （）式中 [S]——安全系數(shù)值。取[S]=~所以，Ⅴ截面安全。 蝸桿載荷分析圖3．Ⅲ’截面的校核(1) Ⅲ’截面抗彎截面系數(shù)：Ⅲ’截面抗扭截面系數(shù)：Ⅲ’截面所受彎矩：Ⅲ’截面上扭矩：2T=Ⅲ’截面上的彎曲應(yīng)力： （）Ⅲ’截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： （）(2)由軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查文獻(xiàn)[3]表151得，(3) Ⅲ’截面由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按參考文獻(xiàn)[3]附表32查取。因?yàn)?，?jīng)插值后，得又由參考文獻(xiàn)[3]附圖31可得軸的材料的敏性系數(shù)：故有效應(yīng)力集中系數(shù)按下式計(jì)算得 （） （）由文獻(xiàn)[3]附圖32查得尺寸系數(shù) ，由文獻(xiàn)[3]附圖33查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]附圖34查得表面質(zhì)量系數(shù)： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，根據(jù)文獻(xiàn)[3]知道 ：綜上所有系數(shù)，得綜合影響系數(shù) （） （）(4)又由參考文獻(xiàn)[3]第24頁(yè)得到碳鋼的特性系數(shù)： (5)由上述數(shù)據(jù)計(jì)算安全系數(shù)Sca值 （） （） （）式中 [S]——安全系數(shù)值。取[S]=~所以，Ⅲ’截面安全。 4．Ⅳ截面的校核(1) Ⅳ截面上產(chǎn)生的最大扭應(yīng)力、應(yīng)力幅、平均應(yīng)力計(jì)算如下最大扭應(yīng)力 （） 式中 扭矩T’=2T=應(yīng)力幅和平均應(yīng)力相等，即