【文章內(nèi)容簡介】 軸向齒距）則可得： 11 11 1 1 11 1 1ta n xzp z m z m zd d d q?? ??? ? ? ? 11tandzq m ??? 式中 q 為蝸桿分度圓直徑與模數(shù)的比值，稱為蝸桿直徑系數(shù)，由上式可知 ，q 值越小，即蝸桿直徑 1d 越小，則升角 ? 越大，傳動效率越高，但直徑 1d 變小會導致蝸桿的剛度和強度削弱，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。一般轉(zhuǎn)速高的蝸桿可取較小 q 值，蝸輪齒數(shù) 2z 較多時可取較大 q 值。 （ 1）蝸桿螺旋升角 ? 與蝸輪螺旋角 β 一對蝸桿蝸輪嚙合時，蝸輪螺旋角 β 與蝸桿螺旋升角 γ 大小相等，且旋向相同，才能吻合一致，即 ? =β 。 （ 2）蝸桿頭數(shù) 1z 和蝸輪齒數(shù) 2z 蝸桿頭數(shù)愈多， ? 角愈大，傳動效率高；蝸桿頭數(shù)少，升角 γ 也小，則傳動效率低，自鎖性好。一般自鎖蝸桿頭數(shù)取 1z =1。常用蝸桿頭數(shù) 1z = 4，1z 過多，制造高精度蝸桿和蝸輪滾刀有困難。蝸輪齒數(shù) 2z =i1z 。 1z 和 2z 取 推薦值。為了避免根切， 2z 不應(yīng)少于 26，但也不宜大于 60～ 80。 2z 過多時，會使結(jié)構(gòu)尺寸過大，蝸桿支承跨距加大，剛度 下降，影響嚙合精度。 （ 3）傳動比 i 和中心距 a 對于減速蝸桿傳動 ?t a n1 21221 d dzznni ??? 式中： 1n 和 2n 分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速 r/min。對于單級動力蝸桿傳動， i=5～80，常用 15～ 50。普通圓柱蝸桿減速裝置傳動比 i 的公稱值，推薦按下列數(shù)值選取 ： 5； ； 10； ； 15； 20； 25； 30； 40； 50； 60； 70； 80， 其中 10； 20； 40 和 80為基本傳動比，應(yīng)優(yōu)先采用。非變位的標準蝸桿傳動的中心距為 )(2)(21 221 zqmdda ???? 式中， 2d 為蝸輪分度圓直徑， 2d = 2z m 國家標準規(guī)定了中心距標準系列值 ：40． 50． 63． 80． 100． 125． 160． （ 180） ． 200． 250. （ 280） . 315. 355. 12 400. 450. 500 另外，為了配湊中心距，蝸桿傳動常需要變位。 所以取中心距 a=80mm， 蝸桿頭數(shù) Z1=1， 蝸輪齒數(shù) Z2=30。 蝸桿傳動的受力分析： 蝸桿傳動的受力分析與斜齒輪傳動相似 [5]。通常不考慮摩擦力的影響 蝸桿傳動時，齒面間相互作用的法向力 nF 可分解為三個相互垂直的分力：切向力 tF ，徑向力 F r和軸向力 xF 。蝸桿，蝸輪所受各分力大小和相互關(guān)系如下 : ?ta n2221212121121trrxtxtFFFdTFFdTFF????????? 式中： 1xF 、 1tF 、 1rF 分別為蝸桿所受的切向力，軸向力，徑向力； 2xF 、 2rF 、 2tF 分別為蝸輪的切向力，軸向力，徑向力； 1d 、 2d 分別為蝸桿、蝸輪的分度圓直徑；α為壓力角， T T2分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)矩， ?iTT 12? ,i 為傳動比，η為蝸桿傳動的總效率。 蝸桿，蝸輪上各分力方向的判定方法如下：切向力方向?qū)χ鲃蛹仐U，與其運動方向相反；對從動件蝸輪，與其受力點運動方向相同。徑向力各自指向輪心 。而蝸桿軸向力的方向則與蝸桿轉(zhuǎn)向和螺旋線旋向有關(guān)。用左（右）手定則來判定比較方便：右旋蝸桿用右手，左旋蝸桿用左手，四指順著蝸桿轉(zhuǎn)動方向，四指伸直所指方向即為蝸桿軸向力 1xF 的方向。蝸桿軸向力 1xF 的反方向即蝸輪的切向力 2tF 的方向。 蝸輪齒面接觸疲勞強度的計算主要是為了防止齒面產(chǎn)生點蝕。鋼蝸桿與青銅或灰鑄鐵蝸輪配對時，齒面接觸疲勞強度 公式如下： 校核公式 ? ?HEH aKTZZ ?? ? ?? 3 2 設(shè)計公式 ? ? ?? YYzKTdmaFF 222212 ? 式中， K 為載荷系數(shù)，用以考慮載荷集中和動載荷的影響。一般 K= 。當載荷平穩(wěn)、蝸輪圓周速度 ≤ 3m/s 和 7級以上精度時，取較小值，否則取較大值； 為蝸輪許用接觸應(yīng)力（ MPa）。當中心距 a和蝸輪齒數(shù) 較小時， G 取較大值；其他 13 符號意義和單位同前。 2．蝸輪輪齒彎曲疲勞強度計算對于閉式蝸桿傳動，輪齒彎曲折斷的情況較少出現(xiàn)，通常僅在蝸輪齒數(shù)較多 (2z 80 100)時才進行輪齒彎曲疲勞強度計算。對于開式傳動，則按蝸輪輪齒的彎曲疲勞強度進行設(shè)計 。 按接觸疲勞強度計算 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù) GB/T100851988 推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI）。 選擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45~55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅鑄造，而輪心用灰鑄鐵 HT100 制造。 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度驚醒設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。所以傳動中心距 ? ?322 ?????????HE ZZKTa ? ? ? ? 21 T矩確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn) ，則，估取效率按 0 . 82z 1 ?? ? mmmmT 7 9 5 4 0 .7 0 5109 .5 5nP109 .5 5 62262 ????? （ 2） 確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) 1??K ；由文獻 [1]表 115 選取使用系數(shù) 1?AK ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，取動載系數(shù) ?vK ，則 1 .11 .111KKKK A ????? v? ? ? EZ3 確定彈性影響系數(shù) 。蝸輪和鋼蝸桿配件，故因選用的是鑄錫磷青銅 M P a160Z E ? ? ? ?Z確定接觸系數(shù)4 14 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動中心距 a 的比值 ?ad，從文獻 [1]圖 1118 中查得 ??Z 。 ? ? ? ?H?確定許用接觸應(yīng)力5 114 5 H R C ，可從表桿螺旋齒面硬度青銅，金屬膜制造，蝸根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷 ? ? ? 2 6 8 M P a7 ??H?應(yīng)力中查得蝸輪的基本許用 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7h2 105 .43 0 0 0 030160L6 0 j nN ??????? 壽命系數(shù) 10K 8 77HN ??? 則 ? ? ? ? 2 1 8 M Pa2 6 8 M Pa0 . 8 3 1 4K HN ?????? HH ?? （ 6）計算中心距 9 6 .3 5 9 m mmm2 1 82 . 91 6 01 7 9 5 4 01 . 1a 3 2 ??????? ???? 取中心距 a=100mm，因 i=20， 故從文獻 [1]表 112 中取模數(shù) m=4mm，蝸桿分度圓直徑 d1=40mm。這時 ?ad ，故從文獻 [1]圖 1118 中可查得接觸系數(shù) ???Z ，因為 ?? ZZ ?? ，所以以上結(jié)果可用。 蝸輪蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 （ 1）蝸桿尺寸 1z =2, m=4mm ① 分度圓直徑 1d =40mm ② 齒頂直徑 1 1 12 ( 4 6 .4 2 4 ) 4 8aad d h m m? ? ? ? ? ? ③齒根直徑 11 2 ( 4 6 .4 2 1 .2 4 ) 3 0 .4ffd d h m m? ? ? ? ? ? ? ④導程角 右旋 638111 ???? ?? 15 ⑤軸向齒距 1 4 m m m??? ? ? ? ⑥蝸桿軸向齒厚 ? （ 2） 蝸輪尺寸 根據(jù) ,100,21 mmaZ ?? 查文獻 [1]表 112得蝸輪齒數(shù) 412?Z ；變位系數(shù) ??x ①分度圓直徑 mmmm 164414mzd 22 ???? ②齒頂圓直徑 ? ? 1 7 2 m mmm421642hdd a22a2 ?????? ③齒根圓直徑 ? ? 1 5 4 . 4 m mmm41 . 221642hdd f22f2 ????? ④咽喉母圓半徑 1 4 m mmm1 7 2211 0 0d21ar a2g2 ??????? ??? 校核齒根彎曲疲勞強度 ? ?FF21 2F YYmdd1 .5 3 K T a2 ?? ? ?? 當量齒數(shù) 4 3 . 4 81 1 . 3 1c o s 41c o szz 332v2 ??? ?? 根據(jù) , 22 ??? vzx ，從文獻 [1]圖 1119 中可查得齒形系數(shù) 2 ?aFY。 螺旋角系數(shù) 0 . 9 1 9 21401 1 . 3 111401Y ??? ? ???? 許用彎曲應(yīng)力 ? ? ? ? FNFF K??? ?? 從文獻 [1]表 118 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力? ? MPaF 56??? 。 壽命系數(shù) 10K 9 76FN ??? 16 ? ? 3 6 . 0 8 6 M P a0 . 6 4 4 M P a56F ???? 3 1 . 1 3 8 M Pa0 . 9 1 9 2 M Pa2 . 8 7416440 1 7 9 5 4 01 . 11 . 5 3F ????? ???? ? ? 求，所以彎曲強度滿足要因為 FF ?? ? 驗算效率η ? ?vtan ?? ?? ?? 有關(guān)。與相對滑動速度，已知 svvv fa rc t a nf1 1 .3 1 ??? ?? ? 1 . 7 8 2 m / s311 0 0 0 c o s 1 1 .60 600401 0 0 0 c o s60 nd 11s ?? ????? ????? 從文獻 [1]表 1118 中用插值法查得 9 2 ,0 3 ?? vvf ? ；代入公式得 ??? ，不用重算。 精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從 GB/T100891988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8級精度，側(cè)隙種類為 f，標注為 8f GB/T100891988。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度，此處從略。 潤滑方式 根據(jù)其具體的功用，采用噴油潤滑。 蝸 輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 蝸桿：車制 蝸輪：采用齒圈壓配式結(jié)構(gòu) 鏈傳動設(shè)計 鏈傳動是屬于帶有中