【文章內(nèi)容簡介】 轉速 n /(r min) 傳動比 i 效率 ? 電機軸 1.` 1400 1 軸 1400 運動和動力參數(shù) 漸開線蝸桿 蝸桿用 45鋼 蝸輪用鑄錫青銅 ZCuSn10P1 燕山大學 機械設計課程設計 5 五．傳動零件的設計計算 1．蝸桿蝸輪的選擇計算 (1).選擇蝸桿的傳動類型 根據(jù) GB/T 10085— 1988 的推薦 ,采用漸開線蝸桿 (ZI)。 (2).初選材料、精度等級和蝸桿頭數(shù) 蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度中等，故蝸桿用 45 鋼，調質處理，蝸輪用鑄錫青銅 ZCuSn10P1，沙模鑄造。輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。 精度等級：初選 9 級 蝸桿頭數(shù) Z1=2 Z2=i? Z1=18? 2=36 (3).按齒面接觸疲勞強度進行設計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則 ,先按齒面接觸疲勞強度進行設計 ,再校核齒根彎曲疲勞強度。 ? ?23 229 .4 7 c o s EHZm q kT Z? ???? ???? 18 2 軸 3 軸 卷筒軸 KA=1 KV= ZE=155MPa1/2 Z1=2 Z2=36 燕山大學 機械設計課程設計 6 ? ? = 由 Z1=2 得。 ? 確定載荷 K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù) Kβ =1，由于所選用為電動機，《機械設計》查表 64 取 KA=1，取 KV=，預估 v2? 3m/s；則 K=KAKβ KV =11= ? 確定作用在蝸輪上的轉距 T2=99540N/mm ? 確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 ZE=155MPa1/2 ? 確定許用接觸應力 [σ H]= 78210(0 .7 5 ~ 0 .9 ) b N? 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫青銅 ZCuSn10P1，砂模鑄造，可查得b? =220MPa 應力循環(huán)次數(shù) 2 7226 0 t 6 0 7 7 . 7 8 6 3 0 0 1 8 6 . 7 2 1 0Nn? ? ? ? ? ? ? ? ? 則 78710[ ] 0 . 8 2 2 0 1 3 06 . 7 2 1 0H M P a? ? ? ? ?? ? ? ?3 2 3 2221509 . 4 7 c o s ( ) 9 . 2 6 1 . 1 9 9 . 5 4 1 0 ( ) 1 0 4 13 6 1 3 0HEZm q K T z??? ? ? ? ? ?? ? 取 cos ? ? ,查表得b? =220MP 3mq=1250 a=115mm 9 級精度合適 燕山大學 機械設計課程設計 7 3 111 2 5 0 , 5 , 1 0 , 2 , 5 0m q m m m q z d? ? ? ? ? (4). 傳動基本尺寸確定 =mZ2=536=180mm =1/2（ d1+d2） =1/2（ 50+180） =115 3. 111 2t a n t a n 11 .31 11 18 39。 35 10Zq? ??? ? ? ? V2= 22 8 7 . 5 1 6 0 0 . 7 3 3 / 1 . 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0nd m s m s? ? ??? ? ??? ? 滑動速動 2 / si n 4. 67 5svv ??? 初選 9 級精度合適 （ 5）復核 m3q ? ? 嚙合效率 1 t a n t a n 1 1 . 3 1 0 . 8 7 2t a n ( ) t a n ( 1 1 . 3 1 1 . 3 0 )ooov?? ??? ? ??? 取 23 ??? 其中 ? 2 為滾動軸承效率， ? 5 為攪油效率 則 ?=? 1? 2? 3= = 則 ? ?232229. 47 c os0. 83 3 15 59. 47 c os 11 .3 1 1. 1 ( 88 48 0 ) ( )0. 75 32 13 6. 6813 97 15 75EHZm q k TZ????? ????? ? ? ? ? ???? 應力無問題，不必再修正。 ? m=4mm d1=50m q= 燕山大學 機械設計課程設計 8 （ 6） .校核齒根彎曲疲勞強度 2121 .6 4 []F F FKT YYd d m ????? ? 當量齒數(shù) 23 36 33 .22c os c os 11 .31V oZZ ?? ? ? 由此，查表可得齒形系數(shù) ? 。 ? 螺旋角系數(shù) 1 / 1 4 0 1 1 1 . 3 1 / 1 4 0 0 . 9 3 6Y ? ?? ? ? ? ? ? 許用彎曲應力 69269710[ ] ( 5 8 ) 510( 5 14 0 8 22 0) 5 6 1032 .53F s b NM P a? ? ?? ? ?? ? ? ? ??? sb??由表 72 查得 s? =140MPa b? =220MPa 是蝸桿硬度 ? 45HRc 時所乘的系數(shù) ? ?1 . 6 4 1 . 1 8 8 4 8 0 1 . 9 1 0 . 9 3 66 3 1 6 0 51 1 . 4 2 1 M P a 3 2 . 5 3 M P a =FF????? ? ???? 滿足彎曲強度。 (7).熱平衡核算。 由于摩擦損耗的功率 (1 )fPP???，則產(chǎn)生的熱流量1 1000 (1 )HP??? s? =140MPa b? =220MPa 燕山大學 機械設計課程設計 9 P—— 蝸桿傳遞的功率 以自然冷卻方式，能從箱體外壁散逸到周圍空氣中去的熱流量為20()dH k A t t?? dk —— 箱體的散熱系數(shù)，可取 215 / ( )dk W m C? ??； A—— 散熱面積，箱內(nèi)能濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，單位為 m2； t—— 油的工作溫度； Ot —— 周圍空氣的溫度，常溫情況可取 0 20tC??； 按熱平衡條件 12HH? ，可求得在即定工作條件下的油溫 10 1 0 0 0 ( 1 ) 1 0 0 0 ( 1 0 . 8 4 0 ) 1 . 0 8 92 0 4 7 . 5 91 5 0 . 4 2 1dPt t CkA ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 80oC 滿足溫度 要求。 （ 8）蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸 ①蝸桿 軸向齒距 xp =；直徑系數(shù) q=10；齒頂圓直徑 1ad =60mm；分度圓導程角 11 1839。35o? ? ；蝸桿軸向齒厚 12asm??? ②蝸輪 蝸輪齒數(shù) z2=36；變位系數(shù) x2=0； 驗算傳動比 i = z2/z1=36/2=18；傳動比誤差為 0 蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=536=180mm 蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2m(ha*+x)=180+251=190mm 蝸輪齒根圓直徑 df2=d22m(ha*x+c*)=18025=167mm xp = q=10 1ad =60mm 111839。35o? ?12asm??? z2=36 d2= 180mm a=115 ? 435mm 111839。35o? ? 9 級精度，側隙種類為f， 初選 8 級精度 Z1=20 Z2= 91 燕山大學 機械設計課程設計 10 齒寬 b2=2m(+ 1q? )=25(+ 11 )= 中心距 a=115? 導程角 111839。35o? ? (9). 精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從 GB/T 10089— 1988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 9 級精度，側隙種類為 f，標注為9f GB/T 10089— 1988。 2．齒輪傳動選擇計算 (1).初選傳動類型、精度等級、材料和熱處理方式及部分參數(shù) 1． 傳動類型：斜齒圓柱齒輪傳動 2 .精度等級：運輸機一般工作機器，速度不高，故初選 8 級精度。 3. 材料選擇和熱處理方式。 由表選擇小齒輪材料為 45 鋼 （調質），硬度為 250HBS，大齒輪材料為 45 鋼（正火）硬度為 200HBS，二者材料硬度差為 50HBS。 4. 選取齒數(shù) 小齒輪齒數(shù)初選 Z1=20 大齒輪齒數(shù) Z2=iZ1=20=91 5. 選取螺旋角。 ? =8~25 初選螺旋角 14o?? 。 6. 齒寬系數(shù) 取 d? = (2).按齒面接觸疲勞強度設計 ? ?2131 2 1 EHdHZ Z Z ZKT udu ????????? ???? ① 確定公式 內(nèi)各計算數(shù)值 初選螺旋角14o?? KA= KV= K? = 燕山大學 機械設計課程設計 11 計算載荷系數(shù) K=KAKVKK?? 使用系數(shù) KA= 動載荷系數(shù) : 8 級精度，估計 v=4m/s? vZ1//100= 查表 Kv= 齒間載荷分配系數(shù) K? = 端面重合度 ? ?12o111. 8 8 3. 2 c os1. 8 8 3. 2 1 / 20 1 / 91 c os 14ZZ???????? ? ?????????? ? ???? 軸向重合度 1b s in ta n0 .8 2 0 ta n 1 4 1 .2 7dnoZm????????????? 總重合度 ? ? ?? ? ?? ? ? 齒向載荷分布系數(shù) k? = ? K=KAKVKK??= ② 計算 EHZ Z ZZ?? 彈性系數(shù) EZ = MPa 節(jié)點區(qū)域系數(shù) HZ = 重合度系數(shù) k? = EZ =MPa HZ = lim1H? =600MPa 燕山大學 機械設計課程設計 12 ? ?4 13Z ???? ??? ? ??? ? ?因 ?? 1 取 ?? =1 11 0 .7 8 31 .6 5Z ???? ? ? 螺旋角系數(shù) c o s c o s 1 4 0 . 9 8 5oZ ? ?? ? ? ? EHZ Z ZZ?? =? ? ? = ③ 計算接觸疲勞許用應力 lim[] HN HHHK ?? ?? 接觸疲勞強度極限 lim1lim2HH????? lim1H? =600MPa lim2H? =390MPa 壽命系數(shù) KHN1= KHN2=1 N1=60n2jLn=60? ? 1? (8? 300? 6)=? 107 N2=60n3jLn=? 107 ④ 取安全系數(shù) SH=1，取失效概率為 1% ?? ?? ?1 l im 112 l im 22726640H N HHHH N HHHK M PaSK M PaS????????? ? ? ?? ?? ?12m i n 6 4 0H H H M P a? ? ?? ? ? ⑤ 試算小齒輪分度圓直徑 1d ，代入 []H? lim2H? =390MPa SH=1 失效概率為1% 39