【正文】 蝸桿 兩端滾動軸承的選擇與計算 蝸桿 兩端滾動軸承 固定端 選擇為一對面對面安裝的 角接觸軸承 7311C， 游動端選擇深溝球軸承 6311。 α = 當量 彎矩圖 ?????? = ?? ????? A O ??????? B A O ????? ?????? A O B ???????? = ??? ???? A O B ???????? = ??? ???? ???????? = ??? ???? A O B A O B ?? = ??????? A O B ?????? = ??? ???? 機械設計課程設計計算說明書 22 校核 ???? =??????3 =903 = ??????， ???? [???1??]， 安全 ???? [???1??]， 安全 中間軸 的設計與計算 中間軸 的設計與計算列表如下： 表 8 中間軸的設計與計算 設計計算項目 設計計算過程及依據(jù) 設計計算結果 材料 選擇 考慮到小齒輪半徑 不大， 故做成齒輪軸， 材料選擇與小齒輪相同，為 40Cr，調質 處理 ， HB=241~286，???? = 800?????? —— 材料系數(shù) 查表 13， C=106~98 取 C=102 估算軸徑 由 公式 （ 12） d ≥ C√P n?3 = 102 √ = ， 綜合考慮 蝸輪 的尺寸，選擇 d = 65mm d= 65mm 設計 軸 的 結構 （注 ：鍵槽結構未畫出，詳見裝配 圖） —— 機械設計課程設計計算說明書 23 中間 軸受力分析圖 其中， ??????1 = 76????,????1??2 = 145????, ????1?? = ???? —— 中間軸 所受轉矩 由 表 2， T= ?m T= ? m 圓周力 ??????和 ?????? ????1 = 20xx??1??1= 20xx ?? = ?? ????2 = 20xx??2??2= 20xx ?? = ?? ????1 = ?? ????2 = ?? 軸向力 ??????和 ?????? 由 蝸輪蝸桿 關系知 ， ????1 = ?? ????2 = ????2 tan?? = tan14176。 —— 最終 設計參數(shù)如下表所示 ： 表 6 斜齒圓柱齒輪的設計參數(shù) 法向模數(shù) ???? 端面模數(shù) ???? 齒數(shù) z 分度圓直徑 d 齒頂圓直徑 ???? 齒根圓 直徑 ???? 中心距a 傳動比i 小齒輪 4 32 132 140 122 300 大齒輪 113 468 476 458 蝸桿軸 的設計 與計算 設計 與計算過程列表如下： 表 7 蝸桿軸的設計計算 設計計算項目 設計計算過程及依據(jù) 設計計算結果 材料 選擇 材料選擇 45 鋼 ，正火處理，硬度 HB=170~217 —— 材料系數(shù) 查表 13， C=118~106 取 C=112 機械設計課程設計計算說明書 20 估算軸徑 由 公式 （ 12） d≥ C√P n?3 = 112 √3= 參考GB/T58431986，彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號 TL6， d =38mm， Y 型，軸孔長度 82 mm 設計 軸 的 結構 詳見零件圖 蝸桿軸受力分析圖 其中， ?????? = ， ?????? = ???? —— 蝸桿 所受轉矩 由 表 2， T= ?m T=? m 圓周力 ???? ???? = 20xx??1??1= 20xx ?? = ?? ???? = ?? 軸向力 ???? ???? = 20xx??2??2= 20xx ?? = ?? ???? = ?? 徑向力 ???? ???? =20xx??2??2 tan???? =20xx300 tan20176。 機械設計課程設計計算說明書 19 許用齒根應力為 ??FP1 = 360= ??FP2 = 340= ????1 ??FP1 ????2 ??FP2 合格。 查圖 232， YNT1 = ， YNT2 = 。 查表 217， SFmin = 。 由圖 222，螺旋角系數(shù) ???? = ， 齒根彎曲應力為 ????1 = ???????????????????? ????????????????1??????1???????? = 4 = ????2 = ????1 ??????2??????2??????1??????1= ()MPa = II. 計算許用彎曲應力 由公式 ?????? = ??Flim??ST???????????????????????????????????????????? 計算許用彎曲應力。 查圖 221，應力修正系數(shù) ??Sa1 = ， ??Sa2 =。 I. 計算齒根彎曲應力 使用系數(shù) ????。許用接觸力為 ??????1 = 710 MPa = 817MPa ??????2 = 580 MPa = 736MPa ???? ?????? 接觸強度較為合適，無需對齒輪尺寸調整。總工作時間為 ??? = 1030016 = 48000h 應力循環(huán)次數(shù)為 ????1 = 60γ??1??? = 6019648000= 108 ????2 = ????1 i? = 108 ? = 107 齒面工作硬化系數(shù)為 ????1 = ????2 = ? ????2 ? 1301700 = ? 240? 1301700 = 查表 218， ????1 = ????2 = 。由公式 ??HP = ????lim???????????????????????????????????? 計算許用接觸應力 ??HP。34′24′′ = 齒向載荷分布系數(shù) ??????查表 29， 齒輪尺寸調整 。8′28′′cos20176。 查圖 26，動載荷系數(shù) KV=。8′28′′ =。 縱向重合度 ???? = ??sin????????= 120sin14176。0′9′′ 由于無變位，端面嚙合角 ????′ = ???? =20176。1′37′′ ??at2 = cos?1(??b2????2) = cos?1 (??2 cos????????2) = cos?1( 468468+2 4? cos(20176。34′24′′ ??at1 = cos?1(??b1????1) = cos?1(??1 cos????????1) = cos?1 ( 132132+ 24?cos(20176。cos14176。 查表 215，彈性系數(shù) ZE = √N/mm2。1?? ≤ ?????? 進行齒面接觸疲勞強度的校核。 v = ??/?? m?? = m?? = 4???? β= 14176。 初步齒寬為 b = ??????1 = 132= 取為 b = 120mm。 確定螺旋角 β 為 β = cos?1????????= cos?1 =14176。 初取齒數(shù) ??1 = 32， ??2 = i??1 = 32 =， z2取為 113。 查圖 224 ， ??Hlim1 = 710MPa， ??Hlim2 =580MPa,，則有 ??HP1≈??Hlim1 = 710MPa = 639MPa ??HP2≈??Hlim2 = 580MPa = 522MPa 由附錄 B 中式（ B2）得 d1 ≥ ????√ ??????????HP2? ?? +1??3 = (756 √5222 ? + 3 )???? d1 = 132mm 機械設計課程設計計算說明書 15 = ???? 初取 d1 = 107mm， 為 保 證 順利 潤 滑 ，經 分 析 d1 不得小于，故取 d1 = 132mm。查的 Ad=756，K=，而轉矩為 T=T2=??? ??。 —— 初步估算小齒輪直徑 ???? 因采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，按齒面接觸強度初步估算小齒輪分度圓直徑。31′44′′ 45 鋼 蝸輪 30 300 74 錫青銅 斜齒圓柱齒輪 的 設計與計算 設計 與計算過程列表如下： 表 5 斜齒圓柱齒輪 的設計與計算 設計計算項目 設計計算過程及依據(jù) 設計計算結果 注 ： 按接觸疲勞強度 設計，彎曲疲勞強度 校核 精度等級及材料 由于主動輪轉速不高，生產批量較小，故小齒輪選擇 40Cr，調質處理，硬度 HB=241286，取平均值 260HB；大齒輪選擇 45 鋼，調質處理，硬度B=229286,取平均值 240HB。 ??1 = ℃ 95℃ 合格 注 ：本表格所有設計公式均來自于《機械設計》 ， 下同 。 由式（ 314），蝸桿的軸變形為 ??1 = √????12 +????1248???? ??3 = √2 +48105 106 2703= ??1 ???? 合格。 ???? ??FP 合格 機械設計課程設計計算說明書 13 蝸桿軸剛度驗算 蝸桿所受圓周力 ??t1 = 2??1??1= 2 ?? = ?? 蝸桿所受徑向力為 ??r2 = 2??2??2tan???? = (2 tan20176。31′44′′120176。31′44′′)?= 蝸輪無變位，查圖 220 和圖 221 得??????=， ?????? = ，則 ?????? = ?????? ? ?????? = = 導程角 γ的系數(shù)為 ???? = 1? γ120176。 查表 310， ??????′ = 51N/????2(一側受載 )。 查表 312 得， ???? = 155； 查表 313 得， ???? = 1； 由于 ??2 = ??/?? 3m/s ，因此取動載???? ?????? 合格 機械設計課程設計計算說明書 12 荷系數(shù) ???? = ； 載荷分布系數(shù) ???? = ，由式（ 311）得 ???? = ????√9400??2??1??22???????????? = 155 √9400 3002 1 ????2? =????2 ???? ?????? 合格。6′54′′)= 攪油效率 ??2 = ，滾動軸承效率 ??3 =，由式（ 34）得， η = ??1??2??3 = = 與估計值 η = 較接近。31′44′′)tan(12176。31′44′′)= 查表 37，由插值法得到當量摩擦角???? = 1176。31′44′′ 蝸輪齒寬為 ??2 ≈ 2??(+ √?? + 1) = 210( +√9+ 1)????= ???? 取 ??2 = 74mm。 查圖 310 得，滑動速度影響系數(shù) ?????? = 。 z1 = 2， z2 = 30 蝸輪許用接觸應力 ?????? 蝸輪材料為錫青銅，計算公式為 ?????? = ??????′ ?????????? 查表 310 得， ??????′ = 200N/????2。蝸輪輪緣材料采用 ZCuSn10P1，砂模鑄造。 機軸裝置動力參數(shù) (1)0 軸 (電機軸 ) 機械設計課程設計計算說明書 9 ??0 = ???? = ????， ??0 = ???? = 1440??/?????? ??0 = ??0??0= 48001440?? ??? = ????? (2)1 軸（蝸桿軸） (聯(lián)軸器選擇 彈性套 柱銷 聯(lián)軸器， ??01 = ) ??1輸入 = ??0??01 = = ???? ??1輸出 = ??1輸入 ?? = = ???? ??1 = ??0 = 1440??/?????? ??1 = ??1輸入??1 = 47041440??? ?? = ?? ??? (3)2 軸（蝸輪、小齒輪軸） ??2輸入 = ??1輸出 ??12 = = ???? ??2輸出 = ??2輸入 ?? = = ???? ??2 = ??1??1= 144015 ?? ??????? = 96??/?????? ??2 = ??2輸入??2 =