蜗轮蜗杆设计

例1：某轧钢车间需设计一台普通圆柱蜗杆减速器，已知蜗杆轴输入功率P1=10Kw,转速n1=1450r/min，传动比i=20，要求使用10年，每年工作300日，每日工作16h，每小时载荷时间15 min，每小时启动次数为20~50次。启动载荷较大，并有较大冲击，工作环境温度35~40oc。 解:

1、 选择材料和加工精度

蜗杆选20CrMnTi，芯部调质，表面渗碳淬火，＞45HRC； 蜗轮选ZCuSn10Pb1，金属模制造； 加工精度8级。 2、初选几何参数

查表13-4-4，在13-287页。当i=20时， Z1取2; Z2= Z1i=20×2=40 3、 计算蜗杆轴传递的转矩T1 粗算传动效率η

见13-300页。普通圆柱蜗杆传动：

η=(100-3.5 i )%=(100-3.5 20)%=0.843 蜗杆轴传递的转矩T1

公式按表13-4-12，在13-296页。 P1 10

T1=9550 =9550 = 65.86N.m

n1 1450

P1------蜗杆轴输入功率：Kw。 n1------蜗杆转速：r/min。 4、计算蜗轮轴传递的转矩T2 公式按表13-4-12，在13-296页。 T2= T1×i×η=65.86×20×0.843=1110N.m 5、 确定许用接触应力

σ

HP

查表13-4-13续表，在13-297页。当蜗轮材料为锡青铜时：

σσ

HP=

σ

HbP×

ZVS×ZN

7

HbP------N=10

时蜗轮材料的许用接触应力。N/mm2

ZVS------滑动速度影响系数。 ZN------寿命系数。

查表13-4-14，在13-297页。得：

σ

HbP=220N/mm

2

由图13-4-10，在13-300页，查得 滑动速度Vs=8.53m/S

采用浸油润滑，由图13-4-2，在13-298页。求得

ZVS=0.86

由图13-4-4，在13-298页。注中公式求得：应力循环次数N N=60n2t

(N------应力循环次数 t------总工作时间)

1450 15

N=60 ×10×300×16× =5.22×107

20 60

根据N，由图13-4-4，在13-298页。查得

ZN=0.81

前面出现过σ

所以

HP=

σ

HbP×

ZVS×ZN

N/mm2

σ

HP=220×0.86×0.81=153

6、 求载荷系数K

查表13-4-13，说明，在13-297页。得知 K=K1K2K3K4K5K6 K------载荷系数 K1------动载荷系数 K2------啮合质量系数 K3------小时载荷率系数 K4------环境温度系数 K5------工作情况系数 K6------风扇系数

设V2＜3m/s，按表13-4-13，说明，在13-297页。取K1=1 查表13-4-16，在13-298页。8级精度时得：K2=1 查图13-4-5，注1，在13-299页。得：

每小时载荷工作时间（min） 小时载荷率JC= ×100% 60（min）

15

= ×100%

60

=25%

由图13-4-5，在13-299页。查得K3=0.63 查表13-4-17，在13-299页。查得K4=1.52 查表13-4-18，在13-299页。查得K5=1.2 由图13-4-6，在13-299页。查得K6=0.76 所以K=1×1×0.63×1.52×1.2×0.76=0.873 7、 计算m和q值

公式按表13-4-13，项目------接触强度设计公式------普通圆柱蜗杆传动。在13-296页。

3 3 15150 2 m q ≥ ×KT2

Z2×

σ

HP

3

15150 2

≥ ×0.873×1110 =18.11 mm 40×153

查表13-4-3，在13-286页。 3

取m q =20.8，则m=10, 所以q=9。 8、 主要几何尺寸计算 1）蜗杆分度圆直径d1

公式按表13-4-10，项目------蜗杆分度圆直径d1。在13-294页。 d1=qm=9×10=90 mm 2）蜗轮分度圆直径d2

公式按表13-4-10，项目------蜗轮分度圆直径d2。在13-294页。 d2=m Z2=10×40=400 mm 3）中心距a

公式按表13-4-10，项目------中心距a。在13-294页。 a=（d1+ d2 + 2 X2 m ）/2 X2------蜗轮移距系数。X2=0 a = （90+400 ）/2 =245 mm 4）蜗杆齿顶圆直径da1

公式按表13-4-10，项目------蜗杆齿顶圆直径da1。在13-294页。 da1 =( q+2) m=(9+2) ×10=110 5）蜗轮喉圆直径da2

公式按表13-4-10，项目------蜗轮喉圆直径da2。在13-294页。 da2 = d2+2h a2

h a2------蜗轮齿顶高。公式按表13-4-10，项目------蜗轮齿顶高。在13-294

页。

h a2=m(h a+X2)

h a------齿顶高系数。一般齿顶高系数h a=1 h a2=10（1+0）=10

da2 = d2+2h a2=400+2×10=420

9、 蜗轮齿面接触强度校核验算

公式按表13-4-13，项目------接触强度校核公式。在13-296页。

14783 K T2

☆

☆

☆

σ

H= ≤

σ

Hp

d2 d1

σ

H-------接触应力。

K-------载荷系数。

T2-------蜗轮轴传递的转矩。 d1-------蜗杆分度圆直径。 d2-------蜗轮分度圆直径。

σ

Hp-------许用接触应力。

14783 0.873×1110

σ

H= =121.22 N/mm2

400

90

Hp，所以接触强度够了。

因为

σ

H＜

σ

9、工作图。