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1、 机 械 设计第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动陆宁编制陆宁编制第十一章 蜗杆传动11-111-1蜗杆传动的特点蜗杆传动的特点11-2 11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算11-411-4普通圆柱蜗杆传动承载能力计算普通圆柱蜗杆传动承载能力计算11-3 11-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择蜗杆传动的失效形式和材料选择11-5 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算11-611-6蜗杆、蜗轮的结构设计蜗杆、蜗轮的结构设计11-011-0蜗杆传动蜗杆传动作用：作用：用于传递交错轴之间的回转运
2、动和动力。用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。蜗杆主动、蜗轮从动。9090形成：形成：若单个斜齿轮的齿数很少若单个斜齿轮的齿数很少（如如z z1 1=1=1）而且）而且1 1很大时，轮很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。11 1所得齿轮称为所得齿轮称为 蜗杆蜗杆, ,而啮合件称为而啮合件称为 蜗轮。蜗轮。蜗杆蜗杆22 2蜗轮蜗轮改进措施：改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，所得蜗轮蜗杆为所得蜗轮蜗杆为线接触线接触。点接触点接触优点：优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。传动比大、结构
3、紧凑、传动平稳、噪声小。分度机构：分度机构：i i=1000, =1000, 通常通常i i=8=88080缺点：缺点：传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。线接触线接触1) 1) 传动比大，传递动力时传动比大，传递动力时i=10i=108080，分度机构或手动机构可达分度机构或手动机构可达300300，只传递，只传递运动时，运动时，i i可达可达10001000；2 2）结构紧凑，传动平稳，噪声小；结构紧凑，传动平稳，噪声小；3 3）当蜗杆导程角）当蜗杆导程角小于齿面间的当量小于齿面间的当量摩擦角摩擦角v v时，可以实现自锁；时，可以实现自锁；4 4
4、）效率低（效率低（0.40.40.90.9），发热量大；传递功率可达），发热量大；传递功率可达200kW200kW，但一般，但一般50kW50kW。5 5）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，蜗轮齿圈常用贵重铜合金（锡青铜）制造，成本高。蜗轮齿圈常用贵重铜合金（锡青铜）制造，成本高。蜗杆传动特点：蜗杆传动特点：一工作特点一工作特点1传动比大，结构紧凑（传动比大，结构紧凑（i=580最大最大 i=1000）2传动平稳，噪音小传动平稳，噪音小3反行程易自锁：反行程易自锁： v4效率低，发热量大，选减摩材料效率低，发热量大，选减摩材料二蜗杆传动类型二蜗
5、杆传动类型2环面蜗杆传动环面蜗杆传动1圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动（1）普通圆柱蜗杆传动）普通圆柱蜗杆传动（2）圆弧圆柱蜗杆传动）圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)主要是刀具的主要是刀具的加工时的位置、装夹角度、刀具形状、刀具的加工时的位置、装夹角度、刀具形状、刀具的种类等不同而形成了不同类型的蜗杆传动。种类等不同而形成了不同类型的蜗杆传动。3锥蜗杆传动（略）锥蜗杆传动（略）二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型蜗杆传动蜗杆传动圆柱面蜗杆圆柱面蜗杆圆弧面蜗杆圆弧面蜗杆圆锥面蜗杆圆锥面蜗杆阿基米德圆柱蜗杆阿基米德圆柱蜗杆法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆圆柱面蜗杆传动圆柱面蜗杆传动结构简单结构简单,
6、,易加工易加工环面蜗杆传动环面蜗杆传动接触线长，承载能力强接触线长，承载能力强锥面蜗杆传动锥面蜗杆传动重合度大，间隙可调重合度大，间隙可调（1）普通圆柱蜗杆传动）普通圆柱蜗杆传动a阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA) 最常用最常用蜗杆齿廓蜗杆齿廓横截面：阿基米德螺旋线横截面：阿基米德螺旋线纵截面：直齿齿条纵截面：直齿齿条蜗轮齿廓蜗轮齿廓中间截面：渐开线中间截面：渐开线中间平面，蜗杆传动中间平面，蜗杆传动 如同直齿如同直齿齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮啮合啮合结论结论b法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)蜗杆齿廓蜗杆齿廓横截面：延伸渐开线横截面：延伸渐开线法截面：直廓法
7、截面：直廓c渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI)蜗杆齿廓：横截面：渐开线蜗杆齿廓：横截面：渐开线=8o45o导程角小时车削方便，但导程角小时车削方便，但磨削难用于精度不高，头磨削难用于精度不高，头数少的场合数少的场合不管是哪一种蜗杆，它们都是直线型螺旋面蜗杆，即它们的螺旋面是一直线母线相对一轴线作圆柱螺旋运动所形成。在制造时是将一直线刀刃(车刀上的刀刃)安置在恰当的位置，然后用车螺纹的方法加工而成。但是在磨削蜗杆时所采用的是圆盘砂轮，是通过圆盘砂轮两侧的圆锥面来进行磨削，不能如车刀那样用一直线刀刃，因此砂轮侧面的圆锥面将与蜗杆的螺旋面发生干涉，会将蜗杆的螺旋面多磨去一部分，造成蜗杆齿形误差。蜗杆的头数
8、越多，其导程角越大，那么磨削时干涉就越厉害，产生的齿形误差就越大。(2)大功率高转速适用，大功率高转速适用，需专用机床需专用机床(3)大导程角时采用大导程角时采用类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱蜗普通圆柱蜗杆传动杆传动 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK)(ZK)2近似于阿基米德螺线近似于阿基米德螺线是一种非线性螺旋齿面是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削或
9、磨削，工，只能在铣削或磨削，加工时工件作螺旋运动，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。刀具作旋转运动。d d蜗杆旋向：蜗杆旋向：左旋、右旋左旋、右旋( (常用常用) )1 11 1精度等级：精度等级：对于一般动力传动，按如下等级制造：对于一般动力传动，按如下等级制造：v v1 17.5 m/s 77.5 m/s 7级精度级精度v v1 1 3 m/s 8 3 m/s 8级精度级精度v v1 11.5 m/s 91.5 m/s 9级精度级精度判定方法：判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。（1 1）同时接触的点数较多，重合度大；同时接触的点数较多，重合度
10、大； （2 2）传动比范围大，一般为传动比范围大，一般为1010360360； （3 3）承载能力和传动效率高；承载能力和传动效率高； （4 4）制造安装简便，工艺性好。制造安装简便，工艺性好。 锥蜗杆传动特点：锥蜗杆传动特点： 2.圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)中间平面中中间平面中蜗杆齿廓：凹圆弧蜗杆齿廓：凹圆弧蜗轮齿廓：凸圆弧蜗轮齿廓：凸圆弧圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱蜗普通圆柱蜗杆传动杆传动 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法
11、向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 环面蜗杆传动特点：环面蜗杆传动特点： （1 1）传动效率高，一般可达传动效率高，一般可达85%85%90%90%；（2 2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2 24 4倍；倍；（3 3）要求制造和安装精度高。要求制造和安装精度高。环面蜗杆环面蜗杆3.环面蜗杆传动环面蜗杆传动一一主要参数主要参数1模数模数 m 和压力角和压力角：m a1=mt2=m(标准值标准值)a1= t2= (标准值标准值20o)11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算2蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d1
12、和和直径系数直径系数qd1= m q直径系数模数分度圆直径注意：注意：d1 m z13蜗杆导程角蜗杆导程角引入直径系数引入直径系数q的目的？的目的？限制滚刀数限制滚刀数目及便于滚刀的标准化。目及便于滚刀的标准化。问题问题分析分析：z1(q) 旋向相同旋向相同 ：蜗杆左：蜗杆左(右右) 蜗轮蜗轮 左左(右右) = 4蜗杆头数蜗杆头数z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数z2z1 少少 i 增加增加z1多多 增加增加 加工困难加工困难一般一般z1=1, 2, 4, 6z2 少少 产生根切产生根切 z2 17 传动平稳性不佳传动平稳性不佳 z2 28z2 多多 d2 (=m z2) 增加增加 蜗杆跨距增加蜗杆跨距
13、增加 刚度降低刚度降低 z2 80 28 z2 80分析分析1分析分析25传动比传动比 i 和齿数比和齿数比 u蜗杆主动蜗杆主动蜗轮主动蜗轮主动注意注意6中心距中心距 a7变位系数变位系数 x变位目的变位目的 配凑中心距配凑中心距配凑传动比配凑传动比提高传动能力或效率提高传动能力或效率变位特点变位特点 蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位原因原因避免滚刀尺寸变化避免滚刀尺寸变化注意注意(1)若凑中心距若凑中心距：变位前后齿数不变，即：变位前后齿数不变，即(2)若凑传动比若凑传动比：变位前后中心距不变，即：变位前后中心距不变，即二几何尺寸计算二几何尺寸计算(见课本）见课本）一失效
14、形式和设计准则一失效形式和设计准则(蜗轮蜗轮)失效形式失效形式：齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损滑动速度滑动速度 vs11-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，速度较大，润滑、散热不良时润滑、散热不良时，温升较高，温升较高，从而增加了胶合与磨损的可能性，蜗杆传动从而增加了胶合与磨损的可能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。要的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。要进行进行热平衡计算热平衡计算。但但充分润滑时充分润滑时：有利于油：有利于油膜的形成，滑动速度越大，
15、膜的形成，滑动速度越大，摩擦系数越小，摩擦系数越小，提高了传动效率。提高了传动效率。设计准则设计准则开式开式闭式闭式热平衡计算热平衡计算（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易导致导致 胶合）胶合）蜗杆轴刚度计算蜗杆轴刚度计算（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮合）合）二材料选择二材料选择对材料的要求对材料的要求：足够强度，良好的减摩性、耐磨性：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性和抗胶合性蜗杆蜗杆碳钢碳钢 如：如：40 45 合金钢如：合金钢如：40Cr20Cr20CrMnTi蜗轮蜗轮较软（多选青铜）进行时效处理较软
16、（多选青铜）进行时效处理vs3m/s 重要场合：重要场合： 铸锡青铜如：铸锡青铜如：ZCuSn10P1 ZCuSn5Pb5Zn5vs 4m/s 较重要场合：铝铁青铜如：较重要场合：铝铁青铜如：ZCuAl10Fe3vs 2m/s 一般场合：一般场合： 灰铸铁灰铸铁 如：如：HT200对对蜗杆蜗杆要进行必要的合理的要进行必要的合理的热处理热处理措施，以提高其耐磨性及措施，以提高其耐磨性及抗胶合的能力。抗胶合的能力。由于蜗杆轮齿的强度高于蜗轮轮齿的强度，失效经常发生在由于蜗杆轮齿的强度高于蜗轮轮齿的强度，失效经常发生在蜗轮轮齿上，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。蜗轮轮齿上，一般只对蜗轮轮齿进行承载
17、能力计算。三、蜗杆传动的设计准则三、蜗杆传动的设计准则 * * 蜗杆的刚度计算蜗杆的刚度计算 * * 蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算* * 蜗轮的齿面接触疲劳强度计算蜗轮的齿面接触疲劳强度计算为了防止齿面过度磨损引起的失效，应进行为了防止齿面过度磨损引起的失效，应进行* * 传动系统的热平衡计算传动系统的热平衡计算 为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行为了防止过热引起的失效，就要进行为了防止过热引起的失效，就要进行 一受力分析（不计入摩擦力）一受力分析（不计入摩擦力）11-4普通圆柱蜗杆传动承载能力计算左旋伸左手左旋伸左手,右旋伸右
18、旋伸右手右手,四指沿主动蜗四指沿主动蜗杆转向抓握杆转向抓握,伸出拇伸出拇指为主动轮受轴向指为主动轮受轴向力的方向力的方向.2力的方向力的方向Fa1n12 22 2ar1r212pv212pv2Fa1Fa1Ft2Ft2各分力方向判断口诀各分力方向判断口诀 1.1.径向力，指圆心径向力，指圆心；2.2.切向力，主相反，从相同；切向力，主相反，从相同；3.3.轴向力，主螺旋规则，右从三定律。轴向力，主螺旋规则，右从三定律。难难 点点 1.1.受力方向的判断受力方向的判断2.2.旋转方向的判断（根据受力方向）旋转方向的判断（根据受力方向） 二、力的方向判断二、力的方向判断注意：蜗杆和蜗轮各分力方向之间
19、的关系：注意：蜗杆和蜗轮各分力方向之间的关系：圆锥齿轮受力从小端指向大端圆锥齿轮受力从小端指向大端圆锥齿轮转向为“头对头,尾对尾”被动轮被动轮“右旋伸左手右旋伸左手,左旋伸右手左旋伸右手”主动轮主动轮“左左旋伸左手旋伸左手,右右旋伸右手旋伸右手”被动轮被动轮“右旋伸左手右旋伸左手,左旋伸右手左旋伸右手”主动轮主动轮“左左旋伸左手旋伸左手,右右旋伸右手旋伸右手”被动轮被动轮“右旋伸左手右旋伸左手,左旋伸右手左旋伸右手”主动轮主动轮“左左旋伸左手旋伸左手,右右旋伸右手旋伸右手”右旋右旋 设蜗杆设蜗杆1为动力输入端，其转向和蜗轮为动力输入端，其转向和蜗轮2的轮齿旋向如图所示。若要使的轮齿旋向如图所示
20、。若要使II、III、IV轴上所受的轴向力较小，试确定并在图上标出：轴上所受的轴向力较小，试确定并在图上标出：（1）各轴的转动方向；（）各轴的转动方向；（2）各轮的轴向力方向；）各轮的轴向力方向；（3）轮）轮3、4、5、6的螺旋线方向。的螺旋线方向。 作作业业作业答案作业答案 二强度计算二强度计算初选蜗杆头数和效率初选蜗杆头数和效率Z1Z260.9540.920.810.77151430298229-3129-4129-6129-82vz1g g效率效率 ，但加工困难。，但加工困难。vz1 传动比传动比 i，但传动效率，但传动效率 。(蜗杆头数与传动效率关系蜗杆头数与传动效率关系)v常取，常取
21、，z11，2，4，6。 可根据传动可根据传动比，参考表比，参考表校核式校核式设计式设计式1蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算式中式中接触线长度和曲率半径对接触强接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。度的影响系数。使用系数表使用系数表动载荷系数动载荷系数V3m/s取取1.11.2载荷分布不均系数载荷分布不均系数无冲击取无冲击取1,否则否则1.31.6160按d1/a的初选值查图灰铸铁,铸铝铁青铜查表,铸锡青铜查H a圆整后估算:根据中心距根据中心距a和传动比和传动比i以及上述估算值查表定模数以及上述估算值查表定模数m和蜗杆分度圆直径和蜗杆分度圆直径d1，据，据d1/a复算接触系
22、数复算接触系数尺寸计算可用，否则重新取d1/a和接触系数K K 为载荷系数，取为载荷系数，取K K = = K KA A K Kv v K K Z Z 接触系数：接触线长度和曲率半径对接触强度接触系数：接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。的影响系数。 H H 许用接触应力按下表选取。许用接触应力按下表选取。使用系数使用系数K KA A工作类型工作类型 I II III I II III 载荷性质载荷性质 均匀、无冲击均匀、无冲击 不均匀、小冲击不均匀、小冲击 不均匀、大冲击不均匀、大冲击 每小时启动次数每小时启动次数 25 2550 50 50 起动载荷起动载荷 小小 较较 大大 大大
23、KA 1 1.15 1.2 1 1.15 1.2 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 d1/a3.6 3.2 2.8 2.4 2.0 影响系数影响系数Z ZZC蜗杆蜗杆蜗杆传动一般较平稳蜗杆传动一般较平稳 动载系数动载系数K Kv v ， 当当V V2 2 3 m/s , 3 m/s , K Kv v=1=11.1 1.1 当当V V2 23 m/s , 3 m/s , Kv=1.1=1.11.2 1.2 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数K K ，当载荷平稳时，当载荷平稳时 , ,取取K K =1 =1 当载荷变化时当载荷变化时 , ,取取K K =
24、1.1=1.11.6 1.6 ZA,ZI,ZN,ZK蜗杆蜗杆2.750.200.450.500.550.600.300.350.250.200.320.280.240.36ZC 蜗杆蜗杆(ZA、ZN、ZK 蜗杆亦可近似查用)ZI 蜗杆圆柱蜗杆传动的接触系数Zd1/aZ0.402蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算式中式中据当量齿数Zv2,x2查图查表校核计算校核计算 设计公式设计公式 F F 许用弯曲应力；许用弯曲应力；蜗轮的许用弯曲应力蜗轮的许用弯曲应力 F F 蜗轮材料蜗轮材料 铸造方法铸造方法 铸锡青铜铸锡青铜 砂铸模型砂铸模型 40 2940 29ZCuSn10P1 ZCu
25、Sn10P1 金属模铸造金属模铸造 56 4056 40铸锡锌青铜铸锡锌青铜 砂铸模型砂铸模型 26 2226 22ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn5Pb5Zn5 金属模铸造金属模铸造 32 2632 26铸铝铁青铜铸铝铁青铜 砂铸模型砂铸模型 80 5780 57ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3 金属模铸造金属模铸造 90 6490 64HT150 HT150 砂铸模型砂铸模型 40 2840 28HT200 HT200 砂模铸造砂模铸造 48 3448 34灰铸铁灰铸铁单侧工作单侧工作 双侧工作双侧工作 0F0F -1F-1F 3.73.63.53.43.33.23.13.0
26、2.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.710 11 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 80 100 400 Zv v 蜗轮的齿蜗轮的齿形系数形系数Y YFa2Fa2x2=- -0.5-0.3-0.20.30.20.10.40.50.70.80.90.6- -0.3- -0.4x=1x2=0理论根切极限理论根切极限齿顶变尖极限齿顶变尖极限为什么蜗杆传动的强度计算仅对蜗轮进行？为什么蜗杆传动的强度计算仅对
27、蜗轮进行？三蜗杆刚度计算（略）三蜗杆刚度计算（略）问题问题一效率一效率为什么随为什么随Vs增加增加, v下降下降? （Vs增加，油带入多）增加，油带入多）式中式中问题问题11-5普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算衡计算二润滑二润滑1润滑油粘度选择润滑油粘度选择高速轻载高速轻载选粘度小选粘度小低速重载低速重载选粘度大选粘度大2润滑方式润滑方式vs 5m/s 油池蜗杆浸油油池蜗杆浸油vs 510m/s 油池或喷油蜗轮浸油油池或喷油蜗轮浸油vs 10m/s 喷油喷油下蜗杆式下蜗杆式侧蜗杆式侧蜗杆式蜗杆浸油一齿高蜗杆浸油一齿高上蜗杆式：上蜗杆式： 浸油浸油1/3
28、蜗轮外径蜗轮外径三热平衡计算三热平衡计算 目的目的：控制温升，防止胶合：控制温升，防止胶合 条件条件：发热量：发热量H1 = 散热量散热量H2式中式中若若 to 80 oC时如何？时如何？（增加散热能力）（增加散热能力） 增加散热能力的措施增加散热能力的措施增加散热面积增加散热面积高速轴上装风扇高速轴上装风扇装冷却管路装冷却管路问题问题一蜗杆：整体式（可车可铣）一蜗杆：整体式（可车可铣）二蜗轮二蜗轮齿圈式：齿圈式：青铜齿圈与铸铁轮芯配合青铜齿圈与铸铁轮芯配合H7/r6而成，加装紧定螺钉而成，加装紧定螺钉 用于尺寸不太大，工作温度变化较小的场合用于尺寸不太大，工作温度变化较小的场合螺栓联接式：螺
29、栓联接式：用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮，用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮， 可用普通螺栓也可用铰制孔用螺栓进行联接可用普通螺栓也可用铰制孔用螺栓进行联接整体绕铸式：整体绕铸式：主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮拼铸式：拼铸式：在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿， 只用于成批制造的蜗轮只用于成批制造的蜗轮11-6蜗杆、蜗轮的结构设计11-5设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传递功率设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传递功率P=8.5kw，主动轮转速，主动轮转速n1=1460r/min,传动比传动比i=20，工作载荷稳定，单，工
30、作载荷稳定，单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，要求工作寿命为向工作，长期连续运转，润滑情况良好，要求工作寿命为15000小时。小时。解：选择蜗杆传动类型及材料解：选择蜗杆传动类型及材料本题选用渐开线蜗杆，蜗杆材料为本题选用渐开线蜗杆，蜗杆材料为20Cr,渗碳淬火，齿面渗碳淬火，齿面硬度硬度58HRC58HRC，蜗轮用铸锡磷青铜，蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1ZCuSn10P1，金属模铸造。，金属模铸造。 按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度校核。按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度校核。按按Z Z1 1=2=2估取效率估取效率. .设计之初，为近似计算蜗轮轴上的转矩
31、，可按下表选取总效率设计之初，为近似计算蜗轮轴上的转矩，可按下表选取总效率蜗杆头数蜗杆头数Z11246总效率总效率0.70.80.90.95确定载荷系数确定载荷系数蜗轮转矩蜗轮转矩使用系数使用系数齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数载荷平稳时取载荷平稳时取1；载荷变化较大取；载荷变化较大取1.3-1.6;动载荷系数动载荷系数KV=1.1精确制造且精确制造且蜗轮圆周速度小于蜗轮圆周速度小于3m/s时时1.0-1.1,蜗轮圆周蜗轮圆周速度大于速度大于3m/s时时1.1-1.2确定弹性影响系数ZE=160MPa1/2确定接触系数确定接触系数0.200.300.400.500.602.02.42.83.2
32、3.6ZC蜗杆蜗杆其他蜗杆其他蜗杆假设假设d1/a0.4确定许用接触应力确定许用接触应力蜗杆齿面硬度大于蜗杆齿面硬度大于45HRC，查得：，查得：蜗杆寿命蜗杆寿命Lh=15000h，所以蜗轮应力循环次数为：，所以蜗轮应力循环次数为：计算中心距计算中心距：取取a=200mm，i=20查匹配表得查匹配表得查表得：直径系数查表得：直径系数q=10，分度圆导程角，分度圆导程角按齿根弯曲疲劳强度校核：按齿根弯曲疲劳强度校核：螺旋角影响系数螺旋角影响系数寿命系数寿命系数代入校核公式：代入校核公式：海外游子（满江红海外游子（满江红）暮雨初收暮雨初收长空净长空净海天一色海天一色凭栏处凭栏处仰天长望仰天长望征鹏飞过征鹏飞过千万心声不必说千万心声不必说酒香且待归来酌酒香且待归来酌莫等闲莫等闲立志少年时立志少年时鹏程乐鹏程乐江入海江入海烟漠漠烟漠漠波似染波似染涛如削涛如削百川齐欢聚百川齐欢聚龙腾鱼跃龙腾鱼跃幼翼展时激风雨幼翼展时激风雨大洋飞渡等闲过大洋飞渡等闲过归来日归来日两翼力双展两翼力双展东方贺东方贺
