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1、机械设计4 4 4 4 蜗杆传动习题课蜗杆传动习题课 例题例题例题例题1 1： 如果中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆如果中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆如果中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆如果中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向。传动的螺旋线方向和蜗杆的转向。传动的螺旋线方向和蜗杆的转向。传动的螺旋线方向和蜗杆的转向。 z2z1z4z3n4输出输出输出输出输入输入输入输入n3Fa3Fa2Ft1Ft2n1Fa1蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮均为右旋均为右旋均为右旋均为右旋机械设计 已知带式运输机中的电动机功率已知带式运输机中的电动机功率已
2、知带式运输机中的电动机功率已知带式运输机中的电动机功率P P4KW4KW，转速转速转速转速n n1 1=960r/min=960r/min，带式运输机主动滚筒的转速带式运输机主动滚筒的转速带式运输机主动滚筒的转速带式运输机主动滚筒的转速n n2 262r/min62r/min，仓库内工作，载荷较平仓库内工作，载荷较平仓库内工作，载荷较平仓库内工作，载荷较平稳，工作寿命要求为稳，工作寿命要求为稳，工作寿命要求为稳，工作寿命要求为1010年，每天工作年，每天工作年，每天工作年，每天工作8 8小时，试设计此蜗杆传动。小时，试设计此蜗杆传动。小时，试设计此蜗杆传动。小时，试设计此蜗杆传动。一、要求分析
3、一、要求分析一、要求分析一、要求分析 由数据分析可知，待设计蜗杆传动属中速、轻载，重要由数据分析可知，待设计蜗杆传动属中速、轻载，重要由数据分析可知，待设计蜗杆传动属中速、轻载，重要由数据分析可知，待设计蜗杆传动属中速、轻载，重要性和可靠性一般的传动性和可靠性一般的传动性和可靠性一般的传动性和可靠性一般的传动二、设计任务：二、设计任务：二、设计任务：二、设计任务： 确定一种能满足功能要求和设计约束的较好设计方案，包括：确定一种能满足功能要求和设计约束的较好设计方案，包括：确定一种能满足功能要求和设计约束的较好设计方案，包括：确定一种能满足功能要求和设计约束的较好设计方案，包括： 一组一组一组一
4、组基本参数：基本参数：基本参数：基本参数： 主要几何尺寸：主要几何尺寸：主要几何尺寸：主要几何尺寸： 三、设计过程三、设计过程三、设计过程三、设计过程因此蜗杆、蜗轮的材料均可选择一般的材料因此蜗杆、蜗轮的材料均可选择一般的材料因此蜗杆、蜗轮的材料均可选择一般的材料因此蜗杆、蜗轮的材料均可选择一般的材料 材料和热处理材料和热处理材料和热处理材料和热处理 例题例题例题例题2 2： 机械设计ZCuSn10P1ZCuSn10P1蜗轮蜗轮蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆蜗杆蜗杆4545材料材料材料材料热处理热处理热处理热处理 表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火蜗杆蜗杆蜗杆蜗杆设计项目设计项目设计项目设计项目 设计依据设计
5、依据设计依据设计依据 设计结果设计结果设计结果设计结果1 1、选择材料和热处理方式选择材料和热处理方式选择材料和热处理方式选择材料和热处理方式选材：蜗杆采用优质碳素钢、蜗轮采用铸锡磷青铜，选材：蜗杆采用优质碳素钢、蜗轮采用铸锡磷青铜，砂模铸造砂模铸造强度极限强度极限强度极限强度极限s s s sb b220MPa220MPa机械设计基本许基本许基本许基本许用应力用应力用应力用应力 180MPa180MPa表表表表4 46 6蜗轮工蜗轮工蜗轮工蜗轮工作时间作时间作时间作时间 24000h24000ht th h=10=10 300300 8 8蜗轮寿蜗轮寿蜗轮寿蜗轮寿命系数命系数命系数命系数0.
6、760.76应力循应力循应力循应力循环次数环次数环次数环次数8.93108.93107 7许用接许用接许用接许用接触应力触应力触应力触应力136.8MPa136.8MPa设计项目设计项目设计项目设计项目 设计依据设计依据设计依据设计依据 设计结果设计结果设计结果设计结果2 2、确定许用接触应力确定许用接触应力确定许用接触应力确定许用接触应力机械设计0.80.8使用系数使用系数使用系数使用系数K KA A表表表表3-13-11.11.1160160蜗轮转矩蜗轮转矩蜗轮转矩蜗轮转矩T T2 2493000N.mm493000N.mm初估初估初估初估齿轮效率齿轮效率齿轮效率齿轮效率h h h h设计
7、项目设计项目设计项目设计项目 设计依据设计依据设计依据设计依据 设计结果设计结果设计结果设计结果3 3、确定有关参数确定有关参数确定有关参数确定有关参数15.515.52 2计算蜗轮齿数计算蜗轮齿数计算蜗轮齿数计算蜗轮齿数3131z z2 2= =i iz z1 1z z1 1=14=14传动比传动比传动比传动比i ii i= =n n1 1/ /n n2 2=960/62=960/62初选蜗杆头数初选蜗杆头数初选蜗杆头数初选蜗杆头数z z1 1弹性系数弹性系数弹性系数弹性系数Z ZE E机械设计1515443 3 5555 蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d d1 1
8、71mm71mm310mm310mm滑动速度滑动速度滑动速度滑动速度v vs s3.71m/s3.71m/s中心距中心距中心距中心距a a导程角导程角导程角导程角g g g g当量摩擦角当量摩擦角当量摩擦角当量摩擦角1 1445500验算总效率验算总效率验算总效率验算总效率0.840.84蜗轮分度圆蜗轮分度圆蜗轮分度圆蜗轮分度圆直径直径直径直径d d2 2190.5mm190.5mm设计项目设计项目设计项目设计项目 设计依据设计依据设计依据设计依据 设计结果设计结果设计结果设计结果4 4、接触强度计算接触强度计算接触强度计算接触强度计算=6957.5=6957.571007100模数模数模数模
9、数10mm10mm表表表表4 41 1表表表表4 4 4 41 1 1 1计算计算计算计算值值值值取取取取标准值标准值标准值标准值表表表表4 41 1表表表表4-94-9机械设计散热散热散热散热系数系数系数系数K Kt t1414散热散热散热散热面积面积面积面积A A 1.02mm1.02mm2 2计算工作温度计算工作温度计算工作温度计算工作温度t t1 159.259.20 0C60C600 0C C蜗杆效率蜗杆效率蜗杆效率蜗杆效率h h h h20200 0C C初始温度初始温度初始温度初始温度t t0 00.840.84设计项目设计项目设计项目设计项目 设计依据设计依据设计依据设计依据
10、设计结果设计结果设计结果设计结果5 5、热平衡计算热平衡计算热平衡计算热平衡计算许用许用许用许用工作温度工作温度工作温度工作温度607060700 0C C热平衡没问题！热平衡没问题！热平衡没问题！热平衡没问题！机械设计设计项目设计项目设计项目设计项目设计结果设计结果设计结果设计结果材料材料材料材料 蜗杆蜗杆蜗杆蜗杆 4545蜗轮蜗轮蜗轮蜗轮 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1 热处理热处理热处理热处理 蜗杆蜗杆蜗杆蜗杆 表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火螺旋角螺旋角螺旋角螺旋角b b b b 1515443 3 5555齿数齿数齿数齿数 z z1 1 2 2z z2 23131模数模数模数
11、模数 1010分度圆分度圆分度圆分度圆直径直径直径直径 d d1 17171d d2 2310310中心距中心距中心距中心距a a（mmmm） 190.5190.5对于非标准蜗杆传动，中心距可不等于推荐值！对于非标准蜗杆传动，中心距可不等于推荐值！对于非标准蜗杆传动，中心距可不等于推荐值！对于非标准蜗杆传动，中心距可不等于推荐值！机械设计简答题：简答题：简答题：简答题： 蜗杆传动以什么模数作为标准模数？蜗杆传动以什么模数作为标准模数？蜗杆传动以什么模数作为标准模数？蜗杆传动以什么模数作为标准模数？ 为什么蜗杆的分度圆直径要取为标准值？为什么蜗杆的分度圆直径要取为标准值？为什么蜗杆的分度圆直径要取为标准值？为什么蜗杆的分度圆直径要取为标准值？ 蜗杆传动在什么情况下能自锁？自锁时蜗杆头数如何取值？蜗杆传动在什么情况下能自锁？自锁时蜗杆头数如何取值？蜗杆传动在什么情况下能自锁？自锁时蜗杆头数如何取值？蜗杆传动在什么情况下能自锁？自锁时蜗杆头数如何取值？ 蜗杆传动的啮合效率与哪些因素有关？蜗杆传动的啮合效率与哪些因素有关？蜗杆传动的啮合效率与哪些因素有关？蜗杆传动的啮合效率与哪些因素有关？ 例题例题例题例题3 3：
