一级涡轮蜗杆减速器设计说明书

(1)确定作用在蜗轮转矩T2,按Z1=2，估取效率为?=0.75， T2?9.55?106P23.90?9.55?106?744900N.mm n250 (2) 确定载荷系数K 因工作载荷有轻微冲击,取载荷分布不均系数??=1;表11—5《机械设计》选取使用系数KA?1.15 由于转速不高,冲击不大,可取动载系数T2=744900N.mm K=1.21 ?v?1.05; K=KAKBKV=1.15×1×1.05≈1.21 (3)确定弹性影响系数?? 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故??=160??a （4）确定蜗轮齿数Z2 Z2=Z1?i=2?20=40 12??=160??a 12(5)确定许用接触应力???? Z2=40 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造, 蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC,可从《机械设计》表11—7查得蜗轮的基本许用应力 ?????=268??a。应力循环次数 N=60jn2Lh=60?1?50?(8?365?5)=4.38?107 寿命系数： KHN=(10/43800000)=0.8314 71/8 ?????=268??a N=4.38?107 KHN=0.8314 [бH]= 222.8Mpa m=8 mm d1=80mm a=200mm 则 [бH]= KHN×[бH] `=0.8314×268Mpa=222.8Mpa 2(6)md1?(480)2?1.21?744900?2750.47mm3 39?222.8因为Z1=2，故从表11-2中m=8 mm，分度圆直径d1=80mm 3.1.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 (1)中心距 a= (d1+d2)/2=(80+8?40)/2=200mm (2) 蜗杆 设计计算及说明 轴向齿距pa=25.133 mm，直径系数q=10，齿顶圆直径da1=96 mm ;齿根圆直径df1=60.8mm，分度圆导程角γ=11°18′36\；蜗杆轴向齿厚Sa=12.5664 mm (3)蜗轮 传动比i取20 蜗轮分度圆直径：d2=m Z2=8×40=320 mm 蜗轮喉圆直径：da2= d2+ 2ha2=320+2×[8×(1-0.5)]=336 mm 蜗轮齿根圆直径：df2= d2- 2hf2=320-2×8×1.2=300.8 mm 蜗轮咽喉母圆半径：rg2=a-1/2da2=200-1/2*336 =32mm 结果 pa=25.133 mm q=10 da1=96 mm df1=60.8mm γ=11°18′36\Sa=12.5664 mm d2=320 mm da2=336 mm df2=300.8 mm rg2=32 mm 3.1.5校核齿根弯曲疲劳强度 ?F?1.53KT2YFa2Y????F? d1d2m?v2??240??42.42 cos3??cos11.31??3当量齿数?v2?42.42 根据?v2?42.42从图11—17中可查得齿形系数 YFa2?2.38 11.31?螺旋角系数Y??1???1??0.9192 140140YFa2?2.38 ? ? 可知许用弯曲应力??F????F??KFN 从《机械设计》表11—8查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯 ? 曲应力??F?=56MPa。 661010KFN?0.657 寿命系数KFN?9?9?0.657 7N4.38?10??F??56?0.657?36.792MPa ??F??36.792mpa 1.53?1.21?744900?F??2.38?0.9192?14.731MPa可见弯曲强度是 80?320?8?F?满足的。 3.1.6验算效率? ???0.95～　0.96?tan? tan????v?14.731MPa ?d1n1??80?970Vs???4.144m/s 60?1000cos?60?1000?cos11.31? 从《机械设计》表11—18中用插值法查得fv=0.0235, ?v?1.2195'代入式 中得?=0.831,大于原估计值,因此不用重算。 Vs?4.144m/s 已知?=11.31?;?v?arctanfv;fv与相对滑动速度Vs有关。 3.1.7精度等级公差和表面粗糙度的确定 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T10089—1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度,侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089—1988。然后《机械设计课程设计》查得蜗杆的齿厚公差为?s1 =71μm, 蜗轮的齿厚公差为?s2 =130μm;蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为1.6μm, 蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为1.6μm和3.2μm。 3.1.8热平衡核算 ?a?初步估计散热面积：S?0.33???100?取ta(周围空气的温度)为20?c。 1.75?200??0.33???100?1.75?1.10 ?d?(8.15~17.45)w/(m2??c),??17w/(m2??c)1000p(1??)1000?5.49?(1?0.831)t??ta??20? ?dS17?1.10?69.62c?85c所以S=1.10 合格 ?? S=1.10 =20?c ta（周围） ta工=69.62?c 4.轴的设计计算 4.1蜗杆轴的设计 4.1.1作用在齿轮上的力 齿轮分度圆的直径为 d1? 80 mm 圆周力：Ft?2T154090?2??1352.25N d1802T2744900?2??4655.63N d2320Fat?4655.63N Fr1=1694.51N 轴向力：Fat?Ft2?Ft?1352.25N Fat?1352.25N 径向力：Fr1=Ft2·tanα=4655.63×tan200=1694.51N 设计计算及说明 蜗轮上的轴向力、圆周力、径向力分别与 蜗杆上相应的圆周力、轴向力、径向 力大小相等，方向相反。 结果 选用45调质，硬度217~255HBS，并查表15-3，取A0=120 p5.49d≥21.39mm ?120?3?21.39mm d≥A3n970 考虑有键槽，将直径增大5%，则：d=21.39×(1+5%)mm=22.46mm 轴伸安装联轴器，考虑补偿轴的可能位移，选用无弹性元件的联轴器，由 转速和转矩得 Tc=81135N?mm Tc=KT1=1.5×54090=81135N?mm 查表GB/T 5014-2003弹性柱销联轴器选用 LX4，标准孔径d=50mm，即 轴伸直径为38mm ,半联轴器的长度L=84mm。 初选圆锥滚子轴承30212（GB/T 297-1994） 各段轴的长度及直径： 4.1.2蜗杆轴的设计计算 d1?50mml1?82mmd2?55mml2?45mmd3?60mml3?33mmd4?65mml4?97mmd6?65mml6?97mmd7?60mml7?33mm