精品中职 机械基础（汽车专业）案例12 蜗杆蜗轮传动的设计.docx

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1、蜗杆蜗轮传动的设计传动装置中传动零件的参数、尺寸和结构，对其他零部、件的设计起决定性的作用，因此，应首先设计计算传动零件。当减速器有传动件时，应先设计减速器外的传动零件。一、蜗轮蜗杆材料及类型选择1、选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，选用渐开线蜗杆(ZI)。2、选择材料考虑到蜗杆传动的功率不大，速度中等，故蜗杆采用45刚；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC;蜗轮选用铸锡磷青铜(ZCUSn1OP1),砂模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造,而轮芯用灰铸铁(HT1OO)制造。二、设计计算1、按齿面接触强度设计根据闭式蜗杆蜗轮的

2、设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。由机械设计根据式子：m2dKT2(-)2(I)确定载荷系数因工作是有轻微振动，故取载荷分布不均匀系数K广1由机械设计表11-5选取使用系数Ka=I,由于转速不是很高，冲击不大，可选取动载荷系数Kv=1.1,贝IJK=KAKAKV=IX1.05X1Q1I(2)确定弹性影响系数ZE因为选用的是锡磷青铜(ZCUSnIoPI)的蜗轮和45刚蜗杆相配，故Ze=My1MPa(3)确定许用接触应力%根据蜗轮材料为锡磷青铜(ZCuSn1OP1),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口=268MPao

3、应力循环次数N=60加2%=60X1X4OX(165365)=7.008X107,寿命系数贝IJtf=Khnw=0.784268=210.1MPa(4)计算2d由于z2=36,T2=709.09N-m=709.09IO3Nmm,故m2dKTo(48)2=1.1X709.09IO3(-480-)2=3144.33mm3/z2w36210因z1=1,故从机械设计表11-2中查取模数m=6.3mm,蜗杆分度圆直径d=112o2、蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸/1H-I。QFJd+d。112+6.3361UC.(1)中星目a=-=169.422(2)蜗杆:轴向齿距Pa=nm=3.14X6.3=19.78

4、mm；直径系数q=5=17.78;m齿顶圆直径4“=d+2hai=d+2ha*m=112+2X1X6.3=124.6mm；齿根圆直径二d2hfi=d2(ha*m+c)=112-2(16.3+1.6)=47.88mm；分度圆导程角7=arctan-=3.22(右旋)；轴向齿厚Sa=nm=9.89nun。q2(3)蜗轮：蜗轮齿数：z2=36；变位系数勺二。；螺旋角：=y=30.96(右旋)蜗轮分度圆直径：d2=/ZZZ2=226.8mm；蜗轮喉圆直径：匕2=4+242=239.4mm；蜗轮齿根圆直径：,=4+2%2=211mm；蜗轮咽喉母圆半径：Gja-gd“，=169.4-；239.4=49.7

5、mm；蜗轮轮缘宽度：B=(0.670.7)4d=(83.4887.22)mm,取B=85mm。3、校核齿根弯曲疲劳强度1.535d4mcosy当量齿数ZT=-r=36.173cos3/(cos3.22)3根据马巾，Z36.173,从机械设计图11-17中可查得齿形系数丫痛=2.44螺旋系数匕=1-1-1403.22。140=0.977许用弯曲应力r=;Kfn从表11-8中查得由ZCuSn1OP1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力口1二56MPa寿命系数KFN=深IO67.008IO7=0.624Mf=MfKFN=56X0.624=34.92MPaMPa所以153K7；vi11Fa21dd2tnn1.

6、531.1709090112226.86.32.440.97717.78MP4W56即匕卜，弯曲强度校核满足要求。4、验算效率=(0.950.96)tan(+v)己知y=3.22,v=arctanfv,与相对滑移速度匕有关,血InI4112x1440C=8.45601000cos/601000cos3.22om/s从机械设计表11T8中用插值法查得工二0.0175,”二1代入上式得=(0.950.96)色丝一七(0.72390.732)大于原估计值=0.7203,tan(+v)因此不用重算,且进一步验证了电机选择的合理性。5、精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所涉及的蜗杆传动是动力传动，属于

7、机械减速器。从GB/10089-1988中，蜗轮圆周速度匕二”nd26OO.47ms1.5ms,故查课程设计表3.66选取蜗轮、蜗杆为9级精度，侧隙种类为f,标注为9fGB10089-1988o蜗杆与轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式，与铸造贴心采用H7r6配合。查课程设计表3.80得蜗轮、蜗杆表面粗糙度如下：齿面顶圆蜗杆6.3,3.26.3,3.2蜗轮6.3,3.212.5,6.3查课程设计表3.69得：蜗杆轴向齿距极限偏差fpx=25um；蜗杆轴向齿距累积公差fpxi=48m;蜗杆齿形公差ffi=45m;查课程设计表3.70得：蜗杆齿槽径向跳动公差fr=40m；查课程设计表3.70得：蜗

8、轮齿距极限偏差fpt=40m；蜗轮齿形公差ff2=36Umo6、热平衡计算(1)估算散热面积S(,-751Qf),-75S=0.33=0.33=0.923机2UooJUooJ(2)验算油的工作温度f,室温小通常取20。散热系数a=8.1517.45:取0=17.5W(m2)；啮合效率7=0.89；轴承效率0.980.99,取轴承效率2二0.99；搅油效率0.940.99,搅油效率3=0.98；7=712X7/3=0.880.99X0.98=0.85K)Oo(J摘，Oo(Mi.85)3.96+2=5677CV8(C油温未,aS0I17.50.923)超过限度7、主要设计结论蜗杆蜗轮分度圆直径(mm)d1=112d2=226.8齿顶圆直径(mm)da1=124.6da2=239.4齿根圆直径(mm)dfi=96.2df2=211头数(齿数)Z1=IZ2=36中心距(mm)a=169.4齿顶高(mm)h-6.3齿根高(mm)hf=7.9全齿高(mm)h=14.2齿形角=20模数(mm)m=6.3齿宽(mm)b1101.38B2=85蜗轮蜗杆均为9级精度、右旋,蜗杆直径系数q=17.78,蜗轮变位系数X2=0o