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蜗轮蜗杆设计实例

设计一运输机的闭式蜗杆传动。蜗杆输入功率P1=7.5kW，蜗杆的转速n1=1450r/min，传动比i=25，载荷平稳，单向回转，预期使用寿命15000h，估计散热面积A=1.5m2，通风良好。

解（1）选择材料并确定许用应力

蜗杆：由于功率不大，采用45钢表面淬火，硬度45HRC。

蜗轮：因转速较高，采用抗胶合性能好的铸锡青铜ZCuSn10P1，砂模铸造。

由配套资源1表6-12查得，蜗轮材料的基本许用接触应力为[σH]′=200MPa

由配套资源1表6-13查得，蜗轮材料的基本许用弯曲应力为

[σF]′=58MPa

计算应力循环次数N（蜗轮转速n2=1450/25=58r/min）

N=60jn2Lh=60×1×58×15000=5.22×107次计算寿命系数KHN，KFN：

计算许用应力：

[σH]=[σH]′KHN=200×0.8134=163（MPa）[σF]=[σF]′KFN=58×0.6444=37.4（MPa）

（2）确定蜗杆头数和蜗杆轮齿数

由表5-8（蜗杆基本参数）查得，根据传动比i值取z1=2，则z2=iz1=25×2=50

（3）计算蜗轮转矩T2

取η=0.85，则

（4）按齿面接触疲劳强度计算

取载荷系数K=1.2，由式（6-23）得

查表5-9，按m2d1≥5130mm3选取m2d1=5376mm3得

m=8，q=10

d1=mq=8×10=80（mm），d2=mz2=8×50=400（mm）

（5）校核蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度由配套资源1表6-14查得，得YF2=2.24由式(6-22)得

齿根的弯曲疲劳强度校核合格。

（6）验算传动效率蜗杆分度圆速度为

见配套资源1表6-15注释，因vs=v1/cosλ

查表6-15得fv=0.0204，ρv=1°9′(1.16°)

与原估计η=0.85相近。

（7）热平衡计算

取室温t0=20℃,因通风散热条件较好，取散热系数Ks=15W/(m2?℃)。油温t1由式(8-39)计算

符合要求。

（8）中心距及各部分尺寸

a=d1+d2=80+400=240(mm)22

各部分尺寸计算略。

（9）绘制蜗杆、蜗杆零件工作图（略）。