吳昊蝸輪蝸桿減速器的設計

1、3蝸輪蝸桿減速器的設計由已知數(shù)據(jù)，。3.1蝸輪蝸桿的選擇3.1.1選擇蝸桿傳動的類型 根據(jù)GB/T100851998 選擇漸開線蝸桿（ZI）。3.1.2選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3.1.3按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。由式（11-12），傳動中心距（1） 確定作用在蝸輪上的轉矩按，估取效率，則 （2

2、） 確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)；由表11-5選取使用系數(shù)；由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)；則（3） 確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故。（4）確定接觸系數(shù)先假設蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，從圖11-18中可查得。（5）確定許用接觸應力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45 HRC,可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應力。應力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)則（6） 計算中心距取中心距，因，故從表11-2中取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑。這時，從圖11-18中可查得接觸系數(shù)，因為，因此以上計算結果可用。3.1.4蝸

3、桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1） 蝸桿軸向齒距直徑系數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓導程角蝸桿軸向齒厚（2） 蝸輪蝸輪齒數(shù)；變位系數(shù)；驗算傳動比，這是傳動比誤差為，是允許的。蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓的直徑 蝸輪齒根圓直徑蝸輪咽喉母圓半徑3.1.5校核齒根彎曲疲勞強度當量齒數(shù)根據(jù)，從圖11-19中可查得齒形系數(shù)。螺旋角系數(shù)許用彎曲應力從表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力。壽命系數(shù) 彎曲強度滿足目的。3.1.6驗算效率已知；與相對滑動速度有關。從表11-8中用插值法查得、代入式中得，大于原估計值，因此不用重算。3.1.7精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設計的蝸桿傳

4、動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從GB/T 10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側隙種類為f，標注為8f GB/T10089-1988。然后由有關手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度。3.2蝸桿軸的設計計算蝸桿上的功率，轉速，則轉矩為3.2.1按扭矩初算軸徑選用45鋼調質，硬度為217-255HBS。根據(jù)表15-3，取考慮到有鍵槽，將直徑增大7%，則因此選3.2.2蝸桿的結構設計圖3-1（1） 蝸桿上零件的定位，固定和裝配一級蝸桿減速器可將蝸輪安排在箱體中間，兩對軸承對稱分布，蝸桿由軸肩定位，蝸桿周向用平鍵連接和定位。段：軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑，故同時選用聯(lián)軸器的轉

5、矩計算，查表14-1，考慮到轉矩變化很小，估取，則：查標準GB/T5014-2003或手冊，選用TL4型彈性柱銷連軸器，其公稱轉矩為63000。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器的長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，故取軸上鍵槽鍵寬和鍵高以及鍵長為，即鍵 GB/T1096-2003。表3-1型號公稱轉矩（N·m)許用轉速（r/mini）L1（mm）L2（mm）軸的直徑（mm)TL4634200385220段：取，因此，軸承蓋的總長為25mm，根據(jù)拆裝的方便取端蓋外端面距聯(lián)軸器右端面間的距離為，所以，。段：在這一軸段安裝的是軸承，可以選用深溝球軸承，根據(jù)，選用03系列的6311深溝球軸承，因

6、為軸承的寬度，內徑為，取套筒的長度為26mm，所以取這一段的長度，。段：取軸肩高度為4.5mm，所以，長度取適宜即可，這里取。段：這一軸段為蝸桿的螺旋線，按照上述計算所得，取，為分度圓的直徑，長度取=108mm，段：和段的設計一樣，在這一軸段上不需要安裝其他零件，所以取，。段：這一軸段安裝一對圓錐滾子軸承，參照工作要求取03系列，30331圓錐滾子軸承，查手冊得該軸承的寬度，內經為55mm，選取定位套筒的長度為20mm，故該軸段的直徑，長度。 至此，蝸桿的各個軸段的直徑和長度都已經確定。3.3蝸輪軸的設計計算選用45鋼調質，硬度為217-255HBS。根據(jù)表15-3，取考慮到有鍵槽，將直徑增大

7、10%，則因此選。圖3-2（1）蝸輪軸上零件的定位和直徑長度蝸輪與軸之間用平鍵進行周向定位，用軸肩進行軸向定位。段：與聯(lián)軸器相配合的這一軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的選擇可以取，=70mm。段：安裝軸承端蓋，根據(jù)選取的端蓋規(guī)格，可以確定，。段：主要是安裝軸承，受到軸向和徑向力，選取圓錐滾子軸承，型號為30216，寬度為，內徑為80mm，選取套筒的長度為75mm，所以該軸段直徑為，長度。段：與蝸輪配合，根據(jù)蝸輪尺寸確定=90mm，。段：軸肩的高為8mm，所以，長度取=10mm。段：這一軸段處選取的圓錐滾子軸承寬度為28mm，內徑為80mm，所以選取，。 至此，蝸輪軸上的各個軸段的直徑和長度都已經確定。3.4

8、蝸桿的強度校核首先根據(jù)軸的結構圖3-1做出軸的計算簡圖3-3。在確定軸承的支點的位置時，應從手冊中查取得值。對于6311深溝球型軸承，查得，30331圓錐滾子軸承的，所以跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖3-3，如圖3-4，可以看出中間截面是軸的危險截面。現(xiàn)將計算的截面的 、 及 的值計算過程及結果如下： 表4-1載荷HV支反力515.48515.48187.62187.62彎矩M總彎矩M扭矩T=159800圖3-3 彎矩圖扭矩圖在進行校核時，承受最大彎矩和最大扭矩的截面為危險截面，校核這一截面即可，即C截面。扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取=0.6，所以軸的計算應力為： MPa前面已經選定軸的材料為45鋼，由表15-1查得=60MPa。因此<，故安全。3.5蝸輪軸的強度校核首先根據(jù)軸的結構圖3-2做出軸的計算簡圖3-4。在確定軸承的支點的位置時，應從手冊中查取得值。對于型號為30216圓錐滾子軸承，查得，所以跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖3-3，如圖3-4，可以看出中間截面是軸的危險截面。現(xiàn)將計算的截面的 、 及 的值計算過程及結果如下： 表4-2載荷HV支反力515.48515.48187.62187.62彎矩M總彎矩M扭