.. . .. . .
转速n（r/min） 输入功率P/KW 输入转矩T(N?m)
传动比
960 2.5 24.87
960 2.4552 24.42
23.44
40.96 1.92 447.66
40.96 1.867 435.30
2、传动件的设计计算
2.1蜗杆副的设计计算 2.1.1选择材料
蜗杆：45钢，表面淬火45-55HRC；
蜗轮：10-3铝青铜ZCuAl10Fe3，砂模铸造，假设相对滑动速度
vs<6m/s
2.1.2确定许用应力
根据参考文献《机械设计基础（第六版）》可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第201-202页表12-5和表12-6 许用接触应力 [σH]=200MPa 许用弯曲应力 [σF]=80MPa 2.1.3参数的选择
蜗杆头数 Z1=2
蜗轮齿数 Z2=i?Z1=23.44×2=46.88 则Z2取47 使用系数 KA=1.3 综合弹性系数 ZE=150
接触系数Zρ 取d1/a=0.4 由图12-11得，ZP=2.8 见参考文献《机械设计基础（第六版）》可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第201页图12-11 2.1.4确定中心距a
S. . . . . ..
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a?3KAT2(ZEZP23150?2.82)?1.3?524597?()?144mm [?H]200取整：a=145mm
d1?0.68a0.875?0.68?1450.875?53
m?2a?d12?145?53??5.04 z247查询参考文献《机械设计基础（第六版）》可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第195页表12-1可得 若取m=6.3,d1=63mm 则m2d1?2500.47mm3 d2=mZ2=6.3X4.7=296.1mm 则中心距a为
a?11(d1?d2)?(61?296.1)?178.55mm 222.1.4验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度vs、及传动总效率η 1）蜗轮圆周速度v2
v2??d2n260?1000?3.14?296.1?40.96?0.635m/s
60?10002）导程角 由tan??mz1mz???arctan1?11.31? d1d13）相对滑动速度vs vs??d1n160?1000cos??3.14?63?960?3.23m/s?6m/s
60?1000cos11.31?与初选值相符，选用材料合适 4）传动总效率η
查询参考文献《机械设计基础（第六版）》可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第204页表12-7及公式（12-13）可知
当量摩擦角 ?'?1.6?
S. . . . . ..
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??(0.95~0.97)tan?tan11.31??(0.95~0.97)?0.82~0.85 'tan(???)tan(11.31??1.6?) 原估计效率0.75与总效率相差较大，需要重新验算。 2.1.5验算蜗轮抗弯强度
蜗轮齿根抗弯强度验算公式为
?F?1.53KAT2YFa2?[?]F
d1d2mcos?其中当量齿数ZV?Z247??49.85 33cos?cos11.31? 查询参考文献《机械设计基础（第六版）》可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育 第177页图11-8可得
YFa2?2.4
1.53?1.3?447660?F??2.4?7.73MPa?[?]F?80MPa
63?296.1?6.3?cos11.31?所以强度足够
2.2计算蜗杆传动等其他几何尺寸 2.2.1蜗杆相关几何尺寸
计算及其说明
分度圆直径 d1?mq?63mm 齿顶高 ha1?m?6.3mm 全
???计算结果 d1=63mm ha1=6.3mm 高 h1=14.20mm
da1=75.60mm df1=47.88mm
b1=110mm
齿
h1?ham?m(ha?c)?1?6.3?1.25?6.3?14.2mm
齿顶圆直径 da1?m(q?2)?6.3?(10?2)?75.6mm 齿根圆直径 df1?m(q?2.4)?6.3?(10?2.4)?47.88mm 蜗杆螺旋部分长度
b1?(11?0.06z2)m?(11?0.06?47)?6.3?87.066
(因为当m<10时，b1加长15~25mm，故取b1=110mm;
参见参考文献《机械设计常用公式速查手册》继东 编 机械工业 第103页）
Pa1=19.78mm
S. . . . . ..
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蜗杆轴向齿距 Pa1??m?3.14?6.3?19.78mm 2.2.2蜗轮相关几何尺寸 计算及其说明
分度圆直径 d2?296.1mm
齿顶圆直径 da2?m(z2?2)?6.3?(47?2)?308.7mm 齿根圆直径df2?m(z2?2.4)?6.3?(47?2.4)?280.98mm 外圆直径 de2?da2?1.5m?318.2mm 蜗轮齿宽 b2?2m(0.5?q?1)?48.09mm 轮缘宽度 B?0.75da1?56.70mm
计算结果 d2=296.10mm da2=308.70mm
df2=280.98mm
de2=318.20mm
b2=48.09mm 取B=56.70mm
2.2.3热平衡计算
取油温t=65℃，空气温度t=20℃,通风良好，?t取15W/(m2·℃),传动效率η为0.75； 由公式 ?t?A?1000P1(1??)?[?t] 得：
?tA1000P1(1??)?1.11m2 ?t?t其中p1=3kw ?t=45℃
3、蜗杆副上作用力的计算
3.1.1已知条件 1)高速轴
传递的转矩 T1=24870N·mm 转速 n1=960r/min 分度圆直径 d1=63mm
S. . . . . ..
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2)低速轴
传递的转矩 T2=447660N·mm 转速 n2=40.96r/min 分度圆直径 d2=296.1mm 3.1.2蜗杆上的作用力 1）圆周力 Ft1?2T12?24420??775.238N d163 其方向与力作用点圆周速度方向相反 2）轴向力 Fa1?2T22?447660??3023.71N d2296.1其方向与蜗轮的转动方向相反
3）径向力 Fr1?Fa1tan?n?3023.71?tan20??1100.54N 其中αn=20°
其方向力由力的作用点指向轮1的转动中心 3.1.3蜗轮上的作用力
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，即蜗轮上的作用力为： Fa2=Ft1；Ft2=Fa1；Fr2=Fr1
4、减速器箱体的主要结构尺寸
根据参考文献《机械设计课程设计手册》 贾北平 贤武 主编 华中科技 第18-20页表4-1和表4-3得
单位： mm 名称 箱座壁厚 箱盖壁厚 箱盖凸缘厚度
符号 δ δ1 b1
尺寸关系 0.04α+3≥8 δ1=0.085δ≥8
1.5δ1
尺寸大小
10 9 13
S. . . . . ..
机械设计基础课程设计说明书)
