燕山大学课程设计说明书 五、传动零件的设计计算 1、蜗轮蜗杆的传动计算 ①根据GB/T 10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。 .选择材料、精度等级和蜗杆头数 ②材料：蜗杆 :45钢，表面淬火处理,45~55HRC,初选8级精度； 蜗轮： 铸铝青铜ZcuAl9Fe4Ni4Mn2，砂型铸造。轮芯用灰铸铁HT200制造。 精度等级：初选取8级 ③选取蜗杆头数 Z1=2,i1=17.34 Z2?i1?Z1?17.34?2?34.68 35 ???17.52实际齿数比 ???丿17.5-17.34 ??0.9%?17.5 齿数误差 由于0.9%＜5%,所以在误差允许范围内. 2、初定模数m，蜗杆直径系数q，蜗杆中圆直径d1 蜗轮计
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=291.59 N·m 燕山大学课程设计说明书 ?ZE?m3q?9.47cos?KT2??Z??????2H? 算公式和 有关数据皆引自 《机械设计》第 102页~115页蜗 杆材料用45钢， 蜗轮用铸铝青铜 77 12?，9.47cos??9.26 ①查书P110得，??8?~16?，取②K?KAKVK? KA:由P109表7-6得，KA=0.8~1.25.取KA=1 KV:估计V2＜3m/s此时，KV=1~1.1取KV=1 Kβ：载荷是平稳的，Kβ=1 代入K?KAKVK?=1×1×1=1 ③TII=146.2N·m ④查P111表7-7得，ZE?155MPa ⑤107??H???0.75~0.9??b?8N2⑥N2=60n2t2=60×47×（6×300×8）=4.06×10＜25×10710??H??0.9?220?8?166.27 4.06?10查书P104表7-2得，MPa?ZE?m3q?9.47cos?KT2??Z?????2H??⑦代入 9.26×0.8×166.2×10×（155/166.2×35）=874≤1000 3当m=5，q=8.00，d1=40，mq=1000 32ZcuAl9Fe4Ni4Mn2 ??arctanZ1?14.03?q KA=1 3、确定传动尺寸 ①中心距：a=m/2(q＋Z2)=2.5×（8＋35）=107.5mm ，，_圆整中心距为a108mm，变位系数X=（aa)/m=0.1 ②头数z1=2，直径系数q=8；齿顶圆直径da1=48mm；分度圆导程角γ=14.03°；蜗杆轴向齿厚Sa=1/2πm=7.85 ③蜗轮齿数 z2=35， 蜗轮中圆直径d1=40，蜗轮直径d2=mZ2=5×35=175mm 蜗轮齿根圆直径
KV=1 Kβ=1 K=1 N2= 74.0×10 第 7 页 共 30页
燕山大学课程设计说明书 df2=d2-2×hf2=175-2×4×（1+0.2）=165.4mm 蜗轮齿宽b2=2m（0.5＋q＋1）=35 ④确定精度等级 涡轮圆周速度V2 V2=πn2d2/60×1000=0.4304m/s, VS=V2/sinγ=0.4304/sin(14.03°）=1.775m/s, 因此KV=1.， VS=0.4304/0.2424=1.775m/s，取当量摩擦角φv=2° 故初选8级精度等级合适。 ⑤校核齿根弯曲疲劳强度 1.当量齿数 zv=z2/cosγ=45.964 由此，查表可得齿形系数YF=1.743 2.螺旋角系数 Yβ=1-γ/140=0.92 °33.许用弯曲应力 1069??F??(0.16??b）N2 =30.69MPa ?F?4.弯曲应力1.64?KT2YFY?d1d2m =9.950MPa＜??F?满足弯曲强度 5.验算效率 ?1? 啮合效率：tan?tan14.03???0.869tan(?＋?）tan（14.03?＋2?） 搅油效率：?2?0.99 滚动轴承效率： 复核 Z1=30 Z2=72 ?3?0.97 β=19° m3q3 2?d?0.8 第 8 页 共 30页 Z? mq?9.47cos?T2??EZ????2F??
燕山大学课程设计说明书 0.87??155???9.47?cos14.03?1.26??92700????0.7535?175?????747 747<1000 安全 6、热平衡计算 t =t0＋1000（1-η）/Kd A ①蜗杆轴传递效率P=1.059kW 1 t =60℃ 22②箱体的散热系数，则Kd=14~17.45w/（m℃），取Kd=15w/（m℃） ，1.752③A=0.33(a/100）=0.3775mm ④蜗杆传动总效率η=（0.95-0.96)tanγ/tan（γ＋??） =0.955×tan14.03/tan（14.03＋2） =0.79 ⑤工作油温t=t0＋1000（1-η）P1/KdA =20＋1000×1.033×（1-0.79）/17×0.36 =60.℃＜75℃ 满足温度要求 2．斜齿轮传动选择计算 1.选精度等级、材料及齿数 ①运输机一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。 ②材料选择。选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（调质、正火）硬度为200HBS。 △HB=240-200=40HBS 2.选小齿轮齿数z1=30,大齿轮齿z2=i×z1=72, 传动比是2.4,实际传动比i=2.4 △i=0 符合要求 3.选取螺旋角。初选螺旋角β=10°， 齿宽系数 取Φd=0.8 4.按齿面接触疲劳强度设计 1.确定小齿轮分度圆直径 蜗轮-蜗杆的设 计合理 d1?32KTu?1?ZHZEZ?Z????du?????H???? 2确定公式内各计算数值
第 9 页 共 30页 燕山大学课程设计说明书 a.使用系数 查表取KA=1.0 b.动载系数 预估v=4m/s，则vZ1/100=1.2m/s 查书P82图6-11取 KV=1.07 齿间载荷分配系数 a端面重合度 ????1.88?3.2??＋ ???1?z11????cos??1.63?z2?? ???1.63 b轴向重合度 ???2.63 ???bsin?/πmn?0.8?30/tan19? ?2.63 c总重合度 ???4.26 K??1.46 ?????＋???2.63?1.63?4.26K??1.07K=3.05 ZE=189.8 d查书图6-13的Kα=1.46, 由Φd=0.8查书P85图6-17得Kβ=1.07 则K=KA·KV·Kα·Kβ=3.05 e材料的弹性影响系数 查表得 ZE=189.8 f 齿向区域系数 查图取 ZH=2.38 Mpa Mpa ZH=2.38 SH=1 KHN2=1.12 第 10 页 共 30页 g重合度系数 z??1???0.78 h螺旋角系数 Z??cos??0.97 Z?ZEZHZ?Z??189.8?2.38?0.78?0.97?341.77 i接触疲劳强度极限 查图取 σ σ j 应力循环次数
HLim1=600MPa =470MPa HLim2
蜗轮-齿轮二级减速器设计
