一级蜗杆传动设计机械基础课程设计
螺旋系数Y?=1??140??1?/21.80??0.8443 140?许用弯曲应力 [?]F=???FKFN
从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力???F=56MPa
/寿命系数 KFN/661010?9?9?0.6071 7N8.93?10[?]F=???FKFN=56?0.5783=33.99MPa 所以?F=
1.53?1.21?6459591.53KT2?2.15?0.8443?9.02MPa YFa2Y?=
80?376?8d1d2mn?F<[?]F,弯曲强度校核满足要求。
3.6 验算效率η
tan??1??0.95~0.9?
tan(???v)已知?=21.80°，?v=arctanfv，fv与相对滑移速度vs有关
vs??d1n160?1000cos???3.2m
s60?1000?0.9285??80?720得fv=0.0272，?v=1.553°代入上式得
?1?(0.95~0.96)tan??0.88大于原估计值，因此不用重算。
tan(???v)3.7热平衡计算
1估算散热面积A
?a?A=0.33??100??1.75?225??0.33??100??1.75?1.364m2
2验算油的工作温度ti
室温t0：通常取20?。
散热系数ks=14~17.5：取Ks=17.5 W/(㎡·℃)；
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啮合效率?1?0.89；
轴承效率0.98~0.99，取轴承效率 ?2=0.99； 搅油效率0.94~0.99，搅油效率?3=0.98；
?=?1×?2×?3=0.88×0.99×0.98=0.85
ti??1???P1?t??1000??1?0.85??5.39?20??53.9℃＜80℃ 1000??0ksA17.5?1.364??油温未超过限度
第四章. 轴的设计计算及校核
4.1蜗杆轴的设计及校核
图5-1 蜗杆轴草图
（1）选择轴的材料及热处理
考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要向蜗轮传递转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，调质处理。硬度HBS=217 ~ 255Mpa，强度极限?B=640 Mpa，?s=355Mpa，
?-1=275Mpa，?-1=155Mpa，[?-1]=60Mpa。
（2）求蜗杆轴上的功率、转速和转矩
由第3章可知 p1?5.39kw，n1?720，T1?7.15?104N?mm。 （3）求作用在蜗杆上的力 因已知蜗杆的分度圆直径为80mm，则
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2T12?7?15?104切向力 Ft1???1787.5N
d1802T22?6.46?105轴向力 Fa1?Ft2???3436.17N
d2376径向力 Fr1?Fr2?Ft2tan??1250.66N
（4）初步确定轴的最小直径
先初步校核估算轴的最小直径，取A。=112
dmin?A?3P15.39?112?3?21.90mm n1720（5）轴的结构设计
[1]初选轴承
初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向和轴向力的作用，故选用角接触球轴承；参照工作要求并根据d1=55mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的角接触球轴承。查《机械设计课程设计》（表5-11）初选型号为7211C，其尺寸为d×D×B=55mm×100mm×21mm。 [2]各轴段径向尺寸确定
初估轴径后,就可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段I-II为最小端,故该段直径为42mm。III-IV段安装轴承，故该段直径为55mm，为了设计的需要，考虑安装密封装置，设计II-III段的直径为50mm。IV-V段为挡油环提供轴向定位，选直径为64mm，取V-VI段直径为50mm。VI-VII段为蜗杆，直径是蜗杆的分度圆直径为80，Ⅶ-Ⅷ直径和V-VI段一样为50mm。Ⅷ-Ⅸ直径和IV-V一样，选直径为64mm，Ⅸ-Ⅹ段是安装轴承，所以选直径为55mm。 [3]各轴段轴向尺寸确定
I-II段安装联轴器，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II段的长度可取107mm。II-III段装端盖，长为80 mm。轴段III-IV的长度为30mm。轴段IV-V装长度为10mm。V-VI段的长度为70，（12.5+0.09z2）m），计算得出VI-VII的长度为140 mm，Ⅶ-Ⅷ长度为60mm，而Ⅷ-Ⅸ段的长度为10mm，Ⅸ-Ⅹ的长度为44mm。
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[4]轴上零件的周向定位
为了保证良好的对中性，与轴承内圈配合轴径选用H7/m6配合，轴承外圈与套杯采用H7/k6的配合，联轴器与轴采用A型普通平键联接，键的型号为键宽b*键高h 12*8 GB1096-79,键长100mm。 [5]轴上倒角与圆角
为保证7211C轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴环圆角半径为1.5mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。轴的左右端倒角均为1.6*45°。
（6）按弯扭合成校核高速轴的强度
在确定轴承支点位置时，得7211C角接触球轴承的a=20.9mm， a’=l/3因此，做出简支梁的轴的跨距为312mm。
2T12?7?15?104切向力 Ft1???1787.5N
d1802T22?6.46?105轴向力 Fa1?Ft2???3436.17N
d2376径向力 Fr1?Fr2?Ft2tan??1250.66N ① 绘出轴的计算简图 5-2(a)图 ② 绘制垂直面弯矩图 5-2(b)图 轴承支反力：
FRAV?Fa?d12L?Fr?l13436.17?80?1250.66?1642??1025.61N 334FRBV?Fr?FRAV?1250.66?1025.61?225.05N 计算弯矩： 截面C右侧弯矩
Mcv?FRBV?l1?225.76?0.170?38.26N?m 截面C左侧弯矩
??FRAV?Mcv（l?l1）?1025.61?(0.334?0.170)?168.2N?m ③绘制水平面弯矩图 5-2(c)图
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轴承支反力：
FRAH?Ft?1787.5*170/334?909.81N FRBH?Ft?1787.5?877.69?877.69N?m 截面C左侧弯矩
MCH?FRAH?（l?l1）?909.81?(0.334?0.170)?149.21N?m 截面C右侧弯矩
M,CH?FRBH?l1?870.83?0.17?149.21N?m
④ 绘制合成弯矩图 5-2(d)图
22MC?MCV?MCH?38.262?149.212?154.04N?m
??MC2???MCH?MCV?168.22?149.212?224.84N?m
⑤ 绘制转矩图 5-2(e)图
T?71.5 N.m
⑥ 绘制当量弯矩图 5-2(f)图
转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取0.6，截面C处的当量弯矩为
????T??224.842??0.6?71.5??228.90N?m MEC?MC222⑦ 校核危险截面C的强度
?e?MEC228.90?103?4.47MPa＜[??1]b?60MPa，安全。 3?0.1?d40.1?803 15
机械设计课程设计单级蜗轮蜗杆减速器说明书(DOC)
