圆柱蜗杆传动设计计算示例

某轧钢车间需设计一台普通圆柱蜗杆减速器。已知蜗杆轴输入功率P1＝10kW，转速n1＝1450r/min，传动比i＝20，要求使用10年，每年工作300日，每日工作16h，每小时载荷时间15min，每小时启动次数为20~50次。启动载荷较大，并有较大冲击，工作环境温度35~40℃

解：

1.选择材料和加工精度

蜗杆选用20CrMnTi，芯部调质，表面渗碳淬火，＞45HRC；

蜗轮选用ZCuSn10Pb1，金属模铸造；

加工精度8级

2.初选几何参数

选z1＝2；z2＝z1i＝2×20＝40

3.计算蜗轮输出转矩T2

4.确定许用接触应力σHp

根据表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中表1当蜗轮材料为锡青铜时，σHp＝σHbpZsZN

由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中表2查得σHbp＝220N/mm2

由表圆柱蜗杆传动滑动速度和传动效率计算中图2查得滑动速度υs＝8.35m/s

采用浸油润滑，由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中图1求得Zs＝0.86

由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中图3的注中公式求得

根据N由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中图3查得ZN＝0.81

所以　　　　　　　　　　　　　　　　　　σHp＝220×0.86×0.81＝153 N/mm2

5.求载荷系数K

由表表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中表1知：

K＝K1K2K3K4K5K6

设υ2＜3m/s，按表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中表1取K1＝1；查表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中表4，8级精度时K2＝1；由于JC＝＝

25%，由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中图4得K3＝0.63；由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中表5查得K4＝1.52；由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中表6查得K5＝1.2；由表圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算中图5查得K6＝0.76

所以　　　　　　　　　　　　　　　　K＝1×1×0.63×1.52×1.2×0.76＝0.873

6.计算m和q值

查表蜗杆的基本尺寸和参数，取m＝10，q＝8

7.主要几何尺寸计算

a＝0.5m(q+z2+2x2)＝0.5×10×(8+40+0)＝240mm

d1＝d'1＝qm＝8×10＝80mm

d2＝mz2＝10×40＝400mm

8.蜗轮齿面接触强度校核验算

因为σH＜σHp，所以接触强度够了

9.散热计算

从略

10.工作图

图1  普通圆柱蜗杆传动蜗杆工作图

图2  普通圆柱蜗杆传动蜗轮工作图