295 蝸桿箱及其夾具(2個）

295 蝸桿箱及其夾具(2個）,蝸桿,及其,夾具 1目錄2摘要3Abstract4第一章 引言1.1 課題的意義幾 乎 在 各 式 機 械 的 傳 動 系 統(tǒng) 中 都 可 以 見 到 蝸 桿 箱 的 蹤 跡 ， 從交 通 工 具 的 船 舶 、 汽 車 、 機 車 ， 建 筑 用 的 重 型 機 具 ， 機 械 工 業(yè) 所用 的 加 工 機 具 及 自 動 化 生 產(chǎn) 設(shè) 備 ， 到 日 常 生 活 中 常 見 的 家 電 ， 鐘表 等 等 .其 應(yīng) 用 從 大 動 力 的 傳 輸 工 作 ， 到 小 負(fù) 荷 ， 精 確 的 角 度 傳 輸都 可 以 見 到 減 速 機 的 應(yīng) 用 ， 且 在 工 業(yè) 應(yīng) 用 上 ， 減 速 機 具 有 減 速 及增 加 轉(zhuǎn) 矩 功 能 。 因 此 廣 泛 應(yīng) 用 在 速 度 與 扭 矩 的 轉(zhuǎn) 換 設(shè) 備 。 減 速 機的 作 用 主 要 有 ： 圖 1-1 蝸 桿 箱1） 降 速 同 時 提 高 輸 出 扭 矩 ， 扭 矩 輸 出 比 例 按 電 機 輸 出 乘 減 速比 ， 但 要 注 意 不 能 超 出 減 速 機 額 定 扭 矩 。 2） 減 速 同 時 降 低 了 負(fù) 載 的 慣 量 ， 慣 量 的 減 少 為 減 速 比 的 平 方 。大 家 可 以 看 一 下 一 般 電 機 都 有 一 個 慣 量 數(shù) 值 。 蝸 桿 箱 分 類 ：5主 要 型 號 ： WP 系 列 蝸 桿 箱 、 WH 系 列 蝸 桿 箱 和 CW 系 列 蝸 桿 箱等 。 1.WP 系 列 蝸 桿 箱 包 括 WPA/WPS/WPW/WPE/WPZ/WPD 2.WH 系 列 蝸 桿 箱 包 括 WHT/WHX/WHS/WHC 3.CW 系 列 蝸 桿 箱 包 括 CWU/CWS/CWO 蝸 桿 箱 的 常 見 問 題 及 分 析一 、 常 見 問 題 及 其 原 因 。 (1)減 速 機 發(fā) 熱 和 漏 油 ， (2)蝸 輪 磨 損 ， (3)傳 動 小 斜 齒 輪 磨 損 ， (4)軸 承 (蝸 桿 處 )損 壞 。 1、 減 速 機 發(fā) 熱 和 漏 油蝸 輪 減 速 機 為 了 提 高 效 率 ， 一 般 均 采 用 有 色 金 屬 做 蝸 輪 ， 采 用 較 硬 的 鋼 材 ， 由 于 它 是 滑 動 摩 擦 傳 動 ， 在 運 行 過 程 中 ， 就 會產(chǎn) 生 較 高 的 熱 量 ， 使 減 速 機 各 零 件 和 密 封 之 間 熱 膨 脹 產(chǎn) 生 差 異 ，從 而 在 各 配 合 面 產(chǎn) 生 間 隙 ， 而 油 液 由 于 溫 度 的 升 高 變 稀 ， 容 易 造成 泄 漏 。 主 要 原 因 有 四 點 ， 一 是 材 質(zhì) 的 搭 配 是 否 合 理 ， 二 是 嚙 合磨 擦 面 的 表 面 質(zhì) 量 ， 三 是 潤 滑 油 的 選 擇 ， 添 加 量 是 否 正 確 ， 四 是裝 配 質(zhì) 量 和 使 用 環(huán) 境 。 2、 蝸 輪 磨 損6蝸 輪 一 般 采 用 錫 青 銅 ， 配 對 的 蝸 桿 材 料 一 般 用 45 鋼 淬 硬 至HRC45 一 55,還 常 用 40C:淬 硬 HRC50 一 55， 經(jīng) 蝸 桿 磨 床 磨 削 至 粗糙 度 RaO. 8 fcm,減 速 機 正 常 運 行 時 ， 蝸 桿 就 象 一 把 淬 硬 的 “銼刀 ”， 不 停 地 銼 削 蝸 輪 ， 使 蝸 輪 產(chǎn) 生 磨 損 。 一 般 來 說 ， 這 種 磨 損很 慢 ， 象 某 廠 有 些 減 速 機 可 以 使 用 10 年 以 上 。 如 果 磨 損 速 度 較快 ， 就 要 考 慮 減 速 機 的 選 型 是 否 正 確 ， 是 否 有 超 負(fù) 荷 運 行 ， 蝸 輪蝸 桿 的 材 質(zhì) ， 裝 配 質(zhì) 量 或 使 用 環(huán) 境 等 原 因 。 3、 傳 動 小 斜 齒 輪 磨 損一 般 發(fā) 生 在 立 式 安 裝 的 減 速 機 上 ， 主 要 跟 潤 滑 油 的 添 加 量 和潤 滑 油 的 選 擇 有 關(guān) 。 立 式 安 裝 時 ， 很 容 易 造 成 潤 滑 油 油 量 不 足 ，當(dāng) 減 速 機 停 止 運 轉(zhuǎn) 時 ， 電 機 和 減 速 機 間 傳 動 齒 輪 油 流 失 ， 齒 輪 得不 到 應(yīng) 有 的 潤 滑 保 護 ， 啟 動 或 運 轉(zhuǎn) 過 程 中 得 不 到 有 效 的 潤 滑 導(dǎo) 致機 械 磨 損 甚 至 損 壞 。 4、 蝸 桿 軸 承 損 壞減 速 機 發(fā) 生 故 障 時 ， 即 使 減 速 箱 密 封 良 好 ， 該 廠 還 是 經(jīng) 常 發(fā)現(xiàn) 減 速 機 內(nèi) 的 齒 輪 油 已 經(jīng) 被 乳 化 ， 軸 承 已 生 銹 、 腐 蝕 、 損 壞 ， 這是 因 為 減 速 機 在 運 停 過 程 中 ， 齒 輪 油 由 熱 變 冷 后 產(chǎn) 生 的 水 分 凝 聚造 成 ;當(dāng) 然 ， 也 和 軸 承 質(zhì) 量 ， 裝 配 工 藝 方 法 密 切 相 關(guān) 。 蝸 桿 箱 國 家 標(biāo) 準(zhǔn)7TP 型 平 面 包 絡(luò) 環(huán) 面 蝸 輪 減 速 器 （ JB/T9051-1999） CW 系 列 圓 弧 圓 柱 蝸 桿 減 速 器 （ JB/T7935-1999） ZC1 型 雙 級 蝸 桿 及 齒 輪 -蝸 桿 減 速 器 （ JB/T7008-1993） SCW 軸 裝 式 圓 弧 圓 柱 蝸 桿 減 速 機 （ JB/T6387-1992） WD 型 圓 柱 蝸 桿 減 速 機 （ JB/ZQ4390-79） CW 系 列 圓 弧 圓 柱 蝸 桿 減 速 器 （ GB9147-88） WH 系 列 圓 弧 圓 柱 蝸 桿 減 速 機 （ JB2318-79） 平 面 包 絡(luò) 環(huán) 面 蝸 桿 減 速 器 （ ZBJ19021-89） 圓 弧 圓 柱 蝸 桿 減 速 器 （ GB9147-88） 圓 柱 蝸 桿 減 速 器 （ JB/ZQ4390-86） 蝸 桿 箱 常 見 問 題 原 因 分 析 ： 齒 輪 -蝸 桿 箱 是 一 種 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、傳 動 比 大 ， 在 一 定 條 件 下 具 有 自 鎖 功 能 的 傳 動 機 械 。 而 且 安 裝 方便 、 結(jié) 構(gòu) 合 理 ， 得 到 越 來 越 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 它 是 在 蝸 輪 蝸 桿 減 速 器輸 入 端 加 裝 一 個 斜 齒 輪 減 速 器 ， 構(gòu) 成 的 多 級 減 速 器 可 獲 得 非 常 低的 輸 出 速 度 ， 比 單 級 蝸 輪 減 速 機 具 有 更 高 的 效 率 ， 而 且 振 動 小 、噪 聲 及 能 低 。 常 見 問 題 及 其 原 因1 減 速 機 發(fā) 熱 和 漏 油 。 為 了 提 高 效 率 ， 蝸 輪 減 速 機 一 般 均 采用 有 色 金 屬 做 蝸 輪 ， 蝸 桿 則 采 用 較 硬 的 鋼 材 。 由 于 是 滑 動 摩 擦 傳動 ， 運 行 中 會 產(chǎn) 生 較 多 的 熱 量 ， 使 減 速 機 各 零 件 和 密 封 之 間 熱 膨脹 產(chǎn) 生 差 異 ， 從 而 在 各 配 合 面 形 成 間 隙 ， 潤 滑 油 液 由 于 溫 度 的 升8高 變 稀 ， 易 造 成 泄 漏 。 造 成 這 種 情 況 的 原 因 主 要 有 四 點 ， 一 是 材質(zhì) 的 搭 配 不 合 理 ； 二 是 嚙 合 摩 擦 面 表 面 的 質(zhì) 量 差 ； 三 是 潤 滑 油 添加 量 的 選 擇 不 正 確 ； 四 是 裝 配 質(zhì) 量 和 使 用 環(huán) 境 差 。 2 蝸 輪 磨 損 。 蝸 輪 一 般 采 用 錫 青 銅 ， 配 對 的 蝸 桿 材 料 用 45鋼 淬 硬 至 HRC4555， 或 40Cr 淬 硬 HRC5055 后 經(jīng) 蝸 桿 磨 床 磨 削 至 粗糙 度 Ra0.8 m。 減 速 機 正 常 運 行 時 磨 損 很 慢 ， 某 些 減 速 機 可 以 使用 10 年 以 上 。 如 果 磨 損 速 度 較 快 ， 就 要 考 慮 選 型 是 否 正 確 ， 是 否超 負(fù) 荷 運 行 ， 以 及 蝸 輪 蝸 桿 的 材 質(zhì) 、 裝 配 質(zhì) 量 或 使 用 環(huán) 境 等 原 因 。3 傳 動 小 斜 齒 輪 磨 損 。 一 般 發(fā) 生 在 立 式 安 裝 的 減 速 機 上 ， 主要 與 潤 滑 油 的 添 加 量 和 油 品 種 有 關(guān) 。 立 式 安 裝 時 ， 很 容 易 造 成 潤滑 油 量 不 足 ， 減 速 機 停 止 運 轉(zhuǎn) 時 ， 電 機 和 減 速 機 間 傳 動 齒 輪 油 流失 ， 齒 輪 得 不 到 應(yīng) 有 的 潤 滑 保 護 。 減 速 機 啟 動 時 ， 齒 輪 由 于 得 不到 有 效 潤 滑 導(dǎo) 致 機 械 磨 損 甚 至 損 壞 。 4 蝸 桿 軸 承 損 壞 。 發(fā) 生 故 障 時 ， 即 使 減 速 箱 密 封 良 好 ， 還 是經(jīng) 常 發(fā) 現(xiàn) 減 速 機 內(nèi) 的 齒 輪 油 被 乳 化 ， 軸 承 生 銹 、 腐 蝕 、 損 壞 。 這是 因 為 減 速 機 在 運 行 一 段 時 間 后 ， 齒 輪 油 溫 度 升 高 又 冷 卻 后 產(chǎn) 生的 凝 結(jié) 水 與 水 混 合 。 當(dāng) 然 ， 也 與 軸 承 質(zhì) 量 及 裝 配 工 藝 密 切 相 關(guān) 。 解 決 方 法1 保 證 裝 配 質(zhì) 量 。 可 購 買 或 自 制 一 些 專 用 工 具 ， 拆 卸 和 安 裝減 速 機 部 件 時 ， 盡 量 避 免 用 錘 子 等 其 他 工 具 敲 擊 ； 更 換 齒 輪 、 蝸9輪 蝸 桿 時 ， 盡 量 選 用 原 廠 配 件 和 成 對 更 換 ； 裝 配 輸 出 軸 時 ， 要 注意 公 差 配 合 ； 要 使 用 防 粘 劑 或 紅 丹 油 保 護 空 心 軸 ， 防 止 磨 損 生 銹或 配 合 面 積 垢 ， 維 修 時 難 拆 卸 。 2 潤 滑 油 和 添 加 劑 的 選 用 。 蝸 齒 減 速 機 一 般 選 用 220#齒 輪油 ， 對 重 負(fù) 荷 、 啟 動 頻 繁 、 使 用 環(huán) 境 較 差 的 減 速 機 ， 可 選 用 一 些潤 滑 油 添 加 劑 ， 使 減 速 機 在 停 止 運 轉(zhuǎn) 時 齒 輪 油 依 然 附 著 在 齒 輪 表面 ， 形 成 保 護 膜 ， 防 止 重 負(fù) 荷 、 低 速 、 高 轉(zhuǎn) 矩 和 啟 動 時 金 屬 間 的直 接 接 觸 。 添 加 劑 中 含 有 密 封 圈 調(diào) 節(jié) 劑 和 抗 漏 劑 ， 使 密 封 圈 保 持柔 軟 和 彈 性 ， 有 效 減 少 潤 滑 油 漏 。 3 減 速 機 安 裝 位 置 的 選 擇 。 位 置 允 許 的 情 況 下 ， 盡 量 不 采 用立 式 安 裝 。 立 式 安 裝 時 ， 潤 滑 油 的 添 加 量 要 比 水 平 安 裝 多 很 多 ，易 造 成 減 速 機 發(fā) 熱 和 漏 油 。 4 建 立 潤 滑 維 護 制 度 。 可 根 據(jù) 潤 滑 工 作 “五 定 ”原 則 對 減速 機 進 行 維 護 ， 做 到 每 一 臺 減 速 機 都 有 責(zé) 任 人 定 期 檢 查 ， 發(fā) 現(xiàn) 溫升 明 顯 ， 超 過 40 或 油 溫 超 過 80 ， 油 的 質(zhì) 量 下 降 或 油 中 發(fā) 現(xiàn)較 多 的 銅 粉 以 及 產(chǎn) 生 不 正 常 的 噪 聲 等 現(xiàn) 象 時 ， 要 立 即 停 止 使 用 ，及 時 檢 修 ， 排 除 故 障 ， 更 換 潤 滑 油 。 加 油 時 ， 要 注 意 油 量 ， 保 證減 速 機 得 到 正 確 的 潤 滑 。101.2 課題的國內(nèi)外背景一、國內(nèi)的發(fā)展概況 國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。 二、國外發(fā)展概況 國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。11第二章 蝸桿傳動簡介2-1 蝸桿傳動的特點和類型蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞空間交錯兩軸之間的運動和動力。交錯角一般為 90。傳動中一般蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。圖 2-1 蝸桿傳動一、蝸桿傳動的特點：1傳動比大，一般 i =1080，最大可達 1000；2重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低3結(jié)構(gòu)緊湊，可實現(xiàn)反行程自鎖；4蝸桿傳動的主要缺點齒面的相對滑動速度大，效率低；5. 蝸輪的造價較高。主要用于中小功率，間斷工作的場合。廣泛用于機床、冶金、礦山及起重設(shè)備中。12二、蝸桿傳動的類型三、蝸桿傳動的精度等級分為 12 個精度等級，常用 59 級。蝸桿分左旋和右旋。圖 2-1 左旋蝸桿13圖 2-3 右旋蝸桿蝸桿還有單頭和多頭之分。圖 2-4 蝸桿頭數(shù)圓柱蝸桿 環(huán)面蝸桿 圓錐蝸桿圖 2-5142-2 圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸1. 模數(shù) m 和壓力角 中間平面：通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。是蝸桿的軸面，是蝸輪的端面蝸桿、蝸輪的參數(shù)和尺寸大多在中間平面（主平面）內(nèi)確定。由于蝸輪是用與蝸桿形狀相仿的滾刀，按范成原理切制輪齒，所以 ZA 蝸桿傳動中間平面內(nèi)蝸輪與蝸桿的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。在主平面內(nèi)，蝸輪蝸桿的傳動相當(dāng)于齒輪齒條的嚙合傳動。蝸輪蝸桿正確嚙合條件是：蝸桿的軸面模數(shù) ma1 和軸面壓力角 a1應(yīng)分別等于蝸輪的端面模數(shù) mt2 和端面壓力角 t2，即ma1 =mt2 =m a1= t2= 模數(shù) m 的標(biāo)準(zhǔn)值，見表 12-1；壓力角標(biāo)準(zhǔn)值為 20，ZA 蝸桿取軸向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，ZI 蝸桿取法向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。如上圖所示，齒厚與齒槽寬相等的圓柱稱為蝸桿分度圓柱(或稱為中圓柱)。蝸桿分度圓(中圓)直徑用 d1 表示，其值見表 12-1。蝸15輪分度圓直徑以 d2 表示。在兩軸交錯角為 90的蝸桿傳動中，蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角 應(yīng)與蝸輪分度圓上的螺旋角 大小相等旋向相同，即=2. 傳動比 i、蝸桿頭數(shù) z1 和蝸輪齒數(shù) z2設(shè)蝸桿頭數(shù)為 z1，蝸輪齒數(shù)為 z2，當(dāng)蝸桿轉(zhuǎn)一周時，蝸輪轉(zhuǎn)過 z1 個齒( z1 / z2 周)。因此，其傳動比為 z1 g效率 ，但加工困難。z1 傳動比 i，但傳動效率 。常取， z11，2，4，6。 可根據(jù)傳動比，參考表 12-2 中的薦用值選取。 z2= i z1 。 如 z2 太小，將使傳動平穩(wěn)性變差。如 z2 太大，蝸輪直徑將增大，使蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。一般取 z23280。 （ Z1 與 Z2 的薦用值表：12-2）3. 蝸桿直徑系數(shù) q 和導(dǎo)程角 由于蝸輪是用與蝸桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對加工而成的，為了限制滾刀的數(shù)目，國家標(biāo)準(zhǔn)對每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿分度圓直徑 d1。直徑 d1 與模數(shù) m 的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù) q。即：16d1 = q mz 1m 當(dāng)模數(shù) m 一定時， q 值增大則蝸桿直徑 d1 增大，蝸桿的剛度提高。因此，對于小模數(shù)蝸桿，規(guī)定了較大的 q 值，以保證蝸桿有足夠的剛度。 蝸桿傳動的幾何尺寸計算表 2-1 蝸桿傳動計算公式標(biāo)準(zhǔn)中心距徑向間隙蝸輪螺旋角蝸桿導(dǎo)程角齒根圓直徑齒頂圓直徑齒根高齒頂高分度圓直徑蝸輪蝸桿計算公式符號名稱 dahfadfca1dmq2dmzah1.f1(2)aq2()adZ.4fm.4fmqZrctg1 0.2c1.5()()adqz2.3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)17一、蝸桿傳動的失效形式及材料選擇1. 主要失效形式：膠合、磨損、點蝕等。在潤滑良好的閉式傳動中，若不能及時散熱，膠合是其主要的失效形式。在開式和潤滑密封不良的閉式傳動中，蝸輪輪齒的磨損尤其顯著。2. 設(shè)計準(zhǔn)則1）閉式傳動：按蝸輪的齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計；之后校核蝸輪的齒根彎曲疲勞強度，并進行熱平衡計算。 2）開式傳動：通常只計算蝸輪的齒根彎曲疲勞強度。3.常用材料由于蝸桿傳動的特點，蝸桿副的材料不僅要求有足夠的強度，更重要的是具有良好的減摩耐磨和抗膠合性能。為此常采用青銅作蝸輪齒圈，并與淬硬磨削的鋼制蝸桿相匹配。蝸桿的常用材料為碳鋼和合金鋼。高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr 滲碳淬火，或 45 鋼、40Cr 淬火。低速中輕載的蝸桿可用 45 鋼調(diào)質(zhì)。精度要求高的蝸桿需經(jīng)磨削。二、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)由于蝸桿的直徑不大，所以常和軸做成一個整體（蝸桿軸） ，當(dāng)蝸桿的直徑較大時，可以將軸與蝸桿分開制作。18圖 2-6無退刀槽，加工螺旋部分時只能用銑制的辦法。圖 2-7有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度 較前一種差。3.4 圓柱蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒所受法向力 Fn可分解為：徑向力 Fr、周向力 Ft、軸向力 Fa。1. 力的大小當(dāng)兩軸交錯角為 90時，各力大小為：19式中： T2=T1i， 為蝸桿傳動的效率。2.力的方向當(dāng)蝸桿主動時，各力方向判斷如下： 蝸桿上的圓周力 Ft1 的方向與蝸桿轉(zhuǎn)向相反。 蝸桿上的軸向力 Fa1 的方向可以根據(jù)蝸桿的螺旋線旋向和蝸桿轉(zhuǎn)向，用（左）右手定則判斷。 蝸輪上的圓周力 Ft2 的方向與蝸輪的轉(zhuǎn)向相同（與蝸桿上的軸向力 Fa1 的方向相反） 。 蝸輪上的軸向力 Fa2 的方向與蝸桿上的圓周力 Ft1 的方向相反。 蝸桿和蝸輪上的徑向力 Fr1 、 Fr2 的方向分別指向各自的軸20心。蝸桿傳動的主要失效形式是膠合和磨損。但目前依據(jù)膠合和磨損的強度計算缺乏可靠的方法和數(shù)據(jù)，因而通常沿用接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度計算蝸桿傳動的承載能力，而在選用許用應(yīng)力時適當(dāng)考慮膠合和磨損失效因素的影響，故其強度計算公式是條件性的。由于蝸桿齒是連續(xù)的螺旋，其材料的強度又很高，因而失效總是出現(xiàn)在蝸輪上，所以蝸桿傳動只需對蝸輪輪齒進行強度計算。1. 蝸輪齒面接觸疲勞強度計算目的：防止“點蝕”和“膠合”失效。強度條件： H H以蝸桿蝸輪節(jié)點為計算點，計算齒面接觸應(yīng)力 H 。校核公式:21設(shè)計公式：上兩式 中 KA 為載荷系數(shù)，一般取 KA=1.11.3。當(dāng)載荷平穩(wěn)，蝸輪圓周速度 v23m/s 和 7 級精度以上時，取小值，否則取大值。當(dāng)蝸輪材料為錫青銅時，其材料具有良好的抗膠合能力,蝸輪的損壞形式主要是疲勞點蝕，其承載能力取決于輪齒的接觸疲勞強度。因此，許用接觸應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N、材料及相對滑動速度 v2 有關(guān)?？砂幢?12-4 選擇。當(dāng)蝸輪材料為無錫青銅、黃銅或鑄鐵時，材料的強度較高，抗點蝕能力強，蝸輪的損壞形式主要是膠合，其承載能力取決于其抗膠合能力，與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)無關(guān)，因此，許用接觸應(yīng)力可從表 12-5查取。 2. 蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算目的：防止“疲勞斷齒” 。強度條件： F F校核公式：22設(shè)計公式：蝸桿的剛度計算:蝸桿較細(xì)長，支承距離大，若受力后產(chǎn)生的撓度過大，則會影響正常的嚙合傳動。蝸桿產(chǎn)生的撓度應(yīng)小于許用撓度。由切向力和徑向力產(chǎn)生的撓度分別為：合成總撓度為：2.5 圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算一、蝸桿傳動的效率與齒輪傳動類似，閉式蝸桿傳動的功率損耗包括三部分：輪齒嚙合摩擦損耗，軸承中摩擦損耗以及攪動箱體內(nèi)潤滑油的油阻損耗。其總效率為： = 1 2 3其中最主要的是嚙合效率，當(dāng)蝸桿主動時，嚙合效率可按螺旋23傳動的效率公式求出。因此考慮 2 3 后，蝸桿傳動的總效率為：式中： 為蝸桿導(dǎo)程角； 為當(dāng)量摩擦角， =arctg f 。當(dāng)量摩擦系數(shù) f 主要與蝸桿副材料、表面狀況以及滑動速度等有關(guān)估計蝸桿傳動的總效率時，可取下列數(shù)值：閉式傳動： z1=1 2 4 =0.700.75 0.750.82 0.870.92開式傳動： z1=1 、2 =0.600.70 二、蝸桿傳動的潤滑目的：減摩、散熱。潤滑油的粘度和給油方法可參照表 11-5 選取。一般根據(jù)相對滑動速度選擇潤滑油的粘度和給油方法。為減小攪油損失，下置式蝸桿不宜浸油過深。蝸桿線速度v24m/s 時，常將蝸桿置于蝸輪之上，形成上置式傳動，由蝸輪帶油潤滑。24潤滑方式的選擇：當(dāng) vs 510 m/s 時，采用油池浸油潤滑。為了減少攪油損失，下置式蝸桿不宜浸油過深。當(dāng) v1 4 m/s 時，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。當(dāng) vs 1015 m/s 時，采用壓力噴油潤滑。圖 2-8蝸桿傳動的熱平衡計算：由于蝸桿傳動效率低、發(fā)熱量大，若不及時散熱，會引起箱體內(nèi)油溫升高、潤滑失效，導(dǎo)致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此對連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動要進行熱平衡計算。熱平衡：在單位時間內(nèi)，摩擦產(chǎn)生的熱量等與散發(fā)的熱量。在閉式傳動中，熱量系通過箱殼散逸，且要求箱體內(nèi)的油溫t() 和周圍空氣溫度 t0() 之差不超過允許值式中： t溫度差， t=t-t0;25P1蝸桿傳遞功率，單位為 kW; t表面散熱系數(shù)，根據(jù)箱體周圍通風(fēng)條件，一般取 t =1017W/(m2)；A散熱面積，單位為 m2 ，指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁被油飛濺到的箱殼面積，對于箱體上的散熱片，其散熱面積按 50%計算； t溫差允許值，一般為 6070。并應(yīng)使油溫 t (=t0 + t) 小于 90 。如果超過溫差允許值，可采用下述冷卻措施： 增加散熱面積 合理設(shè)計箱體結(jié)構(gòu)，鑄出或焊上散熱片。 提高表面散熱系數(shù) 在蝸桿軸上裝置風(fēng)扇或在箱體油池內(nèi)裝設(shè)蛇形冷卻水管或用循環(huán)油冷卻。圖 2-9按蝸桿的外形分類：26圖 2-10 圓柱蝸桿傳動 圖 2-11 環(huán)面蝸桿 圖 2-12 錐蝸桿 27第三章 蝸桿的設(shè)計計算3.1 蝸桿傳動類型的選擇由GB/T100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。3.2 蝸桿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4555HBC。蝸輪用鑄錫青銅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。3.3 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2設(shè)定T2=461608 Nmm（2）確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)K=1；由表11-5選取使用系數(shù)KA=1；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)KV=1.05；則K = KA K KV=111.05=1.0528（3）確定彈性影響系數(shù)ZE因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160MPa1/2(4) 確定接觸系數(shù)Z先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1 和傳動中心距a 的比值d1/a=0.35，從圖11-18 中可查得Z=2.9（5）確定許用接觸應(yīng)力H根據(jù)蝸輪材料為鑄錫青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從表11-7 中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力H=268MPa。工作壽命Lh 按300 個工作日，兩班制計算。每天工作十六小時！Lh=30020816=96000h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N = 60jn2Lh= 60116.2596000= 1.0264108壽命系數(shù)：KHN= =0.7497許用應(yīng)力：H= KHNH= 0.749726829= 200.9106MPa（6）計算中心距a 3 22 E H KT ( Z Z / ) =132.47mm取中心距a=160mm，因i 蝸桿=20，故從表11-2 中取模數(shù)m=6.3mm，蝸桿分度圓直徑d1=63mm。這時d1/a=0.39，從圖11-18中可查得接觸系數(shù)Z=2.75，因為ZZ，因此以上計算結(jié)果可用。3.4 蝸桿傳動主要參數(shù)與幾何尺寸（1）蝸桿由表11-2 查得蝸桿頭數(shù)Z1=2 ， 直徑系數(shù)q=10， 分度圓導(dǎo)程角=111836。軸向齒距：Pa=m=3.146.3=19.782mm齒頂圓直徑：da1= d1+2ha*m=6326.3=75.6mm齒根圓直徑：df1= d1-2m( ha*+ c*)= 63-26.3(10.2)= 47.88mm30蝸桿軸向齒厚：Sa= 0.5m =0.519.782 = 9.891mm法向齒厚：Sn= Sacos = 9.699 mm齒頂高：ha1= ha*m = 6.3 mm齒頂高：hf1=( ha*c*) m=7.56mm(2) 蝸輪由表11-2 查得蝸輪齒數(shù)Z2=41，變位系數(shù)x2=-0.1032驗算傳動比：i = Z2 /Z1=41/2=20.5此時傳動比誤差為（20.5-20）/20=2.5%是允許的。蝸輪分度圓直徑：d2 = m Z2=6.341=258.3mm蝸輪喉圓直徑：da2 = d2+2m(ha*+x2)= 258.3+26.3(1-0.1032)= 269.600mm蝸輪齒根圓直徑：df2 = d2-2m(ha*-x2+ c*)= 258.3-26.3(1-0.1032+0.2)31=241.88mm蝸輪齒頂高：ha2= m(ha*+x2) = 5.650mm蝸輪齒根高：h f2= m(ha*-x2+ c*)= 8.525mm蝸輪輪寬的確定：B0.75da1=0.7575.6=56.7mm故取B=50mm.(3) 校核齒根彎曲疲勞強度當(dāng)量齒數(shù)：zv2 = z2/cos3= 41/cos311.31=43.48mm根據(jù)x2=-0.1032 和zv2=43.48，由圖11-19 查得YFa=2.48.螺旋角影響系數(shù)Y=1-/140=0.9192由表11-8 查得蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力：F=56MPa.壽命系數(shù)：KFN= 9 106 /N =0.5995許用彎曲應(yīng)力：32F= KFNF= 0.599556=33.57MPaF = 1.53K T2YFa Y/ d1 d2m= 18.55MPa因此，F(xiàn)F，滿足彎曲強度條件。3.5 蝸桿軸的設(shè)計計算3.5.1 初步確定軸的最小直徑3.5.1蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1軸d I II 的值由帶輪的大小及聯(lián)接確定，裝配方案見圖2.2，采取一端固定一端游動（蝸桿軸系溫升較高，跨距較大，這種結(jié)構(gòu)比較合適），固定端采用一對圓錐滾子軸承，游動端采用圓柱滾子軸承。圖32根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。（ 1 ）為了滿足開式皮帶傳動帶輪的軸向定位要求，I-II 軸段右端需制出一軸肩h=(0.07-0.1)dI-II，故取II-III 段的直徑dII-III=38mm。d III IV比dII-III 高出一個軸肩位置， 為了方便選取與軸承的配合， 取d III IV =40mm。（ 2 ） 蝸桿螺旋長度為( 蝸桿齒形部分結(jié)構(gòu)設(shè)計) l=(11+0.0633Z2)m=84.798mm，取l=85mm. 與螺旋部分連接的軸段直徑d f -(24)mm，取軸環(huán)與蝸桿螺旋部分之間的直徑為dIV-V=dVI-VII=70mm,其中d f =47.88mm。（ 3 ）初選軸承選用深溝球軸承和圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承成對安裝為固定端，根據(jù)安裝段的直徑分別取30208 ， 其規(guī)格為dDT=40mm80mm19.75mm。（ 4 ）右箱體端蓋的厚度約為e=9.6mm，取其總尺寸度為24.6。得到有段箱體內(nèi)壁到端蓋外側(cè)總長度為67.25mm，左右兩端對稱取左側(cè)與之相等，左側(cè)甩油盤與箱體內(nèi)壁對齊，且在35 的直徑上，左側(cè)軸承的左端用彈性擋圈固定，彈性擋圈規(guī)格為：S=1.5mm，擋圈與軸肩距離n=3mm，所以可取得lIII-IV=33.5mm。取右側(cè)端蓋到帶輪距離為16.25mm，故lII-III=50mm。（ 5 ）根據(jù)蝸輪的頂圓直徑取269，距箱體內(nèi)壁距離為12mm 箱體壁厚10mm，再考慮到安裝端蓋的凸臺及墊片厚度，綜合考慮得螺旋部分兩側(cè)的長度為lIV-V= lVI-VII=68.05mm。3確定軸上圓角和倒角尺寸。參考表15-2，取軸端倒角為245，圓角見圖，未注圓角為2mm。34第四章 校核計算4.1 效率驗算已知=111836；v=arctanfv, 與相對滑動速度有關(guān)Vs = d1 n1/601000cos= 3.1463267.650/60000/cos(11.31)= 1.0927m/s從表11-18 中用插值法查得：fv = 0.0441v = 2.4=（0.950.96）tan/tan(+v)=0.783因為3=0.78，滿足彎曲強度，因此不用重算。減速器結(jié)構(gòu)的確定為了節(jié)約有色金屬，蝸輪采用裝配式；蝸桿螺旋部分的直徑不35大，所以和軸作成一個整體,做成蝸桿軸。蝸桿分度圓的圓周速度： 11.07/600SdnV ms根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)v4-5m/s 時常將蝸桿放在下面，因此本方案采用蝸桿下置的設(shè)計方案。4.2 蝸桿軸的粗校核：36蝸桿與蝸輪的受力大小相等，方向相反F t = 834NF a = 3109NF r =1132N豎直面內(nèi)：如上圖支反力： F r = FNV1 +FNV 2 2()NV r allFlM代入數(shù)值求得： F NV1 =224N F NV 2 =908N求得彎矩為：水平面內(nèi)：如上圖求支反力：求得結(jié)果：彎矩為：扭矩：如上圖T = 26262.8N.mm37總彎矩：按彎扭組合，第三強度理論進行校核扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力取 =0.645#鋼的許用應(yīng)力 即軸滿足彎扭強度要求，但是剩余部分較大， 故將材料改為Q235-A 更加合適， 許用應(yīng)力 。4.3 蝸桿軸的精校核1) 蝸桿軸的彎曲剛度校核蝸桿軸簡化的力學(xué)模型中其跨距為 1269.85Ll m把階梯軸看成是當(dāng)量直徑為dv 光軸，然后再按材料力學(xué)中的公式計算。當(dāng)量直徑：38蝸桿撓度：查表15-5 ， 選用一般用途的軸， 得到其允許的撓度y=（0.0003-0.0005）L=（0.08090.1214）mm,顯然，yy，故滿足剛度要求，合適。2）蝸桿軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角來表示，階梯軸扭轉(zhuǎn)角單位為()/m,計算公式為， ， 分別表示階梯軸第i 段上所受扭矩、長度和極慣性矩。其中由于只有左半部分受扭矩,故：L= 130.05mm，G=8.1104Mpa 查表可得一般傳動軸允許的撓度 =0.51()/m計算所得 =0.055()/m顯然， ，故上述結(jié)果可39總結(jié)40致謝41參考文獻42外文文獻原文：43外文文獻翻譯：44最后說明由于每個部分有不同的人負(fù)責(zé)，時間比較急，難免會有一些錯誤。我們都會給你認(rèn)真的更改，合作愉快！等你們向老師把具體的要求問清了，根據(jù)要求把你們的摘要，Abstract，總結(jié)，等發(fā)給你們。如果需要外文翻譯，最后你們打印說明書時也會發(fā)一份給你們，對于部分論文字?jǐn)?shù)不夠的不要緊在你們最后修改時會給你們添加好的，請放心！