平面二次包络环面蜗杆传动设计计算示例

轮胎硫化机压下装置的减速器拟采用平面二次包络环面蜗杆传动。已知蜗杆转速n₁＝1000r/min，传动比i₁₂＝63，蜗轮输出转矩T_2w＝14000N·m，每天连续工作8h，轻度冲击，启动不频繁

解：

1.选择材料及加工精度

蜗杆40Cr，调质240~280HB，齿面辉光离子氮化，表面硬度1100~1200HV。蜗轮ZCuAl10Fe3，加工精度7级

2.选择中心距a

输出转矩　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　T₂≥T_2wK_AK₁

查表平面二次包络环面蜗杆传动承载能力计算中表1得K_A＝1.3，查表平面二次包络环面蜗杆传动承载能力计算中表2得K₁＝1，则T₂≥14000×1.3×1＝18200N·m

验算热功率　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　T₂≥T_2wK₂K₃K₄

查表平面二次包络环面蜗杆传动承载能力计算中表3得K₂＝1，查表平面二次包络环面蜗杆传动承载能力计算中表4得K₃＝1.14，查表平面二次包络环面蜗杆传动承载能力计算中表5得K₄＝1，则T₂≥14000×1×1.14×1＝15960N·m

查表平面二次包络环面蜗杆传动功率表，取a＝355mm

3.基本参数的选择

z₁＝1，z₂＝63，d₁＝0.33×355＝117.15，取d₁＝110mm

4.几何尺寸计算

d₂＝2×355-110＝600mm

m_t＝600/63＝9.524mm

h_a＝0.7×9.524＝6.667mm

h_f＝0.9×9.524＝8.572mm

h＝6.667+8.572＝15.239mm

c＝0.2×9.524＝1.905mm

d_f1＝110-2×8.572＝92.856mm

d_a1＝110+2×6.667＝123.334mm

R_f1＝355-0.5×92.856＝308.572mm

R_a1＝355-0.5×123.334＝293.333mm

d_f2＝600-2×8.572＝582.856mm

d_a2＝600+2×6.667＝613.334mm

τ＝360°/63＝5°42'50"

d_b＝0.63×355＝223.65，取d_b＝230mm

φ_h＝0.5×5°42'50"×(6-0.45)＝15°51' 23"

φ_s＝22°32' 24"-15°51' 23"＝6°41'1"

b₂＝0.9×92.856＝83.570，取b₂＝84mm

b₁＝600sin15°51'23Δ＝163.932，取b₁＝160mm

δ≤9.524，取δ＝9mm

d_ea1＝2×[355-(293.333²-0.25×160²)^0.5]＝145.574mm

d_ef1＝2×[355-(308.572²-0.25×160²)^0.5]＝113.957mm

P_t＝9.524π＝29.921

j查表蜗杆副精度与公差，得j＝0.53mm

s₂＝0.55×29.921＝16.456mm

s₁＝29.921-16.456-0.53＝12.935mm

s_n1＝12.935cos4°56'54"＝12.887mm

s_n2＝16.456cos4°56'54"＝16.395mm

R_a2＝0.53×92.856＝49.214，取R_a2＝50mm

h_a1＝6.667-0.5×600×{1-cos[arcsin(12.935/600)]}＝6.597mm

h_a2＝6.667+0.5×600×{1-cos[arcsin(16.456/600)]}＝6.780mm

5.工作图

图1  平面二次包络环面蜗杆传动蜗杆工作图

图2  平面二次包络环面蜗杆传动蜗轮工作图