机械设计基础第2版教学课件作者柴鹏飞主编2第7章课件.ppt

蜗杆传动的强度计算 如前所述，蜗杆传动的主要失效形式是磨损和胶合，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上，因此一般只需对蜗轮轮齿进行齿面接触疲劳强度计算。经推导，对钢制蜗杆和青铜蜗轮配对 的齿面接触疲劳强度简化计算公式如下： 校核公式 设计公式 （7-11） （7-12） 蜗杆传动的强度计算 式中，T2——蜗轮上所作用的转矩（N.mm）；T2=T1iη， T1为蜗杆所作用的转矩，η为蜗杆传动的效率，在初步估算时可按表7-8取近似数值。 K ——载荷系数，一般K=1 ～ 1.4，当载荷平稳、蜗轮圆周速度v2≤3m／s和7级以上精度时取较小值，否则取较大值。 ﹝σH﹞ ——许用接触应力(MPa)，按蜗轮材料由表7-9或表7-10查取。 若蜗杆与蜗轮的配对材料为钢对灰铸铁时，应将式中的常数480替换为497。 按式（7-11）求出m2d1值后，可按表7-3选用相应的m和d值。 蜗杆传动的强度计算 传动类型 蜗杆头数z1 效率 闭式传动 1 0.65～0.75 2 0.75～0.82 4，6 0.82～0.92 自锁时 0.5 开式传动 1，2 0.60～0.70 表7-8 蜗杆传动的效率 蜗轮材料 铸造方法 滑动速度 (ms) 许用应力 蜗杆齿面硬度 350HBW 45HRC ZCuSn10Pb1 砂型 12 180 200 金属型 25 200 220 ZCuSn5Pb5Zn5 砂型 10 110 125 金属型 12 135 150 表7-9 铸锡青铜蜗轮的许用接触应力﹝σH﹞ 蜗杆传动的强度计算 表7-10 铸铝青铜铸黄铜和铸铁蜗轮的许用接触应力﹝σH﹞ 蜗轮材料 蜗杆材料 滑动速度(ms) 0.25 0.5 1 2 3 4 6 8 ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3Mn2 淬火钢① — 250 230 210 180 160 120 90 ZCuZn38Mn2Pb2 淬火钢① — 215 200 180 150 135 95 75 HT200，HT150 (120～150HBW) 渗碳钢 160 130 115 90 — — — — HT150 (120～150HBW) 调质或淬火钢 140 110 90 70 — — — 蜗杆若未经淬火，则表中的许用接触应力﹝σH﹞值需降低20%。 蜗杆传动的效率和热平衡计算 闭式蜗杆传动的功率损失包括三部分：齿面间啮合摩擦损失、蜗杆轴上轴承的摩擦损失和搅动润滑油的溅油损失。其中主要是考虑齿面间啮合摩擦损失，后两项的影响较小。蜗杆传动的总效率可按下式计算： 1．蜗杆传动的效率 （7-13） 式中 γ——蜗杆导程角； ρ——当量摩擦角， fv——当量摩擦系数，可由表7-11查取。 表7-11 当量摩擦系数和当量摩擦角 蜗杆传动的效率和热平衡计算 蜗杆传动的效率和热平衡计算 由式(7-13)可知，蜗杆传动的效率η 主要和蜗杆导程角γ 有关，在γ 的取值范围内，η随γ 增大而增大。同时考虑tanγ=z1/q ， 因此在传递较大动力时，为提高传动效率，多采用多头蜗杆。如果要求自锁，则一般采用单头蜗杆。 2．蜗杆传动的热平衡计算 因为蜗杆传动的传动效率低，工作时发热量大，在连续工作的闭式蜗杆传动中，若散热条件不好，易产生齿面胶合。所以应对其进行热平衡计算。 蜗杆传动损失的功率 (W) Ps=1000(1- η)P1 蜗杆传动的效率和热平衡计算 式中 P1——蜗杆传动的输入功率(kW)； η——蜗杆传动的传动效率。 经箱体表面散发的热量折合成功率为 Pc=kA(t1-t2) (7-14) 式中 k——散热系数，自然通风条件良好时， k=14 ～ 17.5W／(m2.℃)；没有循环空气流动 时, k=8.15 ～ 10.5W／(m2.℃)； 由于蜗杆传动损失的功率将全部转化为热量，因此在达到热平衡时，应有Ps=Pc，经推导可得达到热平衡时润滑油的工作温度为 蜗杆传动的效率和热平衡计算 A——散热面积(m2)，A=A1+0.5A2，A1为与外界空气接触的箱体表面积，A2为凸缘和散热片的面积； t1——达到热平衡时箱体内润滑油的温度，一般限制在t1=70 ～ 90℃； t2——周围空气的温度，一般可取t2=20 ℃。 或者在选定润滑油的工作温度t1后，也可按下式计算所需的散热面积 (7-15)