斜齿轮—蜗杆传动
解:
结论:为使Ⅱ轴轴向力小, Ⅱ轴上两齿轮同旋向。
例4 已知一单级蜗杆减速器的输入轴传递功率=2.8KW,转速=960r/min,传动比i=20,蜗杆减速器的工作情况为单向传动,工作载荷稳定,长期连续运转,试设计此蜗杆减速器。
解 1.蜗轮轮齿表面接触强度计算
(1)选择材料及确定许用接触力[]
蜗杆用45钢,表面淬火硬度>45HRC;
蜗轮用ZCuSn10P1铸锡青铜,砂模铸造。由表10-4查得
(2)选择蜗杆头数及蜗轮齿数
根据传动比i=20,由表10-3取 ,则蜗轮齿数=2
=i=20×2=40
(3)确定作用在蜗轮上的转矩
因=2,故初步取=0.8,则
(4)确定载荷系数K因工作载荷稳定,且速度较低,故取K=1.1。
(5)计算模数m及确定蜗杆分度圆直径由式(10-10)得
由表10-1查得接近的 ,则标准模数m=5mm,=90mm。
(6)验算效率先由式(10-1)计算蜗杆导程角
因蜗杆副是在油池中工作,故取当量摩擦角,则
比假设的=0.80略小,偏于安全。
(7)确定其它尺寸
蜗杆分度圆直径
蜗杆齿顶圆直径
蜗轮分度圆直径
蜗轮齿顶圆直径
中心距
2.蜗轮轮齿的弯曲强度计算
(1)确定许用弯曲应力
由表10-6查得
(2)确定齿形系数
=40,由表10-7查得=2.32
(3)验算弯曲应力 由式(10-11)得
验算结果合用
3.散热计算
由式(10-13)可求出所需散热面积:
已知 ,传动效率=2.8KW,传动效率,设减速器通风条件良好,取表面传热系数,环境温度 =30°C,箱体内许用油温t=65°C,则温升 ,将有关数据代入上式得:
减速器结构初步确定后,应计算散热面积是否满足要求。若不满足要求应采取其他散热措施,如设置散热片或在蜗杆轴端装风扇。
起重量G=5000N的手动蜗杆传动起重装置,起重卷筒的计算直径D=180mm,作用于蜗杆手柄上的起重转矩=20000N·mm。已知蜗杆为单头蜗杆(=1),模数m=5mm,蜗杆分度圆直径=50mm,传动总效率η≈0.4。试确定所需蜗轮的齿数及传动的中心距a。
解 作用于蜗轮上的转矩
因 ,而传动比 , 则,由此可得蜗轮所需要齿数
取=56
中心距
单头蜗杆(右旋)、蜗轮用于开式传动,所配的蜗轮为铸造锡青铜ZCuSn10P1,砂模铸造, 蜗杆为45钢、调质,表面硬度为240HBS,单向传动,载荷平稳,=28mm,导程角。试估算该蜗杆传动能传递的转矩.
解 开式传动,可按弯曲强度计算该传动能传递的转矩.将式(10-11)移项得:
因蜗轮材料为ZCuSn10P1,砂模铸造,单向传动,由表10-6查得许用弯曲应力
蜗轮齿数=30,查表10-7得齿形系数=2.44。已知=28mm,导程角 ,载荷平稳,取载荷系数K=1.1.将有关数据代入上式,得
本章重点
1.蜗杆传动的工作原理及几何尺寸计算;
2.蜗杆传动的运动分析和受力分析;
3.普通圆柱蜗杆传动的强度计算和热平衡计算。
4.蜗杆、蜗轮结构设计。
本章难点
1.蜗杆直径的确定和理解;
2.蜗杆轴向力方向和蜗轮转向的判断。
表10-1模数m与分度圆直径d1的搭配及值
表10-2 普通蜗杆传动几何尺寸计算
思考题及习题
1.与齿轮传动相比,蜗杆传动有何特点?为什么大功率连续传动时不宜采用蜗杆传动?
2.圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是什么?
3.为了提高蜗轮转速,能否改用相同分度圆直径、相同模数的双头蜗杆,来替代单头蜗杆与原来的蜗轮啮合?为什么?
4.蜗杆传动比能否写成 的形式?
5.蜗杆传动的啮合效率受哪些因素的影响?
6.为什么对闭式蜗杆传动不仅要进行强度计算还必须进行热平衡计算?可采用哪些措施来改善散热条件?
7.已知一蜗杆减速器,m=5mm,=2,=50mm,=60蜗杆材料为40Cr,高频淬火,表面磨光,蜗轮材料为ZCuSn10P1,砂型铸造,蜗轮转速 =24 r/min,预计使用12000小时,试求该蜗杆减速器允许传递的最大扭矩 和输入功率 。
8.标出图中末注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向,绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各个分力。
9.如图所示为手动绞车,采用了蜗杆传动装置。已知蜗杆模数m=10mm,蜗杆分度圆直径=90mm,齿数=l,=50,卷筒直径D=300mm,重物W=1500N,当量摩擦系数=0.13,试求:
(1)画出重物上升时的手柄转向;
(2)判断机构是否具有自锁性;
(3)起重时蜗杆受各分力的大小,画出其方向。