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发表于 2010-5-12 11:56:14
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来自: 中国四川成都
ρ∑-综合曲率;
! R% E( v2 M- Z L0-接触线总长,mm。 c& M$ J6 m/ R
将上式换算成蜗轮转矩T2和中心距a的关系得:1 ~& t H7 Z8 ]+ }, G
Mpa
% C# p( v2 [* i" U! D式中6 I$ a, V) J- Q: T2 L- ^, f; v- x
Zρ-蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触应力的影响系数,简称接触系数,查图- b. a4 z4 T% c
8.3.3 蜗杆传动的强度计算
, f9 D# V6 B, ~蜗轮齿面接触疲劳强度计算
( w. v$ L- i- \" w蜗轮齿根接触疲劳强度的验算公式为:
6 |! v9 v; y$ d% P8 l' A σH≤[σ]H MPa
' a2 q) P5 s+ s! k) A E8 E* z式中:& {% h' A$ m% X, k* p' N; h, U& _
[σ]H-蜗轮齿面的许用接触应力。
& u4 J: z R4 \) r) O! _0 b设计公式为:
: L5 l$ ^* E- g# {- h# ^( y% c5 u mm
9 B3 h0 [' n! I蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算# T$ L: d; v& T) p! R7 n7 \
蜗轮齿根弯曲疲劳强度的验算公式为:
+ L! E6 V) N/ r% ]. v& S: \ Q σF≤[σ]F MPa2 E8 q8 | |6 C5 v4 I4 r6 ?9 z
式中:
, t6 {5 s- F" W7 S5 W2 [ σF-蜗轮齿根的许用弯曲应力。
" R1 R( Y/ q6 A2 Z设计公式为:; J' l) h$ k! K3 {
mm3
0 J1 M5 D" F* x+ q* H 许用应力- U, L3 s8 V' {" \ U+ q
当蜗轮材料为强度极限σB<300MPa的青铜,蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面接触疲劳失效。因此,承载能力取决于蜗轮的接触疲劳强度。则[σ]H=KHN[σ]H',其中[σ]H'为基本许用应力,查表;KHN为接触疲劳强度的寿命系数,KHN=
% ~; Q* r+ F8 B) Z: V6 w铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力[σ]H' (Mpa)2 \* R1 w9 r0 ?5 V- O$ r/ \
蜗 轮 材 料 铸 造 方 法 蜗 杆 螺 旋 面 的 硬 度) ^' L/ m+ S! }- ?% R* N1 g W5 d
≤45HRC >45HRC
: I3 V7 ^% G T铸 锡 磷 青 铜ZCuSn10P1 砂 模 铸 造 150 180
' x J4 c- }% T1 ^/ L/ z8 C 金 属 模 铸 造 220 268
$ y# }5 L U# R8 M$ s铸 锡 锌 铅 青 铜ZCuSn5Pb5Zn5 砂 模 铸 造 113 135- h2 t- v, e' G2 @5 \
金 属 模 铸 造 128 140
0 z$ y- L7 S- a' O# `2 \3 u# ?注:铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力为应力循环次数时之值N=107,当N≠107时,需将表中数值乘以寿命系数KHN;当N>25x107时,取N=25x107;当N<2.6x105时,取N=2.6x105。$ `* L: Y8 p7 Q, N
如果蜗轮材料为σB>300MPa的青铜或灰铸铁,蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面胶合,因尚无完善的胶合强度计算公式,则按接触疲劳强度进行条件性计算。由于胶合不属于疲劳失效,[σ]H与应力循环次数N无关,可直接查表。0 V" A" W& e- N& b3 [* S" P: I
灰铸铁及铸铝铁青铜蜗轮许用接触应力[σ]H(MPa)
# X" m7 ?1 I2 ~$ T& Q) h3 Z材 料 滑 动 速 度vs(m/s)( j, I9 ~# t& w! h
蜗 杆 蜗 轮 <0.25 0.25 0.5 1 2 3 47 I& M5 W8 a% Y) i
20或20Cr渗碳,淬火,45号钢淬火,齿面硬度 大于45HRC 灰铸铁HT150 206 166 150 127 95 - -- K5 w, r: w9 ^) J3 L& y
灰铸铁HT200 250 202 182 154 115 - -
- F- a4 p7 ^" K1 Y+ e ^5 \0 U 铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3 - - 250 230 210 180 160- N- D' `1 c7 l! p
45号钢或Q275 灰铸铁HT150 172 139 125 106 79 - -
}- E w' Z4 M 灰铸铁HT200 208 168 152 128 96 - -" A; E" T/ p5 r1 a* G- `
蜗轮的许用弯曲应力[σ]F=KHN[σ]F',其中[σ]F'为基本许用应力,查表;KFN为寿命系数。
. |+ @! m9 C: o8 ~" a4 G蜗轮的基本许用弯曲应力[σ]F'(MPa)
3 T# N& N& P& Y蜗 轮 材 料 铸 造 方 法 单侧工作[σ0]F' 双侧工作[σ-1]F' d) K( ] S. x7 F0 c9 k
铸 锡 磷 青 铜 ZCuSn10P1 砂 模 铸 造 40 29
8 F: c: {9 B" \/ i4 Y% ~ 金 属 模 铸 造 56 40
( @, Q, i1 D/ N' T铸 锡 锌 铅 青 铜ZCuSn5Pb5Zn5 砂 模 铸 造 26 22
+ { r- J# R5 e) Q! v( E7 E 金 属 模 铸 造 32 26 s4 b; |; e9 ^- N8 n
铸 铝 铁 青 铜ZCuAl10Fe3 砂 模 铸 造 80 57
& W* z9 M3 a& j& }% [- Z0 ?# o' d 金 属 模 铸 造 90 64. \( t3 ^/ z2 N# {9 x: ^& P
灰 铸 铁 HT150 砂 模 铸 造 40 28
/ r- K+ |1 N7 F- g& Z HT200 砂 模 铸 造 48 34! u3 T/ W. @3 C6 { d
注:表中各种青铜的基本许用弯曲应力为应力循环次数时之值N=106,当N≠106时,需将表中数值乘以寿命系数KFN;当N>25x107时,取N=25x107;当N<105时,取N=105。, I" M1 D; u+ L; I9 K
+ I/ {' P( v) R; g
8.4.1 蜗杆传动的效率
s) Z% u9 Q! y+ l6 |9 E9 K% P# T2 H闭式蜗杆传动的效率由三部分组成,蜗杆总效率η为: d z3 q1 W" p* O V
η=η1η2η3
7 r' ~9 j. ^: P$ ?% y6 d式中:, k: Z0 |# C3 T! a( G" j& K! M
η1-传动啮合效率2 H7 X0 m, r% m
蜗杆总效率η主要取决于传动啮合效率 。其考虑齿面间相对滑动的功率损失;啮合效率可近似地按螺纹副的效率计算,即9 |) e: }# J1 E% m" ~$ Z* s
: }/ b7 M9 b" G+ H
式中:! m5 b$ s& ?. ?. s3 ]* K
γ-普通圆柱蜗杆分度圆上的导程角;6 W6 f4 K2 L1 _4 P; p! u3 I
φ-当量摩擦角, , 其值可根据滑动速度vs 查表选取/ t# H* \5 t- m
当量摩擦角φ
6 T/ l. g) Y; A( z: I: J' j3 X) Z( o0 l9 u" y
滑动速度vs由图得:4 ^% w% I* B6 k. p
m/s( `$ K4 w: J, D* g$ f7 g0 D Z. S
v1-蜗杆分度圆的圆周速度,m/s;
# o a9 _+ o! Q$ Z; C1 P8 U9 k d1-蜗杆分度圆直径,mm;
! L) G' |; o; ] n1-蜗杆的速度,r/min。
0 [& s8 s" |" Y! ~& K/ wη2-油的搅动和飞溅损耗时的效率;
]1 t6 |6 p& J; ?5 jη3-轴承效率。+ `, N) i, h" O3 I t* @
在设计之初,为求近似计算蜗杆轴上的扭矩T2,η值可估取为$ {3 E& O2 F6 R- w6 `. B
蜗杆头数Z1 1 2 4 6
' l5 J9 S% A1 R0 ?3 D6 |& v; {总效率η 0.7 0.8 0.9 0.95
6 X+ j3 \$ i/ ^ r$ @8 |3 ^8.4.2 蜗杆传动的润滑油
4 w8 I- s2 F( n% I% h' r7 P润滑油8 X. {# @$ k/ N1 q; Z8 W f
润滑油的种类很多,需根据蜗杆;蜗轮配对材料和运转条件合理选用。在钢蜗杆配青铜蜗轮时,常用的润滑油见表。! z8 C o1 [& E7 c4 }6 Z2 x
全损耗系统用油牌号L-AN 68 100 150 220 320 460 680
& Y: r+ I( a! \" G" g, [2 P5 f运动粘度v40(cSt) 61.2-74.8 90-110 135-165 198-242 288-352 414-506 612-7485 P. {) H% |$ x; o3 ^7 l
粘度指数 不小于 903 k. v8 J/ C0 A) A% I% t
闪点(开口)(0C) 不低于 180 200 220! i2 r" M, J: _' d/ t6 K
倾点(0C) 不高于 -8 -5" e1 l2 M; r; g
润滑油粘度及给油方法 3 s: z( q4 d1 N2 t" v
润滑油粘度及给油方法,一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。对于闭式传动,常用的润滑油粘度及给油方法见表;对于开式传动,则采用粘度较高的齿轮油 或润滑旨。如果采用喷油润滑,喷油嘴要对准蜗杆啮入端;蜗杆正反转时,两边都要装有喷油嘴,而且要控制一定的油压。4 j" U( o- t& `: L
蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法
( D0 I4 O$ t. v( h4 [
4 s& m; y3 w2 L4 i+ A& x0 A* h蜗杆传动的相对滑动速度 0-1 1-2.5 0-5 >5-10 >10-15 >15-25 >25
2 y! {2 X; |* H$ ^' h* y1 H载荷类型 重 重 中 (不限) (不限) (不限) (不限)0 h8 c4 @+ V, O* ^4 V
运动粘度v40(cSt) 900 500 350 220 150 100 80
0 y, R* @" s* r- Y" w给 油 方 法 油 池 润 滑 喷池润滑或油池润滑 喷池润滑时的喷油压力(MPa)
4 `" C. h' Z* F* }& i& I" } 0.7 2 3
q4 [5 a/ F# Y7 @& F) }, }* C1 P" Y+ q' {5 P/ z% g1 T3 e
润滑油量9 _& c- ~5 S4 C+ B8 k7 A
对闭式蜗杆传动采用油池润滑时,在搅油损耗不致过大的情况下,应有适当的油量。这样不仅有利于动压油膜的形成,而且有助于散热。对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式的传动,浸油深度应为蜗杆的一个齿高;当为蜗杆上置式时,浸油深度约为蜗轮外径的1/3。
& V4 v* M' U6 W. X
! E- F, t i# [2 t/ Y
8 Y9 e7 _9 p6 h( v, R9 h) O8.5 蜗轮蜗杆结构/ X* J! Q) N0 \# O2 V0 e
1.蜗杆结构:
0 R" P4 x4 W& c( _% c( {蜗杆通常与轴为一体,采用车制或铣制,结构分别见下图
; x" b, f& B2 {9 D' J; \% `5 J
9 }/ j2 e5 X: O7 B* U# m2.蜗轮结构:
+ W9 i, I3 }3 x9 g+ M1 L* c蜗轮常采用组合结构,由齿冠和齿芯组成。联结方式有:铸造联结、过盈配合联结和螺栓联接,结构分别见下图。蜗轮只有在低速轻载时采用整体式。 |
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