297 蝸輪箱及其夾具(2個)
297 蝸輪箱及其夾具(2個),蝸輪,及其,夾具
1第三章 蝸輪的設計計算3.1 選擇蝸輪傳動類型由GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開線蝸輪(ZI)。3.2 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45~55HBC。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計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再校核齒根彎曲疲勞強度。1)確定作用在蝸輪上的轉矩T2由2.2.3 求得T2=461608 N·mm(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)Kβ=1;由表11-5選取使用系數(shù)KA=1;由于轉速不高,沖擊不大,可取動載系數(shù)KV=1.05;則K = KA × Kβ× KV=1×1×1.052=1.05(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)Zρ先假設蝸桿分度圓直徑d1 和傳動中心距a 的比值d1/a=0.35,從圖11-18 中可查得Zρ=2.9(5)確定許用接觸應力[σH]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力[σH]′=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=300×20×8×16=96000h應力循環(huán)次數(shù):N = 60jn2Lh= 60×1×16.25×96000= 1.0264×108壽命系數(shù):KHN= =0.7497許用應力:[σH]= KHN×[σH]′3= 0.7497×268= 200.9106MPa(6)計算中心距a≥ 3 22 E H KT ( Z Z /[σ ] ) ρ=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)Zρ′=2.75,因為Zρ′﹤Zρ,因此以上計算結果可用。3.4 蝸輪傳動的主要參數(shù)與幾何尺寸(1) 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=6.3×41=258.3mm蝸輪喉圓直徑:da2 = d2+2m(ha*+x2)= 258.3+2×6.3×(1-0.1032)4= 269.600mm蝸輪齒根圓直徑:df2 = d2-2m(ha*-x2+ c*)= 258.3-2×6.3×(1-0.1032+0.2)=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:B≤0.75da1=0.75×75.6=56.7mm故取B=50mm.(2)蝸桿由表11-2 查得蝸桿頭數(shù)Z1=2 , 直徑系數(shù)q=10, 分度圓導程角γ=11°18′36″。軸向齒距Pa=πm=3.14×6.3=19.782mm齒頂圓直徑da1= d1+2ha*m=63+2×6.3=75.6mm齒根圓直徑df1= d1-2m( ha*+ c*)= 63-2×6.3×(1+0.2)= 47.88mm蝸桿軸向齒厚Sa= 0.5πm =0.5×19.782 = 9.891mm法向齒厚Sn= Sa×cosγ = 9.699 mm5齒頂高ha1= ha*m = 6.3 mm齒頂高hf1=( ha*+c*) m=7.56mm(3) 校核齒根彎曲疲勞強度當量齒數(shù):zv2 = z2/cos3γ= 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)Yβ=1-γ/140°=0.9192由表11-8 查得蝸輪的基本許用彎曲應力:[σF]′=56MPa.壽命系數(shù):KFN= 9 106 /N =0.5995許用彎曲應力:[σF]= KFN×[σF]′= 0.5995×56=33.57MPaσF = 1.53K T2YFa Yβ/ d1 d2m= 18.55MPa因此,σF≤[σF],滿足彎曲強度條件。63.5 蝸輪的設計計算3.5.1 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45 鋼,調(diào)質(zhì)處理。查表15-3,取A0=105,得: 3022/38.4mndAPNm??輸出軸的最小直徑是安裝齒輪處軸的直徑d1-2(如圖3)。由于需要開鍵槽,為了保證強度,將其直徑增大5%,為40.1547mm,將其圓整為45mm3.5.2 蝸輪軸的結構設計1 各軸段的尺寸①.查表根據(jù)1-2 軸段的直徑45mm 確定軸伸長度,為保證軸的強度剛度,取LI--II=82mm圖2 蝸輪軸結構圖②.為了滿足圓柱齒輪的軸向定位要求,I--II 軸段右端需制出軸肩定位h=(0.07-0.1)dI—II=2.8—4, 故取II--III 段的直徑dII--III=52mm。③.初步選擇滾動軸承??紤]到既承受徑向力又承受軸向力,并且載荷不是很大, 故選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)dII--III=52mm , 選用7211E 型號的圓錐滾子軸承。其尺寸為7d×D×T=55×100×22.75mm3 故dIII--IV=dVII--VIII=55mm,右端軸承采用甩油盤進行定位,甩油盤的長度暫定為15mm,故LVII--VIII=34.75mm。④.軸承端蓋的總厚度為24.6mm(由軸承端蓋的結構設計而定),考慮到與I-II 軸段的配合取lII--III=40mm。⑤.取安裝蝸輪軸段的直徑確定為dIV--V=55mm. 蝸輪輪轂的長度為l=(1.2~1.8)d=66~99mm,故取輪轂長度l=80mm,采用套筒定位,為了使套筒端面可以可靠的壓緊齒輪,此段應略短于輪轂寬度,故取與蝸輪配合的軸段的長度為lIV--V=78mm 。蝸輪右側處采用軸環(huán)進行軸向定位,取h=0.07 dIV--V,所以蝸輪右側軸肩處的直徑為68mm,即dV--VI=68mm. 可查手冊得,寬度為10mm.即lV--VI=10mm。軸環(huán)右側有一過渡軸肩,為了與左右兩側的直徑相協(xié)調(diào)取dVI—VII=65mm。⑥.取蝸輪輪轂兩側與箱體之間的距離均為35mm,在確定滾動軸承位置時,應距箱體內(nèi)壁一段距離,取為8mm,由軸承的寬度19.75mm,以及甩油盤的規(guī)格, 和預留的定位蝸輪的軸間間隙2mm 可以綜合確定lIII--IV=46mm, lVI--VII=25mm。2. 軸上零件的周向定位蝸輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按dIV--V 由表6-1 查得平8鍵截面b×h=16mm×10mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為72mm,同時為了保證蝸輪與軸配合有良好的對中性,故選擇蝸輪輪轂與軸配合為H7/k6;軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為m6;I—II 段軸同樣查表可得規(guī)格為b×h=12mm×8mm,長度為72mm。3.確定軸上圓角與倒角尺寸參考表15-2,取軸端倒角為2×45 度 ,各軸肩處的圓角半徑見后面零件圖。第四章 校核計算4.1 效率驗算已知γ=11°18′36″;φv=arctanfv, 與相對滑動速度有關Vs = πd1 n1/60×1000cosγ= 3.14×63×267.650/60000/cos(11.31°)= 1.0927m/s從表11-18 中用插值法查得:fv = 0.0441φv = 2.4°η=(0.95~0.96)tanγ/tan(γ+φv)=0.783因為η>η3=0.78,滿足彎曲強度,因此不用重算。減速器結構的確定9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v<4-5m/s 時常將蝸桿放在下面,因此本方案采用蝸桿下置的設計方案。4.2 粗校核10在不計摩擦的情況下,各力的大小如下公式: 12357t TFNd???129atan01302ortF N???水平面的彎矩圖如上:求支反力:1112tNHNHFF??122()NHlltl??l 1 =84.375mm、l 2 =86.375mm 分別為軸承中心到蝸輪輪轂的距離可得:= 1808N 1NHF= 1767N2121560HMNm??垂直面內(nèi)的彎矩: 12rNVNVFF??122()NV rlll??其中: /1385MaFDN??可得: 1369NVN257VF??110VMN:2492V??由上可得:12221 1191348HVMMN???222 527H扭矩圖如上所示: T = 461608N.mm按彎扭組合公式校核:切應力為脈動循環(huán)應力,取 α =0.62244()17.25caMMpaW?????W 為軸的抗彎截面系數(shù)軸材料45#鋼的許用應力[ ] 60Mpa , [ ]即軸滿足彎扭強1??ca??1?度要求,但是剩余部分較大,故將材料改為Q235-A 更加合適,許用應力[ ] =40Mpa1??4.3 蝸輪軸的精校核剛度校核:1)危險截面的選擇截面AB 只受扭矩,雖然應力集中會削弱軸的疲勞強度,但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的故無需校核。軸與蝸輪接觸的左右截面由于過盈配合應力集中最嚴重,從受載情況看截面C處應力最大,但應力集中不大。且軸徑最大,故C 截面無需校核。鍵槽處的應力集中示數(shù)比過盈配合的小,因而軸只需校核蝸輪右側與軸接觸的截面的左右兩側。132)強度校核由結構圖知截面Ⅳ為危險截面,現(xiàn)對其進行校核:抗彎截面系數(shù): 3 30.11638Wdm??抗扭矩截面系數(shù):截面左側彎矩:扭矩為:截面上彎曲應力:扭轉切應力:軸材料為Q235-A 鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表15-1 查得: 截面上由于軸肩而形成的應力集中系數(shù) σ α 及 τ α 按附表3-2 查取因:可查锝:14軸的材料敏性系數(shù):應力集中系數(shù):又有表可以查得尺寸系數(shù)和扭轉尺寸系數(shù):表面質(zhì)量系數(shù):未經(jīng)表面強化處理:碳鋼的特性系數(shù):計算安全系數(shù):15故軸左側滿足疲勞強度要求。【截面Ⅳ右側:】抗彎截面系數(shù):抗扭矩截面系數(shù):截面左側彎矩:M = 76085N ?mm扭矩:T = 461608N ?mm截面上彎曲應力:扭轉切應力 :過盈配合處的 ,查得:16表面質(zhì)量系數(shù):故得綜合系數(shù)碳鋼的特性系數(shù):取 =0.1 , = 0.05計算安全系數(shù):故軸右側滿足疲勞強度要求。
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上傳時間:2017-10-26
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蝸輪
及其
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