蜗轮蜗杆的选择及校核示例
4.2.5夹具中重要结构的尺寸计算
在本夹具中采用手动的蜗轮蜗杆机构带动转盘转动,从而使得工件转动,在铣刀的作用下进而使得工件被加工的加工模式。因此蜗轮蜗杆机构的设计在本夹具设计中占有很重要的地位。 ①蜗轮蜗杆的材料
蜗轮蜗杆的材料不仅要具有足够的强度,更重要的是应具有良好的跑合性、减磨性及耐磨性。蜗杆一般用碳钢或者合金钢制成,对于不太重要的传动及低速中载蜗杆,可采用40和45钢等,经调质硬度在220~300HBS 。常用的蜗轮材料为铸造锡青铜、铸造铝青铜及铸铁等,效率要求不高时,特别是要求自锁时,可采用灰铸铁,为了防止变形,一般要对蜗轮进行时效处理。
综合考虑,在本机构中蜗杆采用45碳钢调质处理,硬度在220~250HBS ,蜗轮采用灰铸铁HT150。 ②蜗轮蜗杆的尺寸设计
在蜗杆传动中,由于材料和结构上的原因,蜗杆螺旋齿部分的强度通常高于蜗轮齿的强度,所以失效常发生在蜗轮轮齿上。在一般情况下,蜗轮轮齿因弯曲疲劳强度不足而失效的情况较少,只有在蜗轮齿数很多或开式传动中,才需要以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要计算准则,因此对于闭式蜗杆传动,通常是按齿面接触疲劳强度进行设计,而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
蜗杆头数常取 =1z 1 ~ 6 ,考虑到自锁取1z =1,按规定蜗杆头数1z =1时,蜗轮齿数402>z ,传动比
401
2
>=
z z i 取 2z =42
蜗杆设计公式
[]2
2212
496???
? ??≥H
z KT d m σ
3mm
式中 []H σ — 蜗轮材料的许用接触应力
[][]
[]8
7
'
'
10N
Z H
N H H σ
σσ=?=
[]'H σ—蜗轮材料的基本许用接触应力 取值为125 MPa
N Z
— 接触疲劳强度的寿命系数
N — 应力循环次数 取N=71025?
2T = 9.7 M N ?
K= 1
代入数据得 3
12194mm d m ≥
由查表得标准模数 m 和蜗杆分度圆直径 1d 的值分别为 2.5和35.5 蜗杆的分度圆柱导程角 γ
1
1tan d m z =
γ
代入数据得 γ=?4 ○
3蜗轮蜗杆的尺寸校核 []F
Fa F
Y m
d d KT σ
γ
σ
≤?=
2212cos 53.1
[][]
9
6
10N
F F ?'
=σσ
代入数据得 []MPa F 15=σ M P a F 73.3=σ 满足条件 []F F σσ≤
由以上分析和计算得出蜗轮蜗杆的几何参数为 mm d 5.351= d 2=105mm
11=Z 422=Z 5.2=m ?=4γ