起重机蜗杆传动设计.docx

设计任务书运用机械原理与机械设计所学习的知识， 为某工厂设计一起重机设备用的蜗杆传 动载荷有中等冲击，蜗杆轴由电动机驱 动传递的额定功率P1 =103KW, n1 =1460r/min, n2=120r/min，间歇工作，平 均约为每日两小时，要求工作寿命为10 年（每年按300工作日计）二.蜗杆分析1. 蜗杆传动的受力分析2. 蜗杆的应力分析3. 蜗轮的应力分析1.选择蜗杆传动 的类型根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）采用渐开线蜗杆（ZI）2.选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆采 用45钢；因为希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆 螺旋齿面要求淬火，硬度为45〜55HBC涡轮用铸锡 磷青铜（ZCuSn10P1），金属模铸造为了节约贵重 的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 HT100制造蜗杆采用45钢涡轮采用铸锡磷青铜（ZCuSn10P1）3.按齿圈接触疲劳强度进行设计（1） 确定作用在涡轮上的转矩t2（2） 确定载荷系数K（3） 确定弹性影响系数ZE（4） 确定接触系数ZP（5） 确定许用接触应力9 1H（6）计算中心距根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲 劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。

传动中心距心咛心"1 H '按Z1=4，传递效率=0.8，则：PT=9.55X106X t=655767N • mm2 n2因为工作载荷较稳定，有中等冲击，故取载荷分布不均系数％ =1.3.由表选取使用系数Ka=1.15.由于转速不高，中等冲击，可取动载系数KV=1.05,则 K=Kp KaKv=1.57因为选用的是铸锡磷青铜涡轮与钢蜗杆相配，故ZE=160MPa1/2先假设蜗杆分度圆直径d1与传动中心距a的比值为0.35.故 Zp =2.9根据涡轮材料为铸锡磷青铜，金属模铸造，蜗杆螺旋 齿面硬度大于45HRC，查表得涡轮的基本需用应力9 H]’=268MPa应力循环次数N=60jn2Lh=4.32X 107I1 107寿命系数 Ln』4.32 x 107 =0.8328则 9 h]=KhN[O H]’=223MPaT2=655767N • mmK=1.57ZE=160MPa1/2Zp =2.99 H]=223MPaI (160 乂 2 9、2a> 3,11.57 x 655767 x -60―•三 mm=164.573mm\ " 223 J取中心距a=180mm.查表取模数m=6.3.蜗杆分度圆直、、d径 d =63mm.这时 T =0.351 a查表可得Z ’=Z因此以上计算结果可用a=164.573mm4,蜗杆与涡轮的 主要参数与几何 尺寸(1) 蜗杆(2) 蜗轮 P P 轴向齿距 Pa=n m=19.792mm直径系数q= 4 =10m齿顶圆直径 da1=63+2ha*m=75.6mm齿根圆直径 df1=d「2(ha*+c*)m=47.88mm分度圆导程角Y = 21 °48'。

5"蜗杆轴向齿厚S =二n m=9.896mm a 2蜗轮齿数Z2=48变位系数X2=-0.4286验算传动比i=铲=12 i=12.17/」 JL ZJxj112.17 -12 1 s …传动比误差为 =1.4%是允许的-L 匕./蜗轮分度圆直径d2=mZ2=302.4mm蜗轮喉圆直径da2=d2+2m=315mm蜗轮齿根圆直径df2=d2-2.4m=287.28mm蜗轮咽喉母圆半径r c=a-!da = 7.073mmg2 2 25,校核齿根弯曲 疲劳强度1.53^T 「]^ F=um七2%北」 1 2当量齿数Z - —2— 60V2 COS3 y COS3 21.8°根据 X2=-0.4286 Zv2=60 可查得 YfA2=2.58y螺旋角系数写=1-含° = 0.8443许用弯曲应力© f ] = g」• %查表可知由铸锡磷青铜制造的蜗轮的基本许用弯曲应力L /】=56MPa“ [106 八…寿命系数K *1刀"[八0.658FN \4.32 X107In ]= 56 X 0.658 = 36.85MPaF1.53X 1.57X655767 x2.58x0.8443皿F 63 x 302.4 x 6.3=28.5887MPa < tr」弯曲强度是满足的6.验算效率门门=（0.95 〜0.96）一一 tan灯+中）已知y = 21。

48'05〃 = 21.8中 v = arctanffV与相对滑动速度vs有关V = ——=5.187m/ss 60 X1000 x cos y从表中用插值法查得fv - 0.022中^ =116'代入式中得到门=0.89大于原估计值因此不用重 算门=0.89大于原估计值因此不用重算7精度等级公差 和表面粗糙度的 确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机 械，从GB/T 10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8级精度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T 10089-1988 然后由有关手册差的要求的公差项目及表面粗糙度8.热平衡核算（略）9.绘制工作图（略）。