普通圆柱蜗杆传动承载能力计算裸铜丝
时间：2022/07/21 03:53:41 编辑：
普通圆柱蜗杆传动承载能力计算
普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 2011： 1 蜗杆传动的失效形式、计算准则及常用材料失效形式：点蚀、齿面胶合、过度磨损。点蚀、齿面胶合及过度磨损由于蜗杆传动类似于螺旋传动啮合效率较低、相对滑动速度较大，点蚀、磨损和胶合最易发生，尤其当润滑不良时出现的可能性更大。又由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮是该传动的薄弱环节。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算和蜗杆传动的抗胶合能力计算。 计算准则：开式传动中主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，要按齿根弯曲疲劳强度进行设计。闭式传动中主要失效形式是齿面胶合或点蚀而。要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。此外，闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。 常用材料：蜗杆材料、 蜗轮材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的跑合性能、耐磨性能和抗胶合性能。蜗轮传动常采用青铜或铸铁作蜗轮的齿圈，与淬硬并磨制的钢制蜗杆相匹配。 2 蜗杆传动的载荷和应力分析受力分析以右旋蜗杆为主动件，并沿图示的方向旋转时，蜗杆螺旋面上的受力情况。设Fn为集中作用于节点P处的法向载荷，它作用于法向截面Pabc内。Fn可分解为三个互相垂直的分力，即圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa。显然，在蜗杆与蜗轮间，载荷Ft1与Fa2、Fr1与Fr2和Fa1与Ft2对大小相等、方向相反的力。各力的大小可按下式计算：Ft1=Fa2=2T1/d1Ft2=Fa1=2T1/d2Fr1=Fr2=Fa1tanαFn=Fa1/cosαncosγ=Fa2/cosαncosγ=2T2/d2cosαncosγ式中：T1、T2-蜗杆与蜗轮上的转矩 N.mm。确定各力的方向：蜗杆为主动件，蜗杆的圆周力方向与蜗杆上啮合点的速度方向相反；蜗杆为从动件，蜗轮的圆周力方向与蜗轮的啮合点的速度方向相同；蜗杆和蜗轮的轴向力方向分别与蜗轮和蜗杆的周向力方向相反；蜗杆和蜗轮的径向力方向分别指向各自的圆心。 计算载荷Fca=KFn K=KAKβKv式中：K—载荷系数；KA—使用系数；Kβ—齿向载荷分布系数；Kv—动载系数。
使 用 系 数(KA)动 力 机工 作 机均 匀中等冲击严重冲击电动机，汽轮机0.8-1.250.9-1.51-1.75多缸内燃机0.9-1.501-1.751.25-2单缸内燃机1-1.751.25-21.5-2.25注：小值用于每日偶而工作，大值用于长期连续工作。
应力分析由于蜗杆传动中，蜗轮比蜗杆的强度低。因此，在应力分析中只要了解蜗轮的情况就可以了。普通圆柱蜗杆传动在中间平面相当于齿条和齿轮的传动，故可以仿照圆柱斜齿轮推倒蜗轮的应力计算公式。蜗轮齿面接触应力蜗轮齿面接触应力仍来源于赫兹公式。接触应力
Mpa
式中： K-载荷系数； Fn-啮合面的法向载荷，N； ZE-材料的弹性影响系数，，对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，取ZE=160（）； ρ∑-综合曲率； L0-接触线总长，mm。将上式换算成蜗轮转矩T2和中心距a的关系得：
Mpa
式中：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
蜗轮齿根弯曲应力蜗轮的齿形比较复杂，通常把蜗轮近似当作斜齿圆柱齿轮来考虑，得弯曲应力公式为：
Mpa
式中：-蜗轮轮齿弧长，，其中θ为蜗轮齿宽角，mm； YSa2-齿根应校正系数，放在[σ]F中考虑； Yε-弯曲疲劳强度得重合度系数，取Yε=0.667； Yβ-螺旋角影响系数，Yβ=； YFa2-蜗轮齿形系数，可由蜗轮得当量齿数及蜗轮的变位系数x2从图中查得。3 蜗杆传动的强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿根接触疲劳强度的验算公式为：σH≤[σ]H MPa 式中：[σ]H-蜗轮齿面的许用接触应力。 设计公式为：
mm
蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮齿根弯曲疲劳强度的验算公式为：σF≤[σ]F MPa 式中：σF-蜗轮齿根的许用弯曲应力。 设计公式为：
mm3
许用应力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=。
铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力[σ]H'（Mpa）蜗 轮 材 料铸 造 方 法蜗 杆 螺 旋 面 的 硬 度≤45HRC>45HRC
铸 锡 磷 青 铜ZCuSn10P1
砂 模 铸 造150180金 属 模 铸 造220268
铸 锡 锌 铅 青 铜ZCuSn5Pb5Zn5
砂 模 铸 造113135金 属 模 铸 造128140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N25x107时，取N=25x107；当N<105时，取N=105。(end)