发布时间 : 星期三 文章机械设计-蜗杆习题与参考答案更新完毕开始阅读aa247fec0975f46527d3e1b4
?H?ZEP1?9KAT2??HP22md1Z2md1Z??HP?求出T2?9KA??ZE222?T2?T?；再由求T1；然后由1?i??2T1n1求得P1）
9.55?106md1Z??HP?解答：1）求T2：T2?9KA??ZE222??? ?2式中：d1?qm?10?8mm?80mm
Z2?iZ1?24?2?48
KA——因载荷平稳，取KA=1
?ZN ZE——青铜蜗轮与钢制蜗杆配对ZE =160MPa，?HP??HP?——根据蜗轮材料为ZCuSn10P1砂模铸造，由表查得?HP?=200MPa ?HPN2?60n2Lh?60n11440Lh?60??24000?8.64?107 i24?HP710710??8??8?ZN?HP?HP?200MPa 7N28.64?10T2max2??HPm2d1Z2??T2?9KA??ZE?102?80?482?152.74????N?mm ??9?1160???22=1866 360.608 N?mm
2）求T1：T1?T2,i???(0.95~0.96)tan?
tan(???v)tan ?=Z1/q=2/8=0.25 ?=arc tan 0.25=14.036°
vs?v1?d1n1??80?1440??m/s?6.217m/s cos?60000cos14.036?60000cos14.036?由表查得 ?v?1?10??1.172?
??0.95tan?tan14.036??0.95?0.8736
tan(???v)tan(14.036??1.172?)T1max?T2max1866360.608?N?mm?89016.74N?mm i?24?0.8736T1max89016.74?1440?kW?13.42249.55?1069.55?10613
3）求P1：P1max?
kW
10 . 分析与思考：为什么闭式蜗杆传动的工作能力主要取决于蜗轮轮齿面接触强度，而不取决于蜗杆？
答：蜗轮相当于斜齿轮，且蜗轮材料的机械强度比钢制蜗杆强度低，故闭式蜗杆传动的主要失效形式为蜗轮齿面疲劳点蚀，其承载能力主要取决于蜗轮齿面接触强度。
11 图示为带工运输机中单级蜗杆减速器。已知电动机功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=15，载荷有轻微冲击，单向连续运转，每天工作8小时，每年工作300天，使用寿命为5年，设计该蜗杆传动。
解答：
1．选择蜗杆蜗轮的材料
蜗杆材料：45号钢，表面淬火，齿面硬度为45~55HRC。
蜗轮材料：
2因Vs估=（0.02~0.03）3P1n1
2=（0.02~0.03）37.5?1440
=4.9922~7.4883m/s>4m/s,
故选铸锡青铜ZCuSN10P1砂模铸造。 2．确定主要参数
选择蜗杆头数Z1：因i=15，带式运输机无自锁要求，可选Z1=2 蜗轮齿数Z2=i Z1=15×2=30 3．按齿接触强度条件进行设计计算 1）作用于蜗轮上的转矩T2
T1=9.55×106 P1/n1= 9.55×106 ×7.5/1440 N·mm=4.974×104 N·mm 因Z2=2，初估?估=0.8
T1=T1i?=4.974×104×15×0.8n N·mm=5.9688×105 N·mm
2)确定载荷系数KA：固原动机为电动机，载荷有轻微冲击，故取KA=1.25
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3）确定弹性影响系数ZE：青铜蜗轮与钢制蜗杆相配，ZE=160MPa
?4）确定许用应力?HP：?H?ZN?HP
N2=60n2Lh?60?n11440?5?300?8?60??1200?6.912?107 i15771010ZN?82?8?0.7853 7N6.912?10?基本许用接触应力?HP=MPa，?HP?200?0.7853?157.06 MPa
5）确定模数m和蜗杆直径d1
(m2d1)CD?ZE?9KAT2??Z??2HP?160?5?3??9?1.25?5.9688?10mm?7742.939????30?157.06??22mm3
由表查得m=8mm，d1=140mm，q=17.5时，其m2d1=8960mm3>(m2d2)CD =7742.939mm3, 但仅适用于Z1=1，故取m=10mm，d1=90mm，q=9，其m2d1=9000mm3
6）计算中心距α
11α=m(q?Z2_??10?(9?30)mm?195mm
224．传动效率及热平衡计算 1）求蜗杆导程角?：??arctanZ12?arctan?12.5288? q92）滑动速度Vs：vs?v1?d1n1??90?1440??m/s cos?6000cos12.528?6000cos12.528?=6.9514 m/s
3）确定?V：由表查得?V=1?7??1.12? 4）计算?：??(0.95~0.96)tan?tan12.5288? ?(0.95~0.96)tan(???v)tan(12.5288??1.12?)=0.8693~0.8785, 取?=0.87
5）确定箱体散热面积A：A=9×10-5α
1.88
=9×10-5×1951.88m2=1.81764 m2
6）热平衡计算：取环境温度t0=20℃，散热系数Kt=15W/（m2·℃），达到热平衡
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时的工作油温：t1?1000P1000?7.5?(1?0.87)1(1??)?t0??20? 35.762+20=55.761℃
K1A15?1.81764<60℃，结论：蜗杆传动的参数选择合理。
5．蜗杆结构设计及工作图绘制（略）
12. 分析与思考：为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？如不满足热平衡条件，可采取哪些措施以降低其温升？
答：因为蜗杆传动在其啮合平面间会产生很大的相对滑动速度，摩擦损失大，效率低，工作时会产生大量的热。在闭式蜗杆传动中，若散热不良，会因油温不断升高，使润滑失效而导致齿面胶合。所以，闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算，以保证其油温稳定在规定的范围内，即：要求达到热平衡时的工作油温t1≤06℃~70℃，如不满足热平衡条件可采取以下的措施降低其温升：1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；
2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数；
3）若上述还不能满足热平衡条件，可在箱体油池中装设蛇形冷水管，或采用压力喷油循环润滑。
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