三、圆弧圆柱蜗杆传动的强度条件
1、蜗轮齿面接触疲劳强度条件
利用赫兹应力公式,考虑蜗杆和蜗轮齿廓特点,可得齿面接触疲劳强度条件
校核式:
= (MPa) (4-15)
设计式:
() (4-16)
式中:KA为使用系数,查表3-1;
a为中心距;
ZE为弹性系数(),查表4-8;
Zr为接触系数,考虑蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数,根据(/a)查图4-9。(/a)按已知尺寸算出,初步设计时,按i选取:当i=70~20时,/a=0.3~0.4;当i=20~5时,/a=0.4~0.5;i小取大值;
表4-8 圆弧圆柱蜗杆传动中蜗轮常用材料的性能
蜗轮材料牌号
(德国)
|
铸造方法
|
抗拉
强度
sb
/MPa
|
屈服
强度
ss
/MPa
|
弹性
模量
E
|
弹性
系数
ZE
|
接触
疲劳
极限
sHlim
/MPa
|
极限
系数
Ulim
/MPa
|
相近的国产
材料牌号
|
铸造
方法
|
抗拉
强度
sb
/MPa
|
屈服
强度
ss
/MPa
|
G-GuSn12
|
砂模铸造
|
260
|
140
|
88300
|
147
|
265
|
115
|
铸锡青铜ZCuSn10p1
|
砂模铸造
|
250
|
140
|
GZ-GuSn12
|
离心铸造
|
280
|
150
|
88300
|
147
|
425
|
190
|
离心铸造
|
250
|
200
|
G-GuAL10Fe
|
砂模铸造
|
500
|
180
|
122600
|
164
|
250
|
400
|
铸铝铁青铜ZCuAL10Fe3
|
砂模铸造
|
400
|
180
|
GZ-GuAL10Fe
|
离心铸造
|
550
|
220
|
122600
|
164
|
265
|
500
|
离心铸造
|
530
|
230
|
GG-25
|
砂模铸造
|
300
|
120
|
98100
|
152.2
|
350
|
150
|
HT300
|
砂模铸造
|
300
|
-
|
注:本表数据主要引自《齿轮手册》,因与德国的蜗轮材料相近的国产材料性能稍低,当选用国产材料时,sHlim、Ulim适当降低。
①sHlim值适用于蜗杆为钢制渗碳淬硬60±2HRC(并经磨削)的传动,如蜗杆为调质(不磨削)者,将sHlim值乘以0.75;对铸铁蜗杆(不磨削),将sHlim值乘以0.5。
②Ulim值适用于齿形角αn(或αx)=20°者。当αn=23°,将Ulim乘以1.1;受反复循环载荷时,将Ulim乘以0.7;受短期冲击过载(时间约15秒)作静强度校核时,将Ulim乘以2.5。
2、蜗轮轮齿弯曲疲劳强度条件
蜗轮轮齿的齿形复杂,难以精确计算其弯曲应力,根据实践经验,齿根弯曲强度主要与模数和齿宽有关,可用简单的条件性计算法,即系数法校核。蜗轮轮齿弯曲疲劳强度条件:
(4-17)
式中:为蜗轮的圆周力(N);
为蜗杆轴向模数,即蜗轮端面模数;
为蜗轮齿宽(mm);
为许用U系数。