例 题
例4-1 设计离心泵站传动装置的圆弧圆柱蜗杆减速器。已知输入功率P1=53kW，转速n1=1000r/min，传动比
i =10，载荷平稳，每天连续工作8小时，要求工作寿命5年。
解：
1、选择蜗杆、蜗轮材料和热处理方式及精度等级
本着可靠、实用和经济的原则，根据该离心泵传动装置传递功率较大、速度较高的实际工作情况，为了避免蜗轮尺寸过大，可选择较好的蜗杆、蜗轮材料。
方案一：蜗杆材料为40Cr，表面淬火(45～55HRC)后磨削；蜗轮轮缘材料为ZCuSn10P1，砂模铸造。选取8级精度(GB10085－88)。
方案二：蜗杆材料为40Cr，表面淬火(45～55HRC)后磨削；蜗轮轮缘材料为ZCuSn10P1，离心铸造。选取8级精度(GB10085－88)。
2、设计计算
通过设计计算可以获得多种可行方案，下面仅按上面提出的两方案进行计算。
其余几何尺寸的计算，蜗杆、蜗轮的结构设计及画工作图(略)。
表4-10 圆弧圆柱蜗杆传动的计算结构
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设计计算项目
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设计依据
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方案1
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方案2
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蜗轮接触疲劳极限
sHlim/MPa
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260
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420
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蜗轮工作小时Lh/h
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Lh=300×8×5
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12000
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12000
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蜗轮寿命系数
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=
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1.13
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1.13
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蜗轮转速 /(r/min)
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= /i
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100
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100
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转速系数
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0.772
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0.772
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最小安全系数
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可靠性一般
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1.1
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1.1
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许用接触应力 /Mpa
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192.84
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311.51
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初设传动效率
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0.9
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0.9
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蜗轮轴上的转矩T2/(N.m)
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T2=9550×P1η/
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4555.3
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4555.3
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弹性系数ZE
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147
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147
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接触系数Zr
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2.42
|
2.42
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使用系数KA
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1
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1
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计算中心距a/mm
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249.3
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181.1
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实取中心距a/mm
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250
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200
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蜗杆头数Z1
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3
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3
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蜗轮齿数Z2
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31
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31
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模数m/mm
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12.5
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10
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蜗杆分度圆柱直径d1/mm
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105
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82
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蜗轮变位系数
x2
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0.3
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0.4
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比值d1/a
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0.42,与假设同
|
0.41,与假设同
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蜗杆速度v1(m/s)
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 =n1pd1/6000 |
5.497
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4.293
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蜗杆齿顶圆直径da1/mm
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da1=d1+2m
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130
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102
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蜗杆分度圆直径df1/mm
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df1=d1-2×1.16m
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72.25
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58.8
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直径系数q
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q=d1/m
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8.4
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8.2
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导程角γ(°′")
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γ＝arctg
z1/q
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21°51'15"
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22°19'41"
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蜗杆螺纹部分长度b1/mm
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b1=2.5m
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181.44
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145.34
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蜗轮分度圆直径d2/mm
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d2=mz2
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387.5
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310
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蜗轮喉圆直径da2/mm
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da2=d2+2m(1+x2)
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420
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388
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蜗轮齿根圆直径df2/mm
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df2=d2－2m(1.16-x2)
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336
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294.8
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蜗轮顶圆直径de2/mm
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de2=da2+2×0.5m
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400
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348
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蜗轮轮缘宽度B/mm
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B=0.45(d1+6m)
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81
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64
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3、计算结果分析
从蜗杆传动尺寸紧凑来看，方案2比方案1要小，选用方案2为好。从铸造蜗轮轮缘的方式来看，若生产批量大，选用方案2为好；若生产批量小，方案1的铸造设备费用低，选用方案1为宜。
