机电一体化课程设计计算说明书
数，因工作载荷在起动和停止时有变化，故取KB=1.2；Kv为动载系数，由于转速不高、冲击不大，可取Kv=1.0。则载荷系数： K=KAKBKV=1.15×1.2×1.0=1.38
3)确定弹性影响系数ZE。 铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配时，从有关手册查得弹性影响系数ZE?162Mpa。
4)确定接触系数Zp 先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值
d1?0.40，从而可查出Zp=2.8 a125)确定许用接触应力[σH] 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10PE、金属模铸造、蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC，查表可得蜗轮的基本许用应力[σH]′ =130MPa。已知蜗杆为单头，蜗轮每转一转时每个轮齿啮合的次数j=1；蜗轮转速n1=24r／min；蜗杆副的使用寿命Lh=10000h。
则应力循环次数： N=6Qjn2Lh=60×1×30 x 10000=1.8×107 寿命系数： KHN许用接触应力：
[σH]=KHN[σH]′=0.929×268Mpa=249Mpa 6) 计算中心距
a?31.39?22920?(710?8?0.929
N160?2.92)?48(mm) 249查表得，取中心距a?63mm，已知蜗杆头数Z1=1，m=1.6mm，蜗杆分度圆直径d1=28mm。这时
d1??2.74，因为ZP??ZP，因?0.4，从而可查得接触系数ZPa此以上计算结果可用。
蜗杆和蜗轮主要几何尺寸计算 （1）蜗杆
分度圆直径：d1=28mm 直径系数：q=17.5，
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蜗杆头数：Z1=1
分度圆导程角：γ=3°16′14″ 蜗杆轴向齿距：PA=?m=3.94mm；
蜗杆齿顶圆直径：da1?d1?2ha?m?31.2mm 蜗杆齿根圆直径：df1?d1?2(ha*?c*)m?24.16mm 蜗杆轴向齿厚： Sa?1?m=2.512mm 2*蜗杆轴向齿距：pa1??m?1.6?mm?5.04mm （2）蜗轮
蜗轮齿数：Z2 =61 变位系数Χ=0 验算传动比：i=
z2z1/=45/1=45
蜗轮分度圆直径：d2=mz2=97.6mm 蜗轮喉圆直径：da2=d2+2ha2=101.2mm
蜗轮喉母圆直径：rg2=a-1/2 da2 =50-1/2?93.5=3.25mm 蜗轮齿顶圆直径：da2?d2?2ha*m?75.2mm 蜗轮齿根圆直径：df2?d2?2(ha*_c*)m?68.16mm 蜗轮外圆直径：当在z=1时，de2?da2?2m?78.4mm
2.2 蜗杆轴的设计
（1） 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力
考虑轴主要传递蜗轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。 选用45号钢，正火处理，??b??600MPa
（2） 按扭转强度初步估算轴的最小直径
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M2?(aT)2?ca??[??1]W （2-21）
扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6 抗弯截面系数W=0.1d3 取dmin=15.14mm
（3） 确定各轴段的直径和长度
根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度。
图2.1 蜗杆轴
d1=d5 同一轴上的轴承选用同一型号，以便于轴承座孔镗制和减少轴承类型。
d5轴上有一个键槽，故槽径增大5%
d1=d5=d1′×(1+5%)=15.89mm ,圆整d1=d5=17mm
所选轴承类型为深沟球轴承，型号为6203，B=12mm，D=40mm， d2起固定作用，定位载荷高度可在（0.07～0.1）d1范围内， d2=d1+2a=19.38～20.04mm，故d2取20mm d3为蜗杆与蜗轮啮合部分，故d3=24mm d4=d2=20mm,便于加工和安装
L1为与轴承配合的轴段，查轴承宽度为12mm，端盖宽度为10mm， 则L1=22mm
L2尺寸长度与刀架体的设计有关，蜗杆端面到刀架端面距离为65mm， 故L2=43mm
L3为蜗杆部分长度L3≥（11+0. 6z2）m=38mm
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圆整L3取40mm
L4取55mm，L5在刀架体部分长度为（12+8）mm，伸出刀架部分通过联轴器与电动机相连长度为50mm，故L5=70mm
两轴承的中心跨度为128mm，轴的总长为230mm （4）蜗杆轴的校核
作用在蜗杆轴上的圆周力
Ft?2T1 (2-22) d1 T1?9550000P10.56?9550000?N.mm?2.16?105N.mm（2-23） n467 其中d1=28mm 则
2T32?2.07?106?N?1.29?104N（2-24） Ft?d3320 径向力Fr?Fttan??1.29?104tan20??4.69?103N (2-25)
1.29?104?1.37?104N (2-26) 切向力Fn?Ft/cos??cos20?
图2.2 轴向受力分析
FBH?Fncos30??Frcos60??1.37?104cos30??4.69?103cos60??1.42?104N8
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