蜗轮蜗杆传动系统设计(CAD图+受力图+装配图) 第4页
1)确定载荷系数K （3-6）
其中： ——使用系数
——齿向载荷分布系数，当蜗杆传动在平稳载荷下工作时，载荷分布不均匀现象将由于工作表面良好的磨合而得到改善，此时可取 =1；当载荷变化大，或有冲击，振动时，可取 =1.3～1.6。
——动载系数，由于蜗杆传动一般较平稳，动载荷要比齿轮传动的小的多，故 值可取定如下：对于精确制造，且蜗轮圆周速度 3m/s时，取 =1.0～1.1； 3m/s时， =1.1～1.2。
2) ——材料的弹性影响系数，单位为 ，对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，取 =160 。
3) ——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，简称接触系数，可从图中查得。
4) ——蜗轮的许用接触应力的值。
5) ——作用在蜗轮上的转矩。
当蜗轮材料为灰铸铁或高强度青铜时，蜗杆传动的承载能力主要取决于齿面胶合程度。但因目前尚无完善的胶合强度计算公式，故采用接触强度计算是一种条件性计算，在查取蜗轮齿面的许用接触应力时，要考虑相对滑动速度的大小。由于胶合不属于疲劳失效， 的值与应力循环次数N无关，因而可直接从表中查出许用接触应力 的值。
若蜗轮材料为强度极限 〈300MPa的锡青铜，因蜗轮主要为接触疲劳失效，
故应先从表中查出蜗轮的基本许应接触应力 ，再按 = • 算出
许用接触应力的值。上面 = 。其中，应力循环次数N=60j ,此处 为
蜗轮传速，单位为r/min; 为工作寿命，单位为h;j为蜗轮每转一转，每个轮齿啮合的次数。
3.4.2蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算
蜗轮轮齿因弯曲强度不足而失效的情况，多发生在蜗轮齿数较多或开式传动中。因此，对闭式蜗杆传动通常只作弯曲强度的较核计算，但这种计算是必须进行的。因为较核蜗轮蜗杆的弯曲强度不只是为了判别其弯曲断裂的可能性，对那些承受重载的动力蜗杆副，蜗轮轮齿的弯曲形变量还要直接影响到蜗杆副的运动平稳性精度。由于蜗轮轮齿的齿形比较复杂，要精确计算齿根的弯曲应力是比较困难的，所以常用的齿根弯曲疲劳强度计算方法就带有很大的条件性。
齿根折断一般发生在Z2>90，及开式传动中。在闭式传动中弯曲强度计算作为校核计算对于重载传动，通过计算还可差别由于轮齿的弯曲变形量引起的轮齿弹性变形量是否过大而影响蜗杆传动的平稳性。
同样由于主平面内蜗杆蜗轮——相当于齿条与斜齿轮啮合，所以，将蜗轮看成斜齿轮，由斜齿轮齿根弯曲应力计算公式得： （3-7）
b2——蜗轮齿弧长， ，其中 为蜗轮齿宽角；
——为法面模数, ,单位为mm;
YSa2——齿根应力修正系数在 中考虑;
——弯曲疲劳强度重合度系数， =0.667;
——螺旋角影响系数，取 = ;
将上述参数代入得弯曲疲劳强度校核公式：（3-8）
式中：
YFa2——蜗轮齿形系数，按当量齿数 及变位系数X2，查图可得
——蜗轮轮齿许用弯曲应力，单位为MPa, = • ,其中 为计入齿根应力校正系数 后蜗轮的基本许用应力，可由表选取； 为寿命系数， = ，其中应力循环次数N的计算方法同前。其余符号的意义和单位同前。
上式为蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核公式，经整理后可得蜗轮齿轮按弯曲疲劳强度条件设计的公式为:
（3-9）
计算出 后，可从表11-2中查出相应的参数。从而进行后续设计。
3.5小结
通过对蜗杆蜗轮理论计算的学习，从而确定下一步软件开发时对话框建立步骤，对话框设计步骤也既蜗杆轮蜗轮相应参数逐步确定的步骤：
1 已知参数和工作条件的确定.经常设计所确定的是输入功率P，蜗杆转速n1，传动比i12,工作寿命Lh 和工作载荷。
2 通过已知参数和工作条件的综合考虑，选择蜗杆蜗轮的材料。
3 按齿面接触疲劳进行设计。首先要确定蜗杆蜗轮的传动中心距a，要确定传动中心a，引发一系列相关参数的确定。要通过已知参数确定蜗轮转距T2，载荷系数K（包括使用系数Ka,载荷分布不均匀系数Kβ,动载系数Kv），弹性影响系数Ze，接触系数Zp和基本许用应力。
4 通过中心距的计算，经过圆整，和标准中心距联系起来。由于传动比确定，则可以选择蜗杆头数，进而通过机械设计表11-2选择其他相关参数.
5 校核齿根弯曲疲劳.
4 界面设计
4.1 概述
蜗轮蜗杆设计要涉及到许多设计规则和公式的应用、大量图表数据的处理、结构参数的选定和计算以及图形的绘制等工作。若采用传统的设计方法，则需要人工查阅大量的设计手册资料，进行大量繁琐的计算工作，这样的设计包含许多重复性工作，存在效率低下等不足。一般的CAD系统只能完成简单的参数化绘图或者单一的结构设计任务，功能有相当的局限。
本系统的目的是根据用户选择输入原始数据系统计算出蜗轮蜗杆结构设计所需要的参数并能根据参数在编辑区内能绘制零件图。我们提供两种方法，第一种是通过用户自己输入结构参数来生成图形，以满足用户特殊的要求；另外一种是系统根据已知原始参数计算带轮的结构参数，再利用结构参数绘制零件图。所以从总体上讲，本系统主要包括两大模块：计算模块和绘图模块。总体结构如下图所示：
图4-1 总体结构
蜗轮蜗杆CAD系统作具体划分为6个小模块：数据输入模块；设计计算模块；结构选型模块；绘图功能模块；标注功能模块；输出功能模块。其功能模块图如图4-2所示：
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