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第四章 蜗杆传动设计－热平衡计算 三、蜗杆传动的热平衡计算 目的 — 控制油温，防止胶合 t1 油温 时间 t1 —热平衡时的油温 对象 — 连续工作的闭式蜗杆传动 热平衡概念：达到热平衡时，单位时间内的发热量 = 散热量 单位时间内发热量： 单位时间内散热量： Kt — 散热系数， W/(m2.℃) ， 自然方式冷却时 ： A — 箱体散热面积， 箱体暴露在空气中的部分 近似计算： 蜗杆传动中心距 环境温度，一般取 20℃ 温升 通风不好 Kt = 8.7~10.5 通风良好 Kt = 14~17.5； 要求：t1 ≤ tp 第四章 蜗杆传动设计－热平衡计算 热平衡时： 1000P1（1 -η ）= Kt A（t1 － t 0 ） 则热平衡计算式： 若 t1＞ tp ，则采取措施提高散热能力： 在箱壳外表面加铸散热片 蜗杆轴端装风扇加速空气流通 同时沿气流方向配置散热片 箱体油池内放置蛇形冷却水管 喷油润滑循环冷却 自然通风时竖直布置 增加散热面积 A，按50％计算 增大散热系数 Kt ＝20~28 许用油温 §4-6 蜗杆传动的设计步骤和方法 第四章 蜗杆传动设计－设计方法 1、已知条件：P、n1、n2（或 i）、预期寿命、工况等 2、选择蜗杆蜗轮材料及热处理方法、选择蜗杆头数z1 、估选效率η、估算vs（铝铁青铜）、确定蜗杆传动精度 3、计算：z2、m、d1、d2、a、γ、v1、v2、vs、ρv、η等 4、验算：效率η 、齿面间相对滑动速度 vs(铝铁青铜)，与估计值是否接近？ N 5、对于闭式蜗杆传动，进行热平衡计算，验算油温 6、结构设计，绘制蜗杆、蜗轮零件工作图 Y 第四章 蜗杆传动设计－传动类型 齿轮传动类型一览 两轴线相交 两轴线交错 直齿轮 斜齿轮 人字齿轮 锥齿轮 螺旋齿轮 蜗杆蜗轮 两轴线平行 圆弧齿 第四章 蜗杆传动设计－设计实例 实例： 1) 材料、热处理 设计一闭式普通圆柱蜗杆传动，载荷平稳、通风条件良好、工作寿命 5 年、8 h/天、 蜗杆材料及热处理 蜗轮材料 表4-6（磨削蜗杆提高20％） 200 ×1.2 125×1.2 蜗轮基本许用接触 应力 73.5 73.5 蜗轮转速 12000 12000 蜗轮工作小时 蜗轮应力循环次数N 0.81 0.81 接触寿命系数 设计内容 设计依据 方案 1 方案 2 许用接触应力 194.4 121.5 40Cr 表面淬火后磨削 表4-6， ZCuSn10P1 砂模铸造 ZCuSnPb5Zn5 砂模铸造 估计 vs ≤10m/s ＝240 ＝150 第四章 蜗杆传动设计－设计实例 2) 确定有关参数 使用系数 KA 表3-1 1.1 1.1 2 2 蜗杆头数 蜗轮齿数 40 40 初估传动效率 0.82 0.82 蜗轮转矩 2024340 2024340 弹性系数 160 160 3) 接触强度设计 计算 值 8485 21721 取 标准值 表4-1 9000 21875 10 12.5 模数 表4-1 设计内容 设计依据 方案 1 方案 2 表4-1 蜗杆分度圆直径 90 140 蜗轮分度圆直径 400 500 η = 0.75~0.82（因 z1＝2） 钢制蜗杆与青铜蜗轮 第四章 蜗杆传动设计－设计实例 中心距 245 320 设计内容 设计依据 方案 1 方案 2 1.54 1.92 蜗轮圆周速度 导程角 12°3144 10°729 7.1 10.9 滑动速度 与选材时 假定相符 与假定基本相符 当量摩擦角 1°20′ 1°