湖南科技大学本科生毕业设计
（2）按弯扭合成强度条件计算
通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。
1）蜗杆传动受力分析
蜗杆传动的受力分析和斜齿轮传动相似，都是通过手握法确定。在进行蜗杆传动的受力分析时，通常不考虑摩擦力的影响。假设蜗杆是顺时针转动，涡轮蜗杆都是右旋。 根据右手定则受力情况如下：
图4.2 涡轮蜗杆受力方向
力的计算：
Ft1?Fa2?2T1 d12T2 d2 （4.2）
Fa1?Ft2?
（4.3） （4.4） （4.5）
Fr1?Fr2?Ft2tan?
T?9550?P n- 29 -
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式中：T1、T2——分别为蜗杆及涡轮上的公称转矩，N·mm; d1、d2——分别为蜗杆及涡轮的分度圆直径，mm。
由式（4.5）：
T?9550?
P?14694N?mm nT1?T??4?14400N?mm
T2?T1??2??3?9878.4N?mm
由式（4.2）、（4.3）、（4.4）：
Ft1?Fa2?2T1?640N d12T2?127N d2
Fa1?Ft2?Fr1?Fr2?Ft2tan??46N
2）轴的受力图和力的计算
图4.3 轴的受力图
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图4.4 水平面弯矩图
图4.5 垂直面弯矩图
合成弯矩的最大弯矩位于涡轮中部： M?M22
H?MV 图4.6 扭矩图
弯扭合成强度条件为：
?(MM2?
W)?4(2(?T)22?Tca?2W)?W?[??1]
式中：?ca——轴的计算应力，MPa； M——轴所受弯矩，N·mm； T——轴所受扭矩，N·mm； W——轴的抗弯截面系数，mm3。
由式（4.6）： M?M22
H?MV?23812?8622?2532N?mm
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4.6）
4.7）（
（
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T?Fr2?r?3565N?mm
查设计手册确定W和α的值同时查得[??1]的值 由式（4.7）：
M2?(?T)2M2?T2?ca?()?4()??191Mpa?245MPa?[??1]W2WW
符合要求。
4.2 蜗杆传动的选择
4.2.1蜗杆传动的介绍
蜗杆传动是在空间交错的两轴的两轴间传递运动和动力的一种传动结构，两轴线交错的夹角可为任意值，常用的有90°。这种传动具有下述特点，故应用广泛。
（1）当使用单头蜗杆（相当于单线蜗杆）时，蜗杆每旋转一周，涡轮只转过一个齿距，因而能实现大传动比。在动力传动中，一般传动比为i=5~80；在分度机构或手动机构的传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目少，因而结构很紧凑。
（2）在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和涡轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。
（3）当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。 （4）蜗杆传动与螺旋角齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。同时由于摩擦和磨损严重，常需耗用有色金属制造涡轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。
蜗杆传动通常用于减速装置，但有个别机器用于增速装置。 4.2.2蜗杆传动的类型
根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。
（1）圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。
普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车窗上用直线刀刃的车刀车制的。根据车刀安装位置不同，所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线也不同。根据不同的齿廓曲线，普
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