（2）铸铝青铜 适用于Vs<=10m/s的工况，抗胶合能力差，蜗杆硬度应不低于45HRC。 （3）铸铝黄铜 点蚀强度高，但磨损性能差，宜用于低滑动速度场合。
（4）灰铸铁和球墨铸铁 适用于Vs<=2m/s的工况，前者表面经硫化物处理有利于减轻磨损，后者若与淬火蜗杆配对能用于重载场合。直径较大的蜗轮常用铸铁。
蜗杆材料按材料分有碳钢和合金钢。蜗轮直径很大时，也可采用青铜蜗杆，蜗轮则用铸铁。按热处理不同分可分为硬面蜗杆和调质蜗杆。在要求持久性高的动力传动中，可选用渗碳钢淬火，也可选用中碳钢表面或整体淬火以得到必要的硬度，制造时必须磨削。用氮化钢渗氮处理的蜗杆可以不磨削，但需要抛光。只有在缺乏磨削设备时才选用调质蜗杆。受短时冲击载荷的蜗杆，不宜用渗碳钢淬火，最好用调质钢。铸铁蜗轮与镀铬蜗杆配对时，有有利于传动的承载能力和滑动速度。
综合考虑，在本设计中选择蜗轮材料为减磨性较好的铸铝青铜，蜗杆材料为45号钢。
3.3.2蜗轮蜗杆传动基本尺寸
螺母转速n1=蜗轮转速n2，即n1?n2?83.3转/min， 蜗杆转速n3=电机转速n4，即n3?n4?1390转/min， 要求传动比i?n31390??16.7 n283.3表3-5钢蜗杆和青铜蜗轮间的当量摩擦系数?v及当量摩擦角?v
Vs(m/s)?v?v Vs(m/s)?v?v 0.01 0.10~0.12 5°41’~ 6°51’ 0.1 0.08~0.09 4°30’ ~5°10 0.25 0.065~0.075 3°40’ ~4°20 0.5 0.055~0.065 3°10’ ~3°40 1.0 0.045~0.055 2°20’ ~3°10 1.5 0.04~0.05 2°20’ ~2°50 2.0 0.035~0.045 2°00’~2°30 2.50 0.03~0.04 1°40~2°20’ 3 0.028~0.035 1°30~2°0’ 4 0.023~0.03 1°20~1°40’ 当量摩擦系数
设vs?3m/s~6m/s，查表3-5，取大值?v?0.035,?v?2.00，在参考文献[1]图13.11的i?16.7线上选取一点，查得：[d3/a]?0.52,??110(z1?2),，且设定??0.85，
54059?55162N/mm， 0.98使用系数： 查表3-6得：ka?1.1 ，
蜗轮转矩： T2?T1/?2?12
表3-6使用系数KA
动力机工作特性 均匀平稳 均匀平稳 轻微冲击 中等冲击 严重冲击 1.00 1.10 1.25 1.50 工作机工作特性 轻微冲击 1.25 1.35 1.50 1.75 中等冲击 1.50 1.60 1.75 2.0 严重冲击 1.75 1.85 2.0 >=2.25
n2?1?1)8?0.74， 8弹性系数：根据蜗轮副材料查表3-7得zE?147Mpa，
转速系数：zn?(寿命系数：设机器使用寿命Lh?10000h，则寿命系数zh?6接触系数：由参考文献[1]图13.12I线查得z??2.65 接触疲劳极限：查参考文献表3-7得?Hlim?265Mpa
25000?1.16?1.6 Lh表3-7蜗轮材料 力学性能和设计数据
蜗轮材料 力学性能 设计数据 ?b ?S HB ?S E?103 80 90 70 80 100 % 3 4 12 7 13 Mpa 88.3 88.3 98.1 98.1 122.6 ZE ?Hlim ?Flim vfmax Mpa 265 425 350 430 250 Mpa 115 190 165 190 400 m/s 12 26 12 26 10 Mpa Mpa 铸锡青铜 220 330 铸锡青铜 铸锡青铜 270 铸铝青铜
490 140 180 240 130 170 120 Mpa 147 147 152 152 164 13
续表3-7
蜗轮材料 力学性能 设计数据 ?b ?S HB ?S E?103 110 157 160 167 185 % 15 16 13 18 5 Mpa 122.6 122.6 122.6 122.6 122.6 ZE ?Hlim ?Flim vfmax Mpa 265 550 660 250 265 Mpa 500 270 377 402 502 m/s 10 10 10 10 10 Mpa Mpa 铸铝青铜 540 铸铝青铜 630 700 铸铝青铜 670 750 200 250 300 310 400 Mpa 164 164 164 164 164 注：表中每项第一行为砂型铸造，第二项为离心铸造
接触疲劳最小安全系数： 取SHmin?1.3 中心距：
a?kaT2(3zEz?znzh?SHmin?Hlim)2
代入数据得：a?67.1mm， 取标准值a?80mm 蜗杆头数：z3?(7?2.4a)/i?(7?2.4?80)/16.7?1.71， 取z3?2 蜗轮齿数：z2?i?z3?16.7?2?33.4， 取z2?30 模数： m?(1.4~1.7)a/z2?3.7~4.5 ， 取m?4 蜗杆分度圆直径：d3?0.68a0.875?31.4， 取标准值d1?40 蜗轮分度圆直径：d2?mz2?4?30?120mm 蜗杆导程角： tan??11.310 蜗轮宽度： b2?2m(0.5?d1?1)?30.5mm， 取b2?32mm m蜗杆圆周速度： v3??d3n3/(60?1000)?2.91
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蜗杆尺寸：齿顶圆直径 da3?d3?2m?48mm
齿根圆直径 df3?d3?2hf3?30.4mm
蜗杆螺纹长度b3?2mz2?1?44.5mm ， 取b3?45mm
蜗轮尺寸：齿顶圆直径da2?d2?2ha2?d2?2m?128mm
齿根圆直径df2?d2?2hf2?d2?2?1.2m?110.4mm
3.3.3 强度校核
（1）齿面接触疲劳强度验算 许用接触应力：
[?H]?znzh?HminSHmin?0.74?0.16?265?173Mpa 1.3最大接触应力：
?H?zEz?件
kAT21.1?55162?147?2.65??134Mpa?[?H] 满足条33a80（2）轮齿弯曲疲劳强度验算
齿根弯曲疲劳极限?Flim?115Mpa 弯曲疲劳最小安全系数SFmin?1.4 许用弯曲疲劳应力[?F]?FlimSFmin?82Mpa
轮齿最大弯曲应力?F?2kAT2?7.9Mpa?[?F] 满足条件。 mb2d23.3.4蜗轮蜗杆传动中的作用力分析
在蜗杆传动中作用在齿面上的法向压力仍可分解为圆周力、径向力和轴向力。显然，作用于蜗杆上的轴向力等于蜗轮上的圆周力，蜗杆上的圆周力等于蜗轮上的轴向力；蜗杆上的径向力则等于蜗轮上的径向力。这些对应的力的数值相等，方向彼此相反。如图3-5所示。
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图3-5蜗轮蜗杆受力图
2T22?55162??91.94N 蜗轮上作用力 Ft2?d2120Ft1?Fa2?Ft2?tan??919.4?tan11?178N
Fr2?Ft2?tan?t?919.4?tan30?530.8N
3.3.5实际传动动力参数
由于蜗轮蜗杆各基本尺寸需圆整为标准值，传动比最终确定为i?Z2/Z1?30/2?15且蜗轮蜗杆传动效率与估计值略有差别，因此，实际传动、动力参数如下：
（1）各轴实际转矩： 螺母：T1?54059N·mm
蜗轮：T2?54059/?2=54059/0.98=55162 N·mm
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