设计一混料机用的闭式一级蜗杆减速器中的普通圆柱蜗杆传动。已知蜗杆输入功率P₁=9.6kW，蜗杆转速n₁=1460r/min，传动比i=20，单向转动，载荷稳定，蜗杆减速器每日工作8h，工作寿命10年，单件生产。

1.选择蜗杆和蜗轮材料及热处理方法

考虑蜗杆转速较高且连续工作，单件生产，蜗轮材料选用铸造锡青铜ZcuSn10Pl（金属模铸造）；蜗杆材料选用40Cr，表面淬火，硬度为45～50HRC。

2.选定蜗杆头数和蜗轮齿数取蜗杆头数z₁=2，则蜗轮齿数z₂=2×20=40。

3.确定模数和蜗杆分度圆直径

（1）计算模数和蜗杆分度圆直径 因为闭式传动，主要失效形式为疲劳点蚀，因此按蜗轮齿面接触疲劳强度计算模数和蜗轮分度圆直径。

1）确定许用接触应力。由表6-65查得[σ_0H]=268MPa。而应力循环次数

则寿命系数，则许用接触应力

[σ_H]=Z_N[σ_0H]=0.75×268MPa=201MPa

2）确定公式中的系数。K=K_AK_vK_β，查表6-63，取工况系数K_A=1；根据第6.4.1节的内容，则K_v=1，K_β=1；查表6-65，cosγ=0.978。

3）计算m²d₁。

计算蜗轮转矩，估取η₁=0.85，则

由表6-58规定的普通圆柱蜗杆传动的m与d的匹配值取m²d₁=5120mm³，m=8mm，d₁=80mm。

（2）校验蜗轮齿的弯曲强度

1）寿命系数

由表6-68查得[σ_F]₀=56，所以[σ_F]₀=[σ_0F]，则Y_N=0.596×56=33.4。

2）螺旋角系数。，因

则

3）齿形系数Y_Fa2。蜗轮当量齿数，查图6-54得齿形系数Y_Fa2=2.43。

4）校验齿根的弯曲强度。

4.蜗轮圆周速度v₂及相对滑动速度v_s

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5.计算蜗轮、蜗杆其他尺寸

（1）蜗杆尺寸

d₁=80mm

d_a1=d₁+2h_a=80mm+2×8mm=96mm

d_f1=d₁^-2（h_a1+c）=80mm-2.4×8mm=60.8mm

p_x=πm=8πmm

p_z=z_px=2×8πmm=16πmm

蜗杆齿宽（螺纹长度），取b₁=105mm。

（2）蜗轮尺寸

d₂=mz₂=8×40mm=320mm

d_a2=d₂+2h_a=320mm+2×8mm=336mm

d_f2=d₂^-2（h_a2+c）=320mm-2.4×8mm=300.8mm

蜗轮咽喉母圆半径r_g2=a-d_a2/2=200mm-336mm/2=32mm

蜗轮齿宽建议取，取b₂=62mm。

（3）中心距

蜗轮齿宽角

θ=2arcsin（b₂/d₁）=2arcsin（62/80）=101.6°

6.热平衡计算

按滑动速度v_s=6.2m/s，由表6-59，得当量摩擦角φ_v=1°17′=1.28°，计算传动效率η：

取油的允许温度t=80℃，环境空气温度t₀=20℃。按自然通风条件，取散热系数K_s=15，计算所需的散热面积为

7.蜗杆蜗轮的结构

（1）蜗杆结构 蜗杆采用车制蜗杆，蜗杆轴的最小直径根据轴强度计算估算，d≥22.1mm，所求d为轴最细处，轴和电动机通过联轴器连接，有键槽，轴径应增加5%，d=22.1×1.05mm=23.2mm，与之连接的电动机为Y160M—4，电动机的轴为42mm，外伸长度为110mm，与之配套的弹性柱销联轴器选用HL3，与蜗杆连接端选J型轴孔，因此蜗杆轴外伸端的最小直径取为40mm，其联轴器长度84mm，因此外伸长度为82mm。其他结构见蜗杆零件图12-11。

（2）蜗轮结构 轴的最小直径按公式计算d≥58.2mm，考虑到蜗轮轴最小处安装工作机的轮毂，所以直径要增大5%，d=58.2×1.05mm=61.1mm，取为标准直径63mm，定位轴肩的直径73mm，，轴承处轴颈直径为75mm，轴承定位轴径为87mm，则安装蜗轮处的轴头直径为90mm。

参考蜗轮结构设计的经验公式，见第6.4.1节，轮毂直径为1.6×90mm=144mm，宽度为1.2×90mm=108mm，辐板厚度＞1.7×8mm=13.6mm，且参考圆柱齿轮辐板厚度的经验公式（0.3～0.4）×62mm=18.6～24.8mm，取为20mm。其他尺寸可以参考机械设计手册全部确定，零件图如图12-12。