1、输入齿轮的各项参数：
f0+2t.tj ezhDcI_ T 齿数：tooths；模数：mn；压力角：angle；螺旋角：helix；变位系数：xn；齿高变动系数：teeth_change_modulus；
QYXx:nIrg He0=-AR8 径向间隙系数：c_modulus；齿顶高系数：ha_modulus；齿宽：teeth_width；齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径：dse；
L+B?~_* p6EDQwlf 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
<0|9Tn2O iK;dU2h 3、插入基准曲线（草绘）：
?:^mBb) T -@^Zq} FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
H Q!Xj .y \u`)kJ5o1 Ot&:mT!2 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ x+? 9C 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
'"pd 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
]!1OH
|Ad 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
sKLX [l 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
)/4(e?%= 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
F}Mhs17! | 减速箱输出轴功率 马力，
,p{ `pma 二、 传动装置总体设计：
p\wJD1s 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
JnD {J`: 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
N\t1T(C| 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
N) R[6u } PZ:u_*Vu` 三、 选择电机
/4=-b_2Y~ 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
0X..e$ ' －带传动效率：0.96
!y jo －每对轴承传动效率：0.99
fLN! EDq －圆柱齿轮的传动效率：0.96
@$Qof1j'% －联轴器的传动效率：0.993
u]C` 6)> —卷筒的传动效率：0.96
(%ew604X 说明：
,zcQS-e2 －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
iWX c x9>\(-uU G tv,Izt 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
pvWau1ArNq 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
&0N<ofYX Pvo#pY^dXX 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
?9j {V7h 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
78#!Q.## 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
c"YXxA J r/min 额定转速
-ML6d&cm r/min 重量 总传动比
4z7G2 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
\ v@({nB8 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
9V1cdb~?"T 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
!KS F3sz 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
"yb WD Wu 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：
4Tzd; P6_ }m]q}r 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
`T*U]/zQ 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
zbw7U'jk 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
YZ#V#[j'^ 总传动比：
"vF
MSY 分配传动比：取 则
r2*<\ax 取 经计算
noVa=aU^ 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
suJ_nb 五 计算传动装置的运动和动力参数：
Y,z??bm~J 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
wjU.W5IR ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
H(u+#PIIw 1. 各轴转速：
Hy; Hs # /4S;QEv ^z1IN-Tm/ 2各轴输入功率：
3 &&+Y X mxTk+j= 6o3 T;h I d8wS!W`7 3各轴输入转矩：
}am U[U, IY (h ~O D=?{8 'R' Eyh| a. )- @9 8; VWY\ 运动和动力参数结果如下表：
=6 %|?5G 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
54p tP 输入 输出 输入 输出
@Z(rgF{{ 电动机轴 3.67 36.5 960
/9ZcM]X B 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
X33v:9= 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
S0w> hr 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
'UwI*EW2S 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
WnxEu3U 六 设计V带和带轮：
3><u*0qe%I 1.设计V带
)na&" bJ ①确定V带型号
y>o>WN<q 查课本 表13-6得： 则
e$l 6gY 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
gtU1'p" 查课本第206页表13-7取 。
IhonnLLW 为带传动的滑动率 。
h* .w"JO ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
Q}vbm4)[ ③取V带基准长度 和中心距a：
n[k1np$7?6 初步选取中心距a： ，取 。
gp 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
$3
8gs{+ ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
m@qqVRn#) ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
90:K#nW; 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
ziL^M"~2 D5A=,\uk CMVS W6 EF=0.1
4,1oU|fz =1.37+0.1=1.38
mBl7{w;Iv o" _=K%9 hw,^G 5m n.$(}A EF=0.08
(O5)wej =I4.Gf"~f Z!\@%`0$ :EHQ .^ 查课本第202页表13-2得 。
l8wF0 | 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
w=J4zkWk =0.95+0.009=0.959
2w1tK [%8@D C' I6dm@{/:> = HE
m) gg]~2f " bX4Q4Dq [&VxaJ("3 则
TlPVHJyt 取 根。
m^tNqJs8 ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
U"5q;9#q 作用在轴上压力：
MW@ DXbKVl 。
Y6eEGo"K.+ 七 齿轮的设计：
r z6jx 1高速级大小齿轮的设计：
:R+],m il ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
v]bAWo ②查课本第166页表11-7得： 。
"{F;M{h$}, 查课本第165页表11-4得： 。
*T4ge|zUc 故 。
p.Y$A
if. 查课本第168页表11-10C图得： 。
z\}!RBOq 故 。
@d)a~[pm ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
u%opY<h 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
|~NeB"l{ 则 取
@hT;Bo2G] 实际传动比：
yiT{+;g^ 传动比误差： 。
{wu!6\:<?? 齿宽： 取
wItz cY1m 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
hEOJb
@:R ④验算轮齿弯曲强度：
k,]{NO
查课本第167页表11-9得：
v*D FiCQD 按最小齿宽 计算：
A?Sm-#n{ 所以安全。
bOXh|u_3i ⑤齿轮的圆周速度：
@3 "DBJ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
@,vv\M0)p 2低速级大小齿轮的设计：
)6 G+ tU' ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
LXxl ?D 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
}#Y Qg0( ②查课本第166页表11-7得： 。
r,nn~ 查课本第165页表11-4得： 。
2{};6{yz 故 。
/nM*ljfB\ 查课本第168页表11-10C图得： 。
;U7t 故 。
zjWyGt(Q ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
we a\8[U3" 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
mh8nlB EG1x 取 则 取
}rxFS
<j 计算传动比误差： 合适
S A3Y:( 齿宽： 则取
4` 0;^K. 低速级大齿轮：
D[W}[r 低速级小齿轮：
&|] Fg5 ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
}q x(z^ 按最小齿宽 计算：
UJs?9]x> 安全。
PDZ) *$EE ⑤齿轮的圆周速度：
g{&PrE'e9 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
8 )`5P\ 八 减速器机体结构尺寸如下：
g[<uwknf 名称 符号 计算公式 结果
~p!QSRu~,b 箱座厚度
%>NRn a 9;:7e*x]lc 10
n(# c`t* 箱盖厚度
c=<v.J@K Q,TaJ ] 9
&`5 :G LV 箱盖凸缘厚度
~pwY6Q F13%)G( 12
[ 1D)$ " 箱座凸缘厚度
@%7/2 k 2X +7b M 15
EkV!hqs* 箱座底凸缘厚度
7dx4~dF Jz2 q\42q 25
{kv4g\a; 地脚螺钉直径
QD6Z=>?S *xho M24
M{y|7e%K 地脚螺钉数目
"URVX1#(r 查手册 6
-hm 9sNox 轴承旁联结螺栓直径
[/n' @cjNZ ]n/jJ_[ M12
F .& *D~f 盖与座联结螺栓直径
PK9Qm'W b =（0.5 0.6）
4v i B=> M10
p@`4 Qz 轴承端盖螺钉直径
[kQ"6wh8 =（0.4 0.5）
y& Gw.N}<r 9yp ^zL $Jt8d|UP 10
]lC 4+{V 视孔盖螺钉直径
J\9jsx!WQ =（0.3 0.4）
@) 8NI[=6O 8
W>U jUq); 定位销直径
8cequAD =（0.7 0.8）
8Na}Wp;|Gi 8
047*gn.b ， ， 至外箱壁的距离
SlM>";C\ 查手册表11—2 34
)E_!rR 22
vHoT@E#}' 18
A Z]Z,s6 ， 至凸缘边缘距离
1j8 /4: 查手册表11—2 28
">rsA&hN- 16
:Fq2x_IUE 外箱壁至轴承端面距离
PP~CZ2Fze = + +（5 10）
GWVE IZ 50
sT@u3^> 大齿轮顶圆与内箱壁距离
_q2`m >1.2
|2tSUOZ 15
* , |)~$=> 齿轮端面与内箱壁距离
qLU15cOM >
8yNRx iW: 10
P DNt4=C 箱盖，箱座肋厚
>I R` ] &n,xGIG 9
)[F46?$vrk 8.5
=aX1:Z 轴承端盖外径
Vu^Q4Z +（5 5.5）
j TG S6{E 120（1轴）
g#pIMA #/ 125（2轴）
sf=%l10Fk# 150（3轴）
0EF,uRb 轴承旁联结螺栓距离
ixoMccU0 U<#$w{d: 120（1轴）
~{kA) : 125（2轴）
> & 4 I.nA 150（3轴）
y81#UD9[ 九 轴的设计：
6T5 A31 Q 1高速轴设计：
+sV# Z, ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
il 8A&`% ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
x|P<F 2L 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
C"V?yDy2~ 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
Phk`=:xh L3=B+ +2=16+10+2=28。
.je~qo ) 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
OoA5!HEh 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
l[ZQ7$kL 查手册51页表4-1得：
D~t"9Z\ 得：e=5.9＜6.25。
y'i:%n}I 段装配轴承所以 L6= L3=28。
I3F6-g H 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
:d:|7hlNQ 作用在齿轮上的圆周力为：
.F=<r-0 径向力为
{g23[$X]N 作用在轴1带轮上的外力：
#Q!c42}M 求垂直面的支反力：
BdRE*9.0 R
oF /;]B1 T7 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
X8NO;w@z# D| 8sjp4 `i_L?C7 求水平面的支承力：
(PE8H~d 由 得
x1BDvTqW N
; Fwm1ezx0 N
>V ]*mS %K 求并绘制水平面弯矩图：
P*nT\B 8{U]ATx'( u:qD*zOq 求F在支点产生的反力：
-sGWSC ! Sr0Im0 eO[Cb]Dy: 求并绘制F力产生的弯矩图：
?Pok-90 C$Hl`>?$ DftGy:Ah3 F在a处产生的弯矩：
cVv4gQD\ 6vp8LNSW 求合成弯矩图：
/d]V{I~6 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
V+@%(x@D_ WEY97_@ Q,`2DHhK 求危险截面当量弯矩：
olQ8s * 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
`!>dbR&1 S<bz7
k9 计算危险截面处轴的直径：
j@_) F^12 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
^|hRu{Q W zi DlJ3]^ 因为 ，所以该轴是安全的。
r &l*.C* 3轴承寿命校核：
8BoT%kVeJv 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
eL$U M 按最不利考虑，则有：
I}]@e ^ ~ \i;~~;D 则 因此所该轴承符合要求。
"3K Smb 4弯矩及轴的受力分析图如下：
"8iyMP%8 *~l gU4 5键的设计与校核:
Ns(L1 '9= 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
=='{[ [J 采用A型普通键:
GVHfN5bTqn 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
_XO)`D~ 中间轴的设计：
4>wIF }\ ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
94k)a8-! ②根据课本第230页式14-2得：
j[=_1~u} 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
+qW w-8 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
{ALBmSapK" 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
A>1 p]# 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
\e Sk7C 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
8UY=}R2C ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
:,z3 :PL 作用在2、3齿轮上的圆周力：
TWR#MVMI N
SAxa7B/U2 径向力：
sz2 SWk^& I3rnCd( i,b7Ft:F& 求垂直面的支反力
{ `|YX_HS vaCdfO& /KvPi Q% 计算垂直弯矩：
"i<3}6/* 1S.e5{ E["t Ccg 求水平面的支承力：
)PoI~km z hm!sMlO 6UAxl3- \ 计算、绘制水平面弯矩图：
j6 d"8oH
_ :Ac N b !m:PBl5
求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
2WECQl=r f]6` GsE ]! J3?G 求危险截面当量弯矩：
r-Xe<|w 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
[tf^i:2 l|tp0[ IEr`6|X 计算危险截面处轴的直径：
c:_i )" : n-n截面:
"91At b;hJ m-m截面:
=
Vr[V@ 由于 ，所以该轴是安全的。
r ~!%w(N|M 轴承寿命校核：
f( MHU 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
eHyuO)(xH1 GvtI-\h] e4H0<h
}{ 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
]}L1W`n ④弯矩及轴的受力分析图如下：
-:p1gg& ⑤键的设计与校核：
IV#f}NrfD 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
F$y FR 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
SR8Kzk{ L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
] B' 根据挤压强度条件，键的校核为：
^V,/4u <m gTWv 所以所选键为:
$
5-2 cL 从动轴的设计：
JP*wi -8D ⑴确定各轴段直径
@' :um ①计算最小轴段直径。
Q
pc^qP^- 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
T q; "_s 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
%f(.OR)6{ 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
0Lz56e'j ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
1xV1#'@[Jd ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
dQ~"b= ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
Uk ;.Hrt. ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
N6
(w<b ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
#_sVB~sn@ ⑦设计轴环 及宽度b
aYCzb7 使齿轮轴向定位，故取 取
'R5l
=Wf ,
aNU%OeQA ⑵确定各轴段长度。
$=SYssg7La 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
OiEaVPSI; H0NyxG< 因为 ,所以
He;%6OG{ 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
$
r nr;V QD VA*6F 其它各轴段长度由结构决定。
\gv
x)S11 （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
SL A~F?t 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
>Z sK5v 作用在齿轮上的圆周力：
$K6`Q4` `;2`H, G' 径向力：
oDI*\S> (Sp~+#XnF 求垂直面的支反力：
rGL{g& _ ]-L E'Px| 1c~ # ]6[ 计算垂直弯矩：
gy`qEY~B& mU>* NP(L .m
~mo ` 求水平面的支承力。
p5 t#d) $ {eh52)` +mv%z3"j; 计算、绘制水平面弯矩图。
h;[Nc j] ToM *tXj [+7X& B 求F在支点产生的反力
)`7h,w
J[1 ^P`'qfZ ?y@pR e$2 求F力产生的弯矩图。
(2)9TpE; !Shh$iz hIr^"kVK F在a处产生的弯矩：
* j :5 rWmi ' niu 求合成弯矩图。
zz*[JIe 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
l6Bd<tSH lI<8)42yq 求危险截面当量弯矩。
$ayD55W4 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
J/2p S ZA@"uqa 6b 计算危险截面处轴的直径。
VH65=9z 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
niBpbsO &>t1 A5 考虑到键槽的影响，取
/omVM u 因为 ，所以该轴是安全的。
AOUO',v （5）．轴承寿命校核。
P .( X]+ 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
0q!{&p t 按最不利考虑，则有：
biK.HL\V 则 ,
7|Y8^T
s 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
1!#ZEI C （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
=Ybu_> （7）键的设计与校核：
&T}e9 3 ] 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
}"tYb6* 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
r6G)R+ # 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
"rJL ^ \r 因为L6=122初选键长为100,校核
=v9;HPiO 所以所选键为: .
!I& Sy]G 十 高速轴大齿轮的设计
}qPo%T 因 采用腹板式结构
0l*/_;wo 代号 结构尺寸和计算公式 结果
R 5zV= N 轮毂处直径
Lq^/Z4L @DR&e^Zz 72
=h{2!Ah7
X 轮毂轴向长度
Q5JeL6t b
L~<~gA 84
} q(0uzaG 倒角尺寸
u{ / gjv
VV Y\W! 1
!2}Q9a 齿根圆处的厚度
Fsh-a7Qp qZG >FC37 10
U>XGJQ<NS 腹板最大直径
y5}|Y{5 gE~31:a^ 321.25
GS%Dn^l 板孔直径
B %/Pn
2 $'Z!Y;U e 62.5
i`;I"o Y4 腹板厚度
~ 5b %~: nFSa~M 25.2
: nt%z0_ 电动机带轮的设计
~MX@-Ff cjk5><}`H7 代号 结构尺寸和计算公式 结果
o hCPNm \8!H Zei 手册157页 38mm
Khl7Ez >xN^#$ng} \N)FUYoHg 68.4mm
C
Qebb:y gMbvH lT L~~aW0, 取60mm
F)G#\r K^ l Vng jQhf)B 81mm
<4Fd ~ x$E
l7= . qCMcN<:> 74.7mm
moGb BkO gE&f}M - + Muyp]_ 10mm
shB(kb{{ <~3 a aO +-"#GL~cC 15mm
tkmW\ k)J7) L 8"@<s?0\" 5mm
IO4 IaeM 十一.联轴器的选择：
TJ< PT 计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
Am0$U eSZ 十二润滑方式的确定：
yRtFUlm` 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。
Vswi /( 十三.其他有关数据见装
