1、输入齿轮的各项参数：
-~_[2u^3 @S<6#zR 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；
{D$5M/ $ %&iodo,EP' 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；
e,K.bg i mu*RXLai 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
j LM}hwJ8 v ^R:XdH 3、插入基准曲线（草绘）：
`GU Gy. b |Cm6RH$( FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
yM2}J s C #3knKBH 2MU$OI0| 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 j ct|}U 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
?/}N 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
6 h%,% 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。
Fks #Y1rI 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%。
]r\FC\n6e 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
R>D [I. 减速箱输出轴功率 马力，
9;7|MPbR 二、 传动装置总体设计：
i5 0c N<o 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
HO_!/4hrU 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。
G' '9eV$ 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：
*x-@}WY$U z -c1,GOD 三、 选择电机
r_hs_n!6 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
B,fVNpqo －带传动效率：0.96
ipe8U1Sc －每对轴承传动效率：0.99
a@S{ A5j －圆柱齿轮的传动效率：0.96
Bra}HjHO －联轴器的传动效率：0.993
A2.GNk —卷筒的传动效率：0.96
XI+GWNAmJ 说明：
%"Ia]0 －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
&+]-e;[ =D&XE*qkZ K (,MtY* 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
%x-` Y[ 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
Ea)=K'Pz Cq -URih 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
\iRmGvT 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
7 <ZGNxZ~ 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
D (WdI r/min 额定转速
'2Lx>nByk r/min 重量 总传动比
tIT/HG_o 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
Urz9S3#\ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
qjsEyro$- 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
w\RYxu? 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
,<BV5~T.| 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：
tM|/OJ7 A*~BkvPr 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
PJO.^OsM 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
=h70! ) Z5 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
?3% r:g4 总传动比：
0g2rajS 分配传动比：取 则
kX2Z@
w` 取 经计算
\S_A e; 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
>K<cc#Aa 五 计算传动装置的运动和动力参数：
lA` qB1x 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
=$y;0]7Lwi ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
m T /^F{c 1. 各轴转速：
R=3|(R+kA ~d3|zlh _< GXR
? 2各轴输入功率：
q|}O-A*wa z(u,$vZ _ !sp `oM <= Saf. 3各轴输入转矩：
XmP,3KG2{S ^u2x26]. 9^&B.6! 6 Y>T<Qn^D }G "EdhSl 运动和动力参数结果如下表：
W!"Oho' 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
<J>k%,:B 输入 输出 输入 输出
:r2d%:h%2 电动机轴 3.67 36.5 960
^ E_chx-e} 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
_f~$iY 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
JAM]neKiX 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
*&tTiv{^ 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
3mHP=) 六 设计V带和带轮：
Vry*=X &Q 1.设计V带
njaKU?6%d2 ①确定V带型号
XSCcumde! 查课本 表13-6得： 则
M~h.M PI 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
?-~< Vc* 查课本第206页表13-7取 。
A9KPU : 为带传动的滑动率 。
wwet90_g ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
6XHM `S ③取V带基准长度 和中心距a：
@r^s70{} 初步选取中心距a： ，取 。
M?=I{}!@Q 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： 。
P+y XC^ , ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
#]Lodo9rS\ ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
(w#)|9Cxm 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
r 7#.DJnN. F2MC)&# WFzM s EF=0.1
>5E1y! =1.37+0.1=1.38
K%_ UNivN 7Pu YrJ 01 76 Mnk-"d EF=0.08
`e`DSl D> R )4,f~@" +* F e L& rtN@5; 查课本第202页表13-2得 。
pN_%>v"o 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
S &.xgBR =0.95+0.009=0.959
~W={"n?= P_b!^sq9 %iME[| u& Sb?Ua*(L: h6IO ;:P) u\M xQIo'u HO_(it \ 则
{2QP6X sJ 取 根。
;y{(# X # 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：
@4Zkkjc4b 作用在轴上压力：
MBLDx sZ- 。
f`*VNB` 七 齿轮的设计：
W8Wjq
DQ 1高速级大小齿轮的设计：
Um4DVg5 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。
FA \U4l- ②查课本第166页表11-7得： 。
%!AzFL
J|Z 查课本第165页表11-4得： 。
wW8[t8%43 故 。
lWd@ 查课本第168页表11-10C图得： 。
kma>'P`G 故 。
fFoZ! H 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：
8^D1u` 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
@Kn@j D; 则 取
*z#du*f[ 实际传动比：
H:9G/Nev 传动比误差： 。
L Ee{fc?{ 齿宽： 取
3Ijs V5a 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
k.jBu ④验算轮齿弯曲强度：
eMdf [eS 查课本第167页表11-9得：
Zy.ls&<: 按最小齿宽 计算：
V1GkX =H}, 所以安全。
$TS97'$ ⑤齿轮的圆周速度：
kj.9\ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
G<$8g-O;D 2低速级大小齿轮的设计：
9:GP~oI j ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
8h4]<T 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
O wgy<@C ②查课本第166页表11-7得： 。
*
h S 6F 查课本第165页表11-4得： 。
7&OJ 8B/ 故 。
?E(X > tH 查课本第168页表11-10C图得： 。
tZVs0eVF< 故 。
EaHJl 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
$cc]Av4c2 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
>T\@j\X4 1
?Z w 取 则 取
Ziub%C[oV 计算传动比误差： 合适
<%`Rku 齿宽： 则取
,nCvA%B! 低速级大齿轮：
u??ti
OK{ 低速级小齿轮：
~(yW#'G ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
"vQ%`
Q 按最小齿宽 计算：
q,%Fvcmx+e 安全。
;Zj(**#H ⑤齿轮的圆周速度：
>Yk|(!v 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
L;y BZLM 八 减速器机体结构尺寸如下：
_Y/*e<bU 名称 符号 计算公式 结果
$$W2{vr7+ 箱座厚度
3&5b!Y ZZHzC+O#^ 10
;+|Z5+7!6 箱盖厚度
| 5:2?S2R }
XhL`% 9
INp: ; 箱盖凸缘厚度
p >ua{}!L GUqG1u z9 12
wf EL
. h 箱座凸缘厚度
98O]tL+k/u K/*"U*9Kv 15
nCp_RJu 箱座底凸缘厚度
/V`S J" 5 r_Z3 /% 25
}{=}^c"t' 地脚螺钉直径
0s H~yvM5 +]( y M24
)ZB Nw{nh 地脚螺钉数目
: ) -` 查手册 6
zS|4@t\__ 轴承旁联结螺栓直径
o|y_j4 9 d=8.cQL:E M12
<6Y;VH^_ 盖与座联结螺栓直径
#Ha" rr46p =（0.5 0.6）
={
-kQq M10
x{zZ%_F 轴承端盖螺钉直径
$F9w0kz:,* =（0.4 0.5）
BBGub?(dR iWC}\&i j[FB*L1!D 10
iM;Btv[| 视孔盖螺钉直径
3!/J!X3L =（0.3 0.4）
oYA"8ei = 8
F E {c{G< 定位销直径
83
R_8 =（0.7 0.8）
8!3 q:8y8 8
&"gX
7cK8 ， ， 至外箱壁的距离
~TXu 20c 查手册表11—2 34
T+zhj++ 22
/wJ4hHY 18
pc@mQI ， 至凸缘边缘距离
4&%H;Q 查手册表11—2 28
XOQ0(e6 16
F.i}&UQ% 外箱壁至轴承端面距离
Vn:v{-i = + +（5 10）
7-n HPDp' 50
dTCLE t. 大齿轮顶圆与内箱壁距离
=uNc\a ( >1.2
SqRM*Cf= 15
#W|Obc]K 齿轮端面与内箱壁距离
=54D#,[B >
:AFU5 mR4& 10
qxAh8RR;/ 箱盖，箱座肋厚
EA1&D^n T ,N hv#U<$
9
Mt`LOdiC_ 8.5
qLb~^'<iD 轴承端盖外径
~"vS$>+ +（5 5.5）
z;e@m2.IM 120（1轴）
2Q ]W 125（2轴）
~vA8I#. 150（3轴）
(jh i<eV 轴承旁联结螺栓距离
0-{E% k zDtC]y' 120（1轴）
_z%~ m2SP 125（2轴）
MZf?48"f 150（3轴）
.E+O,@?< 九 轴的设计：
R[m{"2|,Lc 1高速轴设计：
"M/) LXn:0 ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
2Og 5e ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
<oT1& C{ 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
fJ 5mKN 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
||TZ[l L3=B+ +2=16+10+2=28。
YT'V/8US 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
8%Yyxo CH 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
pV (Mh[ }P 查手册51页表4-1得：
"s] 得：e=5.9＜6.25。
A & B|n!;b 段装配轴承所以 L6= L3=28。
8jL^q;R_( 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
/AOGn?Z3 作用在齿轮上的圆周力为：
{ {_v.d~1 径向力为
RFFbS{ U* 作用在轴1带轮上的外力：
!s/qqq:g 求垂直面的支反力：
'q~<ZO )CE]s)6+2 5bXpj86mY 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
3)o>sp)Ji$ :eD-'#@$u H<q|je}e 求水平面的支承力：
0F_hXy@K 由 得
)16+Pm8 N
Hhk`yX c_ N
]3='TN8aQF 求并绘制水平面弯矩图：
Q x|HvT2P 2^Im~p~ByE sUmpf 4 / 求F在支点产生的反力：
qc)+T_m we!w5./Xm W+=j@JY}q9 求并绘制F力产生的弯矩图：
XY 9%aT* %uV,p!| ) :8}Qt^p F在a处产生的弯矩：
o+ {i26% X6$Cd]MN 求合成弯矩图：
|T "j7 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
i?@7>Ca \8\T TkVSq \r{ wN qyv 求危险截面当量弯矩：
:(/1,] bF 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
nSQ]qH&4d 62.Cq! ~ 计算危险截面处轴的直径：
lH/" 47 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：
JgP%4) ]LV 4Wa$>vz 因为 ，所以该轴是安全的。
0LzS #J+ 3轴承寿命校核：
DoO
;VF 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
dQ_'8
) 按最不利考虑，则有：
. uGne
;*FY+jM 则 因此所该轴承符合要求。
hR2 R
4弯矩及轴的受力分析图如下：
nTs\zikP Ge?DD,a c 5键的设计与校核:
9{S$%D 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 ： ,
8p}z~\J{a: 采用A型普通键:
U61
L MH 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：
%G6x \ [, 中间轴的设计：
Zs3xoIW7Ai ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
8::y5Yv] ②根据课本第230页式14-2得：
)>Z@')Uk: 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。
[J eq ?X9 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
jw\4`NZ] 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
Rc D5X{qS# 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
Q;=4']hYU 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。
[5-Ik T0 ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
i
Pl/I 作用在2、3齿轮上的圆周力：
ds+2z=!!e N
vfho N]v 径向力：
Kc 1w[EQ mAIl)mq|g jY /(kA]} 求垂直面的支反力
mKV31wvK} o@ j!J I& N ~`r;E 计算垂直弯矩：
XS^du{ai .v+J@Y a 3|G~_'`RLt 求水平面的支承力：
).u>%4=6 k`[>B k%b wkPomTO 计算、绘制水平面弯矩图：
3?h!nVI+2J }> C?Zx* "iK'O =M 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
tId,Q>zH g?}h*~<b &,l7w K 求危险截面当量弯矩：
" ~6&rt 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 ）
ix?Z :pIS0 L y
v" 2P mN R}%s
计算危险截面处轴的直径：
f 1o^:}5x n-n截面:
ga;t`5+d m-m截面:
+[S< "}ls7 由于 ，所以该轴是安全的。
`\3RF r 轴承寿命校核：
hA&m G33 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
v6x jLP;O ci 22fw0 ~:_10g]r 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
`r\/5|M ④弯矩及轴的受力分析图如下：
k#mL4$]V5N ⑤键的设计与校核：
L!ms{0rJ 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
0BjP|API 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
LT,zk)5 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
P$clSJW 根据挤压强度条件，键的校核为：
gMZrtK `< R \y
qM ;2 所以所选键为:
dOg c%(kz 从动轴的设计：
B&*`A&^y ⑴确定各轴段直径
@_WZZ ①计算最小轴段直径。
.)F Fl 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：
%5Elj<eHZ 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
$Nj'_G\} 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
oVfRp.a ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
+tYs kx/ ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
Di$++T 8" ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
4Xv."L 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。
4!'4 l =jO ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
'^2 b C ⑦设计轴环 及宽度b
W7 T2j+] 使齿轮轴向定位，故取 取
`<R^ZL, ,
i(q a '* ⑵确定各轴段长度。
akgvV~5 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
SvQj'5~< H3ob
8+J 因为 ,所以
ET6}V"UD 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
o1 &Oug OF! n}.O( 其它各轴段长度由结构决定。
+6 <g N[ （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
s=#[>^? 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
>l O]/3j1 作用在齿轮上的圆周力：
lOIf4 R}OjSiS\ 径向力：
dW|S\S'& >- CNHb 求垂直面的支反力：
h~& 5; f kdJgK ?SoRi</1 计算垂直弯矩：
"j}fcrlG9 0INlo .m
:&O6Y-/B 求水平面的支承力。
Iw </X}#\ \!r,>P ^J B5-EtL( 计算、绘制水平面弯矩图。
0VI[6t@ F K,YVY r5!Sps3B 求F在支点产生的反力
hOcVxSc. 0"c(n0L <\\,L@ 求F力产生的弯矩图。
.+`Z:{:BC& B%Z ,X jq I h 19&D F在a处产生的弯矩：
'v&f XZpF< 7l 求合成弯矩图。
Eg]tDPN1 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
}& e#b]&:* ,N2|P:x 求危险截面当量弯矩。
Z<[f81hE& 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
rqi|8gKY 2E=vMAS 计算危险截面处轴的直径。
f`, isy[ 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：
zVtNT@1K>u "@+r|x 考虑到键槽的影响，取
P&8QKX3
j^ 因为 ，所以该轴是安全的。
?h|w7/9 （5）．轴承寿命校核。
rY(h }z 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
& UoQ8& 按最不利考虑，则有：
K<D=QweOon 则 ,
uI_h__ 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
$pYT#_P!/ （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
ZklZU,\!|v （7）键的设计与校核：
bl`vT3 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
)R9QJSe 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
c *]6> 50 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
p?4h2`P 因为L6=122初选键长为100,校核
1
c4I`#_v 所以所选键为: .
"_36WX 十 高速轴大齿轮的设计
$_0~Jzt, 因 采用腹板式结构
$_&gT.> 代号 结构尺寸和计算公式 结果
R"k}wRnxY 轮毂处直径
#~@Cl9[)D *lws7R 72
V|zatMHs 轮毂轴向长度
lG!We'? !TdbD56 84
}6^d/nE*T
倒角尺寸
:7Smsc"B! \>GHc} 1
~OQ/ |ws 齿根圆处的厚度
^ bDh[O bpWEF b'f 10
k_%"# 腹板最大直径
C*1, aLSw VsMTzGr 321.25
f<aJiVP 板孔直径
2 K&5Kt/ L]| [AyNu 62.5
()I';o 腹板厚度
C@Fk gls %<A{C 25.2
| ?])]F 电动机带轮的设计
(*\*7dIo %I6c}*W 代号 结构尺寸和计算公式 结果
\z>L,U q_ |YLs` 手册157页 38mm
aR}L-
-m MehM hHY mU3 @|a/@0 68.4mm
y&$ v@]t1 8KrqJN0 \ \9GJa"xA` 取60mm
op]HF4 /MUa
b*h {[%kn rRJ 81mm
2En^su$ 2PrUI;J$ _R ?:?{r, 74.7mm
]NrA2i? [b<AQFh<c 20XN5dTFT 10mm
I "<ACM ;j]-;wg-; vUU)zZB ~ 15mm
=6N%;2`84
|wFfVDp `"* ]C 5mm
aV9QI H~ 十一.联轴器的选择：
g~i%*u,Y< 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。
QC+K:jL 十二润滑方式的确定：
H3{FiB ] 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。
U94Tp A 6 十三.其他有关数据见装
