1、输入齿轮的各项参数：
wJvk CaoQPb* 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；
wjOqCF" _nw\ac#* 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；
{c&9}u$e x0TE+rf5 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
QEx&AT Tilr%D(Q 3、插入基准曲线（草绘）：
ypfjF@OT }JT&lyO< b 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：
~IQjQz? +,D82V7S U[#q"'P|l 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 aIWpgUd` 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
: R8+jO 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
% %2~%FVb 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。
;hFB]/.v 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%。
~H]d9C 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
y>R qA *J 减速箱输出轴功率 马力，
r&L1jT. 二、 传动装置总体设计：
~i}/ 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
9@*4^Ks p 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。
A+3=OBpkW0 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：
!W=2ZlzS ({!*&DVu 三、 选择电机
;:Kc{B.s 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
|:SXN4';? －带传动效率：0.96
_b=})** －每对轴承传动效率：0.99
gJzS,g1] －圆柱齿轮的传动效率：0.96
0E&XD&D －联轴器的传动效率：0.993
!}xRwkN —卷筒的传动效率：0.96
CR|>?9V 说明：
fK=vLcH －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
$>%zNq-F hDEZq>& $5>x)jr:w+ 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
\z2 d=E 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
:/NP8$~@j 6M 8(KN^ 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
|'#uV)b0@ 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：
=E8Kacu% 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
H32 9P*P r/min 额定转速
a\I`:RO=<Z r/min 重量 总传动比
.fY$$aD$4 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
j7HOh|q 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
%E2C4UbY 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
0 61 f 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
i{>YQ 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：
]O+Nl5 * Q9t.*+ 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
a3(f\MM xE 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
zU};|Zw 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
JhB $s 总传动比：
; WL0 分配传动比：取 则
6[>Z y)P 取 经计算
E __A1j*gd 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
^EKf_w-v 五 计算传动装置的运动和动力参数：
\G1(r=fU 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
*K w/ilI ——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。
!E\J`K0_e 1. 各轴转速：
Xc]Q_70O HM\gOz )i>T\B 2各轴输入功率：
dtq]_HvTJ 8m) E~6 %] 7.E ~bJ*LM?wOP 3各轴输入转矩：
YA^g [, 6~q"# 94 *|:]("i g/soop\: oI%.oP}G 运动和动力参数结果如下表：
h'G8@j; 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
q0
8 输入 输出 输入 输出
GD .>u 电动机轴 3.67 36.5 960
rx;zd ? 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
+UP ?M4g 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
::kpAE] 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
[p_C?hHO 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
3836Di:{ 六 设计V带和带轮：
aA.TlG@zP 1.设计V带
S>p>$m,
Q ①确定V带型号
>pA9'KWs] 查课本 表13-6得： 则
sQe>LN p,G 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
S-+^L| 查课本第206页表13-7取 。
c b~ m==G 为带传动的滑动率 。
;rH@>VrR ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
Ss7XjWP.} ③取V带基准长度 和中心距a：
wD&b[i 初步选取中心距a： ，取 。
l L:J: 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： 。
-vC?bumR% ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
1e^-_Bo6'o ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
?2b9N ~ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
3^zO G2 Au/n|15->C )Hy|K1 EF=0.1
o Mi"X"C:q =1.37+0.1=1.38
89 )rss ?Yp: h }KHdlhD %fz!'C_4 EF=0.08
dGzZ_Vf 6y9# am? p( Q5!3C0q 3J}bI {3 查课本第202页表13-2得 。
j7 D\O 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
oa |nQ`[ =0.95+0.009=0.959
bmO[9
)G DP9hvu /85 FiqcM-Af4 6]^}GyM! 6^.< 5SJ} PZ "=t! y85/qg) H^ 则
OPwj*b:-m 取 根。
5 !G}*u. 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：
x*[\ $E`v 作用在轴上压力：
g+k0Fw]! 。
7 0:a2m 七 齿轮的设计：
mPxph>o 1高速级大小齿轮的设计：
~V"D|U;i + 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。
``}EbOMG ②查课本第166页表11-7得： 。
igsJ a1F 查课本第165页表11-4得： 。
]|[oL6" 故 。
fgP_NYfOj 查课本第168页表11-10C图得： 。
ALiXT8q 故 。
T)]5k3{ 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：
><[($Gq`g 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
Uok? F EN 则 取
Jx@3zl 实际传动比：
kfBVF%90 传动比误差： 。
A|8(3PiP 齿宽： 取
RI"A'/56 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
`' 5(4j ④验算轮齿弯曲强度：
;X ! sTs 查课本第167页表11-9得：
%@5f+5{i!z 按最小齿宽 计算：
gfs?H # 所以安全。
8|w_PP1oE ⑤齿轮的圆周速度：
,.uPlnB_ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
wg *2mo 2低速级大小齿轮的设计：
0Q=4{*:? ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
l =ZhHON 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
0 *q&) ②查课本第166页表11-7得： 。
Lz S@@ '] 查课本第165页表11-4得： 。
.Kr?vD^nG 故 。
WLEjRx 查课本第168页表11-10C图得： 。
qde.;Yv9 故 。
.S17O } 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
$ z]gy]F 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
1_!*R]a q [MYd15 取 则 取
ewSFB <
N 计算传动比误差： 合适
SqTO~zGC 齿宽： 则取
=9e( )j 低速级大齿轮：
DQd~!21\| 低速级小齿轮：
INsc!xOQ ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
}.O2xZ;}]' 按最小齿宽 计算：
g6k@E,cI_ 安全。
XS]=sfN ⑤齿轮的圆周速度：
VC\43A,9 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
Kgi%Nd 八 减速器机体结构尺寸如下：
AW4N#gt8', 名称 符号 计算公式 结果
9Nglt3J[ 箱座厚度
C XZm/^ 4,T!zT6& 10
`itaQG LD 箱盖厚度
[ottUS@ vDz)q 9
T% Vii*?M 箱盖凸缘厚度
HiEXw}Hkz [L8Bg w1 12
!MNUp(: 箱座凸缘厚度
v&%GK5j7O *? 7Ie;) 15
q 4PRc<\^ 箱座底凸缘厚度
W\o(f W el39HB$ 25
f7}/ {}g 地脚螺钉直径
Zi[ @xG8dm {=j!2v#8~ M24
8l0%:6XbI 地脚螺钉数目
,2/qQD n/ 查手册 6
i=@.u=: 轴承旁联结螺栓直径
&96I4su &Jv j@,>$d M12
$ckX H,l_ 盖与座联结螺栓直径
"d>{hP =（0.5 0.6）
8*I43Jtlf, M10
900#K 轴承端盖螺钉直径
bWo-(
qx q =（0.4 0.5）
:bFmw dX xWD=",0+ `h/j3fmX? 10
mdR:XuRD"t 视孔盖螺钉直径
8E"Ik ~ =（0.3 0.4）
33DP0OBL^ 8
=O1N*'e 定位销直径
Ey=(B'A~ =（0.7 0.8）
*<#jr 8
!
R?r)G5E ， ， 至外箱壁的距离
[
/w{,+U 查手册表11—2 34
^[Cpu_]D 22
9%j_"+<c 18
A !No:?S ， 至凸缘边缘距离
sH(4.36+ 查手册表11—2 28
LX'.up11X5 16
A9ia[2[ 外箱壁至轴承端面距离
%* lOzC = + +（5 10）
ilEWx r;, 50
gEbe6!; q3 大齿轮顶圆与内箱壁距离
DcE)6z# >1.2
|X k'd@< 15
fGH Ys 齿轮端面与内箱壁距离
?Ko) AP >
S)of.Nq.; 10
d76k1 -m\o 箱盖，箱座肋厚
O7 % <( N}b/; Y 9
fi ^ I1*S 8.5
3r!6Z5P7{' 轴承端盖外径
,y>,?6:> +（5 5.5）
"<H.F 87Z) 120（1轴）
eTem RNz 125（2轴）
trcG^uV 150（3轴）
h`X)sC + 轴承旁联结螺栓距离
0]?} k Y zD:"O4ZM^^ 120（1轴）
Qyvn A|& 125（2轴）
lxx)l(& 150（3轴）
Y
m=ihQ| 九 轴的设计：
-U~]Bugvh 1高速轴设计：
htX;"R& ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
\7rF fN3 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。
16ahU$@- 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。
$$ou qLu 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
8TGO6oY+= L3=B+ +2=16+10+2=28。
a|rN %hA4 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
l{ja2brX 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
cih@: =Qy 查手册51页表4-1得：
s S(t
}$ 得：e=5.9＜6.25。
/~[+' 段装配轴承所以 L6= L3=28。
lx$]f)%~ 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
nXPl\|pXt 作用在齿轮上的圆周力为：
huFT_z_;; 径向力为
~sj'GEhEg 作用在轴1带轮上的外力：
?=,4 {(/) 求垂直面的支反力：
<" F\&M`G a,g3 / &HBqweI 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
IZ+kw.6e "&;8U. 7Mq4$ |qhD 求水平面的支承力：
n+ 1!/H=d 由 得
VWDXEa9 N
DT *'r; N
</!
`m8 \ 求并绘制水平面弯矩图：
/orpQUHA qNb| 6/DG \ldjWc<S 求F在支点产生的反力：
pa4,W!t X,-QxV=lc) \1|]?ZQ\ K 求并绘制F力产生的弯矩图：
,{DZvif
aDEz |>q z\64Qpfm F在a处产生的弯矩：
-7jP'l=h Z3jh-{ 0 求合成弯矩图：
GVS-_K P\ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
MO}J qYpuo
D [O~' \ Q 求危险截面当量弯矩：
:sO^b*e / 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Z{-x}${ ~DY5`j V 计算危险截面处轴的直径：
S%+,:kq 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：
,K4*0!TXP YbCqZqk 因为 ，所以该轴是安全的。
&"X6s%ZH| 3轴承寿命校核：
Cwo(%Wc 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
},1**_#<Br 按最不利考虑，则有：
~yacJU= yLv jfP1 则 因此所该轴承符合要求。
2K >tI9); 4弯矩及轴的受力分析图如下：
@L?X}'0xI4 (EZ34,k'S 5键的设计与校核:
w\(LG_n| 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 ： ,
QG{).|pm 采用A型普通键:
Hgu:*iYA 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：
-^A=U7 中间轴的设计：
<(|No3jx ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
e| AA7 ②根据课本第230页式14-2得：
>R|*FYam 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。
}mGOEG|F2 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
*Nfn6lVB 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
_PTo !aJL 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
b1X.#pz7F 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。
.-kq t^Gc ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
$ #Mew:J 作用在2、3齿轮上的圆周力：
}qf9ra N
$^&SEz 径向力：
Znl&.,c) XD1 x*# /t "p^9!^ 求垂直面的支反力
w8~J5XS $`nKq4Y y &y(<
计算垂直弯矩：
sy^k:y ? XTIRY4{
d W@S'mxk#* 求水平面的支承力：
84 PD`A 7Pt*V@DHS |=OO$z;q| 计算、绘制水平面弯矩图：
U3ygFW% pB
@l+
n^ %9_wDfw~ 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
>.R6\ >N% 4SG22$7 W !U02>X 求危险截面当量弯矩：
|pIA9/~Z 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
":, HY)z YK#
QH"} `[+9n2j 计算危险截面处轴的直径：
Q]*YIb ~D n-n截面:
d6lhA 7 m-m截面:
Q:LyD!at 由于 ，所以该轴是安全的。
DSwF
} 轴承寿命校核：
`I$qMw,@ 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
M/U$x /3K m8rz
i: #Id.MLHxA_ 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
Isq3YY ④弯矩及轴的受力分析图如下：
uCK!lq- ⑤键的设计与校核：
1fbd/-h 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
UI~E NG 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
l3aG#4jj L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
-X#J<u T/ 根据挤压强度条件，键的校核为：
>/"XX,3 b("JgE` 所以所选键为:
lwH&4K 从动轴的设计：
= #X sY,r ⑴确定各轴段直径
3 )f=Z2U> ①计算最小轴段直径。
XEqg%f 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
`
n{rzenPX 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
dE5DH~ldV 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
!2x"'o ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
#SY 8Zv ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
M3Kpp _d_! ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
v)JQb-< ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
^ v3 +w"2 ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
OU=9fw ⑦设计轴环 及宽度b
F~d
!Ub$> 使齿轮轴向定位，故取 取
Ja- D}|; ,
.<Z7 K @ ⑵确定各轴段长度。
?xf59mY7 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
| -Di/. }wR)p 因为 ,所以
v\Y; )/! 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
Pi?*rr5WZ =nnS X-x 其它各轴段长度由结构决定。
$2BRi@ （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
dh/:H/k kR 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
) <.S 3 作用在齿轮上的圆周力：
?HIc= pmCBe6n \l 径向力：
kt1f2cj ~E^EF{h
求垂直面的支反力：
NQfIY`lt' HXU"]s2Z Ao96[2U6 计算垂直弯矩：
wri[#D { af{;4Cr .m
xSb/9 8; 求水平面的支承力。
u\qyh9 s v )7d `@.YyPxX\ 计算、绘制水平面弯矩图。
`M>{43dj P[P!WLr"" q\#3 G 求F在支点产生的反力
q){]fp.,@ !^axO B_5q}Bp< 求F力产生的弯矩图。
Q,\lS >\D XA)nc `?JrC3 F在a处产生的弯矩：
ZuS+ p0H" %n}. E30 4 求合成弯矩图。
+G/~v`Bv 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
;JL@V}L, n^Z?u9V R 求危险截面当量弯矩。
\yG_wZs 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
A94VSUDA: #UND'c(5 计算危险截面处轴的直径。
r.ajw&J2 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
%aw /Y5 W gPL4D9 = 考虑到键槽的影响，取
n; rOH[P 因为 ，所以该轴是安全的。
_ux 6SIyp` （5）．轴承寿命校核。
==FzkRA) 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
X<9DE!/) 按最不利考虑，则有：
I:6xDDpZG` 则 ,
6 AQ ;P 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
g"Ii'JZ? （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
*R ~oA` （7）键的设计与校核：
CKBi-q FH 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
oub4/0tN,~ 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
Y" l!3^ 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
It_yh
#s 因为L6=122初选键长为100,校核
Gj)Qw 6
所以所选键为: .
*Mp<4B 十 高速轴大齿轮的设计
JAiV 7v4&R 因 采用腹板式结构
|x5 w;= 代号 结构尺寸和计算公式 结果
]ipVN 轮毂处直径
_^'k _ a Cn`%
*w 72
|d`?wm- 轮毂轴向长度
zIAMM ~r>UjC_
B: 84
_ SFD}w3b$ 倒角尺寸
L0_=R;.< LB{a&I LG 1
pH~JPNng 齿根圆处的厚度
PRah?|*0s =p7W^/ c 10
|y=gp 腹板最大直径
G/ ^|oJ/G x4( fW\ 321.25
h`GV[Oo : 板孔直径
9=}/ t9k cXCczqabv 62.5
RI*%\~6t? 腹板厚度
mn4;$1~e>H hWW<]qzA, 25.2
'{u#:TTj 电动机带轮的设计
>S3 >b 7> ]C2! 代号 结构尺寸和计算公式 结果
0ND7F =~S
手册157页 38mm
{vH8X(m "nefRz%j+ d!X?R} 68.4mm
UCWU|r<s, YO oP] 0'L X5y h S 取60mm
[*<&]^ > k jJq]A2 Dm^kuTIG 81mm
t8+93,*B S mu x&e !Yf0y;e|: 74.7mm
a RwBxf c8s/`esA !{XO#e 10mm
x M[#Ah) N{yZk"fq:6 $ g^;*>yr 15mm
ou-;k
} Fo=6A[J ;Vy'y 5mm
q<8HG_ 十一.联轴器的选择：
TExlGAHo+O 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。
0A9cu,ZdUR 十二润滑方式的确定：
Ne EV !V8 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。
Ye6O!,R 十三.其他有关数据见装
