1、输入齿轮的各项参数：
lKcnM3n
lx SGvvP4 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；
b.(^CYYQ I6+5 mv\ 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；
,O(u uq +FI]0r 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
lCXo+|$?s $l=m?r= 3、插入基准曲线（草绘）：
K 9c:K/H &>SE9w/ ?o FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
BZ.H6r'Q *
-)aGL <pCZ+Yv E" 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ TD<. :ul] 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
7o3f5"z 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
oT
OMqR{" 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
.3#Tw'% G 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
'0+-Hit? 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
S:wmm}XQ 减速箱输出轴功率 马力，
p)`JVq,H/B 二、 传动装置总体设计：
G"]'`2.m 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
:|bPr_&U$ 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。
gU:jx 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：
On ao'sjY yd $y\pN=< 三、 选择电机
sHNt> 5p 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
xpae0vw －带传动效率：0.96
UWz<~Vy －每对轴承传动效率：0.99
HjrCX>v －圆柱齿轮的传动效率：0.96
umY4tNe]$ －联轴器的传动效率：0.993
5^qI6
U —卷筒的传动效率：0.96
GKX#-zsh79 说明：
5 Jd,]~KAP －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
1:?Wv DN= b@Fa| >"_ B|tP 3< 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
QM=X<?m/,= 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：
!^w+ <p "Mth<%i 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
3/iGSG` 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：
q*>`HTPcU 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
9!tRM- r/min 额定转速
uXXwMc<p r/min 重量 总传动比
(sY?"(~j?T 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
~%cbp&s*/q 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
krgs mDi7 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
vb# d%1b5 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
l&zd7BM9( 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：
a !;?!f-i WlU5`NJl]2 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
<S<(wFE@4 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
."dmL= 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
y 2bZo'Z 总传动比：
Zx@{nVoYe~ 分配传动比：取 则
R ~#\gMs 取 经计算
R4{2+q=0 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
)
b?HK SqI 五 计算传动装置的运动和动力参数：
WSL_Dc 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
E}UlQq ——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。
{{j?3O // 1. 各轴转速：
:*1bhk8~ 94Z~]C 7tJPjp4l 2各轴输入功率：
F9N)UW:w ZhW>H _&P![o)x 3eD#[jkAI; 3各轴输入转矩：
]*?qaIdqu /_v@YB!0
@wb V@ in$Pk$ c 72.Z E%Ue 运动和动力参数结果如下表：
42mdak}\ 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
`8 EHhN; 输入 输出 输入 输出
Ga"t4[=I 电动机轴 3.67 36.5 960
7Q2"]f,$CQ 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
!ce5pA 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
!h4L_D0 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
<^{ |5u 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
{x
s{ 六 设计V带和带轮：
>O?5mfMK 1.设计V带
,*Jm\u ①确定V带型号
r!'\$(m E 查课本 表13-6得： 则
x pT85D 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
1jpcoJ@s 查课本第206页表13-7取 。
F.zn:y X5 为带传动的滑动率 。
YQLp # ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
_Uc le ③取V带基准长度 和中心距a：
hT]\*}, 初步选取中心距a： ，取 。
%&0_0BU 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
UoCFj2?C ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
se2ay_<F+ ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
a!vF;J-Zqa 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
q3n(Z "CX&2Xfe :A.dlesv6 EF=0.1
u?r=;:N|y =1.37+0.1=1.38
;b-Y$< 8SR ~{ %3!DRz q3<Pb,Z EF=0.08
|hk?'WGc`0 x8+W9i0[1 V*U{q%p( eTw sh] 查课本第202页表13-2得 。
kWZ? 86! 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
0rP`BK| =0.95+0.009=0.959
v2][gn+58 B@U;[cO& !36jtKdM * z&m=G\ U= QfIn B vau0Jn%=ck )%FRBO] 则
6qp2C]9= 取 根。
?B7n,!&~ 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：
kwF4I )6 作用在轴上压力：
m WN 9/+! 。
d[eN#< 七 齿轮的设计：
&]~Vft
l 1高速级大小齿轮的设计：
SkU'JM7<95 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。
m_
>+$uL ②查课本第166页表11-7得： 。
jz t$ 查课本第165页表11-4得： 。
?( rJ 故 。
HE6 kt6 查课本第168页表11-10C图得： 。
d)d\h`=Z 故 。
w eu3c`-a 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：
h ' # C$i 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
9[31EiT 则 取
kB:6e7D|[ 实际传动比：
/a @gE^TM 传动比误差： 。
) b Rj'* 齿宽： 取
ksb.]P d. 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
w% Vw*i6o ④验算轮齿弯曲强度：
cG{>[Lf 查课本第167页表11-9得：
i xJ% w nz 按最小齿宽 计算：
t{A/Lq9AM 所以安全。
R {N9'2l : ⑤齿轮的圆周速度：
nZ7FG 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
8y:c3j zP_ 2低速级大小齿轮的设计：
E 3%:7MB ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
Bg3`w__l; 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
I#?NxP\S ②查课本第166页表11-7得： 。
A 9\]y%! 查课本第165页表11-4得： 。
*|97 g*G( 故 。
~m@v ~= 查课本第168页表11-10C图得： 。
+eT1/x0 故 。
[(Jj@HlP6T 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
G3r9@ 2OC 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
=XbO Y[ VEUdw(-?s 取 则 取
1"7Rs}l7 计算传动比误差： 合适
B}Lz# '5_ 齿宽： 则取
#*r u* 低速级大齿轮：
c^Y&4=>T 低速级小齿轮：
g3*" ^C2= ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
dG {D 2~# 按最小齿宽 计算：
,AX7~;hpq 安全。
{-FS+D` ⑤齿轮的圆周速度：
ci QG. ] 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
-^a?]`3_v 八 减速器机体结构尺寸如下：
q].n1w [ 名称 符号 计算公式 结果
_@-D/g 箱座厚度
fYv= yP~ tp4/c'w;)J 10
8Df(|>mK 箱盖厚度
'8 O(J7J \:`'!X1*U 9
%x Xib9J 箱盖凸缘厚度
IYb%f T kaK0'l2% 12
zzq7 ?]D 箱座凸缘厚度
$%*E )~ Ry5/O?Q L 15
7F=Xn@ _ 箱座底凸缘厚度
JYQ.Y !X1O ^7cZ9/ 3 25
)qi/> GR, 地脚螺钉直径
=SY5E{`4p _ 9@D o6 M24
HC'k81Q 地脚螺钉数目
u2p5* gzZ 查手册 6
>%v w(pt 轴承旁联结螺栓直径
aahAUhF 86.LkwlqoH M12
5)%bnLxn 盖与座联结螺栓直径
0H|U 9 =（0.5 0.6）
$M `%A
M10
h"b;e2 轴承端盖螺钉直径
m %mA0r
=（0.4 0.5）
-85]x)JE =x8F!W}Bt< YJio R4+q 10
*)PCPYB^ 视孔盖螺钉直径
C&d%S|:IR =（0.3 0.4）
Cpyv@+; D 8
/hC[>t< 定位销直径
m~u pTQz =（0.7 0.8）
ZjlFr( 8
32DSZ0
， ， 至外箱壁的距离
iti~RV, 查手册表11—2 34
kPh;SCr{ 22
a,B2;4 " 18
pv:7kgod
， 至凸缘边缘距离
j\,Hq uTR 查手册表11—2 28
a{?`yO/ 2 16
>lD*:#o 外箱壁至轴承端面距离
$6&P 69< = + +（5 10）
lu]Z2xSv 50
1 pT
v6 大齿轮顶圆与内箱壁距离
bp'qrcFuiL >1.2
u!&w"t61Nd 15
t#kPEiD 齿轮端面与内箱壁距离
{i:5XL >
q T16th[D 10
[31vx0$_p 箱盖，箱座肋厚
m\3r<*q6 /3MTutM|<X 9
G rwoV~ 8.5
R"j6 w[t n 轴承端盖外径
H9c +（5 5.5）
6usy0g
D 120（1轴）
^uU'Qc4S= 125（2轴）
t>04nN_@,s 150（3轴）
?dWfupO{ 轴承旁联结螺栓距离
3YtFO;- I'23$IzPA 120（1轴）
fS( )F*J 125（2轴）
$!+t2P@d.5 150（3轴）
x~7_`=}rO 九 轴的设计：
UfE41el: 1高速轴设计：
MNy)= d&<P ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
am PC C ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
.JR"|;M} 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
a@1 r3az 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
Ch`nDIne L3=B+ +2=16+10+2=28。
b!>w4MPe 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
|!0R"lv'u 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
O@.afk"{ 查手册51页表4-1得：
8,E#vQ55}( 得：e=5.9＜6.25。
b4_"dg~gK 段装配轴承所以 L6= L3=28。
.Yl*kG6r 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
l\vvM>#S 作用在齿轮上的圆周力为：
oXC ZpS 径向力为
=r<0l= 作用在轴1带轮上的外力：
'IaI7on 求垂直面的支反力：
9*?H/iN@p? *`}4]OGv. W] 8t p@ 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
5W0' r'{ >[4;K&$B 7l-` k 求水平面的支承力：
n&?]GyQ 由 得
4o: N
N X AP=y3 N
l:!4^>SC 求并绘制水平面弯矩图：
$,vZX u|Qw 8[\(*E}d!X a '/yN{?p 求F在支点产生的反力：
#}^ kMD > V^qZ~US B3
mD0 求并绘制F力产生的弯矩图：
x6,kG X@,xwsM%tb ]jWe']T F在a处产生的弯矩：
jV_Eyi3 b";w\H 求合成弯矩图：
:!vDX2o)\ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
|?c
v5l7E Dh*>361y- H}}]Gh.T 求危险截面当量弯矩：
i8$tId 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
C[j'0@~V:B >\Qyg>Md] 计算危险截面处轴的直径：
7)S ;VG k 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
^s@?\v 9v(&3, )a 因为 ，所以该轴是安全的。
%eoO3"// 3轴承寿命校核：
opz.kP[e, 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
v})0zz?,1 按最不利考虑，则有：
>@b7 0X!J] RRaGc )B 则 因此所该轴承符合要求。
-I1Ne^DZn4 4弯矩及轴的受力分析图如下：
-9"hJ4 \h6_m)*H4 5键的设计与校核:
(r cH\ 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
w.qpV]9> 采用A型普通键:
cdL$T6y 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：
;0V{^ 中间轴的设计：
*iB_$7n` ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
@DT$ {,.49 ②根据课本第230页式14-2得：
w <
p 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。
YQ>M&lnQ< 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
%g3@m5& 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
w{[OtGIi3 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
9C5w!_b@ 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。
M%f96XUM ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
48]1"h%*qB 作用在2、3齿轮上的圆周力：
#vJDb |z N
q#Y%Y 径向力：
{z? e < 6xSdA;<+] `B;^:u 求垂直面的支反力
DSyfF&u C P@ '<OI ,R=Mr}@u 计算垂直弯矩：
u\zR WX |+//pGx Oy$ *ZG ) 求水平面的支承力：
kUAj Q> x|l[fdm5 lz X0B&: 计算、绘制水平面弯矩图：
yG?,8!/] r8XY" < XGZ1a/x;s 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
rmc0dm&l] kS[xwbE Le"$k su> 求危险截面当量弯矩：
HT/zcd)}# 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 ）
w">XI)*z L.bR\fE
Hep]jxp+ 计算危险截面处轴的直径：
m4(:H(Za n-n截面:
Z^9;sb,x m-m截面:
']1j M n 由于 ，所以该轴是安全的。
m sS5"Qr 轴承寿命校核：
g"|QI=&_J 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
KumbG>O uW!',"0ER D`3m%O(? 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
Ia:n<sZU ④弯矩及轴的受力分析图如下：
k}y1IW+3 ⑤键的设计与校核：
yhQv $D,^f 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
<R>qOX8 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
TFWV(<
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
,E W -21 根据挤压强度条件，键的校核为：
R[5*]$( b qsXK4` 所以所选键为:
%"V Y) 从动轴的设计：
tG(?Pm Q ⑴确定各轴段直径
0EfM~u ①计算最小轴段直径。
8D[P *?O 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：
B*E:?4(<P 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
E$m3Gg)s>N 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
=mYY8c Yl 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 。
5+dQGcE@ 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: 。
j?4k{?x ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
A 1x?_S"a 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。
-:t<%]RfY ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
# 4_'%~-e ⑦设计轴环 及宽度b
m&jh7)V 使齿轮轴向定位，故取 取
s QfP8}U ,
j`Fsr?]/ ⑵确定各轴段长度。
?UnOi1"v9 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
TO.?h! ['j_W$8n 因为 ,所以
*@|d7aiO 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
mR:G,XytxM ,TaaX I 其它各轴段长度由结构决定。
!VU [=~ （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
UN[rW0* 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
SU9qF73Y 作用在齿轮上的圆周力：
o :jLM7$= B ?96d'A 径向力：
4- z3+ e :VC# \/f 求垂直面的支反力：
Wf gs[ Au,xIe!t 5hak'#2 计算垂直弯矩：
+xMK.*H]W 6f/>o$ .m
hX( :xc 求水平面的支承力。
CsG1HR@ V6Ie\+ @.\ IT]D ; 计算、绘制水平面弯矩图。
)?RR1 P-ID 1\t}pGSOeh Lw<?e; 求F在支点产生的反力
thcj_BZ8 o^%4w>| k/hE68<6i 求F力产生的弯矩图。
JPW+(n|g
Y,z15i3j? 9{_D"h}} F在a处产生的弯矩：
1wSJ w Rf2$k/lZ 求合成弯矩图。
Q`}1 B 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
\xJTsdd kb{h ` 求危险截面当量弯矩。
'|Dm\cy 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
+[@Ug `5M pH5"g"e1 计算危险截面处轴的直径。
FC+K2Yf1=0 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
' p,QI> >:%YAR` 考虑到键槽的影响，取
Kg^L
4Q 因为 ，所以该轴是安全的。
?-[.H^]s~ （5）．轴承寿命校核。
5-l cz)DO 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
X+"8yZz3? 按最不利考虑，则有：
8 &: *< 则 ,
,!U 5; 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
sI4Ql0[ （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
m:A 7*r[ （7）键的设计与校核：
"mr;|$Y 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
95jJ"4 a+ 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
?zp@HS a9 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
ciO^2X 因为L6=122初选键长为100,校核
{tn%HK"> 所以所选键为: .
C* Avu 十 高速轴大齿轮的设计
] >-#T 因 采用腹板式结构
_=@9XvNM 代号 结构尺寸和计算公式 结果
!/O c )Yk 轮毂处直径
BoJ@bOe# ];bB7+ 72
gn"_()8cT 轮毂轴向长度
o
ms tJ9 99 /fI 84
so_ 倒角尺寸
(:W=8G,p KIO{6 1
P<y d 齿根圆处的厚度
tAH,3Sz( / |mvy@hm 10
:{<( )gfk 腹板最大直径
4h wUH {:M5t1^UC 321.25
?h4-D:!$ L 板孔直径
Rg~ ~[6G> =B O} hk 62.5
)P>Cx zs 腹板厚度
k6 -.XW x gP/BK2" 25.2
3#vhQ*xU 电动机带轮的设计
~L
j[xP <*u[ < 代号 结构尺寸和计算公式 结果
\2,7fy' H ^P uC ( 手册157页 38mm
p \5DW' o<2 H~2/ _
h\wH; 68.4mm
* Zb-YA KrN#>do&< H: q(T
>/w 取60mm
zM?JLNs]<{ Qe<D X" F aO=<jYi 81mm
Fa78yY+6 16=tHo8| f6n'g:&.W 74.7mm
@WVpDhG Ht#5;c2/ qD:3;85 10mm
)HWf`;VQ "1P 8[ ,&$=2<Dx 15mm
< wV?B9j X=]FVHV; g2p/#\D\J 5mm
`[x`#irD 十一.联轴器的选择：
T^YdAQeE 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。
0X =Yly*m@ 十二润滑方式的确定：
L/,#: J 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。
A+i|zo5p=k 十三.其他有关数据见装
