1、输入齿轮的各项参数：
)RgGcHT@ a?h*eAAc. 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；
,MPB/j^o5! (.Y/ 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；
26?W
nu60 I{' f|+ 1 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
xgu `Q`~ >R,'5:Rw 3、插入基准曲线（草绘）：
QF2q^[>w 6 O Wp%v_y] 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：
n"Veem[_4g uP $ Cj g^ Yl TB 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 u^Ku;RQo 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
w8Q<r. 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
75T_Dx(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。
E_z;s3AXQ 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%。
BimjQ;jtI 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
'wasZ b<^ 减速箱输出轴功率 马力，
B _`y|sn 二、 传动装置总体设计：
6Q&r0>^{ 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
h Ov={: 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。
qVqRf.-\ 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：
V gb *% I (:V>Hjt 三、 选择电机
^[ E' 1$D 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
o Pci66 －带传动效率：0.96
d$ACDX2 －每对轴承传动效率：0.99
0-Y:v(| . －圆柱齿轮的传动效率：0.96
^)!F9h + －联轴器的传动效率：0.993
1F'1>Bu~ —卷筒的传动效率：0.96
`^JJ&)4iv 说明：
Qp,DL@mp>8 －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
2aZw[7s Qhi '') Q 7tM9u5FF 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
gF=jf2{YX 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：
UV
4>N gJiK+&8I 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
r~-.nb"P 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：
v44}%$ 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
V"o7jsFH6n r/min 额定转速
hVT~~n`Rj r/min 重量 总传动比
rB~W Iu 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
3ya1'qUC 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
,d+fDmm3 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
qW:)!z3\ 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
=\#%j|9N9 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：
.MW @; V-I(WzR9y 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
'3]p29v{ 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
iB0WEj[? 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
r=/ ;iH?UH 总传动比：
_\PNr.D 8 分配传动比：取 则
\I- #1M 取 经计算
w@-PqsF 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
B_U{ s\VY 五 计算传动装置的运动和动力参数：
.#u_#=g? 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
L9Z;:` `p ——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。
|{* }| 1. 各轴转速：
,/&'m13b/L !MD NE*_ U-k+9f 0 2各轴输入功率：
f'I z
G.R [XRCLi} [3l*F `~eX55W 3各轴输入转矩：
bPD`+: A_ cfox7FmW t kQH\5 v%k9M{ Nw& !}#m 运动和动力参数结果如下表：
Mypc3 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
""Zp:8o 输入 输出 输入 输出
+')f6P;t>= 电动机轴 3.67 36.5 960
Qu5UVjbE, 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
{e|*01hE 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
BR^7_q4q 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
I)q,kP@ yY 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
+_v$!@L8 六 设计V带和带轮：
x:vu'A 1.设计V带
;!91^T l ①确定V带型号
nzjkX4KV 查课本 表13-6得： 则
yc2/~a_ Gx 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
4L-:*b_v\ 查课本第206页表13-7取 。
AM"Nn
L" 为带传动的滑动率 。
Q'+MFld ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
LA_3=@2.H ③取V带基准长度 和中心距a：
e{;OSk`x 初步选取中心距a： ，取 。
/vY_Y3k# 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
I$Qs;- ( ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
gH2,\z `[4 ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
Y +4o B 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
{X2`&<i6 uj%skOD6Z ) xbO6V EF=0.1
jENr>$ $ =1.37+0.1=1.38
< APB11 B!gGK|8 "'g[1Li f:g,_|JD$ EF=0.08
22kp l)vbU ^qCkt1C-M Qr1e@ =B c PgfTT 查课本第202页表13-2得 。
k>dsw : 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
=n^!VXaL]] =0.95+0.009=0.959
J7C4V'_ {_(\` > v7% X@j]ji b}T6v
tvXW T!wo2EzE UgWs{y2SE. 则
:Rs^0F8)c 取 根。
Xtwun 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：
%Pksv} 作用在轴上压力：
i"|$(2 。
0-LpqX 七 齿轮的设计：
C^ Q tSha 1高速级大小齿轮的设计：
Q]rD}Ckv- ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
iK?b ~Q ②查课本第166页表11-7得： 。
{;2vmx9 查课本第165页表11-4得： 。
s >0Nr 故 。
e4~>G?rM _ 查课本第168页表11-10C图得： 。
}HE6aF62O 故 。
Kj=b[ e% ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
j)t+jcMUI 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
iHf-{[[Z 则 取
SuZ&vqS 实际传动比：
Qu,8t 8 传动比误差： 。
H+
h07\?
% 齿宽： 取
GE>[*zN 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
9N%JP+<89 ④验算轮齿弯曲强度：
mMMQ|ea 查课本第167页表11-9得：
% {6LUn 按最小齿宽 计算：
<p;k)S2J 所以安全。
Hi_ G ⑤齿轮的圆周速度：
' qdPw%d 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
K[chjp!$l 2低速级大小齿轮的设计：
ogFKUD*h&> ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
z} '! eCl 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
syip; ; ②查课本第166页表11-7得： 。
Ll MpS<2NO 查课本第165页表11-4得： 。
[ofqGwpDG 故 。
9w9 jp e# 查课本第168页表11-10C图得： 。
(M
=Y&M'f 故 。
UD~p'^.m_ 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
TpA\9N#$ 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
T32BnmB{ [FUjn I 取 则 取
A]L%dFK 计算传动比误差： 合适
iCP/P% 齿宽： 则取
=h(W4scgqX 低速级大齿轮：
4 @.|_zY 低速级小齿轮：
: S$l"wrh\ ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
Yxv9 按最小齿宽 计算：
K nhp*V? 安全。
iR$<$P5 ⑤齿轮的圆周速度：
p0.|< 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
&rDM<pO #- 八 减速器机体结构尺寸如下：
$8l({:*q0 名称 符号 计算公式 结果
`[zQf 箱座厚度
pf4 ^Bk}e _=
#zc4U 10
::n;VY2& 箱盖厚度
t6c<kIQ:-O A?TBtAe 9
@H !$[m3 箱盖凸缘厚度
E{HY!L[ B=
keBO](@ 12
"o& E2# 箱座凸缘厚度
+l^ LlqA "l={) =R 15
:a:[. 箱座底凸缘厚度
6io , uh! 7^} Ll@ 25
vi@Lz3}:: 地脚螺钉直径
(h']a! q.Nweu!jQ M24
.^) UO 地脚螺钉数目
lCW8 <g^ 查手册 6
R~bC,`Bh 轴承旁联结螺栓直径
Oo?,fw 5q@ LxDy,b M12
p8 wyEHB 盖与座联结螺栓直径
3cj3 u4y =（0.5 0.6）
$ _8g8r} M10
{;2i.m1 轴承端盖螺钉直径
% iJ%{{f` =（0.4 0.5）
H7i$xWs M Jj4Hd %7Kooq(i 10
>]'yK!a? 视孔盖螺钉直径
2?@j~I=s2h =（0.3 0.4）
GFSt<k)
8
9iN.3/T8 定位销直径
%tA57Pn> =（0.7 0.8）
uGdp@]z&8Q 8
F#xa`*AP ， ， 至外箱壁的距离
ry};m_BY 查手册表11—2 34
JT[*3 h 22
%}2@rLP 18
-#-p1^v} ， 至凸缘边缘距离
OPpjuIRv 查手册表11—2 28
W{XkV Ke1a 16
%/kyT%1 外箱壁至轴承端面距离
vUC! fIG = + +（5 10）
- ~O'vLG 50
&PcyKpyd 大齿轮顶圆与内箱壁距离
ujW1+Oj=~ >1.2
2E Q 6J 15
~Lfcg* 齿轮端面与内箱壁距离
]43[6Im >
#s5 pz8v 10
{>0V[c[~ 箱盖，箱座肋厚
89o)M5KQ ') +0nPV 9
\(I 6_a_{ 8.5
4^c- D 轴承端盖外径
jdeva t,&u +（5 5.5）
K|W^l\L t 120（1轴）
;??ohA"{5 125（2轴）
OLq
0V3m 150（3轴）
7J >Gd 轴承旁联结螺栓距离
rl:KJ\*D 4yMW^:@ 120（1轴）
b
hjZ 7= 125（2轴）
1;u4X `8 150（3轴）
:lcea6iO 九 轴的设计：
^Cz YDq 1高速轴设计：
\ zXlN 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^).W3SK] 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。
Ft%hh|$5y 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
=4C}{IL 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
,S[K{y< L3=B+ +2=16+10+2=28。
uMXc0 fs!$ 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
&!7+Yb(1 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
z xD,E@lF 查手册51页表4-1得：
+2 cs#i 得：e=5.9＜6.25。
~QG ?k 段装配轴承所以 L6= L3=28。
!J>A,D"- 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
Ru%|}sfd 作用在齿轮上的圆周力为：
1`r| op}, 径向力为
L3y5 a?G 作用在轴1带轮上的外力：
r $)$n&j 求垂直面的支反力：
upn8n vy4( x49 !{} "#^MUQ!a 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
a,'Cyv"> 90 { tI X s B}]yw 求水平面的支承力：
' | K.k6 由 得
K6\` __mLf N
2V#6q,2 N
C77D{@SM 求并绘制水平面弯矩图：
vM0_> 1nN _&{%Wc5W~F o sdOw8 求F在支点产生的反力：
wuK=6RL RpQ*!a~O 1/j$I~B 求并绘制F力产生的弯矩图：
oC dGQ7G} H~+xB1 Hw_o
w? F在a处产生的弯矩：
u?Hb(xZtg= %&] 1FhL 求合成弯矩图：
M$#sc`4* 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
D(Ix!G/ ?A=b6Um ;"7/@&M\m 求危险截面当量弯矩：
4_Rdp`x#J 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
~@c-* U ^#?&u 计算危险截面处轴的直径：
IlZu~B9c 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：
bAhZ7;T~ ;x[ pM_ 因为 ，所以该轴是安全的。
fp !:u 3轴承寿命校核：
/5a;_ 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
}OKL
z .5 按最不利考虑，则有：
}5S2p@W) +t\^ (SJ 6 则 因此所该轴承符合要求。
p]f&mBO* 4弯矩及轴的受力分析图如下：
[!+D <Y P.4E{.)( 5键的设计与校核:
XeUp r 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 ： ,
|$w* RI0C 采用A型普通键:
J%P)%yX 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
|^5 /(16 中间轴的设计：
pDDG_4E> ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
rc~Y=m ②根据课本第230页式14-2得：
zGs|DB 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
FN{/.?w( 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
*FPg#a+ 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
"Gh#`T0#a 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
Y^eX@dE FR 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
E Vz9WY ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
f)gGH 'yOQ 作用在2、3齿轮上的圆周力：
.ev\M0Dt N
1M+Zkak7p 径向力：
MSB%{7'o Yf ( im Z[;#|$J 求垂直面的支反力
ZQL B`n @ twbcuaCT W c ,BAa*]K 计算垂直弯矩：
vl~%o@*_ Qv !rUiXq |0w~P
s 求水平面的支承力：
u[[/w&UV., h#R&=t1,^ PJwEA 计算、绘制水平面弯矩图：
# _p jEE_D +K {d}26 $<$] 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
'}zT1F*
p= G- 8n Q0 SW;o7 求危险截面当量弯矩：
a@k.$ 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 ）
]
zIfC>@R
Ys+N,:#R 3:O +GQ* 计算危险截面处轴的直径：
;_bq9 x n-n截面:
pP
oxVvG{ m-m截面:
|+mOH#Aty 由于 ，所以该轴是安全的。
"S|(4BUJ( 轴承寿命校核：
A ?sNXhh 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
_DrnL}9I7 B{4"$Mi w*2^/zh 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
j, ZW[*M ④弯矩及轴的受力分析图如下：
-g$O OJB6 ⑤键的设计与校核：
YiBOi?h9 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
C &FN#B 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
59/Q*7ZJ L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
(V^QQ !: 根据挤压强度条件，键的校核为：
/J8o_EV 6BHPzv+Y 所以所选键为:
B~4mk 从动轴的设计：
- YAO3 ⑴确定各轴段直径
%N1T{ ①计算最小轴段直径。
Tu'E{Hw 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：
mR6E]TuM 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
u4C1W|x 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
vnF g%M! 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 。
JN)"2}SE 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: 。
ew/KZE ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
YBeZN98Nt 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。
Hq79/ wKj ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
h#;?9DP ⑦设计轴环 及宽度b
>Ziy1Dp 使齿轮轴向定位，故取 取
?Ip$;s ,
Z!k5"\{0pE ⑵确定各轴段长度。
e ^-3etx 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
:Z ]/Q/$ @s3aR*ny$ 因为 ,所以
0.3^ 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
./2Z?, s%hU*^ 8 其它各轴段长度由结构决定。
7- (>"75Q| （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
\}n !yYh( 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
pEJ #ad 作用在齿轮上的圆周力：
:R{x]sv ?@yank| 径向力：
,WzG.3^m ,q/tyGj 求垂直面的支反力：
_ Eszr(zJ ' "'D.,[W2 m]Hb+Y=;h 计算垂直弯矩：
w
5!ndu Ixyvn#ux ) .m
|2[S/8g! 求水平面的支承力。
;,()wH BJ_+z gf` qAnA=/k` 计算、绘制水平面弯矩图。
#IH<HL)t%e ~r{\WZ. |C&%S"*+D 求F在支点产生的反力
Ks9FnDm8 'nC3:U
#_?426Wfs 求F力产生的弯矩图。
XPGL3[w\V F]/L! as lU`#" F在a处产生的弯矩：
(rau 8
8Pl+yiB/o` 求合成弯矩图。
/>2A<{6\=P 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
) er?*^9Z uEc0/ a :. 求危险截面当量弯矩。
x e"4u JO 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
G5y]^P @>qx:jx(-S 计算危险截面处轴的直径。
T b5$ 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：
} IIK~d, n1fE daa7g 考虑到键槽的影响，取
V)_H E 因为 ，所以该轴是安全的。
YlZYS'_ （5）．轴承寿命校核。
U)O?|
VN^o 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
yEMX ` 按最不利考虑，则有：
!$%/
rQ 9 则 ,
xl1L4R)6D 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
Wq=ZU \Y （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
)x_W & *oZ （7）键的设计与校核：
^KaqvG$ed 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
CVyx lc> 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
Zj%B7s1A 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
t~+{Hr) #y 因为L6=122初选键长为100,校核
/Bg6z m 所以所选键为: .
=!1-AR%.^ 十 高速轴大齿轮的设计
0~PXa(!^K 因 采用腹板式结构
B,BOzpb( 代号 结构尺寸和计算公式 结果
+ cV5h 轮毂处直径
b Q|#_/? j`[y o AH 72
doxdRYKL 轮毂轴向长度
! 0>!tW Fy4 < 84
t z
+ 倒角尺寸
&;r'{$ 60U{ e}Mkb 1
+SZ%& 齿根圆处的厚度
}5TfQV6 ,T, B 0 10
?9wFV/ 腹板最大直径
z$I[kR%I{ ;*<{*6;=? 321.25
pQ[o3p!&9 板孔直径
Tb!B!m ^cKv JSY 62.5
L P0;n \ 腹板厚度
% +t Tv* 1q.MB 25.2
0,"n-5Im 电动机带轮的设计
mCC:}n"# G>_ 42Rp 代号 结构尺寸和计算公式 结果
"FLD%3 l yPzULO4 手册157页 38mm
X d19GP! #um1?V -Z/6;2Q 68.4mm
*1 ID`o [#,X$O> Gct&}]3p m 取60mm
\U<F\i j"D0nG, \ eyQo>( 81mm
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y cAi(K 15mm
L[QI 5N 56O<CgJF< sGDrMAQt 5mm
WW8L~4Zy 十一.联轴器的选择：
gqHH Hh 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。
2Xj-A\Oh~ 十二润滑方式的确定：
33v%e 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。
<' 4!G"_EP 十三.其他有关数据见装
