1、输入齿轮的各项参数：
JIxiklk S}cF0B1E* 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；
5B*qbM ,I`_F, 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[?kGR[ )gXT Rkmw 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
a$m_D!b~_ _- %d9@x 3、插入基准曲线（草绘）：
%F J#uQXZ Y<Q\d[3^F FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
~@P )tl> wmYvD< |$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 Ttv'k*$cP 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
WZ?!!
一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
H]Wp%"L 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
#El ejQ|? 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
5pJ*1pfeo 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
J]fS({(\I 减速箱输出轴功率 马力，
Mr* |9h 二、 传动装置总体设计：
. pvxh|V 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
uV~e|X
"9s 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
uTGcQs} 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
H/J<P d$p ~NNv>5 t5 三、 选择电机
J^ = {} 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
frqJN －带传动效率：0.96
;'3]{BGcU －每对轴承传动效率：0.99
]y LhJ_^ －圆柱齿轮的传动效率：0.96
N E=
w6 －联轴器的传动效率：0.993
l~1 AT% —卷筒的传动效率：0.96
lLCdmxbT 说明：
`o
si"o9 －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
J#7y<
s o:UXP Aj &p "( - 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
JD~a UB% 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：
g j+3y9 B*,?C ]0{ 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
)( bxpW 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：
~>%DKJe 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
<v$QM;Ff r/min 额定转速
sKfXg`0 r/min 重量 总传动比
aws"3O%
uW 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
ez*j jm 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
1S%}xsR0 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
Q)^g 3J 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
n
)K6i7]xk 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：
SLoo:) g:gB`8w? 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
"l,UOv c 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
@ls.&BHUP 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
)^
<3\e 总传动比：
>;n S 8{2o 分配传动比：取 则
K{b-TT
4 取 经计算
>. LKct*5K 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
~L4 eZ 五 计算传动装置的运动和动力参数：
\9/1L ?@ 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
2P5_zND ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
eb!_ie"D 1. 各轴转速：
f\K#>u*
Q OD+5q(!"a TnE+[.Qu 2各轴输入功率：
nG rVw& L2|aHI 1'l 6^YJ] w ZBc|438[ 3各轴输入转矩：
#WufZ18# P*G+eqX Q$=*a UU%G V(mn yI X+ f9q0 运动和动力参数结果如下表：
XDLEVSly7 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
JS W& rn 输入 输出 输入 输出
2Q ayM?k8 电动机轴 3.67 36.5 960
2)\vj5<~$ 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
MF.[8Zb 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
59!)j>f 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
h&'=F)5 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
F2>%KuM 六 设计V带和带轮：
{}\CL#~y 1.设计V带
`Q%NSU? ①确定V带型号
,Y!zORv<7 查课本 表13-6得： 则
n Ga1 a 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
Z> 74.r 查课本第206页表13-7取 。
PX EKV0y 为带传动的滑动率 。
_ #'9kx|) ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
3g'+0tEl ③取V带基准长度 和中心距a：
>q(6,Mmb 初步选取中心距a： ，取 。
f7+Cz>R 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： 。
D ,M@8 h, ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
'_o@V O ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
^:DyT@hQB5 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
#T% zfcUj 0.DQO; "ahvNx;x EF=0.1
oI@ 9}* =1.37+0.1=1.38
H/jm
f5 \ 4gXY$` @ xzikD,FV - ]Y wl EF=0.08
7~vqf3ON4J Z .Pi0c+ pFIecca w #s+Q{2s 查课本第202页表13-2得 。
tWk{ 1IL 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
! F7: i =0.95+0.009=0.959
`K?1L{p'4 9X]f [^ Q]\j>> LK+felL d etL jlE 4<}A]BQVkJ &jm[4'$
*z 则
=Ahw%`/&}] 取 根。
IVteF*8hU 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：
iz`jDa Q|1 作用在轴上压力：
p>p'.# M 。
7a<_BJXx 七 齿轮的设计：
kZ[mM'u# 1高速级大小齿轮的设计：
o}~3JBn T 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。
\_ -DyD#3 ②查课本第166页表11-7得： 。
2Xgx*'t\ 查课本第165页表11-4得： 。
>&hX&,hG 故 。
H#+xKYrp 查课本第168页表11-10C图得： 。
]{Ek[Av 故 。
jG8;] XP 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：
}m_t$aaUc1 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
k F - T G3 则 取
hTTfJDF 实际传动比：
,so4Lb(vG 传动比误差： 。
Wc;+2Hl[ @ 齿宽： 取
8]C1K
Zs 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
kCp)!hVQ ④验算轮齿弯曲强度：
/=ylQn3
* 查课本第167页表11-9得：
p7U TqK i 按最小齿宽 计算：
_?b;0{93u 所以安全。
$L&BT 0 ⑤齿轮的圆周速度：
f)^t') 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
evOb 2低速级大小齿轮的设计：
+/q0Y` v ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
/*P7<5n0 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
qLRE}$P ②查课本第166页表11-7得： 。
b *9-}g: 查课本第165页表11-4得： 。
O+FBQiv 故 。
vYzVY\ 查课本第168页表11-10C图得： 。
1S*P"8N}0h 故 。
+ *a7GttU 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
/q*KO\L 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
I MaYEO[ W p4K6x 取 则 取
d*%Mv[X:< 计算传动比误差： 合适
sR! +d:LJ4 齿宽： 则取
BWEv1' v 低速级大齿轮：
8.2`~'V 低速级小齿轮：
g)cY\`&W8 ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
Omb.53+ 按最小齿宽 计算：
%uuH^ A 安全。
tgW kX ⑤齿轮的圆周速度：
,'_( DJX 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
:gaETr 八 减速器机体结构尺寸如下：
dXO=ZU/N 名称 符号 计算公式 结果
A'~#9@l < 箱座厚度
*(nJX.7 ^j iE9k) 10
|."G ?* 箱盖厚度
y.ql#eQ , ;^ov~PPl 9
_H2tZ%RM 箱盖凸缘厚度
4k$0CbHx0 0etwz3NuW
12
>{F!ntEj 箱座凸缘厚度
l
$w/Fz LYNZP4(R 15
kF2Qv.5! 箱座底凸缘厚度
[' t8C sMX$Q45e 25
]b )!YP o 地脚螺钉直径
U2UyN9:6F o}W;Co M24
.FJ j 地脚螺钉数目
)-#i8?y3C 查手册 6
@Wz%KdXA 轴承旁联结螺栓直径
OA5f } + ~4+8p9f M12
lG 8dI\ ` 盖与座联结螺栓直径
1b+h>.gWar =（0.5 0.6）
b-4dsz 'ai M10
dm 2EH 轴承端盖螺钉直径
`x*/UCy\ =（0.4 0.5）
OF-WUa4t ) H+d.Y GVZ TDrC 10
L?Tu)<Mn 视孔盖螺钉直径
]*GnmG:D* =（0.3 0.4）
L5&K}F]r^ 8
d QDLI 定位销直径
{RJ52Gx ( =（0.7 0.8）
<k5`&X!+ 8
7P
c(<Ui+ ， ， 至外箱壁的距离
fOLnK
y# 查手册表11—2 34
/D8EI 22
u9,=po=+7f 18
G}q<{<+$ ， 至凸缘边缘距离
X7b!;%3 @ 查手册表11—2 28
LGXZx}4@; 16
IF
e+ B" 外箱壁至轴承端面距离
,A?{~?u. = + +（5 10）
_^-D _y 50
V4Qz*z% 大齿轮顶圆与内箱壁距离
[lZ=s[n. >1.2
CMFC"e S e 15
S NN #$8\ 齿轮端面与内箱壁距离
_C5n Apb >
E;$$+rA 10
] .`_,
IO 箱盖，箱座肋厚
[)0
R'xL6 \D ^7Z9 7 9
`}Eh[EOHJ 8.5
7<vy;"wB 轴承端盖外径
=CE HRny +（5 5.5）
!;jgzi?z 120（1轴）
EF eAr@nj 125（2轴）
N?zV*ngBS 150（3轴）
>ks3W Mm 轴承旁联结螺栓距离
/RMer
Xj \Me"'.F? 120（1轴）
j+ I*Xw 125（2轴）
y=wdR|b 150（3轴）
ss* 5.(y 九 轴的设计：
Y1|^>C#a 1高速轴设计：
vWuy ft * ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
JLml#Pu4 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。
Ls(&HOK[p 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。
:ET x*c 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
? S8$5 gA L3=B+ +2=16+10+2=28。
oH= 4m~'V 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
5R)[Ou. 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
G%Y*q(VrEu 查手册51页表4-1得：
t Z+0}d 得：e=5.9＜6.25。
MV9r5 |3- 段装配轴承所以 L6= L3=28。
s* @QT8% 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
!eV^Ah>PZ 作用在齿轮上的圆周力为：
1 T:)Zv' 径向力为
]bf' 作用在轴1带轮上的外力：
N=.}h\{0 求垂直面的支反力：
y)IGTW o % /~os2R bKTqX[ = 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
2lF WW(
/\nJ g^qz&;R] 求水平面的支承力：
IcRM4Ib))Q 由 得
%s]U@Ku(a N
coW)_~U| N
W31LNysH!; 求并绘制水平面弯矩图：
{n pOlV MK< /@6E3lh S 求F在支点产生的反力：
<1TlW
~q< ux%&lff c]S+70!n 求并绘制F力产生的弯矩图：
Oib[\O7[z 'W}~)+zK pHigxeV2 F在a处产生的弯矩：
w{RNv%hJ$= 8m oUK3w 求合成弯矩图：
Pv^(Q ] 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
v`@5enr ;O Q#@|D 4F}g( 求危险截面当量弯矩：
M?QQr~a 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
CX1L(Y[ F">Nrj-bs 计算危险截面处轴的直径：
tq2-.]Y@U 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：
M-{b &19l k 因为 ，所以该轴是安全的。
JHnk%h0 3轴承寿命校核：
<)r,CiS 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
A9NOeE 按最不利考虑，则有：
d4b 9rtM z4 GN8:~x 则 因此所该轴承符合要求。
iK$Vd+Lgc 4弯矩及轴的受力分析图如下：
.CIbpV?T r)) $XM 5键的设计与校核:
A@9U;8k 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
t-3v1cv" 采用A型普通键:
!l sy&6 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
Z'7 c^c7_ 中间轴的设计：
|! ?2OTY ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
tI/mE[W ②根据课本第230页式14-2得：
2U-#0,ll] 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
Zm"!E6`69 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
GN"M:L ^k` 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
)^*9oqQ 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
.6lY*LI 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
;t.SiA ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
z ^gDbXS 作用在2、3齿轮上的圆周力：
(mD-FR@# N
.WN;TjEg! 径向力：
>
gA %MT ;oN{I@}k ~9`^72 求垂直面的支反力
|G`4"``]k [TiT ff&LV V0SW 5
m 计算垂直弯矩：
B|Rpm^ | ~frPV8^DP -s?dzX 求水平面的支承力：
a'*5PaXU@/ .ruz l(6 Thht_3_C,f 计算、绘制水平面弯矩图：
qaC i)f!Dl DK#65H' ZNL;8sI?> 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
0- ;DN:> mVc'%cPaw ]yj4~_&O 求危险截面当量弯矩：
!Vp,YN+yN 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Egjk^:@ 7gZVg@ _D 7HQ 计算危险截面处轴的直径：
o2 T/IJP n-n截面:
Pq[0vZ_}dN m-m截面:
Se;?j- 由于 ，所以该轴是安全的。
Ww CK K 轴承寿命校核：
110>p 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
ul z\x2[Pf s)o ,Fi V1CSXY\2 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
_!$Up ④弯矩及轴的受力分析图如下：
!~w6"%2+7 ⑤键的设计与校核：
MQbNWUi 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
}v 'PY/ d. 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
Eezlx9b L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
]P}K3tN%] 根据挤压强度条件，键的校核为：
,
$D&WH r[UyI3(i^ 所以所选键为:
"Dmw - 从动轴的设计：
Nw3I ⑴确定各轴段直径
1"4nmw} ①计算最小轴段直径。
:xA e<Pq 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：
OH!$5FEc 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
j-C42Pfr 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
Dbkuh!R ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
^ T:qT*v ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
"M5ro$qZ} ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
\ /x)BE, 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。
]\os`At ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
vhE}{ED ⑦设计轴环 及宽度b
LBbo.KxAe3 使齿轮轴向定位，故取 取
X, JWLS J ,
'7O{*=`oj ⑵确定各轴段长度。
ai; gca_P# 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
x>8 }|ou eN2 k8= 因为 ,所以
B;D:9K 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
23u1nU[0 #by9D&QP] 其它各轴段长度由结构决定。
v{r K_jq （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
n[MIa]dK 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
13>3R+o 作用在齿轮上的圆周力：
zoJkDr=jn =Zb"T5E 径向力：
{KpH| i -Y jv&5 求垂直面的支反力：
h2/1S{/n] 1VyO?KX ' +N(YR3 计算垂直弯矩：
K^cWj_a" OL
]T+6X .m
c^[1]'y 求水平面的支承力。
|>/&E ElD lA
Ck$E HBga'xJ 计算、绘制水平面弯矩图。
nGJIjo_I ]stLC; nI BqEubP(si 求F在支点产生的反力
>s 8:1l @IyH(J],h xO9]yULgu 求F力产生的弯矩图。
6t mNfI34 '__3[D B 1ZHV^ F在a处产生的弯矩：
divZJc eS@!\H x 求合成弯矩图。
zs]/Y 2 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
3NxaOO` E[Ws} n. 求危险截面当量弯矩。
MCrO]N($b 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
tU2t o V 6q uWO2x 计算危险截面处轴的直径。
a_i QlsU 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：
[|;Zxb: @01D1A 考虑到键槽的影响，取
pv?17(w(\ 因为 ，所以该轴是安全的。
>~wk （5）．轴承寿命校核。
R#Nd|f< 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
Nec(^|[ 按最不利考虑，则有：
~ :b:_ 5" 则 ,
qxcBj 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
[?f.0q （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
=&*QT&e （7）键的设计与校核：
( #l_YI
- 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
0qd;'r< 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
=wR]X*Pan 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
O\8|n iW| 因为L6=122初选键长为100,校核
Lvj5<4h; 所以所选键为: .
IOSoc 7+" 十 高速轴大齿轮的设计
\gzwsT2& 因 采用腹板式结构
<pl 2
dxy 代号 结构尺寸和计算公式 结果
w3bH|VnU8; 轮毂处直径
tDLk ZC P @G$<6CG\ 72
llG#nDe 轮毂轴向长度
"%f5ltut3 K,,@', 84
^Er`{|o6u 倒角尺寸
A%w]~ chC9 WT!\X["FI$ 1
< VxpMF 齿根圆处的厚度
FR6I+@ oX~ K#sb"x` 10
'>mb@m 腹板最大直径
?*mbce[ ~S_IU">E 321.25
ST8/
;S#c
板孔直径
P $
dgO pD6g+Taj 62.5
F*] . 腹板厚度
eF;1l<< g!Yh=kA'N 25.2
=
hX- jP 电动机带轮的设计
'=5_u /Vd#q)b%T 代号 结构尺寸和计算公式 结果
Fx:e n|g p}zk&` 手册157页 38mm
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4O YB1DL ^ : N3c)ce7[ 68.4mm
p{svXP K GJt9hDM$0 xA'#JN<* 取60mm
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/D]r "- 十一.联轴器的选择：
?F!J@Xn5 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。
u,SZ-2K!7~ 十二润滑方式的确定：
OSi9J.]O 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。
E^W*'D 十三.其他有关数据见装
