1、输入齿轮的各项参数：
H@.j@l 1)X%n)2pr 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；
pTX{j=n! s-J>(|
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；
j"7 z ZOi8)Y~ 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
Ul )2A oOnk,U 3、插入基准曲线（草绘）：
h 1:uTrtA p9y
"0A| 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：
IF(W[J Yy@;U]R w$u =_ 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ :w_Zr5H] 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
s
'u6Ep/V 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
j]6 Z*AxQ 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
![18+Q\ 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
-:h5Ky" 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
2kp.Ljt@ 减速箱输出轴功率 马力，
9N:Bu'j&/ 二、 传动装置总体设计：
&gw. &/t 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
z
AacX@ 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
(dLt$<F 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：
pej/9{*xg( ?kI-o0@O. 三、 选择电机
pn{Mj 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
Zm >Q-7r9 －带传动效率：0.96
pLE|#58I －每对轴承传动效率：0.99
zQMsS －圆柱齿轮的传动效率：0.96
y+)][Wa0 －联轴器的传动效率：0.993
xa[<k >r3 —卷筒的传动效率：0.96
Zz'(!h Uy 说明：
rp6Y&3p. －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
0m(/hK Xai , 4_ztIr 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
F42r ]k 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：
O[+S/6uy +y! dU{L^ 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
j7 K9T 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：
fIu5d6;' 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
Ek~Qp9B r/min 额定转速
8 P.t r/min 重量 总传动比
bae .?+0[ 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
5)+(McJC 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
mT
<4@RrB 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
[
d pd-s 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
Kn SXygT 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：
gbL99MZ@~ (YVl5}V 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
\bw7 1( Q 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
S7N3L." 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
5"u-oE& 总传动比：
= QHW>v 分配传动比：取 则
7Vr .&`l 取 经计算
IAf,TKfe 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
&?IOrHSv! 五 计算传动装置的运动和动力参数：
8>RGmue 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
Q#w ASd. ——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。
. Qg! _C 1. 各轴转速：
z9}rT<hy Q.7Rv
XNw8 [yM{A<\L 2各轴输入功率：
S5*wUd*p# M7-piRnd4 2+M(!FHfy Dq/[ g,( 3各轴输入转矩：
\[Op:^S mf=, 6fx28 8W)3rD>
.'mmn5E <?kr"[cQeP 运动和动力参数结果如下表：
\j !JRD+j 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
s\_-` [B0 输入 输出 输入 输出
$,otW2:) 电动机轴 3.67 36.5 960
- l8n0P1+ 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
5\8Ig f> 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
UeV2`zIg` 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
zYO+;;*@ 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
3P 3x^NI 六 设计V带和带轮：
Vh$~ ]>t:f 1.设计V带
?`V%[~4_I ①确定V带型号
E#JDbV1AC 查课本 表13-6得： 则
rV d (H 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
IE.JIi^w 查课本第206页表13-7取 。
)28Jz6.I 为带传动的滑动率 。
Idop!b5! ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
~z#Faed=a ③取V带基准长度 和中心距a：
?6+GE_VZ 初步选取中心距a： ，取 。
Rcs7 'q 5 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： 。
';us;xR# ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
9_V'P]@ ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
h.>6>5$n 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
vNlYk o)F^0t |C?<!6.QmV EF=0.1
km,}7^?F0r =1.37+0.1=1.38
Y,I0o{,g 4N&
VT" G 5w: \g< M\3f EF=0.08
lfG]^id' '<5Gf1 @| *2N$l>ql:k 8`XpcK-0 查课本第202页表13-2得 。
LL|$M;S
查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
pqFgi_2m =0.95+0.009=0.959
O&!>C7 T V\21 5jD2%"YUV s <Pk[7`* Bm2" } = qFp } + s gfG Mu0FjB 则
c dVh_"[ 取 根。
[R*UP a 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：
RX}6H<5R 作用在轴上压力：
DcaVT]" 。
Ic/D!J{Y 七 齿轮的设计：
;W,XP#{W 1高速级大小齿轮的设计：
1.U5gW/3L 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。
^_
L'I%%[ ②查课本第166页表11-7得： 。
z[Xs=S!]I 查课本第165页表11-4得： 。
=UYZ){rt9E 故 。
fa9c!xDt 查课本第168页表11-10C图得： 。
Fl<|/DCg 故 。
0*S]m5#; 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+S33r{ 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
;4p_l w@ 则 取
}wRHNBaEB 实际传动比：
!]=[h 传动比误差： 。
z}&w7 O#
齿宽： 取
"_t2R &A 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
u^T)4~( ④验算轮齿弯曲强度：
@T [}] e 查课本第167页表11-9得：
BC0SSR@e 按最小齿宽 计算：
&Iv3_T<AF 所以安全。
tQE=c 7/M ⑤齿轮的圆周速度：
=EwC6+8*M 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
D_ er( 2低速级大小齿轮的设计：
xR
`4< ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
'z7,)Q&8 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
ew
-5VL ②查课本第166页表11-7得： 。
,p aD/ 查课本第165页表11-4得： 。
XA75tU [# 故 。
vpu20?E>5z 查课本第168页表11-10C图得： 。
?4v&TB@ 故 。
~x;1&\'k 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
\nT, NV11 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
uLXMEx<^ hAq7v']m 取 则 取
&6
.r=,BO 计算传动比误差： 合适
s<,[xkMB 齿宽： 则取
OhMnG@@ 低速级大齿轮：
7(c7- 低速级小齿轮：
W(U:D ?e ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
t@(S=i7}- 按最小齿宽 计算：
|3 5"V3bs 安全。
t;X
!+ ⑤齿轮的圆周速度：
t Dn{;E D< 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
xQ4 5B` $ 八 减速器机体结构尺寸如下：
;LEO+,6 名称 符号 计算公式 结果
Y&M}3H>E 箱座厚度
_Bh-*e2k ^y:! =nX^ 10
Mg3>/! 箱盖厚度
FVw;`{ /J{
e _a 9
5n,?&+*L 箱盖凸缘厚度
<j
CD^ m/}(dT ; 12
0
_ 4p>v: 箱座凸缘厚度
PNVYW?l b
{fZU?o 15
w0W9N%f#= 箱座底凸缘厚度
n:QFwwQ`Q; rjsqXo:9 25
JG6"5:: 地脚螺钉直径
S
?v^/F i$`OOV=/e M24
2^Y@e=^A 地脚螺钉数目
.A 12Co 查手册 6
YT:])[gVV 轴承旁联结螺栓直径
g Mhn\ G.Z4h/1< M12
2|a@,TW}- 盖与座联结螺栓直径
Y\#+ -E =（0.5 0.6）
Tgxxm M10
2Cy">Exl 轴承端盖螺钉直径
w.v yEU^ =（0.4 0.5）
k Qm \f 1 /@ lZ )1de<# qM 10
VI:EjZ/|a 视孔盖螺钉直径
z +NxO !y =（0.3 0.4）
gN"Abc 8
H# P)n
R
M 定位销直径
M@)^*=0H =（0.7 0.8）
4DGc[ 8
ruqx #]- ， ， 至外箱壁的距离
Hz A+Oi 查手册表11—2 34
2R W^Nqc9 22
#L,>)Xk jS 18
d:|(l^]{r ， 至凸缘边缘距离
~n)gP9Hv 查手册表11—2 28
VE_% /Fs, 16
fMg3 外箱壁至轴承端面距离
mC-'z = + +（5 10）
"v %|&@ 50
\gtI4zl*J 大齿轮顶圆与内箱壁距离
#~ikR.-+Eq >1.2
k2]Q~ 15
Gvo|uB# 齿轮端面与内箱壁距离
1rhEk|p GZ >
'V H%cz* 10
c{X>i>l> 箱盖，箱座肋厚
i^Ba?r;* s]=bg+v?j 9
RDFOUqS 8.5
3WH"NC-O< 轴承端盖外径
|j i={ +（5 5.5）
s#f6qj 120（1轴）
xRTr< j0s 125（2轴）
SLCV|@G 150（3轴）
o>3g<- ul 轴承旁联结螺栓距离
MXQ S6F# A'jw;{8NpF 120（1轴）
FrPpRe %! 125（2轴）
.tFMa: 150（3轴）
]t 4 9Efw 九 轴的设计：
u<}PcI. 1高速轴设计：
Q#wl1P ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
RA 5*QW
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。
I $5*Puy# 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。
?/EyfTex 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
6Vq]AQx L3=B+ +2=16+10+2=28。
$ U~3$*R 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
O( P
,! 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
627xR$U~ 查手册51页表4-1得：
S7/0B4[ 得：e=5.9＜6.25。
wF@mHv 段装配轴承所以 L6= L3=28。
\&|zD"* 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
=CCxY7)M+. 作用在齿轮上的圆周力为：
rSGt`#E-s. 径向力为
M=HP!hn 作用在轴1带轮上的外力：
p_ K` `JE 求垂直面的支反力：
k@,&'imx |?a 4Nl ?
+N~?_5lv\s 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
WJB/X"J zVSbEcr,C~ ."8bW^: 求水平面的支承力：
ig] hY/uT 由 得
*58`}] N
j|WuOZm\0 N
M*& tVG 求并绘制水平面弯矩图：
=*ZQGM 3w c 5 jd
q[0 9/La _ :K 求F在支点产生的反力：
@ D<KG Sk'S`vH I eQF+Xz 求并绘制F力产生的弯矩图：
;k<n}shD 9`3%o9V9Y Cfz020u`g F在a处产生的弯矩：
3 19 &: K1vm
[Ne 求合成弯矩图：
d=q&UCC 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
< ($'jlZ P^1+;dL, D ev bqBb21b 求危险截面当量弯矩：
6NvdFss'A{ 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
m'
LRP:9v L uLnmnmB 计算危险截面处轴的直径：
%*>ee[^L , 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：
`ViF Y
GMY"*J<E 因为 ，所以该轴是安全的。
q.
%[!O 3轴承寿命校核：
SBj9sFZ 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
4h|48</ 按最不利考虑，则有：
|_=o0l f DO r()X 则 因此所该轴承符合要求。
%:^|Q;xe 4弯矩及轴的受力分析图如下：
;:w ?&4 {"c S:u 5键的设计与校核:
(c{<JYEC 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 ： ,
oZ)\Ya= 采用A型普通键:
!9$xfg } 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：
F?+K~['i 中间轴的设计：
,ZVC@ P,L ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
{AJcYZV ②根据课本第230页式14-2得：
pH?tr 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。
gtcU'4~ 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
|j[=uS 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
YQ B. 3 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
JN 9
W:X. 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。
sCX 8 ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
Zcaec# 作用在2、3齿轮上的圆周力：
\= M*x N
F2;k 6M@ 径向力：
7?@s.Sz|fV 9~6FWBt (s/hK 求垂直面的支反力
g$qNK`y \]uo^@$bm 1 LgzqRq 计算垂直弯矩：
O23dtH 07zbx6:t }CR@XD}[ 求水平面的支承力：
yQ33JQr 7=YjY)6r^ %;SOe9 计算、绘制水平面弯矩图：
<X7x &^R0kCF` ryd*Ha">I 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
{8NnRnzU )G7")I J/X D ^ mfWJS 求危险截面当量弯矩：
}Q 7 ~t u 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
r!qr 'Ht< I8|7~jRB +?xW%omy 计算危险截面处轴的直径：
& E@8 z& n-n截面:
ZDVz+L|p m-m截面:
F`l r5 由于 ，所以该轴是安全的。
)qGw!^8 轴承寿命校核：
Ppw0vaJ^ 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
R %QgOz3` MGH(= w1 , _K /e 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
95.m^~5 ④弯矩及轴的受力分析图如下：
G(LGa2;Zg ⑤键的设计与校核：
/{eD##vhP 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
O|t@p=] 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
JLS|G?#0 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
SxC 根据挤压强度条件，键的校核为：
7*bUy)UZ /D]?+< h1 所以所选键为:
l_K =7\N 从动轴的设计：
z(sfX}% ⑴确定各轴段直径
8IErLu } ①计算最小轴段直径。
BDW%cs 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
wS*An4%G 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
xPFNH`O& 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
3I87|5V,Z ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
]>E)0<t ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
&5 ]&6TD6 ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
Te%2(w,B ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
J{W <6AK\S ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
_9%R
U " ⑦设计轴环 及宽度b
3b1;f)t 使齿轮轴向定位，故取 取
F iZe4{(p ,
Qh4@Nl#Ncf ⑵确定各轴段长度。
R`? '|G]P 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
fi5x0El
D%L}vugxK 因为 ,所以
('H[[YODh 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
jV 83%%e H Aq 其它各轴段长度由结构决定。
'CE3
|x\%K （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
f+#^Lngo 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
`Sh#>
Jp 作用在齿轮上的圆周力：
)%8 ;C]G; PuKT0*_ 7 径向力：
,>H(l$n pLB~{5u>;- 求垂直面的支反力：
cg16| lX^yd5M&f J$' Q3k 计算垂直弯矩：
T$ <l<.Qd x|>N .m
(/x%zmY;/U 求水平面的支承力。
AfU~k!4` TQXp9j uK %Vf3r9
z 计算、绘制水平面弯矩图。
|y,%dFNLf ulY8$jB 6[r-8_ 求F在支点产生的反力
Mf 7 Z5 N3J T[7 nnP] x [ 求F力产生的弯矩图。
3em&7QM _!vxX ] )U6-&-07 F在a处产生的弯矩：
l* ~ ".q;S P0 R8
f 求合成弯矩图。
,ALE fepo 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
m tPmVze s8i@HO 求危险截面当量弯矩。
Fj q~^_8 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Wq5 Nc \^l273 计算危险截面处轴的直径。
8G GC)2 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
zk\YW'x|r IP#w 考虑到键槽的影响，取
CN7
2 E 因为 ，所以该轴是安全的。
a]JQZo1$ （5）．轴承寿命校核。
J |$(O$hYy 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
oP[ R?zN 按最不利考虑，则有：
d A[MjOd3 则 ,
O,$
?Pj6 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
uT")j,tz （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
75>)1H)Xm （7）键的设计与校核：
-0pAj}_2} 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
UEm~5,>$0 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
#*J+4a w3 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
`5J`<BPs 因为L6=122初选键长为100,校核
u 2)#Ml 所以所选键为: .
OI@;ffHSW 十 高速轴大齿轮的设计
G@Jl4iHug" 因 采用腹板式结构
@;^ 7kt 代号 结构尺寸和计算公式 结果
C r A7lu' 轮毂处直径
u~JCMM$ !(% ^Tg= 72
p\>im +0oh 轮毂轴向长度
dV~d60jOF #kmZS/" 84
@<n8?"{5S 倒角尺寸
qD#E, "% kNqIPvuMr 1
h'QEwW 齿根圆处的厚度
APne! 1Tb'f^M$ 10
ap
5D6y+ 腹板最大直径
A2C|YmHk 3#d? 321.25
PO$
OX w 板孔直径
'4T]=s~N }3^b1D>2O 62.5
MfJs?N0 腹板厚度
<'Pp u -Hx._I$l 25.2
vt(A? $j|A 电动机带轮的设计
7 3 Oo; @i" ^b 代号 结构尺寸和计算公式 结果
E0SP @)R6!"p 手册157页 38mm
bwr}Ge *8WcRx JGLjx"Y 68.4mm
~F{u4p7{N bD: y u vX9B^W||x 取60mm
5O7 x4bY s#nd:$p3 *E"OQs I l 81mm
Rh L!Z z AV t(e6H [~%\:of70n 74.7mm
_Q S +{
; aI`4; !awsQ!e| 10mm
bOY<C%;C
;Wo\MN 9rd7l6$R" 15mm
D09/(%4j v ? 9 _&] B 5mm
KX|7mr90K 十一.联轴器的选择：
qjtrU#n 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。
2V-zmyJs5 十二润滑方式的确定：
t 7(#Cuv- 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。
6)@Y 41H]C 十三.其他有关数据见装
