1、输入齿轮的各项参数：
?mwD*LN3o V3"=w&2]K 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；
xXM{pd mya_4I
m 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；
hNzB4 p o_'p3nD 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
C+TI ]{t VY3& 3、插入基准曲线（草绘）：
-]QD|w3dp ariLG [:X 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：
$ C `;fA hRCed4qA zzyHoZJP 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 gXjV?"^kUl 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
!_"fP:T> 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
B&@?*^. 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。
nVi [ 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%。
`DC2gJKk% 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
~m$Y$,uH 减速箱输出轴功率 马力，
;1a~pF S 二、 传动装置总体设计：
-YCOP0 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
{HCz p,Y 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*`e$ 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：
BG<q IQd $f zaPD4. 三、 选择电机
@~%r5pz6 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
9<>wIl*T` －带传动效率：0.96
]bK=FIK2 －每对轴承传动效率：0.99
JhLgCn m －圆柱齿轮的传动效率：0.96
lR(+tj)9uO －联轴器的传动效率：0.993
D ^x-^6^ —卷筒的传动效率：0.96
VSSu &Q 说明：
"OdXY" G －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
PBp^|t]E> W' s F~P%AjAx' 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
sashzVwJ-= 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
vMm1Z5S/ | y2w9n0D 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
3h *!V6%q 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
6#HK'7ClL 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
`-p:vq` r/min 额定转速
EUxG Aj$- r/min 重量 总传动比
Ipf =ZD 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
^G.B+dG@`x 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
lQe%Yh
>rl 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
t$De/Uq 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
z& fwE$Nm 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：
=,UWX3`f ,d {"m)r< 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
s[w6FXt 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
~W{2 Jd 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
|563D#?c R 总传动比：
E/%9jDTQ 分配传动比：取 则
* iF]n2g: 取 经计算
|v$JCU3!A 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
RH&~+5 五 计算传动装置的运动和动力参数：
MpF$xzh 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
)3>hhuaa ——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。
K5xX)oV 1. 各轴转速：
.n~M(59 id1s3b; !lj| cT9 2各轴输入功率：
<c2'0I > w .?:S D LILQ\I<<' OUhqM VX9C 3各轴输入转矩：
/J WGifH jbS\vyG 'co V^~qy <|SRe6m 'LO^< 运动和动力参数结果如下表：
j4cwI90= 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
~2gG(1%At9 输入 输出 输入 输出
"-vW,7y 电动机轴 3.67 36.5 960
61)-cVC 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
&3n~ %$#N 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
F;7dt@5; 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
TzNn^ir=HX 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
H*$jc\
dC 六 设计V带和带轮：
Qm Ce>+ 1.设计V带
Ht&:-F+dm ①确定V带型号
K|:@Z 查课本 表13-6得： 则
V 7Ek-2M 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
TX&Jt% 查课本第206页表13-7取 。
! q M=a3 为带传动的滑动率 。
kNobl ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
IVA mV!.z ③取V带基准长度 和中心距a：
@NNq z 初步选取中心距a： ，取 。
i;_t I#:A 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： 。
G}ob<`o|" ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
VB, ?Mo}R ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
`s8{C
b=}1 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
,#L=v] fv dU`*|n) i5CK*"$Q EF=0.1
0a-0Y&lQm =1.37+0.1=1.38
\uza=e no9;<]4 ,Q
HU_jt d ysC4DS EF=0.08
l@\#Ywz b"#WxgaF 4 Dw@r{ 4DL) rkO 查课本第202页表13-2得 。
2gCX}4^3b 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
R F%KA[Dj =0.95+0.009=0.959
y&? 6FY 5sx1Zq7 .U?'i< h3z{(-~y >U]C/P[+ dAkgR~ >76\nGO 则
Q= /</| 取 根。
zhpt%7So ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
o! {w"K 作用在轴上压力：
#w\~& 0 。
oBzfbg8p 七 齿轮的设计：
{:]9Q Tq 1高速级大小齿轮的设计：
s3R(vd ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
[g:$K5\6 4 ②查课本第166页表11-7得： 。
Ai gS!- 查课本第165页表11-4得： 。
qT` k*i? 故 。
JST uXW 查课本第168页表11-10C图得： 。
P#XID 2; 故 。
b;cdIl!3 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：
.R./0Ot tx 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
ysQ,)QoiR{ 则 取
GJtZ&H 实际传动比：
z2 QP)150 传动比误差： 。
}5}.lJ : 齿宽： 取
T
QSzx%i2 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
:]^P1sH[ ④验算轮齿弯曲强度：
2gq9k}38 查课本第167页表11-9得：
|,!IZ-
th 按最小齿宽 计算：
.QN>z-YA6: 所以安全。
iT Ax=SG ⑤齿轮的圆周速度：
Ire\i7MF: 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
Xt@Z}B))pu 2低速级大小齿轮的设计：
7[5.> h ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
Gr^E+#; 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
glF; e T ②查课本第166页表11-7得： 。
|qmu _x \ 查课本第165页表11-4得： 。
BC&9fr 故 。
D~$r\ ]av 查课本第168页表11-10C图得： 。
fvF?{k> ~} 故 。
HLZ;8/|48m ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
LkK~%tY 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
twlk-2yT! .b6VQCS~9 取 则 取
6 Qy@UfB 计算传动比误差： 合适
h?;T7|^ 齿宽： 则取
>w^YO25q 低速级大齿轮：
T3pmVl 低速级小齿轮：
B9H@e#[ ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
b j"J' 按最小齿宽 计算：
,H19`;Q 安全。
U2wbv Xr5- ⑤齿轮的圆周速度：
_G.>+!"2/
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
<- D0 u?8 八 减速器机体结构尺寸如下：
Hr]h
J c 名称 符号 计算公式 结果
*Ie7{EhJ' 箱座厚度
M #=]
k ?Vdia:
10
o)2W`i & 箱盖厚度
2g>SHS@1> tGl;@V@Qj 9
-cSP _1 箱盖凸缘厚度
j(k:
@ km1~yQ"bH 12
vOc 9ZE 箱座凸缘厚度
A' /KUi :C65-[PSdO 15
Bxfc}vC. 箱座底凸缘厚度
Qe5U<3 {JZ ^,;z|f'% * 25
m$W < 地脚螺钉直径
t7 ?Zxq eQD)$d_5 M24
6^"=dn6K 地脚螺钉数目
|<.lW 查手册 6
q "<ac qK 轴承旁联结螺栓直径
Xp8]qH|K .D: Z{|.1 M12
'=G|Sq^aO 盖与座联结螺栓直径
KB'qRnkc =（0.5 0.6）
$d)ca9 M10
S!G(a"<W 轴承端盖螺钉直径
NNE <L;u =（0.4 0.5）
5i1>I=N "Za >ZRR MF'$~gxo 10
}c`fW& 视孔盖螺钉直径
0\@dYPa&C =（0.3 0.4）
(h5'9r 8
<Gt2(; 定位销直径
#&m0WI1 =（0.7 0.8）
]&i.b+^ 8
;ml)l~~YU ， ， 至外箱壁的距离
u
a~CEs 查手册表11—2 34
4x;/HEb7? 22
vpld*TL* 18
bLQ ^fH4ww ， 至凸缘边缘距离
0 0SbH$SU 查手册表11—2 28
_',pr Z* 16
Z6_N$Z.A 外箱壁至轴承端面距离
sM?M LB\Za = + +（5 10）
_-9@q e 50
I{lT> go 大齿轮顶圆与内箱壁距离
ni6{pK4Wqm >1.2
]"1`+q6i 15
GA ?87N 齿轮端面与内箱壁距离
ywb4LKD >
E !a |Xp 10
-#2)?NkeE 箱盖，箱座肋厚
)YX 'N<[ 'C:>UlzLy 9
_= NwQu\_F 8.5
B|4X}*@SX 轴承端盖外径
fVt9X*xK S +（5 5.5）
ND s!a 120（1轴）
sp5eVAd 125（2轴）
HVP"A3}KC 150（3轴）
t@R
?Rgu3 轴承旁联结螺栓距离
-|Y(V5] ;B?DfWX 120（1轴）
%c
[F;ug 125（2轴）
L. EiO({W 150（3轴）
~<k,#^"}X 九 轴的设计：
0\:( ageY? 1高速轴设计：
tX@_fYb ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
n []tXrhU 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。
FRS>KO=3 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。
p8\zG|b5 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
W t=| L3=B+ +2=16+10+2=28。
EC\yz H*X 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
W ]Nv33i
[ 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
5Pd"h S 查手册51页表4-1得：
aAA9$ 得：e=5.9＜6.25。
]]&M@FM2z 段装配轴承所以 L6= L3=28。
W3;#fa:[L 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
sz)oZPu| 作用在齿轮上的圆周力为：
* =wYuJ# 径向力为
9(L)&S{4K 作用在轴1带轮上的外力：
-W<vyNSr 求垂直面的支反力：
{O,{ c\ }j^\( 2 a9T@$: 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
Wa1,
p {fEwA8Ir 9:!gI|C 求水平面的支承力：
]\x y\\b/` 由 得
qpsv i.S N
TU GNq N
LK;k'IJ 求并绘制水平面弯矩图：
4mHvgnT!WA `d[1`P1i[ +8#_59;x 求F在支点产生的反力：
-CR?<A4mud 8?i7U<CB Ga^Zb^y 求并绘制F力产生的弯矩图：
n f.wCtf]. v9D22,K- 24/XNSE,- F在a处产生的弯矩：
}#qGqY*@LK ynB _"mg 求合成弯矩图：
jC3Vbm&ZZ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
~\cO"(y5:O :UbM ! W0C@9&pn6 求危险截面当量弯矩：
Ik[ s 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Ht-t1q Qq@G\eRo 计算危险截面处轴的直径：
d~?X/sJ t 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
v NeCpf W?We6.%
因为 ，所以该轴是安全的。
cwuO[^ S} 3轴承寿命校核：
a3VM ' 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
3VUWX5K? 按最不利考虑，则有：
#Cn Hf AxZD-| . 则 因此所该轴承符合要求。
#!9S}b$ 4弯矩及轴的受力分析图如下：
&tZG
@ oP2fX_v1x 5键的设计与校核:
gxT4PQDy 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 ： ,
-\y-qHgb/ 采用A型普通键:
R@*O!bD 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：
LFZ iPu 中间轴的设计：
}HG#s4 ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
b: (- ②根据课本第230页式14-2得：
C'!;J 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。
2T ES>} 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
{ K _kPgKS 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
Cv*x2KF
G 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
;), BW g 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'~/$=9 }
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
-3&G"hfK 作用在2、3齿轮上的圆周力：
{0@& OO:w N
HJC(\\~ 径向力：
\NG C$p n ph}j[Co ;ml
3 求垂直面的支反力
CAU0)=M `' 153M ] {i*2R^5 计算垂直弯矩：
Otz E:qe ]=EM@ X]y )ZF26 求水平面的支承力：
d$Y7u gU R]{dq^' jhGlG-^ 计算、绘制水平面弯矩图：
Gs*G<P" @[ 6,6:h| &5%dhc4&!& 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
`Ci4YDaz;k 6QNs\Ucb+ >|o_wO 求危险截面当量弯矩：
T%F0B` 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
>m'x8x B= 5y}
v{Ijt QR>
Y%4 ;h 计算危险截面处轴的直径：
O%f8I'u$ n-n截面:
& 48_2Q"{ m-m截面:
d"U(`E=H9 由于 ，所以该轴是安全的。
6] z }# " 轴承寿命校核：
vU*x2fVb} 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
ir:d'g1k y\F=ui e9^2,:wLB 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
XMRNuEU ④弯矩及轴的受力分析图如下：
xAwf49N~ ⑤键的设计与校核：
8z<r.joxC 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
ue 8qIZH 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
Hwm?#6\ 5 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
L fl-!1 根据挤压强度条件，键的校核为：
.1 QgK #)`A7 $/, 所以所选键为:
RiO="tX' 从动轴的设计：
D z_eB"} ⑴确定各轴段直径
"%@uO)A / ①计算最小轴段直径。
=Z sGT 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
!7U\J] 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
N8!TZ~1$ 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
gor <g))\ 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 。
a}d6o;li 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: 。
ze'.Y% ] ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
NNa1EXZ[ 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。
fj 4^VXD ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
#^ &j W ⑦设计轴环 及宽度b
M0-,M/]l 使齿轮轴向定位，故取 取
=f:(r'm?r. ,
Gqyue7;0, ⑵确定各轴段长度。
;t]|15]u 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
D22Lu ;E fw{,bJ(U 因为 ,所以
y~F<9;$= 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
,vG<*|pn E/za @W 其它各轴段长度由结构决定。
WA
LGIW （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
+#]|)V Z 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
[}3cDR 作用在齿轮上的圆周力：
}.:d#]g8 C$#W{2x%6 径向力：
I}v]Z m9 hteOh#0{ 求垂直面的支反力：
LxT rG)4 (G4'( 6 /qxJgoa 计算垂直弯矩：
W>L@j( da O S8_py .m
P Tnac 求水平面的支承力。
Lm.`+W 5 CtT~0 Y| \]Z&P,}w 计算、绘制水平面弯矩图。
u fw cF* 2z98 3^
F$*3@Y 求F在支点产生的反力
viuiqs5[Bi !*P&Eat 3#Y3Dz` 求F力产生的弯矩图。
*?8RXer PZ34 *q
#[ :w F在a处产生的弯矩：
> QI~`MiI )!C7bTv 4 求合成弯矩图。
g 2'x#%ET 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
b|Z LX: !"! i i$@ 求危险截面当量弯矩。
e k[kq[U9 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
6;JP76PD y`b\;kd 计算危险截面处轴的直径。
>38
Lt\ 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：
6wpU6NU ,#aS/+;[) 考虑到键槽的影响，取
Bn-J_-%M 因为 ，所以该轴是安全的。
j@ C0af （5）．轴承寿命校核。
u)7
]1e{ 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
SOH%Q_ 按最不利考虑，则有：
l.7d$8'\ 则 ,
pb$fb 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
n {=7 yK （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
ih!~G5Xi9i （7）键的设计与校核：
)nnCCR S6 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
E!@/N E\- 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
C<t RU5| 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
+=, u jO: 因为L6=122初选键长为100,校核
jvO3_Zt9 所以所选键为: .
kr{) 十 高速轴大齿轮的设计
o
PaZ 因 采用腹板式结构
!
IgoL&= 代号 结构尺寸和计算公式 结果
JmjxGcG 轮毂处直径
u0 BMyH .\)k+ R 72
!2tw, QM 轮毂轴向长度
sVcdj|j A |C_np^z2 84
\[k% )_ 倒角尺寸
K6(.K EW hBoP=X .~ 1
,|iy1yg( 齿根圆处的厚度
/u ?9S/ &<=e_0zT 10
+',^((o 腹板最大直径
?C~X@sq nF j- <! 321.25
UnjNR[= 板孔直径
*pK lA&_ + l.|kkZ? 62.5
qM*S*,s 腹板厚度
Q^|6J# o[9 Ym:{Mm=ud 25.2
Nor`c+,4 电动机带轮的设计
H1C%o 0CPY Pn J*Zea 代号 结构尺寸和计算公式 结果
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[!X>w&z| 手册157页 38mm
jjX%$Hr 7y;u} 1 g#Mv&tU 68.4mm
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. 取60mm
v#-E~;C cC $mD >r x 2pjW,I!` 81mm
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K`~BL= KI ;C+cE# =p5?+3" @ 5mm
{vLTeIxf.G 十一.联轴器的选择：
6 TY){P w 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。
a6k (9ZF 十二润滑方式的确定：
,7t3>9 -M" 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。
T7^ulG1' 十三.其他有关数据见装
