1、输入齿轮的各项参数：
#D4 `XhH{*Q"X 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；
[Q0V 5P~Q' 4/Y?e UQ 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；
(Kwqa"Hk4{ U
fyhd 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
1!KROes4 \4L ur 3、插入基准曲线（草绘）：
HMCLJ/ FDQ=$w}' > FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
pY`$k# 5 CtXbAcN2B Td'Mc -/ 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 VD$5 Djq 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
HbegdbTJ 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
A<ds+0 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
g#=<;X2 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
8i154#l+\ 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
hhze5_$_ 减速箱输出轴功率 马力，
kU[hB1D5 二、 传动装置总体设计：
.`}TND~ 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
zak\%yY` 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。
0+e=s0s. 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：
s`jlE|jtN /)6T>/ 三、 选择电机
px<psR5 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
pM?~AYWb －带传动效率：0.96
&{V |%u}v －每对轴承传动效率：0.99
hBjU(}\3 －圆柱齿轮的传动效率：0.96
dS ojq6M －联轴器的传动效率：0.993
[(heE
—卷筒的传动效率：0.96
!+%gJiu : 说明：
WR{m?neE_N －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
%):_ { c#US f6% k;R.Wz 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
"pM >TMAE 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：
Hz.i $ L0} [kg?q5F) 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
v>]g="5}8 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：
?4bYb]8Z 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
k ( :Bl r/min 额定转速
cXPpxRXBD r/min 重量 总传动比
, c&u\W=p 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
,`}y J*7 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
J8 emz8J 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
8ttJ\ m 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
M- nRhso 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：
EB}B75)x l+9RPJD/: 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
ubM1Q r 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
`;j1H<L 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
SE+ hB 总传动比：
gAD f9x"b 分配传动比：取 则
^ Kz ?SO 取 经计算
},8|9z#pyB 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
g{V(Wy T@ 五 计算传动装置的运动和动力参数：
[ P
&B 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
G'\[dwD,u ——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。
.o/|]d`% 1. 各轴转速：
l zFiZx [c3!xHt5O cy8>M))c 2各轴输入功率：
"du(BZw ni/s/^ JKZVd` fF 28"1 ONs 3 3各轴输入转矩：
?{ )'O+s 3N_KNW #&'S-XE+ LO _Xr j h"1}j'2>@ 运动和动力参数结果如下表：
z Ddo RK@ 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
H1k)ya x4_ 输入 输出 输入 输出
ww{k_'RRJ 电动机轴 3.67 36.5 960
LA6XTgcu 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
4mDHAR%D 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
g$uiwqNA% 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
Q#% LIkeq 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
ec!e 六 设计V带和带轮：
Z;uKn Jh 1.设计V带
%$& eC ①确定V带型号
K6->{!8]k 查课本 表13-6得： 则
C1 ;uAw?\ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
u. 2X " 查课本第206页表13-7取 。
k M /:n 为带传动的滑动率 。
NOTG|\{ ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
f/sz/KC]~ ③取V带基准长度 和中心距a：
2?ue.1C 初步选取中心距a： ，取 。
)zWu\ JRp 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： 。
c k;:84 ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
vE[d& b[ ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
usc/DQ1 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
RhJ 3>DL =_OJ
7K' niS\0Z A EF=0.1
Z g_b(ks =1.37+0.1=1.38
!\'w>y7 <IZr..|O l3u [ Ue9d0#9 EF=0.08
OkRb3} w_U#z(W3l Ge)G.> c 'cCM[ P+ 查课本第202页表13-2得 。
/[Nkk)8- 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
|~76dxU =0.95+0.009=0.959
s1OSuSL> N n_b w%wVB/( rv{ Wti[ &v]xYb)+< JXuks ` :Q */{y % 则
@[D5{v)S 取 根。
."Pn[$'. 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：
V nN(lJ 作用在轴上压力：
Mprn7=I{Tg 。
~I")-2"B 七 齿轮的设计：
bv7)[,i 1高速级大小齿轮的设计：
iu=@ h>C 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。
^d>m `*px ②查课本第166页表11-7得： 。
*[>{ 9V 查课本第165页表11-4得： 。
D8k >f ] 故 。
<DqFfrpc 查课本第168页表11-10C图得： 。
K
z^.v` 故 。
Qfj oHeG7 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：
tv-S X=T 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
Z2;~{$ &M+ 则 取
J iqhCt\ 实际传动比：
rXSw@pqZ& 传动比误差： 。
#Hy9 ;Q 齿宽： 取
eLH=PDdO 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
l(MjLXw5 ④验算轮齿弯曲强度：
- 4Q\FLC'k 查课本第167页表11-9得：
,H|K3nh 按最小齿宽 计算：
Nt
tu)wr 所以安全。
4{,!'NA ⑤齿轮的圆周速度：
'QpDx&~QP 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
./ tZ*sP: 2低速级大小齿轮的设计：
(wH+ 0 ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
6Po {tKU 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
;Gp9
? 0 ②查课本第166页表11-7得： 。
xJ^B.;> 查课本第165页表11-4得： 。
$LBgBH &z 故 。
;Gu(Yoa}y 查课本第168页表11-10C图得： 。
.'
v$PEy 故 。
U+-;(Fh~ 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
rZAP3)dA 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
-f '&JwE0= z3^gufOkQ 取 则 取
F.Bij8\ 计算传动比误差： 合适
=q[+ e(,3 齿宽： 则取
pgUjje># 低速级大齿轮：
nBd(p Oe 低速级小齿轮：
k/U rz*O ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
OgK' ~j 按最小齿宽 计算：
TC gW^iu 安全。
XB[EJGa X ⑤齿轮的圆周速度：
zGL.+ @ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
juWbd|ad" 八 减速器机体结构尺寸如下：
-Zg.o$ 名称 符号 计算公式 结果
f DXTedrG/ 箱座厚度
c ? Zi/7 ZlMS=<hgFx 10
P-Gp^JX8 箱盖厚度
oB<!U%B N H.Z<T{y;
9
X2 <fS~m 箱盖凸缘厚度
l?X)]1 )|]*"yf:E 12
9+Wf*:*EW 箱座凸缘厚度
X=jD^"- 6 ZXRb 15
1O2V!?P 箱座底凸缘厚度
WxJaE;`Ige ;e 2D} 25
X4k|k> 地脚螺钉直径
R<r,&X?m uesIkJ^Q[ M24
a0k/R<4 地脚螺钉数目
I
'ha=PeVn 查手册 6
R x@0EPV 轴承旁联结螺栓直径
(V}?y:) (F#2z\$; M12
#8WHIDS> 盖与座联结螺栓直径
wF-H{C' =（0.5 0.6）
Kciz^)'Z M10
a 4? c~bs 轴承端盖螺钉直径
eV9,G8 =（0.4 0.5）
us U6, 4^^=^c Sq`Zuu9t 10
z>*\nomOn= 视孔盖螺钉直径
; Yt'$D*CP =（0.3 0.4）
_Q*,~ z~ 8
) '/xNR 定位销直径
*"V) h I5 =（0.7 0.8）
+WCV"m 8
<.
V*]g/; ， ， 至外箱壁的距离
\O*W/9
+ 查手册表11—2 34
3'55!DE 22
'qoaMJxN` 18
bc6|]kB: ， 至凸缘边缘距离
^ b{~]I 查手册表11—2 28
=)! ~t / 16
Wm!c jGK 外箱壁至轴承端面距离
e=ry_@7 = + +（5 10）
k7nke^,| 50
g
T0@pxl 大齿轮顶圆与内箱壁距离
^HWa o wy= >1.2
LP> GM=S#" 15
?0d#O_la3 齿轮端面与内箱壁距离
(Wn^~-`=+ >
k P=~L=cK 10
( n!8>>+1C 箱盖，箱座肋厚
Cv<
s| A ? [Wfq| 9
xeRoif\4c 8.5
I7;|`jN5K 轴承端盖外径
,UxAHCR~9 +（5 5.5）
\
Ju7.3. 120（1轴）
@,q <CF@Y 125（2轴）
M
~6 $kT 150（3轴）
r_Pi)MPc 轴承旁联结螺栓距离
nR,QqIFFw / !pJ" @ 120（1轴）
!)EYM&:Y 125（2轴）
b%xG^jUXsX 150（3轴）
n x 5I 九 轴的设计：
5>fAO =u!Q 1高速轴设计：
#?DoP]1Y 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# o6UO\ 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。
Lr*\LP6jx3 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。
5M#L O@U 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
4
udW 6U L3=B+ +2=16+10+2=28。
OyIIJ!( 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
1 -s G`% 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
d_Z?i#r0l 查手册51页表4-1得：
,b t
j6hg 得：e=5.9＜6.25。
` c " 段装配轴承所以 L6= L3=28。
Lwo9s)j<e 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
O_ v*,L! 作用在齿轮上的圆周力为：
8Q73h/3 径向力为
!WTL:dk 作用在轴1带轮上的外力：
Lv<vMIr 求垂直面的支反力：
SnY{| {vp*m :K rw[Ioyr- 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
9D7i>e%,;- g Cx#&aXS $-paY Q4 求水平面的支承力：
C sN^u H 由 得
[-VIojs+u N
)h0b}HMW) N
qTe@? j 求并绘制水平面弯矩图：
D=}\]Krmay pz]! T' x !n8Wx 求F在支点产生的反力：
T _fM \jdI No*[@D]g
8"o@$;C 求并绘制F力产生的弯矩图：
p lM:7#eA +9B .}t# cVDcda|PE F在a处产生的弯矩：
?H eUU &"^U=f@v 求合成弯矩图：
&mm!UJ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
4u#TKr. Hz>Dp
! "NTiQ}i 求危险截面当量弯矩：
Yh; A)N p 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
D THWL / |isR h| 计算危险截面处轴的直径：
M[(pLYq: 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
)T^xDx -\2hSIXj 因为 ，所以该轴是安全的。
^%!#Q]. 3轴承寿命校核：
U_ WO<uhC 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
Z}.Z T EB 按最不利考虑，则有：
#\\|:`YV 1:J+` mzpl 则 因此所该轴承符合要求。
Rx?ze( 4弯矩及轴的受力分析图如下：
ER0B{b W:K '2 j 5键的设计与校核:
A# Y:VavQ? 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
s;-AZr) 采用A型普通键:
LL==2KNUo 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
qQ 8+gZG$R 中间轴的设计：
9dWz3b1[] ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
2+ywl}9 ②根据课本第230页式14-2得：
2OQ\ z;s 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。
.eLd0{JtN 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
gF sqCx<q 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
QQv%>=_` 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
hw(\3h( ) 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。
mi[8O$^iJ ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
h`iO s > 作用在2、3齿轮上的圆周力：
;%;||?'v N
Xt
+9z 径向力：
GxEShSGOE m=SI *V +}PN+:yV 求垂直面的支反力
iu3L9UfL[ &x UD ( Qxk & J 计算垂直弯矩：
~S\> F\v6' W#=,FZT b'Km-'MtH 求水平面的支承力：
3#Bb4\_v n>w <vM P^tT g 计算、绘制水平面弯矩图：
5DVYHN9c| zTc*1(^ </u=<^i re 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
fP\q?X@]E >H ?k0M`L hS&l4 \I'Z 求危险截面当量弯矩：
D~#%^a+Aq_ 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
2;0eW&e I2Imb 9k~B EC 1|$Co 计算危险截面处轴的直径：
9\c]I0)3p n-n截面:
lRb>W31" m-m截面:
M&/%qF15 由于 ，所以该轴是安全的。
@&Bh!_TWc 轴承寿命校核：
kguZ AO6 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
G]4Ca5;Z!N /;Hr{f jl{ ^'a#FbMtt 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
~$J(it-a ④弯矩及轴的受力分析图如下：
a[ayr$Hk? ⑤键的设计与校核：
"r* `*1 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
D}LM(s3li7 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
X-(4/T+v L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
h<TZJCt 根据挤压强度条件，键的校核为：
q\~
#g.} W\NC3] 所以所选键为:
23WrJM!2N 从动轴的设计：
]%FAJ\ ⑴确定各轴段直径
qz{9ND| ) ①计算最小轴段直径。
ir/uHN@ 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：
f&mi nBU 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
6-fv <Pn 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
)*>wa%[-q 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 。
ni nWnQq 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: 。
`Y5LAt: ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
W(R~K - 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。
]B?M3`'> ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
dGn 0-l' q ⑦设计轴环 及宽度b
k M{8zpn 使齿轮轴向定位，故取 取
>%om[ ]0E ,
O ~6%Iz ` ⑵确定各轴段长度。
} b&lHr'Uw 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
}`g-eF >p o3/o2[s 因为 ,所以
Z )M
"`2Ur 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
YnRO>` HFZ'xp|3dn 其它各轴段长度由结构决定。
H8FvI "J （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
]i$ y ;]f 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
R`Z"ey@C 作用在齿轮上的圆周力：
+tT" d \l{tmte 径向力：
hdH z", ) q.`< q 求垂直面的支反力：
~TEn + $R/@8qnP
W |HD>m'e 计算垂直弯矩：
3HpqMz hm! J@ .m
c
'wRGMP 求水平面的支承力。
Sv{n?BYq J<QZ)<T,& w ;`Jj - 计算、绘制水平面弯矩图。
1 >j,v+ mi7?t/D1Z t4_yp_ 求F在支点产生的反力
1vj@ qw3 -je} PwT XNWtX-[ ^@ 求F力产生的弯矩图。
OW4j!W $G9LaD#;M !q\=e@j-i F在a处产生的弯矩：
< -`.u` S3ooG1 4Ls 求合成弯矩图。
+ig%_QED[\ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
6I
+0@,I {x_.QWe5 求危险截面当量弯矩。
ly17FLJ]. 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
.Rk8qRB /=m AVA 计算危险截面处轴的直径。
GHcx@||C? 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：
UrizZ 5a !HDb{f 考虑到键槽的影响，取
]u |v7}I4 因为 ，所以该轴是安全的。
6M T
(k: （5）．轴承寿命校核。
~4{q 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
ju{Y6XJ) 按最不利考虑，则有：
d j Ojd, 则 ,
Y7}T uy dC 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
!Zj ]0 ,^ （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
+M0pmK! （7）键的设计与校核：
~DInd-<5 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
< #C,66k 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
>o?v[:u* 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
kL*P 3
0 因为L6=122初选键长为100,校核
.d1ff] ; 所以所选键为: .
u[b |QR=5 十 高速轴大齿轮的设计
sE% $]Jp 因 采用腹板式结构
n^4R]9U 代号 结构尺寸和计算公式 结果
(?r,pAc: 轮毂处直径
0hemXvv1 a V 'bI 72
<giBL L! 轮毂轴向长度
."$t &[;s ]$@a.#} 84
Food<(!.> 倒角尺寸
\;X7DK 2 JI5o~; }m 1
$y8-JR~ 齿根圆处的厚度
FOXSs8"c]! XDemdM y$ 10
k8w\d+!v 腹板最大直径
]
4dl6T y@3p5o9lv- 321.25
=8\.fp 板孔直径
X2|~(* :-1|dE)U 62.5
XIdh9)]^} 腹板厚度
j]BRf A JXB)'d0 25.2
l [/`kK 电动机带轮的设计
:>1nkm&Eg }D#: NlMp 代号 结构尺寸和计算公式 结果
g g/`{ e}UQN:1 手册157页 38mm
yH/A9L,Z `6U!\D BO[:=x` 68.4mm
$'J3
/C7 G4)~p!TSQ ]q]xU, 取60mm
npdljLN nuce(R !"L.g u-' 81mm
U Y',n, 'FErk~}/4s Q\$3l'W 74.7mm
}Pcm'o_wT r W{!8FhI
~non_pJ 10mm
j6m;03<| \ 2\{c1df 2*: q$ c 15mm
Cr.YSW g)4 k#].nQG
P%3pM*. 5mm
y\?ey'o 十一.联轴器的选择：
g >lZs 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。
5'zXCHt 十二润滑方式的确定：
RzEzNV 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。
T uln#<: 十三.其他有关数据见装
