1、输入齿轮的各项参数：
7a0Z I G_z JuE$V 齿数：tooths；模数：mn；压力角：angle；螺旋角：helix；变位系数：xn；齿高变动系数：teeth_change_modulus；
T+NEw8C?/ raY5 nc{ 径向间隙系数：c_modulus；齿顶高系数：ha_modulus；齿宽：teeth_width；齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径：dse；
~R-S$qizAC C yO2Z
2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
'{XDh K gbwKT`N* 3、插入基准曲线（草绘）：
&0SGAJlec <ro0}%-z>M 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：
1i#uKKwE NUiZ!& ~\4l*$3(^ 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ n[n0iz1- 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
} !\NdQs 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
4;Z`u.1 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
HxAq& J;xu 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
A=!&2( 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
hLG UkG?6G 减速箱输出轴功率 马力，
AuHOdiJ 二、 传动装置总体设计：
67%eAS 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
|\@e 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
nH}api^0A 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
(f5 !36mz 'IBs/9=ZC 三、 选择电机
LgRx\*[C* 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
85$MHod}[, －带传动效率：0.96
LP_ d}ve －每对轴承传动效率：0.99
6=A2Y:8 －圆柱齿轮的传动效率：0.96
%d($\R-*O －联轴器的传动效率：0.993
*CA|}l —卷筒的传动效率：0.96
\lCr~D5 说明：
*$/7;CLq －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
|;'V":yDs c.6u)"@$ h'^7xDw 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
pA3j@ w 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：
hD{+V!{ ??=CAU%\ 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
VE4!=4 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：
kU_bLC?>D 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
cf1Ve\(YGI r/min 额定转速
$5yS`Iq S r/min 重量 总传动比
yk!,{Q?<$ 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
OJ8W'"`L& 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
<%hSBD G!x 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
Gv>,Ad
ka 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
dm,7OQ 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：
iU9de 'Fo *h6 = 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
J6Hw05%0= 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
tvP_LN MF 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
Qc\JUm] 总传动比：
vmAMlgZ8{< 分配传动比：取 则
8wwqV{O7 取 经计算
gC;y>YGP 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
!jMa%;/ 五 计算传动装置的运动和动力参数：
@YdS_W 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 ^p>fy~ ——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。
wblEx/FqE^ 1. 各轴转速：
w4:S>6X d{hb gUSj 5g&.P\c{ 2各轴输入功率：
P .3j |)NW T=:O(R1*0 E:4`x_ ~qQ N/DcaHFYo 3各轴输入转矩：
}D xXt e{:P!r
aM H!4!1J.=xw Z q2dCp% n*CH,fih: 运动和动力参数结果如下表：
g)!B};AA 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
~;aSX1
输入 输出 输入 输出
qC SJ=T; 电动机轴 3.67 36.5 960
yX$I<L<Suz 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
X l w&hKS 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
WfB A5 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
*I`Sc|A 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
UAnq|NJO 六 设计V带和带轮：
Zn1 +} Z@I 1.设计V带
Z8(1QU,~2 ①确定V带型号
8;P8CKe
查课本 表13-6得： 则
S9 <J \`FG 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
x6* {@J&5* 查课本第206页表13-7取 。
<>A:Oi3^ 为带传动的滑动率 。
1}tZ,w> ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
:7D &=n ) ③取V带基准长度 和中心距a：
9b@L ^]Kg 初步选取中心距a： ，取 。
/YR*KxIx 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： 。
[^A.$, ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
{0q;:7Bt ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
El Z' /l*\ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
F}DdErd!f vpFN{UfD $/}*HWVZ EF=0.1
VE&
?Zd~ =1.37+0.1=1.38
'v*
=}k 'BpK(PlUh k[6@\D- AT<gV/1l EF=0.08
[N$da=`wv P1vr}J bEV
9l Z=sy~6m+v 查课本第202页表13-2得 。
9.qI hg 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
! oLrN/- =0.95+0.009=0.959
J|sX{/WT !.zUY6 ;j-@
$j Cmm"K[>Rx X, <&# l +h pXMO%? =%znY`0b56 则
;o ,t * 取 根。
@b=tjQO_ 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：
8X!UtHml 作用在轴上压力：
p/: )Z_ 。
S6B(g_D| 七 齿轮的设计：
N6c']!aM@ 1高速级大小齿轮的设计：
= 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。
;DL|%-%;$r ②查课本第166页表11-7得： 。
?1xBhKq 查课本第165页表11-4得： 。
n&i WYECz 故 。
6dV@.(][a 查课本第168页表11-10C图得： 。
o{4ya jt 故 。
l,1 }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 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
*q AF # 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
V CiJ]$`M 则 取
4};!nYey! 实际传动比：
f Piq
传动比误差： 。
z_*] joL 齿宽： 取
$|C%G6!s?@ 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
s24-X1d(9 ④验算轮齿弯曲强度：
RsIEY5Q 查课本第167页表11-9得：
Tg&{ P{$ 按最小齿宽 计算：
Y:^~KS=U z 所以安全。
;wbQ Tp2 ⑤齿轮的圆周速度：
~=Z& l 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
0Tp?ED _ 2低速级大小齿轮的设计：
O4@Ki4f3A% ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
)?%FU?2jrn 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
"z69jxXo ②查课本第166页表11-7得： 。
xp7,0'(; 查课本第165页表11-4得： 。
iVd*62$@$ 故 。
f?dNTfQ3mi 查课本第168页表11-10C图得： 。
T$06DS 故 。
W([)b[-* 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
6]\F_Z41 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
G#HbiVH9 &{7n 取 则 取
^OI 计算传动比误差： 合适
ld M [ 8 齿宽： 则取
~4U[p 50 低速级大齿轮：
oZ& ns!# 低速级小齿轮：
5hB&]6n ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
R 9o:{U] 按最小齿宽 计算：
*wwLhweQ5W 安全。
?f1%)]>
⑤齿轮的圆周速度：
YZ7rs] A 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
[p$b@og/> 八 减速器机体结构尺寸如下：
Ve2z= 6( 名称 符号 计算公式 结果
C N"V w 箱座厚度
Fw+JhI VP n #p6i 10
[{Fr{La`D' 箱盖厚度
( iP,F] 8doT`rI1 9
7t\kof 箱盖凸缘厚度
u z
` H ~1S7\e7{ 12
3! dD !' 箱座凸缘厚度
.'lc[iI9)d mppBc-#EYr 15
#"O9\X/B 箱座底凸缘厚度
UIL5 K
L-Xd3RCD 25
&& ecq 地脚螺钉直径
%pc0a^iB <.l5>mgkCw M24
3a:(\:?z 地脚螺钉数目
wC{ =o`v 查手册 6
v%/8pmZw; 轴承旁联结螺栓直径
<s 9Sx>Zb m,K\e M12
lDe9EJR 盖与座联结螺栓直径
D?}LKs[ =（0.5 0.6）
<!y_L5S| M10
VDPqI+z 轴承端盖螺钉直径
J%aW^+O =（0.4 0.5）
3 cT Yl&eeM Z B`!@/3X 10
kC0 1s 视孔盖螺钉直径
5`^"<wNI =（0.3 0.4）
V3yO_Iqa 8
&m'O :ZS2 定位销直径
>7vSN<w~m =（0.7 0.8）
n-D r/c4 8
WN>.+qM~8 ， ， 至外箱壁的距离
O_-.@uo./( 查手册表11—2 34
QD BptI: 22
5 i G|C ~ 18
T >g1!
-^ ， 至凸缘边缘距离
CS50wY 查手册表11—2 28
^[&*B#( 16
R
j(="+SPj 外箱壁至轴承端面距离
$ n n4 = + +（5 10）
AW+4V m_!l 50
++R-_oQ 大齿轮顶圆与内箱壁距离
cAVe(:k) >1.2
xdYjl.f 15
aFyNm@a 齿轮端面与内箱壁距离
Jfo|/JQ >
hh+GW*'~ 10
QdO$,i ' 箱盖，箱座肋厚
Y
+HVn0~qz "N4c>2Q 9
P/nXY 8.5
aR}NAL_`w 轴承端盖外径
D MfC(w.d +（5 5.5）
qbqJ1^!6R 120（1轴）
YyK9UZjI 125（2轴）
B^h]6Z/O 150（3轴）
Y)BKRS~ 轴承旁联结螺栓距离
ut3jIZ1] \Q^\z
120（1轴）
5Tn4iyg;B 125（2轴）
5 :ir i l 150（3轴）
3AWB Y .
九 轴的设计：
*eUL1m8Y 1高速轴设计：
)byQ=-< 1 ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
oJ6
d : 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。
LwY_6[Ef 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。
[C771~BL> 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
Bfi9%:eG L3=B+ +2=16+10+2=28。
FuEHO 6nx 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
s15f <sp 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
KO{}+ ~,.6 查手册51页表4-1得：
eHqf3f
得：e=5.9＜6.25。
Kh$L~4l 段装配轴承所以 L6= L3=28。
bpUN8BI[T 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
<6v7_ 作用在齿轮上的圆周力为：
!ae@g
q' 径向力为
QXXcJc~ 作用在轴1带轮上的外力：
*D4H; P# 求垂直面的支反力：
. P =!M .~b6wi&n C$,S#n@ 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
lFc3 5 Aqp3amW! u6(7#n02 求水平面的支承力：
K VQZ 由 得
B Oh&Db* N
9]AKNQq m N
1$xt=*.u| 求并绘制水平面弯矩图：
NA0hQGN} ghms-.:b8 rWbL _1Eq 求F在支点产生的反力：
5O*+5n
Jm Y"Ja,& ISq^ V 求并绘制F力产生的弯矩图：
RKj A`cJ YI \^hP# EEkO[J[= F在a处产生的弯矩：
x; b'y4kH ?d_<S0j-) 求合成弯矩图：
4pc =M R 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
>fb*X'Zi% L G=Q vW]BO zK 求危险截面当量弯矩：
F6q}(+9i 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
%mI`mpf q=[0`--cd 计算危险截面处轴的直径：
!r[uw J= 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：
9cj=Cu E kkd<CEz2IM 因为 ，所以该轴是安全的。
j?.VJ^Ff/u 3轴承寿命校核：
y< ;#*wB 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
lJU[9)Q_ 按最不利考虑，则有：
! ). D V}aXS;(r% 则 因此所该轴承符合要求。
i<@|+*>M 4弯矩及轴的受力分析图如下：
^8fO3<Jg >+$1 p_ 5键的设计与校核:
+VU,U`W 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 ： ,
h|jsi*4NnL 采用A型普通键:
c\RDa|B, 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：
I[F.M}5:z 中间轴的设计：
koAc- o
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
,:;_j<g`e ②根据课本第230页式14-2得：
gbSZ-
ej 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。
x$A5Ved 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
HPt" 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
Xw![}L > 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
!5{t1 oJ 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。
{ >4exyu6 ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
* [ A%tj% 作用在2、3齿轮上的圆周力：
'zpj_QM N
ggbew6L$Z 径向力：
) tsaDG-E 98V9AOgk KU$.m3A> 求垂直面的支反力
AQ-PY Os[^ ch w" aD"}3 计算垂直弯矩：
\y <n{"a VT-&"Jn
rJg! 2 求水平面的支承力：
XmX Hs4 MMcHzRF Kh%9 Oy 计算、绘制水平面弯矩图：
WE=`8`Li r5r K> 9i9 VDk{ 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
'2# O { /Nxy?g|, sLB{R#Pt 求危险截面当量弯矩：
' 8dgYj 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 ）
,.F,]m= J Ls7[W)O Bz ]64/ 计算危险截面处轴的直径：
:%;K`w
n-n截面:
b-~Gt ]%>m m-m截面:
#&Biu }4D 由于 ，所以该轴是安全的。
1 8|H 轴承寿命校核：
N{E >R&,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
>JnEhVRQJ9 rTK/WZs8 V4xZC\)Gk 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
8=<d2u' ④弯矩及轴的受力分析图如下：
0oM~e ⑤键的设计与校核：
;m7$U 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
x'n J_0 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
@(oz`|* L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
"-N%`UA 根据挤压强度条件，键的校核为：
W;u~}k< \@tt$ m% 所以所选键为:
4Mnne'7 从动轴的设计：
6% O" ⑴确定各轴段直径
O cm ①计算最小轴段直径。
lSQANC' 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：
d}IVY I 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
Xc`'i@FX 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
%6* xnB ? 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 。
JCS$Tm6y<_ ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
1*(^<x+n ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
J[]YG+r ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
8n1Sy7K!; ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
HR)joD*q;[ ⑦设计轴环 及宽度b
#*?5 使齿轮轴向定位，故取 取
`2Ff2D ^ ? ,
aBol9`6 ⑵确定各轴段长度。
&Zq4 3~ 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
WG(t t. A1Rt 因为 ,所以
ezy0m}@ 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
[u/g =^+u &LHQ) ? 其它各轴段长度由结构决定。
ND CZc_ （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
36.L1!d)pE 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
\q%li) 作用在齿轮上的圆周力：
bL{wC o-Y StaX~J6= 径向力：
s+o/:rrx Y [ @& 求垂直面的支反力：
Zwp*JH+G Sxf<8Px9i *\:u}'[ 计算垂直弯矩：
n%W~+ ?$
o9/9w .m
,Q >u
N 求水平面的支承力。
@dD70T rp.JYz, {i`BDOaL 计算、绘制水平面弯矩图。
sf7'8+wj> )\'U$ p\1[cz ) B 求F在支点产生的反力
*W%HTt"N i
wQ'=M W1U r~x` 求F力产生的弯矩图。
F;5.nKo :!'aP\uE l+y/ Mq^QB F在a处产生的弯矩：
}4 5| @kRe0:t 求合成弯矩图。
;' YM@n 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
IWsB$T w\8grEj 求危险截面当量弯矩。
E(>RmPP=7 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
lMF j"x\ M[@) . 4h 计算危险截面处轴的直径。
vw>O;u.]B 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
OGrp {s ={YW*1Xw 考虑到键槽的影响，取
0;} 9XZ 因为 ，所以该轴是安全的。
x]XhWScr ' （5）．轴承寿命校核。
thl{IU 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
2<
w/GX. 按最不利考虑，则有：
>}43MxU? 则 ,
]aXCi"fMs 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
U}_l]gNn （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
c+ Ejah+ （7）键的设计与校核：
xaAJ>0IM 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
MjQKcL4%7 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
#/MUiV 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
6rF[eb 因为L6=122初选键长为100,校核
>A7),6 所以所选键为: .
<dLdSE w 十 高速轴大齿轮的设计
(zCas}YAKI 因 采用腹板式结构
W5<1 @ 代号 结构尺寸和计算公式 结果
E<>n0", 轮毂处直径
]ta]OK{s" C>4y< ,Q 72
1 n Ib/nY 轮毂轴向长度
4%aODr 8 #]q<fhJhr$ 84
7-nwfp&|$ 倒角尺寸
593D/^}D @ {j'Pf' 1
i:ZpAo+Z { 齿根圆处的厚度
i$?i1z*c} {ckA 10
6~ev5SD;f 腹板最大直径
TGY^,H>J %AF~Ki 321.25
_6;T
/_R= 板孔直径
[mYmrLs6 r2]:'O6 62.5
L 
