题目一：设计一台齿轮传动减速器。
原始数据：
⑴ 一般条件，通风良好，连续工作，中等冲击，双向旋转，一天1班，寿命8年， 减速器输出扭矩300N.m ，输出转速不大于500r/min；（学号尾号为单号学生） 题目二: 设计一台齿轮传动减速器。
原始条件：
⑵一般条件，通风良好，连续工作，均匀，双向旋转，一天2班，工作时间10年，每年按300天计，减速器输出扭矩300N.m ，输出转速不大于500r/min。（学号尾号为双号学生）
设计的基本步骤：
一、拟定传动方案
满足工作机性能要求的传动方案很多，有机械传动、液压传动和气压传动，其中机械传动的效率最高，可靠性好；液压和气压传动可实现远距离传动，结构布置灵活、紧凑，但结构复杂，不易维护。按本设计工作要求，选机械传动最为合理。
1. 机械传动的类型
带传动、链传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、行星齿轮传动及它们的组合，（分析各自的性能特点指导书第七页）
a b c
a 方案的特点
b 方案的特点
c 方案的特点
通过方案分析，最终确定一种方案作为本设计方案。
二、电动机的选择及运动参数的计算
一般电动机均采用三相交流电动机，如无特殊要求都采用三相交流异步电动机，其中首选Y 系列全封闭自扇冷式电动机。
（一）电动机的选择
1、确定减速器输出的最小功率 P o =T ⋅n （kw ） （1） 9550
2、传动装置的效率
η=η1·η2·η3 （2）
式中：η1-----三角带传动效率
η2-----齿轮传动效率
η3-----滚动轴承的效率
常见机械效率参见指导书第12页
3、电动机的选择
电动机的额定功率：
P ≥PW/η= FW·VW/η（kw ） （3）
4、确定电动机的转数：
（1） 电动机的转速：
nˊ=iˊnW （4）
式中：i ˊ是由电动机到工作机的减数比
iˊ=i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····in ˊ （5）
i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····in ˊ是各级传动比的范围。
按n ˊ的范围选取电动机的转速n
三、总传动比的计算及传动比的分配
（1）传动装置总传动比
i=nm/nW （7）
（2）分配传动装置各级传动比
i=i1·i2·i3····in （8）
四、传动装置的运动和动力参数的计算
1、各轴的功率计算：
P1=Pη1·η3
P2=Pη1·η2·η3
2、各轴的转速计算：
（1）高速轴转速 n1=nm/i1 （r/min）
（2）低速轴转速 n2=nm/（i1·i2） （r/min）
3、各轴扭矩的计算：
TK=9.55×10×PK/nK (N.mm)
五、三角带传动设计（参照课本例题）
1、选择三角带型号；
计算功率
P c =K A P
选择V 带的型号
确定V 带的型号，确定小带轮的基准直径
2、选择带轮的基准直径，并验算带速（5m/s≤V ≤25m/s）；
πd 1n 1
v =60⨯1000m /s
3、确定中心距和带长，验算小轮包角；（α1≥120°）
按下式初步确定中心距a 0
0. 7(d d 1+d d 2) ≤a 0≤2(d d 1+d d 2)
可根据下式计算带的初选长度L 0
(d 2
L πd 2-d d 1)
0=2a 0+
2(d d 2+d d 1) +4a 0
由表6-3选取与其相近的基准长度Ld 作为所选带的长度.
4. 验算小带轮的包角
（9） 10） （
α1=180
︒-d 2-d 1⨯57. 3︒a
一般应使α1≥120˚ ,否则可加大中心距或增加张紧轮。
5、按许用功率计算带的根数；
z =P C P C =[P 0](P 0+∆P 0) k αk L
带的根数应取整数。为使各带受力均匀，根数不宜过多，一般应满足z
6、确定作用在轴上的压力；
F 0=500P c 2. 5(-1) +qv 2zv K a
F Q =2zF 0sin α12
7、确定带轮的结构和尺寸；
六、齿轮传动设计（参照课本例题）
1、选择材料
钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料；
铸铁：常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料；
非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。
2. 确定许用应力
Z N σHlim σ=⎡⎤⎣H ⎦S H
3. 设计软齿面按齿面接触强度设计齿轮
d 1≥2KT u ±1Z Z 2⋅() φd u [σH ]
接触强度计算中，因两对齿轮的σH1= σH2 ，故按此强度准则设计齿轮 传动时，公式中应代[σH] 1和[σH] 2中较小者。
设计硬齿面按弯曲强度设计齿轮
弯曲强度计算中，因大、小齿轮的[σF ] 、Y Fa 、Y Sa 值不同，故按此强度
准则设计齿轮传动时，公式中应代
和
数, 且m ≥ 1.5
⑴选择齿轮的精度等级
齿轮精度共分12级，1级精度最高，第12级精度最低。
精度选择是以传动的用途，使用条件，传递功率，圆周速度等为依据来确定。通常选6-9级。
⑵选择齿轮
一般情况下取a =20
一般情况下，闭式齿轮传动: z 1=20~40
开式齿轮传动: z 1=17~20 z 2=iz 1
⑷计算小齿轮分度圆的直径
⑸确定模数
⑹计算主要的几何参数
4. 验算齿轮的弯曲（或表面接触）强度
σF =2KTY 2KTY 1Fa 1Fa Y sa =≤[σF ]2bmd 1bm z 1MPa
5. 计算齿轮的圆周速度
七、轴的设计（参照课本例题）
参考教材的附加内容的例子及设计步骤进行设计，只要求低速轴的设计并绘 制低速轴的零件图。
1. 选择轴的材料及热处理方法
碳素钢：35、45、50、Q235；正火或调质处理。
合金钢: 20Cr、20CrMnTi 、40CrNi 、38CrMoAlA 等
碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。
2. 估算州的最小直径，并取整为0或5.
P 9. 55⨯106
3P ≥C ⋅
d ≥⋅n 0. 2[τ]n mm
式中：P 为轴所传递的功率（KW ），n 为轴的转速（r/min），C —与材料有关的系数（见表13.3)
⑴轴上有键槽时加大轴径：一个键槽：5~7%；二个键槽：10%。
⑵轴上装配标准件（滚动轴承、联轴器、密封圈等) 的轴段（ ① ② ③ ⑦ ）, 其直径必须符合标准件的直径系列值。
3. 进行轴的结构设计时，首先根据轴上零件的装配方案制出轴系结构草图，然后根据轴上零件的定位、固定、安装、装卸、加工等要求，依次确定出个轴端的直径
从最小端开始，依次加5，直到最大轴段。两端使用轴承型号一样。
固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。
4. 校核轴的强度 ⑴画出轴的受力简图
⑵作水平面内的弯矩图
⑶作垂直平面内的弯矩图
⑷作合弯矩图
⑸作扭矩图
⑹计算当量弯矩
⑺确定危险截面的轴径
八、滚动轴承的选择（参照课本例题）
按教材选择步骤进行滚动轴承的选择，并确定润滑方式。在知道轴的直径和轴上载荷分布的情况下，初步选择轴承的型号。
1. 计算轴承的径向载荷
2. 计算轴承的轴向载荷
3. 计算轴承的当量动载荷
P=X Fr+Y Fa
X----径向动载荷系数；Y----轴向动载荷系数。
4. 计算轴承的寿命
5. 选择轴承的型号
九、键的选择及强度校核（低速轴的键），键的尺寸选择可参照《公差与配合》教材的
相关章节。
十、绘制各种规格的零件图、装配图
1、零件图的绘制:图面全部用A3号纸绘制，比例可用1：1或1：2图面布置合理，线型
正确和清晰，符号国家的制图标准，公差尺寸配合正确，结构合理，连接部分应圆滑，技术要求一律写在右上角，标的字母、数字、汉字应做到：字体端正、排列整齐、间隔均匀，汉字应写成仿宋体。
2、装配图的绘制：用2号图纸， 比例可用1：1或1：2绘制三个视
图；
十一、编写设计计算说明书
1、设计计算说明书的内容概括如下：
（1）目录。
（2）设计任务书。
（3）电动机的选择。
（4）计算传动装置的运动和动力参数。
（5）三角带传动设计。
（6）齿轮的设计计算。
（7）轴的设计计算。
（8）滚动轴承的选择及计算。
（9）键联接的选择及校核计算。
(10)联轴器的选择。
(11)润滑与密封（润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择）
（11）设计小结（本设计的优缺点、及课程设计的体会）。
（12）参考资料目录。
还可以包括一些其它技术说明，例如装拆、安装的注意事项，维护保养的
要求等。
2、编写说明书的要求（一律用word 编制打印）
（1）设计计算说明书要求论述清楚，文字精炼，计算正确。
（2）说明书一律采用A4纸按一定格式打印，装订成册。
（3）说明书中应附有必要的插图。
（4）计算中所引用的公式和数据应有根据，并注明其来源（如由资料[ ]
p ．×式(×-×) 等）。
（5）说明书中每一自成单元的内容，应有大小标题，使其醒目便于查阅。
（6）计算过程应层次分明。一般可列出计算内容，写出计算公式，然后
代入数据，略去具体验算过程，直接得出计算结果，并写上结论性用语，
如“合格”、“安全”、“强度足够”等。对技术计算出的数据，需圆整的应予圆整，属于精确计算的不得随意圆整。
3、设计计算说明书
格式
题目一：设计一台齿轮传动减速器。
原始数据：
⑴ 一般条件，通风良好，连续工作，中等冲击，双向旋转，一天1班，寿命8年， 减速器输出扭矩300N.m ，输出转速不大于500r/min；（学号尾号为单号学生） 题目二: 设计一台齿轮传动减速器。
原始条件：
⑵一般条件，通风良好，连续工作，均匀，双向旋转，一天2班，工作时间10年，每年按300天计，减速器输出扭矩300N.m ，输出转速不大于500r/min。（学号尾号为双号学生）
设计的基本步骤：
一、拟定传动方案
满足工作机性能要求的传动方案很多，有机械传动、液压传动和气压传动，其中机械传动的效率最高，可靠性好；液压和气压传动可实现远距离传动，结构布置灵活、紧凑，但结构复杂，不易维护。按本设计工作要求，选机械传动最为合理。
1. 机械传动的类型
带传动、链传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、行星齿轮传动及它们的组合，（分析各自的性能特点指导书第七页）
a b c
a 方案的特点
b 方案的特点
c 方案的特点
通过方案分析，最终确定一种方案作为本设计方案。
二、电动机的选择及运动参数的计算
一般电动机均采用三相交流电动机，如无特殊要求都采用三相交流异步电动机，其中首选Y 系列全封闭自扇冷式电动机。
（一）电动机的选择
1、确定减速器输出的最小功率 P o =T ⋅n （kw ） （1） 9550
2、传动装置的效率
η=η1·η2·η3 （2）
式中：η1-----三角带传动效率
η2-----齿轮传动效率
η3-----滚动轴承的效率
常见机械效率参见指导书第12页
3、电动机的选择
电动机的额定功率：
P ≥PW/η= FW·VW/η（kw ） （3）
4、确定电动机的转数：
（1） 电动机的转速：
nˊ=iˊnW （4）
式中：i ˊ是由电动机到工作机的减数比
iˊ=i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····in ˊ （5）
i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····in ˊ是各级传动比的范围。
按n ˊ的范围选取电动机的转速n
三、总传动比的计算及传动比的分配
（1）传动装置总传动比
i=nm/nW （7）
（2）分配传动装置各级传动比
i=i1·i2·i3····in （8）
四、传动装置的运动和动力参数的计算
1、各轴的功率计算：
P1=Pη1·η3
P2=Pη1·η2·η3
2、各轴的转速计算：
（1）高速轴转速 n1=nm/i1 （r/min）
（2）低速轴转速 n2=nm/（i1·i2） （r/min）
3、各轴扭矩的计算：
TK=9.55×10×PK/nK (N.mm)
五、三角带传动设计（参照课本例题）
1、选择三角带型号；
计算功率
P c =K A P
选择V 带的型号
确定V 带的型号，确定小带轮的基准直径
2、选择带轮的基准直径，并验算带速（5m/s≤V ≤25m/s）；
πd 1n 1
v =60⨯1000m /s
3、确定中心距和带长，验算小轮包角；（α1≥120°）
按下式初步确定中心距a 0
0. 7(d d 1+d d 2) ≤a 0≤2(d d 1+d d 2)
可根据下式计算带的初选长度L 0
(d 2
L πd 2-d d 1)
0=2a 0+
2(d d 2+d d 1) +4a 0
由表6-3选取与其相近的基准长度Ld 作为所选带的长度.
4. 验算小带轮的包角
（9） 10） （
α1=180
︒-d 2-d 1⨯57. 3︒a
一般应使α1≥120˚ ,否则可加大中心距或增加张紧轮。
5、按许用功率计算带的根数；
z =P C P C =[P 0](P 0+∆P 0) k αk L
带的根数应取整数。为使各带受力均匀，根数不宜过多，一般应满足z
6、确定作用在轴上的压力；
F 0=500P c 2. 5(-1) +qv 2zv K a
F Q =2zF 0sin α12
7、确定带轮的结构和尺寸；
六、齿轮传动设计（参照课本例题）
1、选择材料
钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料；
铸铁：常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料；
非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。
2. 确定许用应力
Z N σHlim σ=⎡⎤⎣H ⎦S H
3. 设计软齿面按齿面接触强度设计齿轮
d 1≥2KT u ±1Z Z 2⋅() φd u [σH ]
接触强度计算中，因两对齿轮的σH1= σH2 ，故按此强度准则设计齿轮 传动时，公式中应代[σH] 1和[σH] 2中较小者。
设计硬齿面按弯曲强度设计齿轮
弯曲强度计算中，因大、小齿轮的[σF ] 、Y Fa 、Y Sa 值不同，故按此强度
准则设计齿轮传动时，公式中应代
和
数, 且m ≥ 1.5
⑴选择齿轮的精度等级
齿轮精度共分12级，1级精度最高，第12级精度最低。
精度选择是以传动的用途，使用条件，传递功率，圆周速度等为依据来确定。通常选6-9级。
⑵选择齿轮
一般情况下取a =20
一般情况下，闭式齿轮传动: z 1=20~40
开式齿轮传动: z 1=17~20 z 2=iz 1
⑷计算小齿轮分度圆的直径
⑸确定模数
⑹计算主要的几何参数
4. 验算齿轮的弯曲（或表面接触）强度
σF =2KTY 2KTY 1Fa 1Fa Y sa =≤[σF ]2bmd 1bm z 1MPa
5. 计算齿轮的圆周速度
七、轴的设计（参照课本例题）
参考教材的附加内容的例子及设计步骤进行设计，只要求低速轴的设计并绘 制低速轴的零件图。
1. 选择轴的材料及热处理方法
碳素钢：35、45、50、Q235；正火或调质处理。
合金钢: 20Cr、20CrMnTi 、40CrNi 、38CrMoAlA 等
碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是45钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。
2. 估算州的最小直径，并取整为0或5.
P 9. 55⨯106
3P ≥C ⋅
d ≥⋅n 0. 2[τ]n mm
式中：P 为轴所传递的功率（KW ），n 为轴的转速（r/min），C —与材料有关的系数（见表13.3)
⑴轴上有键槽时加大轴径：一个键槽：5~7%；二个键槽：10%。
⑵轴上装配标准件（滚动轴承、联轴器、密封圈等) 的轴段（ ① ② ③ ⑦ ）, 其直径必须符合标准件的直径系列值。
3. 进行轴的结构设计时，首先根据轴上零件的装配方案制出轴系结构草图，然后根据轴上零件的定位、固定、安装、装卸、加工等要求，依次确定出个轴端的直径
从最小端开始，依次加5，直到最大轴段。两端使用轴承型号一样。
固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。
4. 校核轴的强度 ⑴画出轴的受力简图
⑵作水平面内的弯矩图
⑶作垂直平面内的弯矩图
⑷作合弯矩图
⑸作扭矩图
⑹计算当量弯矩
⑺确定危险截面的轴径
八、滚动轴承的选择（参照课本例题）
按教材选择步骤进行滚动轴承的选择，并确定润滑方式。在知道轴的直径和轴上载荷分布的情况下，初步选择轴承的型号。
1. 计算轴承的径向载荷
2. 计算轴承的轴向载荷
3. 计算轴承的当量动载荷
P=X Fr+Y Fa
X----径向动载荷系数；Y----轴向动载荷系数。
4. 计算轴承的寿命
5. 选择轴承的型号
九、键的选择及强度校核（低速轴的键），键的尺寸选择可参照《公差与配合》教材的
相关章节。
十、绘制各种规格的零件图、装配图
1、零件图的绘制:图面全部用A3号纸绘制，比例可用1：1或1：2图面布置合理，线型
正确和清晰，符号国家的制图标准，公差尺寸配合正确，结构合理，连接部分应圆滑，技术要求一律写在右上角，标的字母、数字、汉字应做到：字体端正、排列整齐、间隔均匀，汉字应写成仿宋体。
2、装配图的绘制：用2号图纸， 比例可用1：1或1：2绘制三个视
图；
十一、编写设计计算说明书
1、设计计算说明书的内容概括如下：
（1）目录。
（2）设计任务书。
（3）电动机的选择。
（4）计算传动装置的运动和动力参数。
（5）三角带传动设计。
（6）齿轮的设计计算。
（7）轴的设计计算。
（8）滚动轴承的选择及计算。
（9）键联接的选择及校核计算。
(10)联轴器的选择。
(11)润滑与密封（润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择）
（11）设计小结（本设计的优缺点、及课程设计的体会）。
（12）参考资料目录。
还可以包括一些其它技术说明，例如装拆、安装的注意事项，维护保养的
要求等。
2、编写说明书的要求（一律用word 编制打印）
（1）设计计算说明书要求论述清楚，文字精炼，计算正确。
（2）说明书一律采用A4纸按一定格式打印，装订成册。
（3）说明书中应附有必要的插图。
（4）计算中所引用的公式和数据应有根据，并注明其来源（如由资料[ ]
p ．×式(×-×) 等）。
（5）说明书中每一自成单元的内容，应有大小标题，使其醒目便于查阅。
（6）计算过程应层次分明。一般可列出计算内容，写出计算公式，然后
代入数据，略去具体验算过程，直接得出计算结果，并写上结论性用语，
如“合格”、“安全”、“强度足够”等。对技术计算出的数据，需圆整的应予圆整，属于精确计算的不得随意圆整。
3、设计计算说明书
格式