如何设计小型齿轮箱（减速箱）？

Question

我是大学新生，有一个项目要用到齿轮箱，要设计一个1:30传动比的齿轮箱，齿轮箱的体积尽量在40mmX40mmX30mm的体积之内，输出转矩大概为100kgcm（电机转速30rpm，输出转速1rpm）。我应该看那些书籍，安装那些步骤来设计这个齿轮箱呢？齿轮箱的设计需要注意那些方面呢？（本人小白，谦虚求教）

Answer 1

首先我想请教下40mm*40*30mm的齿轮箱是个什么概念？是不是400*400*300？
如果有需要，我可以帮你设计。
主要的设计步骤：1. 确定部分参数。按照你的速比要求，应该是2级传动齿轮，那么首先选定齿轮材质、确定热处理工艺并查表确定许用应力值；
2. 确定主要参数。主要确定载荷系数、齿宽系数等并确定许用接触应力、传递力矩（需要计算）、中心距；
3. 初步确定模数、齿数、螺旋角、齿宽、变位系数等参数；
4. 齿面接触强度校核；
5.轮齿弯曲强度校核；
推荐书籍：《机械设计手册》（齿轮篇）是单行本（或者机械设计手册）
《重型机械设计手册》
《机械工程材料学》追问

（小型）齿轮和齿轮轴之间一般是用什么方法咬合的呢？是直接买带螺丝的齿轮呢，还是用什么办法呢？
每一级的传动比大概多少比较合适呢？
40mm*40*30mm是整个变速箱的长宽高

追答

我很抱歉 我开始以为是400*400*300的齿轮箱
按照你所说 40*40*30 那么我们可以采用1级变速齿轮就可以了 就是说只要涉及2个齿轮直接传动就可以了 更加简单
如果是工业用 那么建议选用40Cr材质

Answer 2

先用齿面接触强度计算，然后用齿根弯曲强度校核，按常规来看，这是一对软齿面齿轮吧，其实传统的齿轮设计有很多误区，比如压力角一般用20°的，模数用标准系列的，齿顶高系数用1等等，之所以推荐采用这些数据，仅仅是因为这些标准系列的齿轮可以直接用标准刀具加工，可以直接购买标准刀具，而不用花更多的钱和更多的等待刀具周期，事实上，标准齿轮只是一个中庸产品，齿面接触强度也不是最好，弯曲强度也不是最好，噪音更是与细高齿轮不能比的。又如，很多资料上写着软齿面齿轮接触疲劳强度差，齿根弯曲疲劳强度好等等。事实上，很多时候硬齿面齿轮无论是接触强度还是弯曲强度都比软齿面要好，软齿面齿轮的优点在于成本略低和抗冲击性能好。
因此，基于以上考虑，可以改进的方法很多：
1、可以采用更好的齿轮材料。
2、可以简单的更改齿轮模数和中心距。
3、可以将软齿面齿轮改为硬齿面齿轮。
4、可以简单的采用大压力角齿轮。
5、可以简单的增加变位系数
6、可以更改齿轮粗加工工艺，如将滚齿改为插齿，同样参数的齿轮采用不同的加工方式加工出来的齿轮齿根强度是不一样的，因为他们形成齿根的过渡曲线不一样，插齿加工的齿轮齿根强度优于滚齿。
7、可以更改齿轮精加工工艺，如将剃齿改为磨齿，磨齿加工的齿轮精度等级较高，可以降低齿轮动载系数。
8、可以更改热处理工艺。
9、可以简单的增加齿宽
10、可以采用齿轮优化设计方法设计齿轮，设计成适合齿轮当前失效模式的非标齿轮。

Answer 3

找一本《机械设计基础课程指导书》，那上面详细介绍了减速箱设计步骤。不知道你是学习什么专业？如果不是机械专业，还的看看《机械基础》的书，有关齿轮传动部分。