主题：【整理】美国人是怎样设计齿轮箱的？（来源：中国机械社区） -- 乾道学派

鬼子设计东西，一般有针对性，还是我们说的基础东西比我们扎实，你与鬼子玩几次，就知道了。

说到米国怎么玩一个机械传动设计，因为基本功好，一切是从基础开始的，做一个传动链，把尺寸都摆出来，哪里是哪个设备，电机一小时启动多少次？运转力矩是多大？这些都是精确数字，再电话给电机厂，要这么个电机，电机厂的数据是实验出来的，给你用，保证不烧，这样就比你蒙头选的要小几分之一。电机小了，减速机也小了，而当运转次数少时候，按弯曲计算齿轮，齿轮箱也相应小了，当箱体强度不够的时候，只加强箱体，而齿轮箱整体小了，其传动系统就是比你小不少，也一样用多年。

你见过鬼子怎么画齿轮吗？我相信多数家伙没有见过，阿拉见过，鬼子从黄格子纸上撕下一页，画一个圆，标注一个公式，那是基圆，从上面拉出的就是渐开线，标一个解析式，对面再拉一个线，再标解析式，那就是两个齿面的啮合，用解析式的联立算接触应力，求强度计算，就可以反推中心距、齿宽等等东西，再进一步就可以画箱体，对角扭转就大概知道箱子的厚度。这张纸交到CAD室以后，就喝咖啡侃‘超级碗’了。

下面阿拉要说什么呢？说鬼子用计算机了，同样用计算机的情况下，你玩得过人家，还是玩不过。

阿拉见过鬼子怎么用计算机分析一个齿轮，不是像你想的画个三维图交差那么简单，首先有了前面说的鬼子手画的图，根据精度可以知道要多少点作图画的曲线的精度是合理的，点数太少曲率精度不够，点数过密会把计算机算死的。

有了三维图，就建立了啮合模型，有了这个模型就知道各方向的受力，就可以建立支撑加以约束，有了这个约束就可以画箱体，就知道箱子的厚度。

齿轮轴在受力时是有挠度的，这个挠度会改变啮合点的位置，恶化啮合，产生噪音，缩短寿命，带来一系列你不希望见到的结局。你要限制这个挠度，首先是考虑齿轮轴的设计，其次是选择合适的轴承，用轴承的支撑刚性减小这个变形，什么轴承好？你要计算。

再下来是热变形，多大的负荷，温度可以升高到多少度？并稳定在多少度，这个轴会热涨多少？对啮合有什么影响？你必须知道的。

下面还有计算箱体，考虑各种其它的空间变形，因为箱体刚度不够的话，再好的齿轮设计都白搭，根本就没有寿命可言，你看鬼子的箱体都非常厚实，为什么？你计算了就知道，任何的偷工减料最后一定是害自己的，

鬼子的齿轮箱好，大家都知道，这个毋庸置疑，但为什么好，有材料因素，有热处理因素，最重要的一点，阿拉告诉你，人家设计的就好，设计水平比你也高，有限元用的水平就比你高一大截，水平高是总体水平高。

• 美国人是怎样设计齿轮箱的？

虽然咱家不是学机工的

但此文纯扯淡

不懂不懂

关键看你学不学，怎么学～～

你转帖出来的这个美国人的流程。和我在10多年前，学校里面做课程设计时的过程是一模一样的。

一个齿轮箱里，每一个参数的选取都是通过计算，参考手册，参考实际条件得出的。

这一点，我看美国人和中国人没有什么不同，若说不同，就是表现形式的不同罢了。比如说画齿轮那一步，中国的标准做法是查手册。根据你的计算结果来查手册，查完手册以后再来根据手册画图。

你的帖子中给出的是一项设计的正常流程。你说的那些考虑因素，中国也会考虑。只不过有时候，祖师爷考虑了，徒子徒孙没有考虑

我10多年前课程设计，齿轮箱。选用的计算数据最后提交老师的是两本本信纸，100页。这只是最后正确的计算数据。推导过程选取过程，大概是2倍～3倍。那时候如果有excel工作量会小很多。

那些考虑因素哪国干这行的都不会忽视,机械制造业讲究规范化,设计时要计算的因素都有明文规定.要说胡编数据倒有可能发生,但如果你少考虑了一个因素,设计报告里一个字不提,根本就不会被官僚刻板的审计部门通过,造出东西来也不可能进入市场.

齿轮问题是制造水平问题

说的很咋胡，一看就不懂工程，这个难道很值得炫耀？

“俺对人家说，玩工业，无论是在哪个国家，都必须是个‘进化的过程’，绝不能进入‘退化流程’，当你身处‘退化流程’里面，你就断然不会有出路了，

工业跟人一样，必须是进化的，俺就经历这个进化过程，我父辈那帮家伙，都是21-22岁通过国家选拔进入‘156工作组’的，作为行业代表，那个时代，因为念书的家伙少，就不说它了，

到我28岁的时候，就肯定是‘时代轮替’了，我们这代28岁的时候，跟他们28岁就不是一个概念了，他们28岁在跟熊玩，俺们已经玩米国佬了，这不是一个事情，

他们28岁的时候，面临设备设计的时候是选择‘升一级，再靠一级’，俺没有，那年俺计算热带飞剪的时候，已经完全进行动力学计算了，从零度角启动，怎么起的，怎么切的？再怎么停的，已经写出完整计算书了，可以交米国佬审核了，这就是所谓的‘代际交替’，

那年，俺老板已经要求俺精确计算一根大轴的寿命，你算好了，要总公司专家集中会审，你要签字的，这就跟‘玩熊’完全是两码事儿，

从那年起，总体设计那一栏里面，就不会再有‘前辈’签字，准确说，他们有些水平的是‘一审’，已经再也没有资格签设计了，

俺常对年轻家伙谈‘进化’，给他们举很多的实例，GE最初提供矿车传动系统的时候，寿命也不高，大概5000-7500小时，以后逐步提高，到现在的12000-15000小时，还在缓慢提高，反正一直向上在走，

80年代初引进这些设备的时候，国内也仿制，齿轮大概有3500小时，柴油机拆开大修以后，寿命有4000小时左右，以后是逐年下降的，就是所谓的‘退化过程’，

当然了，退化也有个速度，到2500小时的时候，有个‘稳定平台’，维持过一阵时间，再以后，就跟‘股市杀跌’一样了，现在许多厂子的齿轮，800小时就所有齿都‘剃光’了，阿哈哈，

俺不是说‘不能剃光了’，偶尔剃一次，情有可原，关键是齿剃光了以后，全厂没有一个懂为什么的，这才是问题，这个厂子，你就不能再待了，因为不仅你不懂，他人也不懂，齿轮寿命会一直往下降，直到‘全部瓦塔了’，哈哈，

类似的情况很多，一个轴，生产过10年，以前很少有断了，但后来，每年的‘断裂率’是增加的，越来越多，逐年递增，但全厂没有一个家伙是知道为什么这样的，这厂子你也绝对不能再停留了，赶紧走，这就是俺说的，

当你看到一个10000人厂子，其产品连钢板都是进口的，所有配件都是米国的时候，你就知道，他再也不会有出路了，俺说的，假如他一直有出路，他拿的国家补贴到最后就会饿死大众的，国家放弃它，也是合理的，完全应该让其自生自灭，你陪它走下去，也不会有啥活路的，

俺常讲‘进化过程’，人不是进化到28对就满足了，到你38岁的时候，已经玩完了各种控制，玩的很流畅了，你40岁，许多行业都玩的流畅了，这就是进化，不是俺要求你进化，是社会要求的，请你牢记，

俺说过多次，俺第一次见克劳斯的时候，人家告诉俺，这是每天1200米的家伙，俺形容过，眼珠几乎要掉地上，阿哈哈，但时代进化了，今天，这个数字在北京就是‘很小的毛毛雨’，你假如今天还是这个‘米数’，人家就拿你当个‘逑’，啊哈，这就是世界的进化，

”

“俺玩过各种冷床，参考过好多‘原始图纸’，这些都是英制的，假如不是英制的反而奇怪了，因为不可能那样的，假如俺今天玩，俺觉得，新的图纸肯定就是小数点后面有好多位了，哈哈，但当年就没有，该是105步距的，110的，120的，都是整数，没有带小数点的，并且后面都有‘步距运动轨迹图’做背书，画一大堆东西，从直径12毫米，一直画到40毫米，看哪个直径是‘绕不过去的’，这些东西要技术审查，最终技术存档的，哈哈，”

“关于‘听人家说’，俺说，俺每次都认真听人家说各种东西，包括各种‘完全自主知识产权’，他说完了，俺说，我知道你那个设备的大电机是谁的，变频器是谁的，螺杆泵是谁的，传感器是谁的，顶升器是谁的？简单说吧，里面有三个是德国的配件，剩下统统是米国的，齿轮是米国规范，钢板是米国标准，连焊接规范都是米国的，哈哈，你那个设备的系列就是米国的，最初那图纸都是米国来的，哈哈”

看起来富丽堂皇，都是国产，自制。但是人家那些盾构机啊机床厂内部工程人员吐槽看了吗? 都是购买外国技术和设备，都没有完全消化，包上国产壳子而已。

按你那个进化程度，得是个神级人物吧。40岁就能很多行业玩的很流畅的不是一般工程师能做到的吧，得是大神。就是各大公司的总共也不敢说很多行业流畅吧。就他们本行业自己负责的部分下面的各个分系统和支持系统他顶多也就是个高屋建瓴的了解，哪个敢说流畅？

你说的“小数点后面好多位”，我也觉得问题大大。受限于机械加工精度，你小数点后面位数再多也没有意义。而且如果设计图纸上要求精确到“小数点后面好多位”，必然导致装配精度要求相应的超级高。工程上搞成这样成本还要不要控制啦？

单就齿轮而言，只要设计要素得当，设计对齿轮寿命的影响比材料和工艺的影响小得多吧。你说同一个厂子的产品寿命不如以前，从设计上讲没道理，更多可能是为了打价格战在材料和工艺上打折扣了。

我本人不是机床行业，但是也在机械大类里面，美国的图纸看了不少，使用公制单位的占绝大多数。德国更是传统机械强国，人也用公制，你拿图纸单位说事儿没道理。

这哥们不姓神，姓扯倒是蛮贴切的。拿个CAD也敢炫不知道是无知还是别的因素造就如此强大的精神。要知道90年代中期的高配486必备软件就是CAD 尽管极多数是盗版。

西西河宗旨里有一条是言之有物哦。“齿轮打齿”造成磨损异常，抛开极个别因素外（用户单位的维护班组弄混一整批次润滑油，堪称极品“乌龙”事件，够我爸笑一辈子）可以分为内外因。外因大部分是用户使用环境发生巨大改变，非规范野蛮操作，未按规章例行保养，特别是超出设计要求的野蛮使用对部件的破坏是极大地。内因在排除掉非标准工艺加工原因之外，那么有很大的概率是热处理这块。热处理可以分为两部分排除，第一 淬火炉内部热丝是否有严重氧化或者断开造成内部温度不均衡，同时检测温度仪是否工作正常。另外还要检查淬火液配比是否恰当。第二 钢材的标号是否稳定。这一点其实是最关键的，因为第一条只要维护工作到位出问题的概率极小。而不同标号的钢材对应的淬火温度是不一样的，特别是齿轮和轴承的工作环境讲究不能“硬碰硬”哪怕是同样标号的钢材也得用不同的淬火温度或者表面处理工艺来实现不同的表面硬度，只有硬包软或者软包硬，这样才能达到工艺寿命。

至于图纸这块只能说这哥们少见多怪了。不同地区的客户采用的不同量制单位图纸，只是为了客户维护保养以及采购一些易损小标准件常见的销售手段而已。呵呵

機械傳動學的就是這個，不是機械工程的必修科，但一定可以選修。至於查表，我是在大一大二的設計科（必修）學的，算是基本功了