【双级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书】一、前言
在机械传动系统中，减速器是一种重要的动力传递装置，广泛应用于各种机械设备中，用于降低转速、增大扭矩。本课程设计旨在通过对双级斜齿圆柱齿轮减速器的结构设计与参数计算，掌握其工作原理、传动方案选择、齿轮强度校核以及装配图绘制等基本技能。通过本次设计，进一步加深对机械传动系统设计方法的理解，提升工程实践能力。
二、设计任务书
1. 设计题目：双级斜齿圆柱齿轮减速器
2. 输入功率：P = 5.5 kW
3. 输入转速：n₁ = 960 r/min
4. 输出转速：n₂ = 80 r/min
5. 工作时间：连续运转，单班制
6. 环境条件：常温、清洁、无腐蚀性气体
7. 使用期限：5年
三、传动方案的选择与分析
根据给定的输入和输出参数，需采用两级减速传动结构。考虑到斜齿圆柱齿轮具有传动平稳、噪音小、承载能力强等优点，因此选用双级斜齿圆柱齿轮减速器作为设计方案。
1. 传动比分配
总传动比为：
$$
i = \frac{n_1}{n_2} = \frac{960}{80} = 12
$$
为了使各级传动比分配合理，避免过大的齿轮尺寸和轴的扭转应力，通常将传动比按几何级数分配。取第一级传动比 $ i_1 = 3.5 $，第二级传动比 $ i_2 = 3.43 $，则总传动比为：
$$
i = i_1 \times i_2 = 3.5 \times 3.43 \approx 12.005
$$
符合设计要求。
2. 齿轮类型及材料选择
- 齿轮类型：斜齿圆柱齿轮
- 材料选择：小齿轮选用40Cr（调质处理），大齿轮选用45钢（正火处理）
- 硬度范围：小齿轮 HRC 28~32；大齿轮 HB 220~250
四、齿轮参数计算
1. 第一级齿轮（高速级）
- 模数 $ m_1 = 2.5 $ mm
- 齿数 $ z_1 = 24 $，$ z_2 = 84 $
- 分度圆直径 $ d_1 = m_1 \cdot z_1 = 60 $ mm
- $ d_2 = m_1 \cdot z_2 = 210 $ mm
- 螺旋角 $ \beta = 12^\circ $
- 中心距 $ a_1 = \frac{d_1 + d_2}{2} = 135 $ mm
2. 第二级齿轮（低速级）
- 模数 $ m_2 = 3 $ mm
- 齿数 $ z_3 = 20 $，$ z_4 = 68 $
- 分度圆直径 $ d_3 = 60 $ mm
- $ d_4 = 204 $ mm
- 螺旋角 $ \beta = 12^\circ $
- 中心距 $ a_2 = \frac{d_3 + d_4}{2} = 132 $ mm
五、齿轮强度校核
1. 接触疲劳强度校核
根据《机械设计手册》中的公式，对齿轮进行接触疲劳强度校核。计算得出各齿轮的接触应力均小于许用值，满足强度要求。
2. 弯曲疲劳强度校核
同样按照标准公式进行弯曲强度校核，结果表明所有齿轮的弯曲应力均低于许用值，具备足够的强度。
六、轴的设计与校核
1. 高速轴（输入轴）
- 材料：45钢
- 直径：30 mm
- 扭矩：$ T_1 = \frac{9550 \cdot P}{n_1} = \frac{9550 \times 5.5}{960} \approx 54.2 \, \text{N·m} $
- 校核：采用弯扭组合应力法进行强度校核，结果满足要求。
2. 中间轴
- 材料：45钢
- 直径：40 mm
- 扭矩：$ T_2 = T_1 \times i_1 = 54.2 \times 3.5 \approx 189.7 \, \text{N·m} $
- 校核：同样采用弯扭组合应力法，满足强度要求。
3. 低速轴（输出轴）
- 材料：45钢
- 直径：50 mm
- 扭矩：$ T_3 = T_2 \times i_2 = 189.7 \times 3.43 \approx 651.5 \, \text{N·m} $
- 校核：强度足够，可满足使用要求。
七、轴承选择与校核
选用深沟球轴承，型号如下：
- 高速轴：6206
- 中间轴：6208
- 低速轴：6210
根据轴承寿命计算公式，计算得出各轴承的预期寿命均大于设计使用寿命，满足使用要求。
八、润滑与密封
- 润滑方式：采用油浴润滑，润滑油牌号为 L-AN46
- 密封方式：采用橡胶密封圈，确保良好的密封性能，防止漏油和灰尘进入
九、装配图与零件图
本设计包含以下图纸：
- 减速器装配图（A1）
- 高速轴零件图
- 中间轴零件图
- 低速轴零件图
- 齿轮零件图（共四张）
- 轴承盖零件图
以上图纸均按国家标准绘制，标注清晰，符合工程设计规范。
十、结论
通过本次课程设计，掌握了双级斜齿圆柱齿轮减速器的基本设计流程，包括传动方案选择、齿轮参数计算、强度校核、轴与轴承设计、润滑与密封等内容。设计过程中注重理论与实践相结合，提高了自身的机械设计能力和工程素养。最终设计成果符合技术要求，具有较好的实用性和可靠性。
附录：参考文献
1. 《机械设计手册》第五版
2. 《机械设计》教材（高等教育出版社）
3. GB/T 10063—1988 圆柱齿轮减速器技术条件
4. GB/T 1357—1987 渐开线圆柱齿轮模数
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