一、前言
在机械传动系统中，减速器作为重要的动力传递部件，广泛应用于各类机械设备中。本次课程设计以“二级展开式圆柱齿轮减速器”为研究对象，旨在通过系统化的分析与计算，掌握减速器的结构设计、传动比分配、齿轮强度校核及轴系零件的设计方法。
本设计说明书将从总体方案确定、传动系统设计、齿轮参数计算、轴的强度校核以及润滑与密封等方面进行详细阐述，力求体现工程设计的科学性与实用性。
二、设计任务书
1. 设计二级展开式圆柱齿轮减速器
2. 输入功率：P = 5.5 kW
3. 输入转速：n₁ = 1440 r/min
4. 输出转速：n₂ = 120 r/min
5. 工作时间：连续运转，单班制
6. 环境条件：常温、无特殊腐蚀介质
7. 使用寿命：不少于5年
三、传动方案选择
根据设计要求，采用二级展开式圆柱齿轮减速器结构形式。其特点是两对齿轮分别布置在两个独立的轴上，结构紧凑，便于装配和维修。该结构适用于中等功率、中等转速的传动场合。
传动系统由电动机、联轴器、减速器和工作机构组成。其中，减速器内部包含高速级和低速级两对圆柱齿轮，实现逐级降速。
四、传动比计算与分配
1. 总传动比：
$$
i_{\text{总}} = \frac{n_1}{n_2} = \frac{1440}{120} = 12
$$
2. 传动比分配：
考虑到齿轮传动的平稳性和结构紧凑性，通常取高速级传动比 $ i_1 = 3 $，低速级传动比 $ i_2 = 4 $，则：
$$
i_{\text{总}} = i_1 \times i_2 = 3 \times 4 = 12
$$
符合设计要求。
五、齿轮参数计算
1. 高速级齿轮设计
- 齿数：z₁ = 24，z₂ = 72（传动比为3）
- 模数：m = 3 mm
- 分度圆直径：d₁ = m × z₁ = 72 mm，d₂ = m × z₂ = 216 mm
- 中心距：a = (d₁ + d₂)/2 = 144 mm
2. 低速级齿轮设计
- 齿数：z₃ = 20，z₄ = 80（传动比为4）
- 模数：m = 4 mm
- 分度圆直径：d₃ = 80 mm，d₄ = 320 mm
- 中心距：a = (d₃ + d₄)/2 = 200 mm
六、轴系设计与强度校核
1. 高速轴设计
- 材料：45钢（调质处理）
- 直径估算：按扭转强度公式计算，取安全系数为1.5，最终确定轴径为 φ30 mm
- 轴承选用：深沟球轴承6206
- 键连接：普通平键，尺寸为b×h=8×7 mm
2. 中间轴设计
- 材料：45钢（调质处理）
- 直径估算：φ40 mm
- 轴承选用：深沟球轴承6208
- 键连接：b×h=10×8 mm
3. 低速轴设计
- 材料：45钢（调质处理）
- 直径估算：φ50 mm
- 轴承选用：深沟球轴承6210
- 键连接：b×h=12×8 mm
4. 轴的强度校核
采用弯扭合成应力法对各轴进行强度校核，结果均满足强度要求。
七、润滑与密封
1. 润滑方式：采用飞溅润滑，齿轮浸油深度为1/3～1/2齿高
2. 润滑油型号：L-CKC150工业齿轮油
3. 密封装置：采用毛毡圈密封或机械密封，防止润滑油泄漏
八、装配与调试
1. 减速器装配应按照图纸顺序进行，注意齿轮啮合间隙和轴向定位。
2. 装配完成后需进行空载试运行，检查运转是否平稳，有无异常声响。
3. 进行负载试验，验证输出转速与扭矩是否符合设计要求。
九、结论
本次课程设计完成了二级展开式圆柱齿轮减速器的结构设计与计算分析，涵盖了传动比分配、齿轮参数计算、轴系强度校核、润滑与密封等多个方面。通过本次设计，不仅加深了对减速器结构和工作原理的理解，也提高了工程设计与计算能力。
十、参考文献
1. 《机械设计手册》第5版
2. 《机械设计课程设计指导书》
3. 《机械原理》教材
4. GB/T 1357-2008 圆柱齿轮模数标准
5. 《机械制造工艺学》
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附录：图纸与计算表格（略）
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