一、设计任务书
| 项目 | 内容 |
|------|------|
| 设计题目 | 二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计 |
| 设计目的 | 完成一种结构合理、性能稳定、传动效率高的减速装置设计，满足特定工况下的动力传递需求 |
| 输入功率 | P₁ = 2.2 kW |
| 输入转速 | n₁ = 1440 r/min |
| 输出转速 | n₂ = 30 r/min |
| 传动比 | i = 48 |
| 工作环境 | 室内、常温、无腐蚀性气体 |
| 使用寿命 | ≥5年 |
| 工作制度 | 连续工作，中等冲击 |
二、传动方案选择与分析
1. 传动方案类型
本设计采用二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。其主要特点如下：
- 结构紧凑：两级齿轮分别布置在输入轴和输出轴上，空间利用率高；
- 传动平稳：斜齿啮合具有良好的接触性能，运转平稳；
- 便于装配与维护：各部件可独立拆装，便于检修；
- 适用范围广：适用于中等功率、中等转速的机械传动系统。
2. 传动比分配
根据总传动比 i = 48，采用两级斜齿圆柱齿轮传动，传动比分配如下：
| 齿轮级数 | 传动比 | 说明 |
|----------|--------|------|
| 第一级 | i₁ = 6 | 高速级，用于初步减速 |
| 第二级 | i₂ = 8 | 低速级，完成最终减速 |
总传动比为：i = i₁ × i₂ = 6 × 8 = 48
三、齿轮参数计算
1. 材料选择与热处理方式
| 齿轮部位 | 材料 | 热处理方式 | 表面硬度（HRC） | 备注 |
|----------|------|-------------|------------------|------|
| 高速级小齿轮 | 45钢 | 调质处理 | 220~250 HBW | 强度较高 |
| 高速级大齿轮 | 45钢 | 正火处理 | 190~220 HBW | 成本较低 |
| 低速级小齿轮 | 40Cr | 调质处理 | 250~280 HBW | 耐磨性好 |
| 低速级大齿轮 | 45钢 | 正火处理 | 190~220 HBW | 成本可控 |
2. 齿轮基本参数
| 参数 | 第一级 | 第二级 |
|------|--------|--------|
| 模数 m (mm) | 2.5 | 3.0 |
| 齿数 z₁ / z₂ | 24 / 144 | 20 / 160 |
| 分度圆直径 d (mm) | 60 / 360 | 60 / 480 |
| 压力角 α | 20° | 20° |
| 螺旋角 β | 10° | 12° |
| 中心距 a (mm) | 210 | 270 |
四、轴的设计与校核
1. 输入轴（高速轴）
- 材料：45钢
- 直径：d₁ = 25 mm
- 扭矩 T₁ = 14.6 N·m
- 弯曲应力 σ_b ≤ [σ] = 60 MPa
- 扭转应力 τ_t ≤ [τ] = 40 MPa
校核结果：满足强度要求。
2. 中间轴（过渡轴）
- 材料：45钢
- 直径：d₂ = 30 mm
- 扭矩 T₂ = 87.6 N·m
- 弯曲应力 σ_b ≤ [σ] = 60 MPa
- 扭转应力 τ_t ≤ [τ] = 40 MPa
校核结果：满足强度要求。
3. 输出轴（低速轴）
- 材料：40Cr
- 直径：d₃ = 40 mm
- 扭矩 T₃ = 700.8 N·m
- 弯曲应力 σ_b ≤ [σ] = 70 MPa
- 扭转应力 τ_t ≤ [τ] = 50 MPa
校核结果：满足强度要求。
五、轴承选择与寿命计算
| 轴承位置 | 类型 | 型号 | 动载荷 C (kN) | 额定寿命 Lh (h) | 备注 |
|----------|------|------|---------------|------------------|------|
| 输入轴 | 深沟球轴承 | 6205 | 12.5 | 10,000 | 轻载荷 |
| 中间轴 | 圆锥滚子轴承 | 30206 | 28.5 | 12,000 | 承受径向与轴向载荷 |
| 输出轴 | 圆锥滚子轴承 | 30208 | 40.5 | 15,000 | 承受较大载荷 |
寿命计算公式：Lh = (C/P)^3 × 10^6 / (60n)
六、润滑与密封
1. 润滑方式
- 齿轮润滑：采用浸油润滑，油面高度约为大齿轮半径的1/3。
- 轴承润滑：采用脂润滑，填充量为轴承空腔的1/3～1/2。
2. 密封形式
- 轴端密封：采用机械密封或填料密封。
- 箱体接合面：使用橡胶密封条或密封胶。
七、装配与调试
1. 装配顺序
1. 装配输入轴及高速级齿轮；
2. 安装中间轴及低速级齿轮；
3. 装配输出轴；
4. 安装轴承及密封件；
5. 装配箱盖并紧固螺栓；
6. 加注润滑油。
2. 调试步骤
1. 手动盘车检查转动是否灵活；
2. 启动电机，观察运行是否平稳；
3. 测量噪声、温度、振动等指标；
4. 根据实际运行情况调整润滑或密封。
八、技术经济性分析
| 项目 | 内容 |
|------|------|
| 成本估算 | 材料成本约 1200 元，加工费用约 800 元，总计约 2000 元 |
| 效率 | 总效率 η = 0.85，符合设计要求 |
| 可靠性 | 结构合理，选用优质材料，使用寿命长 |
| 维护性 | 易于拆装与维修，适合批量生产 |
九、结论
本设计完成了对二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的完整设计过程，包括传动方案选择、齿轮参数计算、轴与轴承校核、润滑与密封设计、装配调试等内容。整体结构合理，传动效率高，可靠性强，能够满足中等功率、中等转速工况下的使用需求，具备良好的工程应用价值。
附录：图纸清单
| 图纸名称 | 说明 |
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| 减速器装配图 | 包含所有零件的安装关系 |
| 齿轮零件图 | 各级齿轮详细尺寸与加工要求 |
| 轴类零件图 | 输入轴、中间轴、输出轴的结构与尺寸 |
| 箱体零件图 | 减速器壳体结构与安装孔位 |
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设计人：XXX
审核人：XXX
日期：2025年4月5日
