一、引言

本设计说明书旨在为机械设计课程中的一级斜齿圆柱齿轮减速器提供详细的设计计算过程和说明，通过本次设计，学生将掌握机械设计的基本原理和方法，特别是在齿轮传动系统的设计方面获得实践经验。

二、设计任务与要求

1. 设计题目

带式运输机的减速传动装置设计。

2. 原始数据

- 传动带鼓轮转速：n = 175 r/min

- 鼓轮轴输入功率：P = 4.5 KW

- 使用年限：6年

3. 传动方案

- 高速级采用三角带传动

- 低速级采用一级圆柱斜齿齿轮减速器

三、传动系统的设计与分析

1. 传动方案分析

- 该传动方案具有传递效率高、结构紧凑、制造简单、通用性好等优点。

- V带传动具有缓冲吸振作用，适用于振动较大的环境。

- 闭式传动不受环境灰尘影响，具有较高的传递效率。

2. 电动机选择

- 根据工作条件和使用要求，选用Y系列三相交流异步电动机。

- 计算工作机所需功率，考虑传动装置的效率损失，确定电动机的额定功率。

四、传动比与参数计算

1. 总传动比计算

\[ i_总 = \frac{n_{\text{电机}}}{n_{\text{鼓轮}}} \]

\[ i_总 = \frac{960}{175} = 5.54 \]

2. 分配各级传动比

\[ i_{\text{带}} = 2.8 \]

\[ i_{\text{齿轮}} = \frac{i_{\text{总}}}{i_{\text{带}}} = \frac{5.54}{2.8} = 2 \]

五、齿轮设计计算

1. 齿轮材料与精度等级

- 选用40Cr钢进行调质处理，硬度为280HBS。

- 齿轮精度等级取8级。

2. 按齿面接触疲劳强度设计

\[ d \geq 2.82 \sqrt{\frac{K_t T_1}{\psi_\alpha \cdot u \cdot (\frac{Z_E}{[\sigma_H])^2}} \cdot i} \]

根据以上公式计算得到齿轮的主要参数，包括模数、齿数、中心距等，具体计算步骤如下：

（1）确定公式中的各计算系数

\[ K = K_A \cdot K_V \cdot K_\alpha \cdot K_\beta \]

\[ K = 1 \times 1.12 \times 1.67 \times 0.93 = 1.72 \]

\[ Z_E = \sqrt{Z_1 \cdot Z_2/(\psi_\alpha \cdot \psi_\beta)} \approx \sqrt{2 \times 3/(0.89 \times 0.88)} = 1.98 \]

\[ [\sigma_H] = \frac{\sigma_{\text{lim}}}{S} = \frac{600}{1.1} = 545MPa \]

（2）代入公式计算分度圆直径

\[ d \geq 2.82 \times \sqrt{\frac{1.72 \times 1123.5}{0.89 \times 2 \times (545)^2}} \times 2 = 54.6mm \]

（3）确定模数

\[ m = \frac{d}{Z} = \frac{54.6}{30} = 1.82mm \]

根据计算结果，选取标准模数m=2mm，调整后得到实际的中心距a'和啮合角α'。

六、齿轮几何尺寸计算

根据选定的模数和齿数，计算齿轮的其他几何尺寸，如齿顶高、齿根高、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径等，具体步骤如下：

1. 齿顶高和齿根高

\[ h_a = m \]

\[ h_f = (h_a + c) = (m + c) \]

c为顶隙系数。

2. 分度圆直径

\[ d = m \cdot Z \]

3. 齿顶圆直径

\[ d_a = d + 2h_a \]

4. 齿根圆直径

\[ d_f = d - 2h_f \]

七、轴和轴承的设计与校核

根据齿轮的受力情况，对轴进行设计和校核，确保其强度和刚度满足要求，选择合适的轴承并进行寿命计算，具体步骤如下：

1. 轴的设计

- 根据齿轮的受力情况，确定轴的最小直径。

- 设计轴的结构，包括键槽、轴肩等。

2. 轴的校核

- 计算轴受到的弯矩和扭矩。

- 根据弯矩和扭矩，计算轴的危险截面应力，并进行强度校核。

3. 轴承的选择与校核

- 根据轴的载荷，选择合适的轴承类型。

- 计算轴承的当量动载荷，进行寿命计算。

八、润滑与密封设计

为了确保减速器的正常运行和延长使用寿命，需要对齿轮副、轴承等部件进行润滑，还需要设计密封装置，防止润滑油泄漏和外部污染物进入，具体步骤如下：

1. 润滑方式选择

- 根据齿轮的转速和工作环境，选择合适的润滑方式，通常采用浸油润滑或喷油润滑。

- 设计油路和油槽，确保润滑油能够均匀分布到各个润滑部位。

2. 密封装置设计

- 根据轴承的类型和工作环境，选择合适的密封件，常用的密封件有O型圈、唇形密封圈等。

- 设计密封结构，确保密封效果良好，防止润滑油泄漏和外部污染物进入。

九、箱体设计

箱体是减速器的重要组成部分，它不仅支撑和固定各个零部件，还起到防护和密封的作用，箱体的设计需要考虑以下几个方面：

1. 材料选择

- 箱体材料应具有良好的铸造性能和机械性能，通常采用铸铁或铸钢。

- 根据减速器的工作环境和受力情况，选择合适的材料牌号。

2. 结构设计

- 设计箱体的结构形式，包括箱壁厚度、加强筋布置等。

- 设计箱盖和箱座的连接方式，通常采用螺栓连接。

3. 加工工艺考虑

- 在设计箱体时，需要考虑加工工艺的要求，如拔模斜度、圆角过渡等。

- 尽量减少加工工序，提高加工效率。

十、减速器的装配与调试

减速器的装配和调试是确保其正常运行的关键环节，装配过程中需要注意以下几点：

1. 零件清洗与检查

- 对所有零件进行彻底清洗，去除油污和杂质。

- 检查零件是否有缺陷或损坏，如有应及时更换。

2. 装配顺序

- 按照先内后外、先下后上的顺序进行装配，先安装轴系部件，再安装齿轮和其他零件。

- 确保各零件之间的配合符合设计要求，避免过紧或过松。

3. 调试与检测

- 装配完成后，进行手动转动试验，检查各部件是否运转灵活，有无卡阻现象。

- 进行负载试验，检测减速器的承载能力和温升情况。

- 对减速器的各项性能指标进行检测，确保符合设计要求。

十一、总结与展望

通过本次设计实践，我们全面掌握了一级斜齿圆柱齿轮减速器的设计方法和步骤，从传动方案的确定到电动机的选择，从传动比的计算到齿轮的几何尺寸计算，再到轴和轴承的设计与校核，以及润滑与密封设计、箱体设计等各个环节，都进行了深入的研究和实践。

在未来的学习中，我们将继续深入学习机械设计的理论和方法，进一步提高自己的设计能力和创新能力，我们也希望将所学知识应用到实际工程中，为我国的机械制造业贡献自己的力量。