一、前言

随着现代工业技术的不断发展，机械设计作为工程技术的重要组成部分，其重要性日益凸显。机械设计课程是机械类专业学生必修的核心课程之一，旨在培养学生掌握基本的机械系统设计原理与方法，提升学生的工程实践能力和创新思维。

本说明书为《机械设计》课程设计的完整成果报告，涵盖了从课题分析、方案设计、结构计算、图纸绘制到最终总结的全过程。通过本次课程设计，不仅巩固了课堂所学的理论知识，也提高了实际动手能力与团队协作精神。

二、设计任务与要求

1. 设计题目： 二级圆柱齿轮减速器设计

2. 设计

- 选择合适的传动方案；

- 确定传动比及各轴转速、功率、扭矩；

- 进行齿轮传动的强度计算；

- 设计轴系零件并进行校核；

- 选择轴承、联轴器等标准件；

- 绘制装配图和部分零件图；

- 撰写设计说明书。

3. 设计参数：

- 输入功率：P = 5.5 kW

- 输入转速：n₁ = 960 r/min

- 输出转速：n₂ = 120 r/min

- 工作时间：每天8小时，连续工作

- 工作环境：常温、无腐蚀性气体

三、传动方案的选择与分析

根据设计要求，采用二级圆柱齿轮减速器作为传动装置。该方案具有结构紧凑、传动效率高、维护方便等优点，适用于中低速、中等功率的场合。

传动系统由电动机、联轴器、减速器和工作机组成。其中，减速器内部包含高速级和低速级两对齿轮，实现两级减速，满足输出转速的要求。

四、传动比的分配与计算

1. 总传动比计算：

$ i = \frac{n_1}{n_2} = \frac{960}{120} = 8 $

2. 分配传动比：

由于是二级减速，通常将总传动比按一定比例分配给高速级和低速级。考虑到齿轮的啮合性能和结构合理性，取高速级传动比 $ i_1 = 3 $，低速级传动比 $ i_2 = 2.67 $，则总传动比为：

$ i = i_1 \times i_2 = 3 \times 2.67 = 8.01 $，符合设计要求。

五、齿轮传动的设计与校核

1. 材料选择：

高速级小齿轮选用40Cr钢，调质处理；大齿轮选用45钢，正火处理。

2. 初步计算：

根据功率、转速和传动比，计算出各轴的转速、功率和扭矩，并确定齿轮的基本参数（模数、齿数、分度圆直径等）。

3. 接触疲劳强度校核：

利用标准公式对齿轮进行接触强度和弯曲强度的校核，确保其在长期运行中不会发生疲劳破坏。

4. 结果分析：

经过计算与校核，所选齿轮参数满足强度要求，具备良好的使用寿命和可靠性。

六、轴系结构设计

1. 轴的类型与材料：

轴采用45钢制造，经过调质处理，提高其综合力学性能。

2. 轴的受力分析：

根据传递的扭矩和作用力，计算各轴的弯矩、扭矩和应力，进行强度校核。

3. 轴承选择与安装：

选用深沟球轴承，配合使用密封圈和挡油环，保证轴的稳定运转和润滑效果。

七、装配图与零件图绘制

1. 装配图：

包括减速器的整体结构、各零部件的相对位置、连接方式等，清晰展示整个传动系统的布局。

2. 零件图：

对关键部件如齿轮、轴、轴承座等进行详细绘制，标注尺寸、公差、表面粗糙度等技术要求。

八、设计总结

通过本次机械设计课程设计，我深入掌握了机械传动系统的设计流程与方法，提升了独立思考和解决实际问题的能力。同时，在团队合作中学会了如何分工协作、沟通交流，进一步增强了工程意识和实践能力。

在整个设计过程中，虽然遇到了一些困难，例如参数选择不合理、强度校核不通过等，但通过查阅资料、请教老师和反复修改，最终顺利完成任务。此次设计不仅是对所学知识的综合应用，也为今后的学习和工作打下了坚实的基础。

九、参考文献

1. 《机械设计手册》（第5版）

2. 《机械设计基础》（高等教育出版社）

3. 《机械设计课程设计指导书》

4. 国家标准 GB/T 10095-2008 圆柱齿轮精度

5. 相关设计软件使用说明（如AutoCAD、SolidWorks）