《机械设计》课程设计说明书
2 机械装置的总体设计方案
2.1 电动机选择
2.1.1选择电动机类型
按工作要求选用Y系列（IP44）全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。该电动机的工作条件为：环境温度-15- +40℃，相对湿度不超过90%，电压380V，频率50HZ。 2.1.2选择电动机容量
电动机所需工作功率Pd（KW）为 Pd?Pw?
工作机所需功率Pw（KW）为 Pw?Fv?4.68kW 传动装置的总效率为
22 ???1?2?3?4
3按《机械课程设计手册》表2-4确定各部分效率为: 滚动轴承?1?0.99，联轴器效率为
?2?0.99，闭式齿轮传动效率?3?0.97，，卷筒效率?4?0.96，代入得
??0.992?0.993?0.972?0.96?0.87
所需电动机功率为
Pd?Pw??4.68kW?5.38kW 0.87因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可。由《机械课程设计手册》表20-1，Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率Ped为5.5kW。 2.1.3确定电动机转速
卷筒轴工作转速
60?1000v60?1000?1.95nw???116.38(r/min)
?D3.14?320??3~6，故电动机转速的可选范围为 通常，二级圆柱齿轮减速器为i2??i?nw?(32~62)?133r/min?(1197~4788nd)r/min
符合这一范围的同步转速有1000r/min和1500r/min,其中减速器以1500和1000r/min的优先，所以现以这两种方案进行比较。由《机械课程设计手册》第二十章相关资料查得的电动机数据及计算出的总传动比列于表2.1：
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表2.1 额定功率为时电动机选择对总体方案的影响
方案 电动机型号 额定功率 /kW 5.5 7.5 同步转速满载转速 电动机质量 /kg 68 81 nm/(r/min) 1500 1500 nm/(r/min) 1440 1440 1 2 Y132S-4 Y132M-4
表2.1中，方案1与方案2相比较，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及总传动比，为使传动装置结构紧凑，兼顾考虑电动机的重量和价格，选择方案1，即所选电动机型号为Y132S-4。
2.2 传动比分配
2.2.1总传动比
ia?nm1440??12.37 nw116.382.2.2分配传动装置各级传动比
减速器的传动比 i为12.37,对于两级卧式展开式圆柱齿轮减速器的i1?(1.1~1.5)i2，为了分配均匀取i1?1.2i2，计算得两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i1?4.01，低速级的传动比i2?3.08。
2.3 运动和动力参数计算
0轴（电动机轴）：
P0?Pd?5.5kWn0?nm?1440r/minPT0?95500?3.648?104N?mmn01轴（高速轴）：
P1?P0?1?5.5kW?0.99?5.445kWn1?n0?1440r/minT1?95502轴（中间轴）：
P1?3.611?104N?mmn1 3
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P2?P1?2?3?5.23kWn2?n11440??359.10r/min i14.01P2?13.9?104N?mmn2T2?95503轴（低速轴）：
P3?P2?2?3?5.02kWn3?n2?116.59r/mini2P3?41.1?104N?mmn3
T3?9550 运动和动力参数的计算结果加以汇总，列出表2.2如下：
表2.2 各轴运动和动力参数
项目 转速（r/min） 功率(kW) 转矩(N*m) 电动机轴 1440 5.5 36480 高速轴 1440 5.445 36110 中间轴 359.10 5.23 139000 低速轴 116.59 5.02 411000
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3 主要零部件的设计计算
3.1 展开式二级圆柱齿轮减速器齿轮传动设计
3.1.1 高速级齿轮传动设计
1． 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按以上的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。
2）运输机为一般工作，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。
3) 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大齿轮材料用45钢，小齿轮材料用40Cr，热处理均为调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为240HBS,280HBS，二者材料硬度差为40HBS。
4）选小齿轮的齿数z?24，大齿轮的齿数为z2?4.01?24?96.24，取z2?97。 2． 按齿面接触强度设计 由设计公式进行试算，即 d1t?32KHtT1u?1ZHZEZ?Z?2.() ?du[?H]1(1)确定公式内的各计算数值 1) 试选载荷系数KHt?1.3
2) 由以上计算得小齿轮的转矩T1?3.611?104N?mm
3) 查表及其图选取齿宽系数?d?1，材料的弹性影响系数ZE?189.8MPa，按齿面硬
12MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限度的小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?700?Hlim2?550MPa.。
4)计算应力循环次数
N1?60n1jLh?60?1440?1?(2?8?300?10)?4.147?10 N2?N1?4.1472?1.03?109 4.049?5) 按接触疲劳寿命系数
?HN1?0.92 ?HN2?0.95
6) 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1％，安全系数S=1
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?? 由 ????Nlim 得
S??H?1??HN1?lim1S?644MPa??H?2???HN2lim2?522.5MPaS
（2） 计算：
1) 带入??H?中较小的值，求得小齿轮分度圆直径dt1的最小值为
2KHTT1u?1ZHZEZ?Z?2d1t?.()?34.08
?du[?H]132) 圆周速度： ??3.14?34.08?1440?2.57m/s
60?100060?1000??d1tn3) 计算齿宽： b??d?d1t?1?34.08?34.08mm 4) 计算齿宽与齿高比：
模数: mt?d1t34.08??1.42mm ?124
齿高: h?2.25mt?2.25?1.42?3.195mm
b?10.67 h5) 计算载荷系数：
∴
根据??2.57m/s ,7级精度，查得 动载系数 ?V?1.1
对于斜齿轮 ?H??1.5;?F??1.2
查得使用系数 ?A?1 用插值法查得7级精度小齿轮非对称布置
时，?H??1.416 由
b?10.67，?H??1.416 可查得?F??1.34 h 故载荷系数 ?H??A?V?H??H??2.92 6) 按实际载荷系数校正分度圆直径：
d1?d1t3?H2.92?34.08?3?44.63mm ?t1.3d1?COS?44.63?COS14。7） 计算模数： m???1.80mm
?1243．按齿根弯曲强度计算：
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