2. 电动机的计算选型
2.1 电动机的选择
（1）选择电动机类型和结构型式
电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。
生产单位一般用三相交流电源，因此，如无特殊要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等。在经常起动、制动和反转的场合（如起重机等），要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR（绕线型）。电动机除按功率、转速排成系列之外，为适应不同的输出轴要求和安装需要，电动机机体又有几种安装结构形式。根据不同防护要求，电动机结构还有开启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。电动机的额定电压一般为380V。
电动机类型要根据电源种类（交流或直流），工作条件（温度、环境、空间位置尺寸等），载荷特点（变化性质、大小和过载情况），起动性能和起动、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能要求等条件来确定。
（2）选择电动机的容量
电动机的容量（功率）选的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率应数都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。
电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定。电动机的发热与其运行状态有关。运行状态有三类，即长期连续运行、短时运行和重复短时运行。变载下长期运行的电动机、短时运行的电动机（工作时间短，停歇时间长）和重复短时运行的电动机（工作时间和停歇时间都不长）的容量要按等效功率法计算并校验过载能力和起动转矩，其计算方法可参看有关电力拖动的书籍。
由于水泥螺旋输送机的工作环境是常温,有灰尘,用的是三相交流电,电压为380V。根据以上两点和机械设计手册，选用Y132M-4型号的电动机。
Y132M-4电动机的主要性能如下表格所示：
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表2－1 Y132M-4电动机的主要性能 型 号 额 满载时 流效功 最大转矩定 转 速 电起 动转矩率 起动电流 额定电流 额定转矩 2.2 功 率 r/min kw Y132M-4 7.5 1140 （380V） 率 A 15.4 % 87 应 数 -------------- -------------- --------------
额定转矩 2.2 0.85 7.0
2.2 传动装置的运动和动力参数的计算
因为设计减速器时要求传动比为4.67，所以选用一级直齿圆柱齿轮传动的减速器就可满足条件。该类减速器的特点是承载能力和速度范围大、传动比恒定、外廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。制造安装精度要求高、噪声较大、成本较高。
连接顺序
1.发动机——2平键——3.减速器——4.花键——5.螺旋轴输送机 轴承、齿轮、等的效率查机械设计手册得： 滚动轴承（每对） 0.98~0.995 滑动齿轮（每对） 0.97~0.99 弹性联轴器 0.99~0.995 齿轮联轴器 0.99 万向联轴器 0.97~0.98 具有中间可动元件的联轴器 0.97~0.99 一对齿轮（开式） 0.94~0.96 一对齿轮（闭式） 0.96~0.99 计算传动装置各轴的运动和动力参数： （1） 各轴转速
1 轴 n1=nm=1440r/min 2 轴 n2=n1/i =1440/4.67 =308.35r/min
主轴 n3=n2=308.35r/min
（2） 各轴输入功率
1 轴 P1?P额·η
联
10
=7.5×0.99
=7.43KW
2 轴 P2=P1·η轴承1·η轴承2·η齿轮 =7.43×0.98×0.99×0.96 =6.91KW
主轴 P3=P2·η联
=6.91×0.99
=6.84KW
（3） 各轴输出功率
?=P1·η轴承 1 轴 P1 =7.43×0.98 =7.28KW
2 轴 P2??P2·η轴承 =6.91×0.98 =6.77KW
主轴 P3??P3·η轴承 =6.84×0.98 =6.71KW
（4） 各轴输入转矩
电动机的输出转矩 Td=9550×Pd/nm =9550×7.5/1440 =49.74N·m
1 轴 T1?Td·η联 =49.74×0.99 =49.24N·m
2 轴 T2?T1·i·η轴承1·η轴承2·η齿轮
11
=49.24×4.67×0.98×0.99×0.96
=214.07N·m
主轴 T3?T2·η联
=214.07×0.99
=211.93N·m
（5） 各轴输出转矩
1 轴 T1?=T1·η轴承
=49.24×0.98
=48.26N·m
2 轴 T2?=T2·η轴承
=214.07×0.98
=209.79N·m
主轴 T3??T3·η轴承
=209.79×0.98 =207.69N·m
运动和动力参数计算结果整理于下表：
表2－2 运动和动力参数计算 轴 名 功 率P (KW) 输 入 电动机轴 1 轴 7.43 7.28 49.24 48.26 1440 4.67 2 轴 6.91 6.77 214.07 209.79 308.35 主 轴 6.84 6.71 211.93 207.69 308.35 1 0.99 0.93 输 出 7.5 转 矩 T（N·m） 输 入 输 出 49.74 转速 n (r/min) 1440 1 0.99 传动比 效 率
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3.减速器设计计算
3.1 齿轮设计
齿轮材料应具备下列条件：1）齿面具有足够的硬度，以获得较高的抗点蚀、抗磨粒磨损、抗胶合和抗塑性流动的能力；2）在变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度；3）具有良好的加工和热处理工艺性；4）价格较低。
因此，采用合金钢、硬齿面齿轮是当前发展的趋势。采用硬齿面齿轮时，除应注意材料的力学性能外，还应适当减少齿数、增大模式，以保证轮齿具有足够的弯曲强度。
设计的该螺旋输送机的预期使用寿命10年，每年300个工作日，在使用期限内，工作时间占20%。
根据以上几点，我选择齿轮的材料为20CrMnTi，渗碳淬火处理，硬度56HRC~62HR平均取为60HRC。齿数比u=i=4.67计算步骤如下：（见文献[1]P233）
计算项目
齿面接触疲劳强度计算
1. 初步计算
转矩T1
齿宽系数ψd
解除疲劳极限σ
初步计算的许用接触应 力[σH] Ad值
Hlim
计算内容
T1=49.24N·m
由图12－13,取ψd=0.5
由图12－17c [σ
H1]≈0.9σHlim1
计算结果
T1=49240N·mm ψd=0.5 σσ
Hlim1=1650Mpa Hlim2=1400Mpa
[σ[σ
式(12.15)
H1]=1485Mpa H2]=1260Mpa
=0.9×1650 [σ
由表12－16,取Ad=85
H2]≈0.9σHlim2
=0.9×1400
Ad=85
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