升降機構畢業(yè)設計論文

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1、中北大學分校?2007屆本?科畢業(yè)設計說?明書 1 緒論 1.1 設計的主要目?的 本課題主要完?成的是一放線?機升降結構設?計，包括線圈夾緊?.升降機構，實現(xiàn)線圈的夾?緊.裝卸操作。該放線機用于?計算機通訊線?纜或類似線纜?的裁切的自動?供料，以保證線纜切?線長度。 1.2 設計的主要思?路 設計研究的主?要思路就是想?把傳統(tǒng)的螺旋?式升降改為液?壓升降，這樣就可以大?大的節(jié)省人力?物力，而且也能精準?的完成機械的?自由升降。以便更好的使?用放線機。本人的想法是?想用液壓驅(qū)動?不想用陳規(guī)的?螺桿升降， 要解決這些問?題必須解決升?降系統(tǒng)和驅(qū)動?系統(tǒng)，在常規(guī)的螺桿?升降的前提下?，

2、要提升很大重?量到指定高度?是非常困難的?，這樣會大大的?降低工作效率?，所以選用液壓?升降會大大節(jié)?省人力物力，還有就是因為?剛卷質(zhì)量非常?大，單靠鋼絲繩的?拉力是遠遠不?夠的，想要正常的自?由旋轉就必須?要有一個可靠?的驅(qū)動系統(tǒng)，現(xiàn)在一般用的?驅(qū)動系統(tǒng)都是?電機驅(qū)動，因為它有許多?優(yōu)點，可以根據(jù)線卷?的拉力大小來?調(diào)節(jié)他的轉速?，還可以進行一?般的正反轉，還有就是在電?機上安裝一個?變頻器，可以無限調(diào)速?，可以得到任何?想要得轉速。驅(qū)動裝置則是?用液壓驅(qū)動，它可以避免由?于螺桿滑絲而?引起的不必要?的工程事故，而且力大可以?迅速提升到指?定高度。 1.3 設計的要求 1.夾緊只限于軸?

3、向，線繞度不受限?制，夾緊力不致使?線軸破壞。 2.驅(qū)動力可采取?外驅(qū)動力。 3升降過程要?求平穩(wěn).快捷。 4.放線時線圈外?徑懸空高度2?00mm—400mm。 5.線圈形狀尺寸?示于圖1.1 圖1.1 線卷的零件圖? 1.4 放線機發(fā)展情?況綜述 科學的發(fā)展越?來越要求精確?的技術，以此同時我們?還不能以犧牲?效率為代價?，F(xiàn)在線路的應?用越來越多，相應各種線的?切割，也越來越多，這就要求我們?有一種設備既?有很高的效率?又能保證精度?要求。所以我們來研?究放線機有很?好的經(jīng)濟很社?會效益。 現(xiàn)階段我國在?各項技術中一?直處于先進水?平，在一

4、些領域還?保持著領先。 一種應用于鋼?簾線及高精度?、高性能金屬線?材生產(chǎn)的現(xiàn)代?化關鍵設備——25模多功能?智能化高速水?箱拉絲機，由江蘇泰隆機?械集團研制成?功，并于4月9日?通過了科技成?果鑒定。鑒定委員會認?為，該設備的研制?對推動我國高?端金屬線材制?造技術的發(fā)展?，扭轉我國金屬?線材產(chǎn)量雄踞?世界第一而裝?備技術卻受制?于發(fā)達國家的?被動局面，具有重大現(xiàn)實?意義。 這一技術成果?的鑒定委員會?主任由中科院?院士吳宏鑫擔?任，來自中國航天?科技集團、中國冶金設計?院、南京航天航空?大學、等國家高科技?領域的科研院?所及高校的權?威專家組成鑒?定小組。專家組在認真?審定江蘇泰隆?

5、機械集團提供?的設計方案、技術資料和制?造工序的基礎?上，參照了國際、國內(nèi)重點用戶?的應用結論，一致認定，該項成果采用?集成化、立體式傳動結?構和單側主動?式25道次拉?拔技術，鋼絲拉拔直線?性能好，模具消耗低，拉絲效率高；單臺設備集拉?絲機、收線機、張力柜、配電柜等多種?設備功能于一?體，結構緊湊，大大節(jié)省了金?屬材料、裝配工序和使?用空間；以變頻技術為?依托，采用智能化技?術實施動態(tài)性?集中控制，來進行各種放?線機的升降運?動。 江蘇泰隆機械?集團幾年前開?始金屬線材設?備的開發(fā)研制?，通過自主開發(fā)?和引進消化，逐步形成從金?屬拉絲、高速層繞、重卷、外繞、放線、CO2氣體保?護焊絲及各類

6、?特種金屬線材?成套設備的開?發(fā)與制造體系?，不僅國內(nèi)市場?占有率達70?％以上，而且出口10?多個國家和地?區(qū)。企業(yè)成為全國?最大的金屬線?材制品設備生?產(chǎn)、銷售和出口大?戶。目前，該集團在線材?制品設備的工?藝技術方面已?擁有多項自主?知識產(chǎn)權和專?利技術。這次通過技術?成果鑒定的2?5模高速水箱?拉絲機已申報?了7項專利。 隨著國家現(xiàn)代?化建設的飛速?發(fā)展，科學技術的不?斷進步，現(xiàn)代施工項目?對升降機要求?也越來越高，高、深、尖液壓技術在?升降機上的應?用也越來越廣?泛，液壓系統(tǒng)展示?了強大的發(fā)展?趨勢。前最常用的起?升液壓系統(tǒng)為?定量泵、定量或變量馬?達開式液壓系?統(tǒng)，然而，現(xiàn)代施工

7、對起?升系統(tǒng)提出了?新的要求：節(jié)能、高效、可靠以及微動?性、平穩(wěn)性好。為了適應這些?新的要求，以前的定量泵?將逐步被先進?可靠的具有負?載反饋和壓力?切斷的恒功率?變量泵所取代?，先前的定量馬?達或液控變量?馬達也將被電?控變量馬達所?取代。這種系統(tǒng)將能?有效的達到輕?載高速、重載低速和節(jié)?能的效果。 1.5 放線機升降機?構總體設計方?案 本人的想法是?想用液壓驅(qū)動?不想用陳規(guī)的?螺桿升降，要解決這些問?題必須解決升?降系統(tǒng)和驅(qū)動?系統(tǒng)，在常規(guī)的螺桿?升降的前提下?，要提升很大重?量到指定高度?是非常困難的?，這樣會大大的?降低工作效率?，所以選用液壓?升降會大大節(jié)?省人力物力，

8、還有就是因為?剛卷質(zhì)量非常?大，單靠鋼絲繩的?拉力是遠遠不?夠的，想要正常的自?由旋轉就必須?要有一個可靠?的驅(qū)動系統(tǒng)，現(xiàn)在一般用的?驅(qū)動系統(tǒng)都是?電機驅(qū)動，因為它有許多?優(yōu)點，可以根據(jù)線卷?的拉力大小來?調(diào)節(jié)他的轉速?，還可以進行一?般的正反轉，然而用液壓驅(qū)?動就可以避免?由于螺桿滑絲?而引起的不必?要的工程事故?，而且力大可以?迅速提升到指?定高度。當然這對機架?的材料要求又?有了提高，必須要選一種?可以承擔大壓?力的支架材料?，要進行校核。 1.5.1 液壓的工作原?理 液壓油形成一?定的壓力，經(jīng)濾油器、隔爆型電磁換?向閥、節(jié)流閥.液控單向閥、平衡閥進入液?缸下端，使液缸的活塞?向

9、上運動，提升重物，液缸上端回油?經(jīng)隔爆型電磁?換向閥回到油?箱，其額定壓力通?過溢流閥進行?調(diào)整，通過壓力表觀?察壓力表讀數(shù)?值。 液缸的活塞向?下運動（既重物下降）。液壓油經(jīng)防爆?型電磁換向閥?進入液缸上端?，液缸下端回油?經(jīng)平衡閥、液控單向閥、節(jié)流閥、隔爆型電磁換?向閥回到油箱?。為使重物下降?平穩(wěn)，制動安全可靠?，在回油路上設?置平衡閥，平衡回路、保持壓力，使下降速度不?受重物而變化?,由節(jié)流閥調(diào)節(jié)?流量，控制升降速度?。 為使制動安全?可靠，防止意外，增加液控單向?閥，即液壓鎖，保證在液壓管?線意外爆裂時?能安全自鎖。安裝了超載聲?控報警器,用以區(qū)別超載?或設備故障。

10、 電器控制系統(tǒng)?通過防爆按鈕?SB1—SB6來控制?電機的轉動，隔爆型電磁換?向閥的換向，以保持載荷提?升或下降，且通過“LOGO”程序調(diào)整時間?延遲量，避免電機頻繁?起動而影響使?用壽命。 1.5.2 夾緊的機構設?計 放線機的夾緊?也一個重要的?部分，因為只有夾緊?裝置作好了，機構才能正常?運行。所以我選擇采?用一邊固定頂?尖，一邊活動頂尖?的夾緊方法。 當液壓缸把線?卷升到指定高?度時，先將其一端放?入固定頂尖，然后在推動活?動頂尖將其夾?緊。因為滾子的重?量比較大，所以在其活動?頂尖的一端再?加一個液壓缸?，通過液壓來控?制它的夾緊程?度。 機構的結構草?圖示于圖1.

11、2 圖1.2 總體設計方案?的結構草圖 2理論分析及?零部件的選用? 2.1 材料的選用 用于要求強度?較高，韌性中等的零?件，通常在調(diào)質(zhì)或?正火狀態(tài)下使?用，表淬硬度在H?RC10-50。用于制造齒條?齒輪，鏈輪，軸，鍵，銷，蒸汽透平機的?葉輪，壓縮機及泵的?零件，軋輪等。可代替滲碳鋼?做齒輪，軸，活塞銷等，但要經(jīng)過高頻?或火焰表面淬?火。所以根據(jù)要求?選擇45號鋼?。 2.2 軸承的選用 2.2.1 軸承類型的選?擇方法 選用軸承時，要正確考慮它?的主要因素。 (1) 軸承的載荷 軸承所受載荷?的大小，方向和性質(zhì)

12、，是選擇軸承類?型的主要依據(jù)?。根據(jù)載荷的大?小選擇軸承時?，由于滾子軸承?中主要元件是?先接觸，以用于承受較?大的載荷，承載后的變形?也小。而球軸承中則?主要為點接觸?，以用于較輕的?或中等的載荷?，故在載荷較小?時，應優(yōu)先選用球?軸承。 根據(jù)載荷方向?選擇軸承類型?時，對于純軸向載?荷，一般選用推力?軸承。較小的載荷可?選用推力球軸?承，較大的載荷可?選用推力滾子?軸承。對于純徑向載?荷，一般選用深溝?球軸承。當軸承在承受?徑向載荷時，一般選用深溝?球軸承，圓柱滾子軸承?，滾針軸承。當軸承在承受?徑向載荷Fr?的同時，還有不大的軸?向載荷Fa 時，可選用深溝球?軸承，或接觸角不大

13、?的角接觸球軸?承或圓錐滾子?軸承，當軸向載荷較?大時，可選用接觸角?較大的角接觸?球軸承或圓錐?滾子軸承，或者選用向心?軸承和推力軸?承組合在一起?的結構，分別承擔徑向?載荷和軸向載?荷。 （2）軸承的轉速 在一般轉速下?，轉速的高低對?類型的選擇不?發(fā)生什么影響?，只有在轉速較?高時，才會有比較顯?著的影響。軸承樣本中列?入了各類，各種尺寸的極?限轉速，這個轉速是指?載荷不太大，冷卻條件正常?，且為0級公差?等級軸承時的?最大允許轉速?。但是，由于極限轉速?主要是受工作?時溫升的影響?，因此，不能認為樣本?中是一個絕對?不能超過的界?限。從工作的轉速?對軸承的要求?看，可

14、以確定為以?下幾點： 1〉球軸承與滾子?軸承比較，有較高的極限?轉速，故在高速運轉?時應優(yōu)先選用?球軸承。 2〉在內(nèi)徑相同的?條件下，外徑越小，則滾動體就越?小，運轉時滾動體?加在外圈軌道?上的離心慣性?力也就越小，因而就更適合?于在高速的轉?動下工作。故在高速時，宜選用同一直?徑系列中外徑?較小的軸承，外徑較大的軸?承，宜用于低速重?載的場合。要用一個外徑?較小的軸承而?承載能力達不?到要求時，可再裝一個相?同的軸承，或者考慮選用?寬系列軸承。 3〉保持架的材料?與結構對軸承?轉速影響極大?。實體保持架與?沖壓保持架允?許高一些的轉?速，青銅實體保持?架允許更高

15、的?轉速。 4〉推力軸承的極?限轉速均很低?。當工作轉速高?時，若軸向載荷不?十分大，可以采用角接?觸球軸承。 5〉若工作轉速稍?微超過了樣本?中規(guī)定的極限?轉速，可以用提高軸?承的公差等級?，或者適當?shù)募?大軸承的徑向?游隙。選擇循環(huán)潤滑?或油霧潤滑，加強對循環(huán)油?的冷卻，等措施來改善?軸承的高速性?能。若工作轉速超?過極限轉速較?多，應選用特制的?高速軸承. 2.2.2 軸承的計算選?用 此軸承的特點?是轉速不高，軸向載荷不大?，可以代替推力?軸承受純軸向?載荷。 （1）根據(jù)工作條件?選用0300?型軸承。 軸向載荷 Fr=5000N 軸向載荷 Fa =25

16、00N 計算 查表6-24知向心軸?承的最大e=0.44 (2) 計算當量動載?荷P P=fd(X*FR+Y*Fa) 查表6-25知fd=1.0～1.2 取1.2 查表6-24知X=0.56 Y應在型號及?C0取定后才?能最終確定，現(xiàn)暫時取Y=1.5待以復算。 P=1.2*（0.56*5000+1.5*2500） =1.2*（2800+3750） =7860N （3）計算額定動載?荷C C=P =56680N?

17、 （4）查表6-34重窄系列?得知與566?80N最接近?的值為641?00N。所以取312?號軸承。即型號為36?312號軸承?。 （5）驗算。 1）C0=49400N? 2）查表6-24知這時Y?在1.8～1.6之間，用插值法計算?Y值。 Y=1.8- 所以X=0.56 Y=1.7 3）P=1.2*（0.56*5000+1.7*2500） =8460N 4）驗算Lh值。 L h= =5799h 預期壽命小于?

18、現(xiàn)壽命，所以選363?12號軸承。 (6)在此選用的附?表全部來自《機械設計制圖?手冊》--同濟大學出版?社出版。 2.2.3 軸承的尺寸 表2.2.1軸承的標準?尺寸 d D B Tman Tmin r R1 a 60 130 31 31 30.5 3.5 2 25.6 D1 D2 rg 73 117 2 表2.2.3軸承的標準?載荷 額定動載荷C? 額定靜載荷C?0 極限轉速r /min 83.0KN 72.5KN 4800 2.2.4 軸承的標準外?形和安裝尺寸?圖

19、 圖2.2.1 軸承的外形和?安裝尺寸 2.3 液壓缸的選用? 2.3.1 液壓的研究對?象 液壓傳動是研?究已有的壓流?體為能源物質(zhì)?，來實現(xiàn)各種機?械的船東和自?動控制的科學?。液壓它是利用?各種控制元件?組成所需要的?各種控制回路?，再由若干回路?有機組合成能?完成一定控制?功能的傳動系?統(tǒng)來進行能量?的傳遞，控制和轉換。 液壓傳動所用?的工作介質(zhì)為?液壓油或其他?合成液體，液壓傳動傳遞?動力大，運動平穩(wěn)。但由于液體粘?性大，在流動過程中?阻力損失大，因而不宜作遠?距離傳動和控?制。 2.3.2 液壓的工作原?理

20、 現(xiàn)在以液壓千?斤頂來簡述液?壓傳動的工作?原理。 圖2.3.1 液壓千斤頂 （1） 力比關系 當大活塞上有?重物負載W時?，大活塞下腔的?油夜就將產(chǎn)生?一定的壓力P?，P=W/A2，根據(jù)帕斯卡原?理：“在密閉容器內(nèi)?，施加于靜止液?體上的壓力將?以等值同時傳?到液體各點”。因而要頂起大?活塞及其重物?負載W，在小活塞下腔?就必須產(chǎn)生一?個等值的壓力?P，也就是說小活?塞上必須施加?力F1，F(xiàn)1=PA1，因而有 P=F1/A1=W/A2 或 W/F1=A2/A1....................

21、.............（2.1） 式中，A1，A2分別為小?活塞和大活塞?的作用面積；F1為杠桿手?柄作用在小活?塞上的力。 式（2.1）是液壓傳動的?基本公式。由于P=W/A2，因此，當負載W增大?時，流體工作壓力?P也要隨之增?大，亦即F1要隨?之增大；反之若負載W?很小，流體壓力就很?低，力也就很小。 （2） 運動關系 如果不考慮液?體的可壓縮性?，漏損和缸體的?變形，則從圖中可以?看出，被小活塞壓出?的油夜的體積?必然等于或大?于大活塞向上?升起后大缸下?腔夸大的體積?。即 A1H1=A2H2 或

22、 ...................................（2.2） 式中，H1，H2分別為小?活塞和大活塞?的位移。 從式（2.2）中可知，兩活塞的位移?和兩活塞的面?積成反比。將A1H1=A2H2兩端?同時除以活塞?移動的時間t?得 即 ..................................（2.3） 式中，v1,v2分別為小?活塞和大活塞?的移動速度。 從式（2.3）可以看出，活塞的運動速?度和活塞的面?積成反比。 AH/t的物理意義?是單位時間內(nèi)?

23、液體流過截面?面積為A的某?一個截面的面?積，稱為流量q，即 q=Av 即 A1v1=A2v2............................... (2.4) 如果已知進入?缸體的流量為?q，則活塞的運動?速度為 v=.................................（2.5） 調(diào)節(jié)進入缸體?的流量q ,即可以調(diào)節(jié)活?塞的運動速度?，這就是液壓無?及調(diào)速的原理?。 2.3.3 功率關系 由式（2.1）和式（2.3）可得

24、 F1v1=Wv2...............................(2.6) 式（2.6）左端為輸入功?率，右端為輸出功?率，這說明在不計?損失的情況下?，輸入功率等于?輸出功率。由式(2.6)還可以看出 P‘=PA1v1=PA2v2=Pq.........................（2.7） 由式（2.7）可以看出，壓力和流量是?流體傳動中最?基本最重要的?兩個參數(shù)，他們相當于機?械傳動中的力?和速度，他們的乘積即?為功率。 2.3.4 液壓系統(tǒng)的組?成 (1) 能源裝置

25、 把機械能轉換?為流體的壓力?能的裝置，一般常見的是?液壓泵。 (2) 執(zhí)行裝置 把流體的壓力?能轉換為機械?能的裝置，一般只作直線?運動的液壓缸?，做回轉運動的?液壓馬達等。 （3） 控制調(diào)節(jié)裝置? 對液壓系統(tǒng)中?流體的壓力，流動方向進行?控制和調(diào)節(jié)的?裝置。如溢流閥，節(jié)流閥，換向閥等。這些元件的不?同組合成了能?完成不同功能?的液壓系統(tǒng)。 （4） 輔助裝置 指出以上三種?的其他裝置，如油箱，過濾器，空氣過濾器，油霧器，蓄能器，他們對保證液?壓系統(tǒng)可靠性?和穩(wěn)定性的工?作有重大作用?。 （5） 傳動介質(zhì) 傳遞能量的流?體，即液壓油。 2.3.5 液壓系統(tǒng)的優(yōu)?缺點

26、 （1） 優(yōu)點 1） 無級變速 2） 體積小，重量輕 3） 工作平穩(wěn) 4） 易于實現(xiàn)自動?化，標準化，系列化 （2） 缺點 1） 能量易損失 2） 油液易受溫度?影響 3） 油液易污染 4） 故障不易找出? 2.3.6 液壓傳動裝置?的設計 （1） 根據(jù)題意，裝置由定量泵?供油，當油缸向上動?作頂物體后，蓄能器充油，油壓增高，壓力繼電器動?

27、作切斷電機電?路，使油泵停止工?作，力由蓄能器保?持，當壓力低額定?壓力時，壓力繼電器又?接通電機，繼續(xù)使油泵供?油。用于加工時間?較長的機床夾?具，優(yōu)點是節(jié)約動?力和防止油溫?過高。 （2） 下面是原理圖? 帶蓄能器的連?鎖裝置的穩(wěn)壓?回路 圖2.3.2液壓裝置圖? D—電機 1—油泵 2—溢流閥 3—單向閥 4—壓力表 5—壓力繼電器 6—氣囊式蓄能器? 7—頂向閥 8—油缸 2.3.7 液壓缸尺寸計?算 （1） 負載分析

28、 工作負載 FL=FG=（1000+100）*9.8=10780（N） （2） 液壓缸主要參?數(shù)的確定 1） 初選液壓缸的?工作壓力 根據(jù)分段設備?的負載不大，按類型書機床?類，所以初選液壓?缸的工作壓力?為2.0MPa。 2） 計算液壓缸的?尺寸 A= D= 按標準取 D=83mm 根據(jù)設計要求? 快速上升的距?離為300m?m 速度要求≥45mm/s 快速下降的距?離為500m?m 速度要求≥55mm/s 根據(jù)快上快

29、下?的速度比值來?確定活塞桿的?直徑 45D2=55D2-55d2 d=35.39mm 取d=35 mm 則活塞缸有效?作用面積為 無桿腔面積：A1= 有桿腔面積：A2= 2.4 電機的選用 2.4.1 電動機選用的?一般原則 （1） 在選用電動機?類型時要根據(jù)?工作機的要求?來選取，不需要調(diào)速的?機械包括長期?工作制，短期工作制和?反復短期工作?機械，應采用異步電?動機。負荷平穩(wěn)

30、但無?特殊要求的長?期工作制機械?，應首先采用鼠?籠式異步電動?機。常周期性波動?負荷的長期工?作機械，在帶飛輪和啟?動條件沉重時?，應采用繞線式?異步電動機。某些反復短期?工作制機械，當選用交流電?動機，在發(fā)熱，啟動制動特性?，調(diào)速等方面不?能滿足需要或?技術經(jīng)濟指標?過低時，應采用直流電?動機。帶周期性性沖?擊負荷的機械?，應采用直流電?動機。可采用同步電?動機。需要連續(xù)調(diào)速?的機械，是調(diào)速要求采?用交流電動機?或直流電動機?調(diào)速系統(tǒng)，應首先考慮交?流電動機調(diào)速?。 （2） 電動機的結構?有開啟式，防護式，封閉式和防燥?式，應根據(jù)防護要?求及環(huán)境進行?選擇

31、。 （3） 選用電動機的?類型，除滿足工作機?械的要求外，還須滿足電網(wǎng)?的要求，如啟動時能滿?足電網(wǎng)電壓水?準，保持功率因數(shù)?在合理的范圍?內(nèi)。 （4） 電動機功率應?由適當?shù)膫溆?容量，如采用的額定?功率小于工作?及要求的功率?，則不能保證工?作機正常工作?，甚至因長期過?載而使電動機?過早的損壞，如采用的額定?功率比工作機?要求的功率大?得多，則因容量本能?的充分利用而?造成成本提高?，同時電機價格?升高。通常對在變載?荷作用下，長期穩(wěn)定連續(xù)?運行的機械，所選用的電動?機額定功率應?稍大于工作機?的功率。

32、 2.4.2 常用電機的特?性及用 系列名稱 特征及用途 Y-系列三相異步?電動機 Y系列電動機?是封閉風扇自?冷式，鼠籠型三相異?步電動機是我?國統(tǒng)一設計取?代JO2系列?的更新產(chǎn)品 Y系列電動機?效率高，節(jié)能，啟動轉矩高，噪音低，振動小，運行安全可靠?，安裝尺寸和功?率等級完全符?合國際標準。 Y系列電動機?為一般用途的?電動機，適用于驅(qū)動無?特殊要求的各?種機械設備，如金屬切削機?床，鼓風機，水泵等。 G系列微型單?相交流串激電?動機 G系列電動機?為開啟扇冷式?的單相交流串?激電動機，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便，啟動轉矩高，轉速隨負載的?變化

33、而變化，用調(diào)壓或改變?激磁繞組電阻?的方法可調(diào)節(jié)?轉速。 一般用戶要求?調(diào)速范圍廣的?場合，如醫(yī)療器械，小型機床，風扇，攪拌器，離心沉淀器，排字機，涂漆機，電動工具等。 Z3系列小型?直流定動機 Z3 系列電動機基?本結構形式為?自通風防滴式?，還可制成外通?風，自帶鼓風機，轉速穩(wěn)定，不隨負載的變?化而變化，體積小，重量輕，轉動慣量小，調(diào)速范圍廣，廣泛用于機床?，造紙，水泥，染織等部門，坐電力拖動用?。使用方便。 2.4.3 選用電動機 （1） 根據(jù)綜前所述?，應選用Y系列?三相異步電動?機。 （2） 電動機的型號?表示 （3） 電機的選用

34、 ...........................（2.8） 式中：—工作機械所需?要的功率，單位KW，—從電動機到工?作機械間各運?動副總機械效?率。 工作機械所需?工作功率可根?據(jù)工作機械的?工作阻力和運?動參數(shù)進行計?算。 =........................（2.9） 或 =........................（2.10） 式中：F—工作機的工作?阻力，單位，N；v—工作機的速度?，單位，m/s；nw=工作機的轉速?，單位，r/min;—工作

35、機的效率? 總的機械效率?可按下式計算?： ...................（2.11） 式中：。分別為傳動鏈?中各運動副的?效率。 根據(jù)上式可計?算出，所以選電機的?功率為1.1KW。 所以選擇電機?型號為：Y90L-6。 技術數(shù)據(jù) 表2.4.1 電機的技術數(shù)?據(jù) 型號 功率KW 電流 轉速 效率 功率因數(shù) 額定轉矩 額定電流 額定轉矩 Y90L-6 1.1 3.2 910 73.5 0.72 2.0 6.0 2.0 電機的安裝尺?寸和外形尺寸? 表2.4

36、.2 電機的安裝尺?寸 中心高 H A B C D E F*GD G 90L 90 140 100 56 24 50 8*7 20 k b b1 b3 h AA BB HB L1 10 180 155 90 190 36 130 12 310 電機的外形圖? 圖2.4.1 電機尺寸圖 2.5 變頻器的選用? 隨著電力電子?技術，微電子技術及?控制理論的發(fā)?展，變頻器已經(jīng)廣?泛用于交流電?動機速度控制?。其主要特點是?具有高效率的?驅(qū)動性能，良好的控制性

37、?能。應用變頻器不?僅可以節(jié)約大?量電能，而且變頻器的?自動控制性能?可以提高產(chǎn)品?的質(zhì)量和數(shù)量?，機械行業(yè)中變?頻器是改造傳?統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)機電一體?化的重要手段?，發(fā)展變頻器的?應用技術，可以有效的提?高經(jīng)濟效益和?產(chǎn)品質(zhì)量。 2.5.1 變頻器的基本?工作原理 由《電機學》可知，定子繞組的反?電動勢是定子?繞組切割旋轉?磁場磁力線的?結果，本質(zhì)上是定子?繞組的自感電?動勢。其三相異步電?動機定子每相?電動勢的有效?值是： E1=4.44kr1f?1N1..............................(2.12) 式中：E1

38、 氣息磁通在定?子每相中感應?電動勢的有效?值，單位V f1 定子頻率，單位HZ N1 定子每相繞組?串聯(lián)匝數(shù) kr1 與繞組結構有?關的常數(shù) 每極氣隙磁通?量，單位為W b 由式（2.22）可知，如果定子的每?相電動勢有效?值不變，改變定子頻率?時就會出現(xiàn)下?面兩種情況： 如果f1 大于電機的額?定頻率，那么氣隙磁通?量就會小于額?定氣隙磁通量?。其結果是：盡管電機的鐵?心沒有得到充?分利用是一種?浪費，但在機械條件?的允許下長期?使用不會損壞?電機。 如果f1 小于電機的額?定頻率，那么氣隙磁通?量就

39、會大于額?定氣隙磁通量?，其結果是：電機的鐵心產(chǎn)?生過飽和，從而導致過大?歷磁電流，嚴重時會因為?繞組過熱而損?壞電機。 要實現(xiàn)變頻調(diào)?速，在不損壞電機?的條件下，充分利用電機?鐵心，發(fā)揮電機轉矩?的能力，最好在變頻時?保持每極磁通?量為額定值不?變。對于直流電機?，勵磁系統(tǒng)是獨?立的，盡管存在電樞?反應，但只要對電樞?反應作適當?shù)?補償，保持磁通量不?變時很容易做?到的，在交流異步電?動機中，磁通是定子和?轉子磁動勢合?成產(chǎn)生的，如何才能保持?磁通基本不變?呢？ 1.基頻以下調(diào)速? 由式（2.22）可知，要保持磁通不?變，當頻率從額定?值向下調(diào)時，必須同時降低?E1，使E1/f1=常數(shù)

40、，即采用采用電?動勢與頻率之?比恒定的方式?。然而，繞組中的感應?電動勢是難以?直接控制的，當電動勢的值?較高時，可以忽略定子?繞組的漏磁阻?抗壓降，而認為定子相?電壓V1≈E1，則得 常數(shù)................................（2.13） 這是恒壓頻比?的控制方式。在恒壓頻比的?條件下改變頻?率時，我們能夠證明?：機械特性基本?上是平行下移?的，這和他勵直流?變壓器調(diào)速特?性相似，所不同的是，當轉矩增大到?最大值以后，特性曲線就折?回來了。如果電動機在?不同轉速下都?具有額定電流?，則電機都能在?溫升條件允許?下長期運行，這時

41、轉矩基本?上隨磁通變化?，由于在基頻以?下調(diào)速時磁通?恒定，所以轉矩也恒?定。根據(jù)電動機與?拖動原理，在基頻以下調(diào)?速屬于“恒轉矩調(diào)速”的性質(zhì)。低頻時，V1和E1都?較小，定子阻抗所占?的分量就比較?顯著，不能在忽略。這時，可以人為的八?電壓調(diào)高一些?，以便近似的補?償定子壓降。 2.基頻以上調(diào)速? 在基頻以上調(diào)?速時，頻率往上增高?，但電壓卻不能?超過額定電壓?，最多只能保持?相等，這就迫使磁通?隨頻率增高而?降低，相當于直流電?機弱磁生速的?情況。在基頻以上變?頻調(diào)速時，由于電壓不變?，我們不難證明?當頻率提高時?，同步轉速隨之?提高，最大轉矩減小?，機械特性上移?，由于頻率提高?而電

42、壓不變，氣隙磁動勢必?然減弱，倒置轉矩減小?。由于轉速升高?了，可以認為輸出?功率基本不變?。所以基頻以上?調(diào)速屬于弱磁?恒功率調(diào)速。 把基頻以上和?基頻以下兩種?情況和起來，可得到圖2.8.1所示的異步?電動機變頻調(diào)?速控制特性。因此，在選購變頻器?時，變頻器輸出的?諧波越小越好?。 通過分析可得?以下結論，當時，變頻裝置必須?在改變輸出頻?率的同時輸出?電壓的幅值，才能滿足對異?步電動機的調(diào)?速的基本要求?. 2.5.2 變頻器的選擇? （1）技術規(guī)格 型號 DV700T?400 A1,B1,C1,D1 DV700T?750 A1,B1,C1,D1 DV

43、700T?1500 A1,B1,C1,D1 DV700T?2200 A1,B1,C1,D1 額 定 輸 出 電動機(KW) 0.4 0.75 1.5 2.2 容量(KVA) 1.0 1.7 2.9 4.2 輸出電流(A) 2.5 4.0 7.0 10.0 額定輸出電壓? 三相 AC220---240 V 電 源 電壓/頻率 單相AC22?0---240V 50-60Hz 允許電壓變動? ±10% 允許頻率變動? ±5% 控 制 方 式 控制

44、方式 正弦波脈寬帶?調(diào)制（PWM）、固定載波頻率? 輸出頻率范圍? 1.0---120Hz（啟/止頻率 1Hz） ±1.5% 頻率精度 ±0.5%(25°C±10°C) 頻率分辨率 數(shù)字：0.1Hz；模擬：設定頻率范圍?/1000Hz?(最小0.06Hz) 頻率設置信號? DC0---+5V、0---+10V、4---+20mA 電壓/頻率模式 基本頻率：30---400Hz(第檔1Hz),最大輸出電壓?：0-100% 扭矩提升，平方扭矩衰減?模式，第二V/F模式 過載電流容量? 150%

45、 1分鐘 再生制 動扭矩 A1,C1型 20% B1,D1型 250%以上 150%以上 150%以上 100%以上 直流動態(tài)制動? 由參數(shù)設定啟?始頻率，制動時間，制動扭矩 加/減速時間 0-3600秒(0-10秒：0.1秒分度，10-3600秒：1秒分度)50Hz變化?時間， 4段動行加/減速時間，線性及兩種“S”形加/減速時間 點動頻率范圍? 0---30Hz 運行模式 雙速運行模式?、四速運行模式?、八速運行模式?、十六速運行模?式 其它 可選擇重置功?能，參數(shù)鎖定功能?。 功能保護 低電壓保護、過

46、電流保護、過電壓保護、再生過壓失速?防止、瞬時斷電保護?、 散熱片過熱保?護、自動再起動保?護、自診斷記憶(記憶最新5次?故障原因) 環(huán)境條件 環(huán)境溫度 -10°C至+40°C(無結凍) 環(huán)境濕度 90%以下(無水珠凝結現(xiàn)?象) 介質(zhì) 室內(nèi)(無腐蝕性氣體?，無粉塵的場所?) 標高 海拔1000?m以下 振動 5.9m/s 2 (0.6G)以下(10---60Hz) 保護構成 全封閉型（IP40） 冷卻方式 自然風冷 強制冷風 重量(kg) 1.4 2.3 3.6 3.6 （2）所以選

47、擇DV?70型號的變?頻器，它的外觀圖為? 2.6 軸的設計及校?核計算 2.6.1 校核計算要求? 軸的校核計算?通常是在初步?完成結構設計?后進行的校核?計算，計算準則是滿?足軸的強度或?剛度要求，必要時還要校?核軸的振動穩(wěn)?定性。 （1） 軸的強度校核?計算 進行軸的強度?校核計算時，應根據(jù)軸的具?體受載及應力?情況，采取相應的計?算方法，并恰當?shù)倪x取?其許用應力，對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸?，應按扭矩條件?進行計算，對于只受彎矩?的軸（心軸），應根據(jù)彎曲強?度進行計算，對于既承受彎?矩又承受扭矩?的軸（轉軸），應按彎扭合成?條件進行計算?，需要時還應按?

48、疲勞強度條件?進行精確校核?，此外，對于瞬時過載?很大或應力循?環(huán)不對稱性較?為嚴重那個軸?，還應按峰尖載?荷校核其靜強?度，以免產(chǎn)生過量?的塑性變形，下面介紹幾種?常見的計算方?法。 （1） 按扭轉強度進?行計算 這種方法只按?軸所受的扭矩?來計算軸的強?度，如果還受有不?大的彎矩時，則用降低許用?扭轉切應力的?方法予以考慮?。在作軸的結構?設計時，同常用這種方?法 初步估算軸的?直徑，對于不大重要?的軸，也可作為最后?計算的結果，軸的扭矩條件?強度為 ≤〔〕.............. (2.14) 式中 扭矩切應力，單位MP a

49、 T 軸所受的扭矩?，單位為N*mm WT 軸的抗扭結面?系數(shù)，單位為mm3? N 軸的轉速，單位r/min P 軸的傳遞功率?，單位為KW d 計算截面處軸?的直徑，單位為mm 許用扭轉切應?力，單位為MPa? 軸常見的幾種?材料〔〕及A0的值 表2.6.1 常見的幾種材?料 軸的材料 Q235-A20 Q275.35 45 40CR 3CR 〔〕 15～25 20～35 25

50、～45 35～55 A0 149～126 126～103 126～103 112～97 注①：1）表中〔〕值是用來考慮?了彎矩影響而?降低了許用扭?轉切應力 1）在下述情況，〔〕取較大值，A0取較小值? ，彎矩較小或只?受扭矩作用，在和較平穩(wěn)，無軸。 向載荷或只有?較小的軸向載?荷，減速器的低速?軸，軸只做單向旋?轉。反之，〔〕取較小值，A0取較大值?。 由上式可得軸?的直徑： d≥................(2.15) 式中 A0=查得 對于空心軸 則 d≥ 式中

51、 即空心軸的內(nèi)?徑d1與外徑?d之比。通常取～0.6 應當指出，當軸截面上升?有過槽時，應增大軸徑以?考慮鍵槽對軸?的強度的削弱?，對于直徑d≥100 mm的軸，有一個鍵槽時?，軸徑增大3%兩個增大7%，對于直徑≤100mm的?軸，有一個鍵槽時?，軸徑增大5%-7%，兩個時增大1?0%-15%，然后把軸徑圓?整為標準直徑?，應當注意，選擇求出的直?徑，只能作為承受?扭矩作用的軸?標準的最小直?徑dmin. 2）按彎扭合成強?度條件計算 通過軸的結構?進行計算，軸的主要結構?尺寸，軸上零件的位?置，以及外載荷和?支反力的作用?位置皆以確定?，軸上的載荷。（彎矩和扭矩）已可以求得，因而

52、可按彎扭?合成強度校核?計算。一般的軸用這?種方法即可。 其步驟如下： 1〉做出軸的計算?簡圖即力學模?型 軸所受的載荷?，是從軸上零件?傳來的，計算時，常按軸上的分?布載荷簡化為?集中力，其作用點取為?載荷分布段的?中點。作用在軸上的?扭矩，一般從傳動件?輪轂寬度的中?點算起，通常把軸當作?鉸鏈制作上的?頭，支反力的作用?點與軸承的類?型和布置方式?有關。 在計算簡圖時?，應先求軸上受?力零件的載荷?（若為空間力系?，應按空間分為?水平分力和垂?直分力，如要求出各支?撐處的水平力?和垂支反力，軸向反力可表?示在適當?shù)拿?上）。 2〉做出彎矩圖

53、 根據(jù)上述簡圖?，分別按水平面?垂直面計算各?力產(chǎn)生的彎矩?并按計算結果?分別做出水平?面上的彎矩M?H和垂直面上?的彎矩ML，然后按下式計?算總彎矩： M=..........................（2.16） 3〉做出扭矩圖 4〉校核軸的強度? 已知軸的彎矩?和扭矩后，可針對某些危?險截面（即彎矩和扭矩?大而軸徑可能?不足的截面）作彎扭合成強?度計算，根據(jù)第三強度?理論，計算應力 ..........................（2.17） 通常由彎矩所?產(chǎn)生的彎曲應?力是對稱循環(huán)?變應力，

54、而且扭矩所產(chǎn)?生的扭矩切應?力則常常不是?對稱循環(huán)變應?力。為了考慮兩者?的循環(huán)特性的?不同影響，則引入折合系?數(shù)，則應力計算公?式為 ......................（2.18） 式中的彎曲應?力對循環(huán)變應?力，當扭轉切應力?為靜應力時，取。當扭轉切應力?為脈動切應力?時，取，若扭轉切應力?為對稱循環(huán)變?應力時，則取。 對于直徑為d?的圓軸，彎曲應力，扭轉切應力為?將和代入式（2.12），則軸的彎扭合?成強度為： ...（2.19） 式中 軸的計算應力?。單位MPa

55、 M 軸所受的彎矩?。單位為Nmm? T 軸所受的扭矩?。單位為Nmm? W 軸的抗彎截面?系數(shù)。單位為 mm3 對稱循環(huán)變力?時軸的許用彎?曲應力 由于心軸的只?受彎矩而不承?受扭矩，所以T=0，轉動心軸的彎?矩在軸截面上?所引起的應力?是循環(huán)變動力?。對于固定心軸?，考慮啟動，停車等的影響?，彎矩在軸截面?上引起的應力?可視為脈動循?環(huán)應力。所以在應用式?時，固定心軸的許?用應力為，（為脈動循環(huán)變?應力時的彎

56、曲?應力， ） 3〉按疲勞強度進?行精確校核 這種校核的實?質(zhì)在于確定變?應力情況下軸?的安全程度。在已知軸的外?形，尺寸及載荷的?基礎上，即可通過分析?確定出一個或?幾個危險截面?，求出計算安全?系數(shù)Sca，并應使其稍大?于或至少等于?設計安全系數(shù)?S，即 .........................（2.20） 僅有法向應力?應滿足 .......................（2.21） 僅有扭轉切應?力時應滿足 .............

57、.........（2.22） 計算安全系數(shù)?可按下列情況?選取 S =1.3～1.5 用于材料切削?，載荷與應力計?算精確的。 S=1.5～1.8 用于材料不夠?均勻，計算精度較低?的。 S=1.8～2.5 用于材料均勻?及計算精度低?，或軸的直徑d?＞200mm時? 4〉 按靜強度條件?進行校核 靜強度的校核?目的在于制定?軸對塑性變形?的抵抗能力，這時那些瞬時?過載很大，或應力循環(huán)的?不對稱性較為?嚴重的軸是很?必要的。軸的靜強度是?根據(jù)軸

58、上作用?的最大的瞬時?載荷來校核的?。靜強度校核的?強度條件為 ....................（2.23） 式中 Sca 危險截面靜強?度的計算安全?系數(shù) SS 按屈服強度的?設計安全系數(shù)? SS=1.2～1.4 用于高塑性材?料，（制成的鋼軸

59、SS=1.4～1.8 用于中塑性材?料，（）制成的鋼軸 SS=1.8～2 用于低塑性材?料的鋼 SS=2～3 用于鑄造軸 Ssa 只考慮彎矩和?軸向力的安全?系數(shù) 只考慮扭矩式?的安全系數(shù) ............................(2.24) ..................................(2.25)

60、 式中： 材料的抗彎抗?扭屈服極限。單位MPa Mmax,Tmax 軸的危險截面?上所受的最大?彎矩和最大扭?矩。單位Nmm F amax 軸的危險截面?上所受的最大?軸向力。單位N A 軸的危險截面?的面積。單位mm2 W.WT 分別為截面的?抗彎，抗扭截面系數(shù)?。單位mm 2.6.2 軸的校核計算?過程 （1）較長軸的受力?比較短軸大，無論是從彎矩?，扭矩還是軸向?力都是長軸的?大，所以在校核時?只需校核長軸?即可。 長軸的形狀尺?寸根據(jù)所

61、要結?構來設計，下面是長軸的?尺寸 圖2.6.1 長軸的尺寸 下面是周的應?力分析圖 圖2.6.2 軸的應力分析? (2) 選擇頂尖中心?截面出進行安?全系數(shù)校核，先進行該處的?彎矩M和扭矩?M的計算和校?核. 1)M: M由三部分組?成，即垂直面上的?應力彎矩M1?，水平面上的應?力彎矩M2。電動機和聯(lián)軸?器所帶的附加?

62、彎矩M3。 1〉M1的計算： T=955*104*P/n =955*104*11/258=407170?Nmm 線卷上的圓周?力 Ft=N 軸向力 Fx =0 M1=Fr*70=500Kg*9.8*70=343000?Nmm 2> M2的計算 F21=F22=T=10179N? M2=Ft*70=10179*70=712530?Nmm 3〉M3的計算 聯(lián)軸器的直徑?為：D=130 mm Ft’=N 附加載荷Fc?取為0.25 Ft’ Fc

63、 =0.25* Ft’=0.25*6264=3132N M3= Fc*L=3132*180=563760?Nmm 所以 .............................（2.26） = =812655?Nmm 2) :扭矩是常量數(shù)?值為T =T=407170?Nmm 3) 疲勞強度計算?： 在前述的各項?表中查得各項?系數(shù)： ...................（2.27） = =8.57539 S≥SP 合格 這根軸長度大?，而且長，經(jīng)

64、過校核后合?格，所以另一根短?軸也合格。 2.7 聯(lián)軸器的選用? 聯(lián)軸器是機械?傳動中常用的?部件。它們主要用來?連接軸或軸與?其它回轉部件?，以傳遞運動與?轉矩，有時也可用作?安全裝置。 聯(lián)軸器所連接?的兩軸，由于制造及安?裝誤差，承載后的變形?及溫度變化的?影響等，往往不能保證?嚴格的對中，而存在著某種?程度的相對位?移，這就是說在設?計聯(lián)軸器時，要從結構上采?取不同的措施?，使之具有適應?一定范圍的相?對位移的功能?。 根據(jù)對各種相?對位移有無補?償能力（即能否再發(fā)生?相對位移的情?況下保持連接?的功能），聯(lián)軸器分為剛?性聯(lián)軸器和撓?性聯(lián)軸器兩大?類。 絕大多數(shù)聯(lián)軸?器

65、已經(jīng)標準化?或規(guī)格化，所以我們一般?只是選用補用?設計。根據(jù)傳遞載荷?的大小，軸轉速的高低?，被連接兩部件?的安裝精度等?，參考各類聯(lián)軸?器的特性，選擇一種合適?的聯(lián)軸器類型?。具體選擇時可?考慮一下幾點?： （1）所需傳遞的轉?矩大小和性質(zhì)?以及對緩沖減?震功能的要求?。例如，對大功率的重?載轉矩傳動。可選用齒式聯(lián)?軸器，對嚴重沖擊載?荷或要求消除?軸系扭轉震動?的傳動，可選用輪胎式?聯(lián)軸器等具有?高彈性的聯(lián)軸?器。 （2）聯(lián)軸器的工作?轉速高低和引?起的離心力大?小。對于高速傳動?軸，應選用平衡精?度高的聯(lián)軸器?，例如膜片聯(lián)軸?器等，而不宜選用存?在偏心的滑塊?聯(lián)軸器等等。 （3）

66、兩軸相對位移?的大小和方向?。當安裝調(diào)整后?，難以保持兩軸?嚴格精確對中?，或工作過程中?兩軸將產(chǎn)生較?大的附加相對?位移時，應選用撓性聯(lián)?軸器。例如當徑向位?移較大時，可選滑塊聯(lián)軸?器，角位移較大或?相交兩軸的連?接可選用萬向?聯(lián)軸器。 （4） 聯(lián)軸器的可靠?性和工作環(huán)境?。通常由金屬原?件制成的不需?潤滑的聯(lián)軸器?比較可靠，需要潤滑的聯(lián)?軸器，其性能易受到?潤滑完善程度?的影響，且可能污染環(huán)?境。含橡膠等非金?屬元件的聯(lián)軸?器對溫度，腐蝕性介質(zhì)及?強光等比較敏?感，而且容易老化?。 (5) 聯(lián)軸器的制造?，安裝，維護和成本。在滿足使用性?能的前提下，因選用拆裝方?便，維護簡單，成本低的聯(lián)軸?器。例如剛性聯(lián)軸?器不但結構簡?單，而且拆裝方便?，可用于低速，剛性大的傳動?軸。一般的非金屬?彈性元件聯(lián)軸?器，由于具有良好?的綜合性能，廣泛用于中小?功率傳動. 2.7.1 根據(jù)選擇要求?和使用條件選?用YL8型聯(lián)?軸器，它的尺寸及標?準如下圖所示?： 表2.7.1 聯(lián)軸器的標準? 型號 公稱扭矩(n.m) 許用轉速r/min 周孔直徑d(H7) 軸孔長度L mm D(mm) YL8 250 7000 42 112 130