1822_無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì)

1822_無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì),無(wú)級(jí),調(diào)速,提升,晉升,絞車,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì)專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 0 8 8 1 0 5 4 0 5學(xué) 生 姓 名 程 曉 軍指 導(dǎo) 教 師 朱 保 利填表日期：2 0 1 2 年 2 月 21 日無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì)一． 選題的依據(jù)及課題的意義隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，許多生產(chǎn)場(chǎng)合的設(shè)備都要求處于變工況運(yùn)行，還有為了適應(yīng)某些專業(yè)機(jī)械的最佳工作狀態(tài)，現(xiàn)代技術(shù)要求動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。目前，無(wú)級(jí)調(diào)速裝置廣泛采用各種型式的屋級(jí)變速器和液力變矩器，而動(dòng)力擠壓用采用非調(diào)速的。利用無(wú)級(jí)調(diào)速裝置組成各種高性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)。目前，還有兩大發(fā)展趨勢(shì)：一是交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速；二是液壓無(wú)級(jí)調(diào)速。這幾種無(wú)級(jí)調(diào)速裝置都各有優(yōu)缺點(diǎn)以及適應(yīng)不同的場(chǎng)合，在眾多的無(wú)級(jí)變速裝置中，大部分還是組合式的，即機(jī)械電氣、機(jī)械電氣液壓等的組合。其中，機(jī)械部分的傳動(dòng)很大一部分是用行星齒輪傳動(dòng)來(lái)完成的，因?yàn)樾行禽唫鲃?dòng)是一種新型、高效的傳動(dòng)型式，具有體積小、重量輕、傳動(dòng)的范圍大、承載能力高、壽命長(zhǎng)、適用面廣等特點(diǎn)，可滿足多種不同工作條件的需要，且隨著現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)水平和制造技術(shù)日趨成熟，這使其更具生命力?，F(xiàn)在，各種類型的行星輪傳動(dòng)裝置在國(guó)防、冶金、礦山、工程、起重運(yùn)輸、化工、輕工、儀表等工業(yè)部門得到日益廣泛的應(yīng)用。二． 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)由于行星齒輪的優(yōu)點(diǎn)十分突出，使用場(chǎng)合廣，無(wú)論是在國(guó)防，還是在工業(yè)生產(chǎn)等方面都占很重要的位子，所以在近幾十年來(lái)，我國(guó)在行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)水平和制造技術(shù)與發(fā)到國(guó)家的差距正在縮小，不僅在理論研究和設(shè)計(jì)能力有所增長(zhǎng)，而且制造技術(shù)和測(cè)試手段也逐步提高特別是在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)展的今天，以計(jì)算機(jī)為工具、數(shù)學(xué)規(guī)劃論為方法發(fā)展起來(lái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使行星齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算獲得迅速發(fā)展，特別是隨著當(dāng)今制造技術(shù)的高度發(fā)展，各種高精密、高效的行星齒輪機(jī)構(gòu)也就隨之問世了。目前世界各國(guó)對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的研究都非常重視，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家，在這方面一直處于領(lǐng)先地位。三． 研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案本次設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行方案選擇和對(duì)研究方案中行星齒輪傳動(dòng)部分及無(wú)級(jí)變速的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和計(jì)算。因此本次課題設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，主要是進(jìn)行行星齒輪類型選擇、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的計(jì)算及主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。以下是本次設(shè)計(jì)所列出的幾種方案：方案一：該方案是用 2K-H 行星齒輪的差動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器， ，運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由Ⅰ軸和Ⅱ軸輸入，軸Ⅰ轉(zhuǎn)速的輸入是固定不變的，即太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速是固定不變的。方案二：該方案是撓性摩擦式無(wú)級(jí)變速器，又稱為帶式無(wú)級(jí)變速器，撓性件為寬型三角帶。方案三：這種無(wú)級(jí)變速器通常裝有三組從動(dòng)摩擦盤，分布在主動(dòng)摩擦盤周圍互成 ，并用同一個(gè)操縱機(jī)構(gòu)操縱。 ?120方案四：該方案為液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。行星傳動(dòng)原理同方案一如圖（1-4）所示，不同之處是該方案把方案一的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)去掉，換成了變量泵-定量馬達(dá)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)各具體方案的介紹和比較可知：方案一和方案四的機(jī)械部分相同，只是在調(diào)速部分不同而已，從性能、經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)、使用和維護(hù)的方便等方面優(yōu)缺點(diǎn)總體評(píng)價(jià)一下。方案一具有調(diào)速范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用和維護(hù)方便等的優(yōu)點(diǎn)；方案四具有調(diào)速范圍寬、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是該方案結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)麻煩和調(diào)速精確性不高等，所以方案一的可行性是較高的。方案二和方案三結(jié)構(gòu)也差不多，方案二是帶式無(wú)級(jí)變速器，其緩沖吸振性能較好，傳遞功率可達(dá)到 7KW，變速范圍 ≤8；缺點(diǎn)是皮帶和帶輪的bR工作表面磨損較嚴(yán)重，皮帶壽命較短，特別是帶輪與軸的花鍵或?qū)фI聯(lián)接處容易生銹，甚至引起振動(dòng)或聯(lián)接失效。方案三是多摩擦盤式無(wú)級(jí)變速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便，而且傳遞功率較大，可達(dá) 100KW，變速范圍 ，6Rb?只作減速傳動(dòng)，缺點(diǎn)是效率低、發(fā)熱較嚴(yán)重。從兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)衡量一下，選擇方案二還是較可行的。最后，再把兩個(gè)較可行的方案再比較一下，從中選出一個(gè)最好的方案來(lái)。比較一下方案一和方案二，總體權(quán)衡一下，再結(jié)合一下本次的課題的要求和現(xiàn)在的發(fā)展方向來(lái)看，選擇方案一是最可行的。四． 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度目標(biāo)及主要特色：隨著世界工業(yè)的迅速發(fā)展，無(wú)論是在機(jī)械生產(chǎn)方面，還是在車輛運(yùn)輸、拖動(dòng)方面，對(duì)調(diào)速方面的要求已越來(lái)越高，以前的恒速運(yùn)轉(zhuǎn)或有級(jí)調(diào)速在許多場(chǎng)合下已經(jīng)不再適應(yīng)了，因此，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求也就提高到無(wú)級(jí)變速方面了，而且，對(duì)無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)的調(diào)速性能和調(diào)速穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高，以適應(yīng)不同要求的需要。本次設(shè)計(jì)的課題是無(wú)級(jí)變速提升絞車的設(shè)計(jì)，考慮到工作環(huán)境、工作要求、經(jīng)濟(jì)等因素，決定采用機(jī)械和電氣混合來(lái)完成無(wú)級(jí)調(diào)速。機(jī)械調(diào)速部分是采用行星齒輪變速器，因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)是一種行型、高效的傳動(dòng)型式，它具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比范圍大、承載能力高、壽命長(zhǎng)、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同的工作條件，特別是隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種類型的行星齒輪傳動(dòng)裝置在國(guó)防、冶金、礦山、煤炭、工程、起重運(yùn)輸、化工、輕工、儀表等工業(yè)部門得到日益廣泛的應(yīng)用。因此，各種高效的小型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)懲出不窮。本次采用的是差動(dòng)式 NEW 型行星齒輪。該輪系具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、維修方便等。差動(dòng)調(diào)速是采用無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榻涣麟妱?dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。且目前其調(diào)速裝置已處于成熟階段，以顯示出極強(qiáng)的生命力，所以其應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣，而且其性價(jià)比小。本課題采用了電氣和機(jī)械組合成無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，因此其結(jié)合了兩方面的優(yōu)點(diǎn)，使得該裝置無(wú)論在性能，還是在效率方面都由著其它調(diào)速系統(tǒng)不可比比擬的優(yōu)點(diǎn)。工作進(jìn)度：1. 收集資料、開題報(bào)告 2 周2. 無(wú)級(jí)調(diào)速原理方案設(shè)計(jì) 3 周3. 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算 6 周4. 裝配圖及零部件圖設(shè)計(jì) 3 周5. 外文翻譯 1 周6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 周五． 參考文獻(xiàn)1. 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下分冊(cè)）江耕華、胡來(lái)瑢、陳啟松等編 煤炭工業(yè)出版社 1992 2. 機(jī)械設(shè)計(jì) 濮良貴 紀(jì)名剛等編著 高等教育出版社 20053. 行星齒輪傳動(dòng)與設(shè)計(jì)及計(jì)算 胡來(lái)瑢主編 何金國(guó)、林經(jīng)德副主編 煤炭工業(yè)出版社 19964．車輛傳動(dòng)系統(tǒng)分析 劉修驥 編著 國(guó)防工業(yè)出版社 19985．機(jī)械原理 孫恒等編著 高等教育出版社 20066. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 王昆等主編 高等教育出版社，20047. 常用調(diào)速設(shè)備技術(shù)手冊(cè) 王忠茂 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 19948. 最新實(shí)用交流調(diào)速系統(tǒng) 吳順安 等編著 機(jī)械工業(yè)出版社 19989．互換型與技術(shù)測(cè)量 廖念釗 古瑩 莫雨松 李碩根 楊興駿 編 中國(guó)計(jì)量出版社 1998畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì) 系 別： 航空與機(jī)械工程系 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào)： 088105405 學(xué)生姓名： 程曉軍 指導(dǎo)教師： 朱保利 二 O 一 二 年 六 月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì)專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 0 8 8 1 0 5 4 0 5學(xué) 生 姓 名 程 曉 軍指 導(dǎo) 教 師 朱 保 利填表日期：2 0 1 2 年 2 月 21 日無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì)一． 選題的依據(jù)及課題的意義隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，許多生產(chǎn)場(chǎng)合的設(shè)備都要求處于變工況運(yùn)行，還有為了適應(yīng)某些專業(yè)機(jī)械的最佳工作狀態(tài)，現(xiàn)代技術(shù)要求動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。目前，無(wú)級(jí)調(diào)速裝置廣泛采用各種型式的屋級(jí)變速器和液力變矩器，而動(dòng)力擠壓用采用非調(diào)速的。利用無(wú)級(jí)調(diào)速裝置組成各種高性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)。目前，還有兩大發(fā)展趨勢(shì)：一是交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速；二是液壓無(wú)級(jí)調(diào)速。這幾種無(wú)級(jí)調(diào)速裝置都各有優(yōu)缺點(diǎn)以及適應(yīng)不同的場(chǎng)合，在眾多的無(wú)級(jí)變速裝置中，大部分還是組合式的，即機(jī)械電氣、機(jī)械電氣液壓等的組合。其中，機(jī)械部分的傳動(dòng)很大一部分是用行星齒輪傳動(dòng)來(lái)完成的，因?yàn)樾行禽唫鲃?dòng)是一種新型、高效的傳動(dòng)型式，具有體積小、重量輕、傳動(dòng)的范圍大、承載能力高、壽命長(zhǎng)、適用面廣等特點(diǎn)，可滿足多種不同工作條件的需要，且隨著現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)水平和制造技術(shù)日趨成熟，這使其更具生命力。現(xiàn)在，各種類型的行星輪傳動(dòng)裝置在國(guó)防、冶金、礦山、工程、起重運(yùn)輸、化工、輕工、儀表等工業(yè)部門得到日益廣泛的應(yīng)用。二． 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)由于行星齒輪的優(yōu)點(diǎn)十分突出，使用場(chǎng)合廣，無(wú)論是在國(guó)防，還是在工業(yè)生產(chǎn)等方面都占很重要的位子，所以在近幾十年來(lái)，我國(guó)在行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)水平和制造技術(shù)與發(fā)到國(guó)家的差距正在縮小，不僅在理論研究和設(shè)計(jì)能力有所增長(zhǎng)，而且制造技術(shù)和測(cè)試手段也逐步提高特別是在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)展的今天，以計(jì)算機(jī)為工具、數(shù)學(xué)規(guī)劃論為方法發(fā)展起來(lái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使行星齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算獲得迅速發(fā)展，特別是隨著當(dāng)今制造技術(shù)的高度發(fā)展，各種高精密、高效的行星齒輪機(jī)構(gòu)也就隨之問世了。目前世界各國(guó)對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的研究都非常重視，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家，在這方面一直處于領(lǐng)先地位。三． 研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案本次設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行方案選擇和對(duì)研究方案中行星齒輪傳動(dòng)部分及無(wú)級(jí)變速的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和計(jì)算。因此本次課題設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，主要是進(jìn)行行星齒輪類型選擇、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的計(jì)算及主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。以下是本次設(shè)計(jì)所列出的幾種方案：方案一：該方案是用 2K-H 行星齒輪的差動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器， ，運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由Ⅰ軸和Ⅱ軸輸入，軸Ⅰ轉(zhuǎn)速的輸入是固定不變的，即太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速是固定不變的。方案二：該方案是撓性摩擦式無(wú)級(jí)變速器，又稱為帶式無(wú)級(jí)變速器，撓性件為寬型三角帶。方案三：這種無(wú)級(jí)變速器通常裝有三組從動(dòng)摩擦盤，分布在主動(dòng)摩擦盤周圍互成 ，并用同一個(gè)操縱機(jī)構(gòu)操縱。 ?120方案四：該方案為液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。行星傳動(dòng)原理同方案一如圖（1-4）所示，不同之處是該方案把方案一的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)去掉，換成了變量泵-定量馬達(dá)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)各具體方案的介紹和比較可知：方案一和方案四的機(jī)械部分相同，只是在調(diào)速部分不同而已，從性能、經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)、使用和維護(hù)的方便等方面優(yōu)缺點(diǎn)總體評(píng)價(jià)一下。方案一具有調(diào)速范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用和維護(hù)方便等的優(yōu)點(diǎn)；方案四具有調(diào)速范圍寬、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是該方案結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)麻煩和調(diào)速精確性不高等，所以方案一的可行性是較高的。方案二和方案三結(jié)構(gòu)也差不多，方案二是帶式無(wú)級(jí)變速器，其緩沖吸振性能較好，傳遞功率可達(dá)到 7KW，變速范圍 ≤8；缺點(diǎn)是皮帶和帶輪的bR工作表面磨損較嚴(yán)重，皮帶壽命較短，特別是帶輪與軸的花鍵或?qū)фI聯(lián)接處容易生銹，甚至引起振動(dòng)或聯(lián)接失效。方案三是多摩擦盤式無(wú)級(jí)變速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便，而且傳遞功率較大，可達(dá) 100KW，變速范圍 ，6Rb?只作減速傳動(dòng)，缺點(diǎn)是效率低、發(fā)熱較嚴(yán)重。從兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)衡量一下，選擇方案二還是較可行的。最后，再把兩個(gè)較可行的方案再比較一下，從中選出一個(gè)最好的方案來(lái)。比較一下方案一和方案二，總體權(quán)衡一下，再結(jié)合一下本次的課題的要求和現(xiàn)在的發(fā)展方向來(lái)看，選擇方案一是最可行的。四． 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度目標(biāo)及主要特色：隨著世界工業(yè)的迅速發(fā)展，無(wú)論是在機(jī)械生產(chǎn)方面，還是在車輛運(yùn)輸、拖動(dòng)方面，對(duì)調(diào)速方面的要求已越來(lái)越高，以前的恒速運(yùn)轉(zhuǎn)或有級(jí)調(diào)速在許多場(chǎng)合下已經(jīng)不再適應(yīng)了，因此，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求也就提高到無(wú)級(jí)變速方面了，而且，對(duì)無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)的調(diào)速性能和調(diào)速穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高，以適應(yīng)不同要求的需要。本次設(shè)計(jì)的課題是無(wú)級(jí)變速提升絞車的設(shè)計(jì)，考慮到工作環(huán)境、工作要求、經(jīng)濟(jì)等因素，決定采用機(jī)械和電氣混合來(lái)完成無(wú)級(jí)調(diào)速。機(jī)械調(diào)速部分是采用行星齒輪變速器，因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)是一種行型、高效的傳動(dòng)型式，它具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比范圍大、承載能力高、壽命長(zhǎng)、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同的工作條件，特別是隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種類型的行星齒輪傳動(dòng)裝置在國(guó)防、冶金、礦山、煤炭、工程、起重運(yùn)輸、化工、輕工、儀表等工業(yè)部門得到日益廣泛的應(yīng)用。因此，各種高效的小型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)懲出不窮。本次采用的是差動(dòng)式 NEW 型行星齒輪。該輪系具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、維修方便等。差動(dòng)調(diào)速是采用無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榻涣麟妱?dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。且目前其調(diào)速裝置已處于成熟階段，以顯示出極強(qiáng)的生命力，所以其應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣，而且其性價(jià)比小。本課題采用了電氣和機(jī)械組合成無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，因此其結(jié)合了兩方面的優(yōu)點(diǎn)，使得該裝置無(wú)論在性能，還是在效率方面都由著其它調(diào)速系統(tǒng)不可比比擬的優(yōu)點(diǎn)。工作進(jìn)度：1. 收集資料、開題報(bào)告 2 周2. 無(wú)級(jí)調(diào)速原理方案設(shè)計(jì) 3 周3. 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算 6 周4. 裝配圖及零部件圖設(shè)計(jì) 3 周5. 外文翻譯 1 周6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 周五． 參考文獻(xiàn)1. 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下分冊(cè)）江耕華、胡來(lái)瑢、陳啟松等編 煤炭工業(yè)出版社 1992 2. 機(jī)械設(shè)計(jì) 濮良貴 紀(jì)名剛等編著 高等教育出版社 20053. 行星齒輪傳動(dòng)與設(shè)計(jì)及計(jì)算 胡來(lái)瑢主編 何金國(guó)、林經(jīng)德副主編 煤炭工業(yè)出版社 19964．車輛傳動(dòng)系統(tǒng)分析 劉修驥 編著 國(guó)防工業(yè)出版社 19985．機(jī)械原理 孫恒等編著 高等教育出版社 20066. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 王昆等主編 高等教育出版社，20047. 常用調(diào)速設(shè)備技術(shù)手冊(cè) 王忠茂 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 19948. 最新實(shí)用交流調(diào)速系統(tǒng) 吳順安 等編著 機(jī)械工業(yè)出版社 19989．互換型與技術(shù)測(cè)量 廖念釗 古瑩 莫雨松 李碩根 楊興駿 編 中國(guó)計(jì)量出版社 1998畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 無(wú)級(jí)調(diào)速提升絞車設(shè)計(jì) 系 別： 航空與機(jī)械工程系 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào)： 088105405 學(xué)生姓名： 程曉軍 指導(dǎo)教師： 朱保利 二 O 一 二 年 六 月目 錄前 言1 傳動(dòng)方案的擬定和選擇1．1 擬定方案 ....................................................................................................21．1．1 具體方案的擬定和比較 .......................................................................21.2 方案的確定 ..................................................................................................62 電動(dòng)機(jī)的選擇2. 1 主電動(dòng)機(jī)的選擇 ........................................................................................72．1．1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇 ..............................................................72．1. 2 選擇電動(dòng)機(jī)容量 ...................................................................................72. 2 無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)的選擇 ............................................................................82．2．1 分析絞車的工作過(guò)程： .......................................................................82．2．2 分析電動(dòng)機(jī)的具體工作情況 ..............................................................82．2．3 電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算 ............................................................................102．2．4 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 ............................................................................113 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)3.1 調(diào)速系統(tǒng)介紹 ............................................................................................113.2 不同交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) ........................................................123．3 變頻控制方式的選擇 ..............................................................................143．4 確定變頻器 ..............................................................................................153．5 JPS 變頻器的功能、原理、技術(shù)參數(shù)等 ...............................................153.5.1 概述 .........................................................................................................153.5.2 型號(hào)意義 ...................................................................................................163.5.3 技術(shù)參數(shù)及性能 ....................................................................................173.5.4 外形及安裝尺寸 ....................................................................................183.5.5 使用維護(hù)注意事項(xiàng) ................................................................................184 行星齒輪的計(jì)算4.1 行星齒輪基本參數(shù)的計(jì)算 ........................................................................194.1.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配 ................................................................194.1.2 行星齒輪傳動(dòng)的配比計(jì)算 ..................................................................204.1.3 輪齒數(shù)的選擇 ........................................................................................224.2 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ........................................................................224.3 選擇材料、齒輪、傳動(dòng)比 ........................................................................234.4 無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)輸入齒輪傳動(dòng)計(jì)算 ........................................................335 傳動(dòng)系統(tǒng)的其他設(shè)計(jì)5.1 均載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................375.2 行星架的設(shè)計(jì) ............................................................................................375.3 箱體的基本參數(shù) ........................................................................................385.4 變速軸的設(shè)計(jì) ............................................................................................38總 結(jié) ........................................................................................................40參考文獻(xiàn) ........................................................................................................41致 謝 ........................................................................................................42南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 1 頁(yè) 共 42 頁(yè)前言隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，許多設(shè)備都要求變工礦運(yùn)行，例如，交通工具、機(jī)械加工設(shè)備提升設(shè)備等等這些設(shè)備一般都具有調(diào)速功能，而且隨著對(duì)生產(chǎn)、勞動(dòng)條件等要求的提高和改善，要求它們具有無(wú)級(jí)調(diào)速功能。無(wú)機(jī)調(diào)速種類繁多，按調(diào)速性能分，調(diào)速設(shè)備可分為普通型和高性能調(diào)速型；按大類分可分為機(jī)械調(diào)速和電力調(diào)速（其中電力調(diào)速又分為直流調(diào)速和交流調(diào)速） ，但不同類型的設(shè)備都有自己適用的條件，所以選用設(shè)備時(shí)，需要根據(jù)生產(chǎn)要求、環(huán)境等條件來(lái)選擇最適用、最合理的無(wú)級(jí)變速設(shè)備。本次設(shè)計(jì)的課題是無(wú)級(jí)變速提升絞車的設(shè)計(jì)，考慮到工作環(huán)境、工作要求、經(jīng)濟(jì)等因素，決定采用機(jī)械和電氣混合來(lái)完成無(wú)級(jí)調(diào)速。機(jī)械調(diào)速部分是采用行星齒輪變速器，因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)是一種行型、高效的傳動(dòng)型式，它具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比范圍大、承載能力高、壽命長(zhǎng)、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同的工作條件，特別是隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種類型的行星齒輪傳動(dòng)裝置在國(guó)防、冶金、礦山、煤炭、工程、起重運(yùn)輸、化工、輕工、儀表等工業(yè)部門得到日益廣泛的應(yīng)用。因此，各種高效的小型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)懲出不窮。本次采用的是差動(dòng)式 NEW 型行星齒輪。該輪系具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、維修方便等。差動(dòng)調(diào)速是采用無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榻涣麟妱?dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。且目前其調(diào)速裝置已處于成熟階段，以顯示出極強(qiáng)的生命力，所以其應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣，而且其性價(jià)比小。本課題采用了電氣和機(jī)械組合成無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，因此其結(jié)合了兩方面的優(yōu)點(diǎn)，使得該裝置無(wú)論在性能，還是在效率方面都由著其它調(diào)速系統(tǒng)不可比比擬的優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊張，加之本人水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)有錯(cuò)誤，望各位老師批評(píng)指正！南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 2 頁(yè) 共 42 頁(yè)無(wú)級(jí)變速提升絞車設(shè)計(jì)1 傳動(dòng)方案的擬定和選擇1．1 擬定方案1．1．1 具體方案的擬定和比較隨著世界工業(yè)的迅速發(fā)展，無(wú)論是在機(jī)械生產(chǎn)方面，還是在車輛運(yùn)輸、拖動(dòng)方面，對(duì)調(diào)速方面的要求已越來(lái)越高，以前的恒速運(yùn)轉(zhuǎn)或有級(jí)調(diào)速在許多場(chǎng)合下已經(jīng)不再適應(yīng)了，因此，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求也就提高到無(wú)級(jí)變速方面了，而且，對(duì)無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)的調(diào)速性能和調(diào)速穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高，以適應(yīng)不同要求的需要。在無(wú)機(jī)變速傳動(dòng)系統(tǒng)中，就目前來(lái)講已經(jīng)是處于較成熟階段了，主要分為機(jī)械調(diào)速、電氣調(diào)速、電氣機(jī)械組合調(diào)速和液壓機(jī)械組合調(diào)速，各種調(diào)速系統(tǒng)各有千秋，每種系統(tǒng)都有各自適用的場(chǎng)合。以下是本次設(shè)計(jì)所列出的幾種方案：方案一：Ⅰ-輸入軸；Ⅱ-調(diào)速軸；Ⅲ-輸出軸b-內(nèi)齒圈；g-行星輪；a-太陽(yáng)輪圖 1-1 變頻交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)式無(wú)級(jí)變速器該方案是用 2K-H 行星齒輪的差動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器，其無(wú)級(jí)變速原理圖如圖（1-1）所示，運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由Ⅰ軸和Ⅱ軸輸入，軸Ⅰ轉(zhuǎn)速的輸入是固定不變的，即太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速是固定不變的。其調(diào)速是通過(guò)與軸Ⅱ聯(lián)接的無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)來(lái)調(diào)速的，該電動(dòng)機(jī)是 YLJ 系列三相力矩異步電動(dòng)機(jī)，其無(wú)級(jí)變速是通過(guò)用 JPS 交流變頻調(diào)速裝置來(lái)控制實(shí)現(xiàn)的（JPS 交流變頻系統(tǒng)的輸出頻率為 2-50Hz） ，通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)輸入頻率的控制以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的輸出速度，因?yàn)?JPS 的變頻式連續(xù)的，所以，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也就是連續(xù)了，電動(dòng)機(jī)通過(guò)與Ⅱ軸的聯(lián)接，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速輪的無(wú)級(jí)變速，由于太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速式固定不變的，而內(nèi)齒圈是和調(diào)速輪相配合的，調(diào)速輪無(wú)級(jí)變速轉(zhuǎn)化為內(nèi)齒圈 b 的無(wú)級(jí)變速，從而南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 3 頁(yè) 共 42 頁(yè)實(shí)現(xiàn)內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速的連續(xù)差動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)輸出軸的無(wú)級(jí)變速。這種無(wú)級(jí)變速器主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1、調(diào)速方便，其調(diào)速是通過(guò)對(duì) JPS 面板的按鈕來(lái)控制的，所以方便快捷；2、調(diào)速精確，JPS 變頻調(diào)速裝置的頻率精度為 1%；3、能根據(jù)系統(tǒng)控制量組成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制；4、過(guò)載保護(hù)；5、故障自診斷顯示。但是該無(wú)級(jí)變頻系統(tǒng)存在以下幾方面的缺點(diǎn)：1、體積和重量較大，該系統(tǒng)為了能達(dá)到調(diào)速穩(wěn)定，提高調(diào)速性能，而采用了兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，跟軸Ⅱ聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)是恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，跟軸Ⅰ聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)是變頻無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，這樣就使得系統(tǒng)的體積和重量變得較大；2、價(jià)格較高，由于使用了兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，因此價(jià)格方面也就較高了。然而，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，價(jià)格也隨之而降，所以該系統(tǒng)作為一種簡(jiǎn)單的無(wú)級(jí)調(diào)速裝置的也就具有了實(shí)用性了。方案二：Ⅰ-輸入軸；Ⅱ-輸出軸1a、1b-主動(dòng)錐形輪；2a、2b-從動(dòng)錐形輪；3-三角帶；4-螺桿；5-撥叉；6-彈簧圖 1-2 帶式無(wú)級(jí)變速器該方案是撓性摩擦式無(wú)級(jí)變速器，又稱為帶式無(wú)級(jí)變速器，撓性件為寬型三角帶，其變速原理如圖（1-2）所示。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由Ⅰ軸輸入，通過(guò)兩對(duì)能互相開合的左、右南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 4 頁(yè) 共 42 頁(yè)錐形帶輪 1a、1b 及 2a、2b 和三角帶 3 驅(qū)動(dòng)Ⅱ軸轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)左帶輪 1a 用平鍵固定在Ⅰ軸上，主動(dòng)右?guī)л?1b 用花鍵固定在Ⅰ軸相聯(lián)接，而且在螺桿 4 和撥叉 5 的作用下可沿Ⅰ軸滑移。從動(dòng)左輪 2a 用花鍵固定在Ⅱ軸上，從動(dòng)右輪 2b 用導(dǎo)鍵與Ⅱ軸相聯(lián)接，而且在帶輪 2a 與 2b 之間裝有壓緊彈簧。當(dāng)用螺桿 4 和撥叉 5 操縱帶輪 1b 向帶輪 1a 合攏或分開時(shí)，迫使皮帶在兩輪的錐面間向外或向里移動(dòng)。由于皮帶的長(zhǎng)度是一定的，當(dāng)皮帶在主動(dòng)、從動(dòng)輪的工作半徑，使從動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速.這種無(wú)級(jí)變速器的變范圍為:2minaxinax)(rRb?式中 ——帶輪的最大工作半徑， = = ；maxr maxr1max2r——帶輪的最小工作半徑， = = 。in iniin這種帶式無(wú)級(jí)變速器的緩沖吸振性能較好，傳遞功率可達(dá)到 7KW，變速范圍≤8；缺點(diǎn)是皮帶和帶輪的工作表面磨損較嚴(yán)重，皮帶壽命較短，特別是帶輪與軸的bR花鍵或?qū)фI聯(lián)接處容易生銹，甚至引起振動(dòng)或聯(lián)接失效。方案三： Ⅰ-輸入軸；Ⅱ-中間軸；Ⅲ-輸出軸1- 主動(dòng)摩擦輪；2-從動(dòng)摩擦輪；3、4、5-齒輪；6-彈簧；7-擺動(dòng)支架南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 5 頁(yè) 共 42 頁(yè)圖 1-3 多盤摩擦式無(wú)級(jí)變速器（a）多盤摩檫式無(wú)級(jí)變速器的變速原理如圖（1-3a）所示。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由Ⅰ軸輸入，經(jīng)中間軸Ⅱ從Ⅲ軸輸出。在主動(dòng)軸Ⅰ和中間軸Ⅱ上分別裝有多片摩擦盤 1 和 2，兩軸上的摩擦盤相間安裝，并用彈簧 6 壓緊。中間軸Ⅱ支撐在擺動(dòng)支架 7 上，而支架 7 可通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)擺動(dòng)一定角度，使中間軸上的從動(dòng)摩擦盤 2 靠近或遠(yuǎn)離主動(dòng)摩擦盤 1，借以改變主動(dòng)摩擦盤在接觸處的摩擦半徑。由于從動(dòng)盤的摩擦半徑 是不變的（見圖 1-3b） ，2r而主動(dòng)盤的摩擦半徑 在 和 之間變化，當(dāng)Ⅰ軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，Ⅱ軸便在一定范圍內(nèi)實(shí)1rmaxin1r現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，并經(jīng)過(guò)定軸齒輪 3、4、5 驅(qū)動(dòng)輸出軸Ⅲ轉(zhuǎn)動(dòng)。這種無(wú)級(jí)變速器通常裝有三組從動(dòng)摩擦盤，分布在主動(dòng)摩擦盤周圍互成 ，并用同一個(gè)操縱機(jī)構(gòu)操縱。 ?20這種無(wú)級(jí)變速器的變速范圍為：min1axiamin2xbrR??該系統(tǒng)（多摩擦盤式無(wú)級(jí)變速器）主要有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便；2、傳遞功率較大，可達(dá) 100KW。該變速器的變速范圍 ，只作6Rb?減速傳動(dòng)。由于該變速器是靠盤片的磨擦來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的，因此存在的缺點(diǎn)是：1、效率低；2、發(fā)熱較嚴(yán)重；3、須較常更換摩擦盤片。因此，目前多盤摩擦式無(wú)級(jí)變速器雖然還有圖 1-3 多盤式無(wú)級(jí)變速器（b）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 6 頁(yè) 共 42 頁(yè)應(yīng)用在化工及輕工機(jī)械上，但是大部分已經(jīng)被新型的高效率的變速器替換了。方案四Ⅰ-輸入軸；Ⅱ-調(diào)速軸；Ⅲ-輸出軸b-內(nèi)齒圈；g-行星輪；a-太陽(yáng)輪圖 1-4 液壓式無(wú)級(jí)變速器該方案為液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。行星傳動(dòng)原理同方案一如圖（1-4）所示，不同之處是該方案把方案一的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)去掉，換成了變量泵-定量馬達(dá)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。泵的輸入由齒輪副從軸Ⅱ分流出一部分功率作為液壓泵的輸入功率。在這個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中，在將功率分為液壓和機(jī)械兩路時(shí)，液壓馬達(dá)在正向和反向的最大速度之間來(lái)會(huì)無(wú)級(jí)變速，其每一個(gè)行程可以與行星齒輪機(jī)械的一種工況相配合，最后兩路匯合成若干無(wú)級(jí)段落相銜接并逐段升高的無(wú)級(jí)變化輸出速度。此外，液壓元件可顯著減小，只負(fù)擔(dān)最大功率的幾分之一，其它部分都由機(jī)械線路傳遞，相當(dāng)于無(wú)級(jí)變速功率擴(kuò)大幾倍，從而傳動(dòng)總效率顯著提高。但該方案存在以下幾方面的缺點(diǎn)：1、成本較高，液壓元件（如液壓泵、液壓馬達(dá)等）的制造精度要求高，因而導(dǎo)致該系統(tǒng)成本較高；2、環(huán)境污染，因液壓系統(tǒng)的密封性問題，總會(huì)產(chǎn)生漏油現(xiàn)象。還有更換下來(lái)的液壓油，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；3、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝較麻煩；4、進(jìn)行維護(hù)、檢修復(fù)雜麻煩。1.2 方案的確定根據(jù)對(duì)各具體方案的介紹和比較可知：方案一和方案四的機(jī)械部分相同，只是在調(diào)速部分不同而已，從性能、經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)、使用和維護(hù)的方便等方面優(yōu)缺點(diǎn)總體評(píng)價(jià)一下。方案一具有調(diào)速范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用和維護(hù)方便等的優(yōu)點(diǎn)；方案四具有調(diào)速范圍寬、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是該方案結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)麻煩和調(diào)速精確性不高等，所以方案一的可行性是較高的。方案二和方案三結(jié)構(gòu)也差不多，方案二是帶式無(wú)級(jí)變速器，其緩沖吸振性能較好，南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 7 頁(yè) 共 42 頁(yè)傳遞功率可達(dá)到 7KW，變速范圍 ≤8；缺點(diǎn)是皮帶和帶輪的工作表面磨損較嚴(yán)重，皮bR帶壽命較短，特別是帶輪與軸的花鍵或?qū)фI聯(lián)接處容易生銹，甚至引起振動(dòng)或聯(lián)接失效。方案三是多摩擦盤式無(wú)級(jí)變速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便，而且傳遞功率較大，可達(dá)100KW，變速范圍 ，只作減速傳動(dòng)，缺點(diǎn)是效率低、發(fā)熱較嚴(yán)重。從兩個(gè)方案的6b?優(yōu)缺點(diǎn)衡量一下，選擇方案二還是較可行的。最后，再把兩個(gè)較可行的方案再比較一下，從中選出一個(gè)最好的方案來(lái)。比較一下方案一和方案二，總體權(quán)衡一下，再結(jié)合一下本次的課題的要求和現(xiàn)在的發(fā)展方向來(lái)看，選擇方案一是最可行的。所以本次設(shè)計(jì)就把方案一定為這次設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)思想，下面就是開始該方案的設(shè)計(jì)和論證了。2 電動(dòng)機(jī)的選擇2. 1 主電動(dòng)機(jī)的選擇2．1．1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇工業(yè)上一般用三相交流電源，由于本次設(shè)計(jì)中使用的電動(dòng)機(jī)無(wú)特殊要求，所以選擇三相交流異步電動(dòng)機(jī)。從電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性比較來(lái)看，選用 Y 系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)（YZ） 。2．1. 2 選擇電動(dòng)機(jī)容量1〉工作機(jī)所需功率 P=5（KW）輸出轉(zhuǎn)距 T（N.m）輸出轉(zhuǎn)距 =0~100（r/min）wn（N.m）950wP?5.47??T2〉電動(dòng)機(jī)的輸出功率 d（1） 2K-H 行星齒輪的傳動(dòng)功率約為： =0.970--0.990行?（2） 二級(jí)減速器的傳動(dòng)效率約為：=0.9南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 8 頁(yè) 共 42 頁(yè)所以： （KW）69.075????二行 wdP再綜合一下其它一些因數(shù)的影響或損失，決定選 （KW）5.7?dP3〉轉(zhuǎn)速1500（r/min）??電4〉型號(hào)根據(jù) 課程設(shè)計(jì)（P196 表 20-1）進(jìn)行選擇可得:機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 基 礎(chǔ)機(jī) 械 設(shè) 計(jì)電機(jī)型號(hào)：Y132M-4功率：7.5 KW轉(zhuǎn)速：1440 r/min額定轉(zhuǎn)距：2.2 KN.m 同步轉(zhuǎn)速：1500 r/min2. 2 無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)的選擇2．2．1 分析絞車的工作過(guò)程：1〉啟動(dòng)階段：滾筒轉(zhuǎn)速由 r/min，屬增速過(guò)程。10?電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速由高到低，屬減速過(guò)程。2〉工作階段：滾筒轉(zhuǎn)速恒定為 100r/min。電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速也恒定，為 0r/min。3〉停車階段：滾筒轉(zhuǎn)速由 r/min，屬減速過(guò)程。01電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速由低到高，屬增速過(guò)程。以上工作過(guò)程的速度變化曲線可用圖（2-1）表示：2．2．2 分析電動(dòng)機(jī)的具體工作情況南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 9 頁(yè) 共 42 頁(yè)由圖（2-1）的速度變化曲線可以得出，電動(dòng)機(jī)緊在啟動(dòng)和停車階段運(yùn)轉(zhuǎn)，其在兩過(guò)程中的速度變化是一致的，但方向相反。而在主電動(dòng)機(jī)恒速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)是不工作的。變速系統(tǒng)各齒輪在某一時(shí)刻的速度 方向如圖（2-2）所示，根據(jù)參考文獻(xiàn) 3，P17 第一節(jié)中的式（2-1） 、 （2-2） 、 （2-3）計(jì)算行 星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比有如下關(guān)系：1〉計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比abHabzii??151?i 圖 2-2 輪系速度方向- - - - - - - - - - - - - -（2-1）4??abz再由文獻(xiàn) 3，第一節(jié)的公式（2-2）可得：HbaHabii?????由以上三個(gè)公式可推出：- - - - - - - - - - - （2-2）abaHzz??1式中： --太陽(yáng)輪 a 的齒數(shù)；--內(nèi)齒圈 b 的齒數(shù)。b在圖（2-2）所示的電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)圖中，a-b-H-調(diào)速輪組成 2K-H 差動(dòng)輪系。由式（2-2）可以得出當(dāng) 與 反向時(shí)[如圖(2-2)所示]， 下降，從而達(dá)到調(diào)速目的。a?b H?圖 2-1 無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)輸出速度變化曲線南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 10 頁(yè) 共 42 頁(yè)當(dāng)要求 輸出為零，即起動(dòng)前和停車后滾筒不轉(zhuǎn)的狀態(tài)時(shí)，有：H?=0H?由式（2-2）得：- - - - - - - - - -- （2-3）bbza??4=-360(r/min)1041???mabn式中負(fù)號(hào)表示 與 速度方向相反。ba的工況速度變化范圍為 0-360 r/min，變化時(shí)序圖見圖（2-3） ，假設(shè)圖（2-3）b中輪 3 余內(nèi)齒圈 b 的傳動(dòng)比為 ，則可的馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速范圍為：i（0-360） i其中 為的值在 后面計(jì)算時(shí)確定。2．2．3 電動(dòng)機(jī)容量 的計(jì)算設(shè)絞車在工作時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提升速度為 ，在過(guò)渡階段需要調(diào)速至最小速度為max?。主電動(dòng)機(jī)到滾筒的總傳動(dòng)比為 ，二級(jí)減速器的傳動(dòng)比為 ，對(duì)于周轉(zhuǎn)輪系可列min?總i 2i一下傳動(dòng)比公式：或 - - - - - （2-4）abHbaHzi??abaHbzz???)1(在轉(zhuǎn)化輪系中，齒輪 a 的功率 ， 為輪 a 受到的轉(zhuǎn)矩，齒輪 b)(HHaMP?的功率 ， 為輪 b 受到的轉(zhuǎn)矩，行星架 H 功率 為零，若不計(jì)摩)(HbHbMP??? P擦，且構(gòu)件的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有 ，從而有：a?- - - - - - - - - - - - - - (2-5)bHbabz因電機(jī)的功率 ，將式（2-4） 、 （2-5）代入此式，得：bP1電- - - - - - - - - - - （2-6）])([Haaz????電當(dāng)輸出軸的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，即 =0 時(shí)，電動(dòng)機(jī)需要的功率最大，這時(shí)式（2-6）轉(zhuǎn)化為：=5kwaMP?電南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 11 頁(yè) 共 42 頁(yè)2．2．4 電動(dòng)機(jī)類型的選擇本次設(shè)計(jì)的無(wú)級(jí)變速部分是由兩部分組成：一、瑞安電氣控制設(shè)備廠生產(chǎn)的 JPS 交流調(diào)速裝置；二、三相異步電動(dòng)機(jī)。由于 JPS 交流調(diào)速裝置對(duì)電動(dòng)機(jī)無(wú)特殊要求（JPS 交流調(diào)速裝置主要用于工頻電壓為 380V、功率 2.2KW 至 75KW 的三相異步電動(dòng)機(jī)） ，但是由圖（2-1）可知電動(dòng)機(jī)需要有一段時(shí)間工作在靜止?fàn)顟B(tài)，因此選擇 YLJ 交流力矩電動(dòng)機(jī)。根據(jù)容量和類型確定電動(dòng)機(jī)為：型號(hào)：YLJ132-16/6堵轉(zhuǎn)力矩：16(N.m)極數(shù):6堵轉(zhuǎn)時(shí)間:30(min)最大電流:6(A)3 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)3.1 調(diào)速系統(tǒng)介紹直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)是在 19 世紀(jì)中期先后誕生的。交流電動(dòng)機(jī)比起直流電動(dòng)機(jī)來(lái)，省去了換向器，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)實(shí)、緊湊，維修工作量小，運(yùn)行效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可以做到高電壓、大容量、高速化。以往由于缺少響應(yīng)的控制手段，控制調(diào)速比較困難。但隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的控制系統(tǒng)不斷推出，從而使交流調(diào)速得到迅速發(fā)展。在交流異步電動(dòng)機(jī)中，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率 可以分為兩部分：一部分MP是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率；另一部分是轉(zhuǎn)差功率 ，與轉(zhuǎn)差率 s 成正MPs)1(2?? s?比，它的去向是調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。就轉(zhuǎn)差功率的去向而言，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可以分成三大類。1、轉(zhuǎn)差功率消耗型這種調(diào)速系統(tǒng)全部轉(zhuǎn)差功率都被消耗掉，用增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低，因而效率也隨之降低。降低電壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器及繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速這三種方法都屬于這一類。2．轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 12 頁(yè) 共 42 頁(yè)這種調(diào)速系統(tǒng)的大部分轉(zhuǎn)差功率通過(guò)交流裝置回饋給電網(wǎng)或者加以利用，轉(zhuǎn)速越低回饋的功率越多，但是，增設(shè)的裝置也要多消耗一部分功率。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串級(jí)調(diào)速即屬于這一類。3．轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)這種調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率仍舊消耗在轉(zhuǎn)子里，但無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變。如變極對(duì)數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速兩種調(diào)速方法即屬于這一類。3.2 不同交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.調(diào)壓調(diào)速當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子回路的參數(shù)為 恒定時(shí)，在一定的轉(zhuǎn)差率下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 與加M在其定子繞組上電壓 U 的平方成正比，因此， 改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組就可以改變其機(jī)械特性的函數(shù) 關(guān)系，從而改變電動(dòng)機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。圖 （3-1）表示異步電動(dòng)機(jī)在調(diào)速調(diào)壓時(shí)的機(jī)械特性。2．電磁轉(zhuǎn)差離合調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)，是由鼠籠異步電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器以及控制裝置組合成。鼠籠電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)以恒速帶動(dòng)電磁離合器的電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)電磁力合器勵(lì)磁電流的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)其刺激的調(diào)速調(diào)節(jié)。在不加反饋控制時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性就是電磁轉(zhuǎn)差離合器的機(jī)械特性。由于電磁轉(zhuǎn)差離合器的工作原理與異步電動(dòng)機(jī)相似。而改變電磁轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁電流相當(dāng)于異步電動(dòng)機(jī)在改變定子供電電壓時(shí)的工作，所以它們兩者的調(diào)速特性也相似，電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性如圖 3-2 所示。 圖 3-1 異步電動(dòng)機(jī)在改變定子電壓時(shí)的機(jī)械特性U1 〉U 2 〉U 3南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 13 頁(yè) 共 42 頁(yè)3．繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串級(jí)調(diào)速 對(duì)于交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)可以在通過(guò)在轉(zhuǎn)子回路串電阻來(lái)進(jìn)行調(diào)3-3 轉(zhuǎn)子串 Rf調(diào)速系統(tǒng)（a>調(diào)速原理圖 b>機(jī)械特性）速，它的原理圖和機(jī)械特性如圖（3-3）所示，由圖[3-3（b）]可見， 假定 不變，zM當(dāng)動(dòng)作在自然特性上時(shí)，則有轉(zhuǎn)速 ；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻增大為 ，則轉(zhuǎn)速降到 ，依此類Nn2R2n推。由圖（3-3）可見，這種調(diào)速方法比較簡(jiǎn)單、方便，但存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)： （1） 調(diào)速是有機(jī)地，不平滑.（2） 串入較大的電阻后，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性很軟，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)載稍有變化，轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大。（3） 電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，效率甚低，電能損耗很大。4． 變極對(duì)數(shù)調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一般表達(dá)式為：圖 3-2 電磁轉(zhuǎn)差離合器機(jī)械特性南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 14 頁(yè) 共 42 頁(yè)P(yáng)sfn)1(60??（3-1）式中： ——極對(duì)數(shù)；P——頻率；f——轉(zhuǎn)差率。s由式（3-1）可見若改變交流電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，即可改變交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種控制方式比較簡(jiǎn)單，只要求電動(dòng)機(jī)定有多個(gè)抽頭，然后通過(guò)觸點(diǎn)的通斷來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)。采用這種控制方式，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是有級(jí)的，不是連續(xù)的，一般只有三擋，最多也就只有五擋。圖（3-4）是變極對(duì)數(shù)調(diào)速的機(jī)械特性。5．變頻調(diào)速變頻調(diào)速是最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式。變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)是變頻器。目前常用的變頻器有交-直-交變頻器、交-交變頻器以及 PWM 型變頻器。其中脈寬調(diào)制（PWM）型、多重化電流型及交-交變頻器與上升的趨勢(shì)。變頻器所用的電力半導(dǎo)體器件正向著模塊化、快速化、光控化、高耐壓大電流化自關(guān)斷化和高可靠性化方向發(fā)展；變頻調(diào)速正向著高性能、高精度、大容量、微型化、數(shù)字化和理想化的方向發(fā)展。目前，交流調(diào)速控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，新的控制方式不斷問世。以下是近來(lái)交流調(diào)速控制技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)方面：1、相位控制；2、VVVF 控制；3、轉(zhuǎn)差頻率控制；4、脈寬調(diào)制（PWM）控制；5、矢量變換控制；6、磁場(chǎng)控制；7、微計(jì)算機(jī)控制等等。3．3 變頻控制方式的選擇比較以上幾種變頻控制方式，以性價(jià)比高、使用方便的控制方式作為本次設(shè)計(jì)的方案。所以，本次設(shè)計(jì)采用的控制方式是脈寬調(diào)制（PWM）控制中的正弦脈沖寬度調(diào)劑(SPWM)方式。圖 3-4 變極調(diào)速機(jī)械特性南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 15 頁(yè) 共 42 頁(yè)3．4 確定變頻器根據(jù)變頻控制方式是正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制，查閱相關(guān)資料（ 王忠茂編的《常用調(diào)速設(shè)備技術(shù)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社） ，變頻調(diào)速的變頻器有很多種類，如 PI89系列、JPS 系列、JBT 系列、TP 系列等等，S 確定 JPS 變頻器，以下是本次設(shè)計(jì)中無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功能、原理、技術(shù)參數(shù)及性能、使用和維護(hù)要求以及一些相關(guān)的注意事項(xiàng)。3．5 JPS 變頻器的功能、原理、技術(shù)參數(shù)等3.5.1 概述JPS 交流變頻調(diào)速裝置采用正玄脈沖寬度調(diào)劑（SPWN）方式，有大功率晶體管（JPS）組成電壓型逆變器，具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、保護(hù)功能完善、能夠自診斷故障、安裝和使用方便、體積小、重量輕等特點(diǎn)。JPS 在額定頻率以下輸出特性為恒轉(zhuǎn)矩特性，在額定頻率以上輸出特性為恒功率特性。JPS 交流變頻調(diào)速裝置主要用于工頻電壓 380V、功率 2.2~75KW 的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速拖動(dòng)，并能根據(jù)系統(tǒng)的控制（如風(fēng)量、流量、溫度等）組成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制。下面簡(jiǎn)述其工作原理：1) 電路：如圖（3-5）所示，50/60HZ、380V 三相交流電源經(jīng) R、S、T 三端輸入 ，由整流器整流成直流電源，經(jīng)電容器濾波后給逆變器供電，在南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 16 頁(yè) 共 42 頁(yè)圖 3-5 JPS 變頻器調(diào)速裝置主電路圖控制回路下把直流電變換成三相可變電壓、可變頻率的交流電，由 U、V、W 三端輸出供給電動(dòng)機(jī)。2)控制電路：控制電路的結(jié)構(gòu)有兩部分組成，一部分是產(chǎn)生 PWN 脈沖的專用 IC 機(jī)器外圍電路；另一部分為系統(tǒng)的故障診斷及保護(hù)電路，如圖(3-6)所示。3)基級(jí)驅(qū)動(dòng)電路（見圖 3）3.5.2 型號(hào)意義圖 3-8 型號(hào)意義 PWM 信號(hào)GTR電路整形電路級(jí)晶體管 V1短路保護(hù)電路光耦光耦 級(jí)晶體管 V2圖 3-7 JPS 變頻調(diào)速裝置基極驅(qū)動(dòng)電路原理框圖南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 17 頁(yè) 共 42 頁(yè)3.5.3 技術(shù)參數(shù)及性能經(jīng)計(jì)算得本次設(shè)計(jì)所需的 JPS 的型號(hào)為：JPS—8。下面使該型號(hào)的技術(shù)參數(shù)及性能：表 3-1 本次設(shè)計(jì)使用的 JPS 變頻調(diào)速裝置技術(shù)參數(shù)及性能：型號(hào) JPS—8額定容量（KVA） 8額定輸出電流（A） 12適用電動(dòng)機(jī)最大功率（KW）5.5相數(shù) 三相電壓 380±10% V頻率 50±2 Hz控制方式 PWM 控制輸出電壓 3×380V（最高） ，輸出電壓正比于輸入電壓輸出頻率 2~50 Hz輸出精度 ±1%電壓頻率比 一定fU/過(guò)載能力（電流） 110%連續(xù)，150%30s頻率設(shè)定信號(hào) DC：0~10V，DC：4~20Ma（可切換） 、0~10Ma（外部接口由傳感信號(hào)輸入）變換頻率 ≥95%加/減速時(shí)間 1~30s（精度±20%） （可任意設(shè)定）制動(dòng) 電容充電制動(dòng) 20%以上啟動(dòng)停止 面板上按鈕直接操縱功能 正傳/反轉(zhuǎn) 可用外部接觸器切換或機(jī)內(nèi)切換保護(hù) 失速保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、晶體管過(guò)熱保護(hù)顯示輸出頻率顯示 由 3 位七段 LED 顯示南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 18 頁(yè) 共 42 頁(yè)故障自診斷顯示 短路、過(guò)電流、過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)熱保護(hù)時(shí)LED 分別顯示結(jié)構(gòu)形式 壁掛式 柜式3.5.4 外形及安裝尺寸(1)JPS-6 型外形和安裝尺寸（見圖 3-9 表 3-2）表 3-2 JPS 變頻器調(diào)速裝置技術(shù)參數(shù)圖3.5.5 使用維護(hù)注意事項(xiàng)1) 裝之宜安裝在清潔、干燥、通風(fēng)良好、避免日光直射、無(wú)高溫和高濕、無(wú)灰塵及腐型號(hào) 容量(KVA) W H D A B C 固定螺栓重量(kg)JPS-8 8 292 6.5 215 262 550 510 M6 18南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 19 頁(yè) 共 42 頁(yè)蝕性可燃性氣體的場(chǎng)合。因變頻器本身在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定熱量，所以安裝時(shí)周圍要留有一定空間，以利散熱（四周均應(yīng)留 200mm 以上） 。環(huán)境溫度不得高于 40℃，環(huán)境溫度過(guò)高，將影響變頻器的壽命，環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)為離機(jī)體 50mm 處2) 應(yīng)安裝在無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)的場(chǎng)所。3) 應(yīng)安裝在距離大功率電磁設(shè)備稍遠(yuǎn)的地方。4) 變頻器按高度方向豎立，無(wú)外罩的安裝而靠墻（或?qū)Ｓ弥Ъ埽?，面板朝操作者，文字方向豎立，用螺釘固緊，使用帶有內(nèi)附操作面板的變頻器要安裝在便于操作的地方。5) 配線時(shí) 使用的電線，電器規(guī)格見 表 3-3表 3-3注： 1.絕對(duì)禁止將 工頻電源接到 輸出端子上。2.接地端必須用 4 以上的電線接地。2m4 行星齒輪的計(jì)算4.1 行星齒輪基本參數(shù)的計(jì)算4.1.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配1. 計(jì)算總傳動(dòng)比=14.4104?wni電2．分配各級(jí)傳動(dòng)比1〉 確定 1i2K-H 行星齒輪機(jī)構(gòu)如圖所示：允許值為 2.8-13，baHi推薦值是：3-9。型號(hào) JPS電動(dòng)機(jī)(KW) 3.7漏電短路器額定電流(A)16標(biāo)準(zhǔn)電線規(guī)格( )22.5南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 20 頁(yè) 共 42 頁(yè)效率 ≈0.97-0.99行?根據(jù)推薦值，再結(jié)合經(jīng)驗(yàn)得： 取傳動(dòng)比 =51i圖(3-11)2K-H 行星齒輪機(jī)構(gòu)本次設(shè)計(jì)的機(jī)械傳動(dòng)部分是由差動(dòng)式行星齒輪變速器和二級(jí)減速器組成，圖 3-1 是本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)路線方框圖，如下：圖 3-12 傳動(dòng)路線圖由于總傳動(dòng)比 =14.4，一級(jí)傳動(dòng)比 、=5，所以二級(jí)傳動(dòng)比為：i 1i=2.8854.12?i所以各級(jí)傳動(dòng)比為：一級(jí)傳動(dòng)比 =5；二級(jí)傳動(dòng)比 =2.881i2i4.1.2 行星齒輪傳動(dòng)的配比計(jì)算1． 傳動(dòng)比條件如圖(4-14)所示 2K-H 行星（ 型）傳動(dòng)，中心輪 a 輸入時(shí),給定傳動(dòng)比為 HAba aHi根據(jù)式（2-3）有：abHabbazii???1即：abHzi4415???圖(3-14)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 21 頁(yè) 共 42 頁(yè)2K-H 行星齒輪機(jī)構(gòu)2.同軸條件：對(duì)于行星齒輪傳動(dòng)，由于兩中心輪軸線與主軸重合，為保證行星輪 g 同時(shí)與兩中心輪 a、b 實(shí)現(xiàn)正確嚙合，對(duì)于圓柱齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，要求外嚙合副 的中心距az?與嚙合副 得 相等，即'ggaz?'b''gba?3.變位的選擇在標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)中，外嚙合齒輪副的接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)低于內(nèi)嚙合齒輪副的接觸強(qiáng)度，而采用角度變位傳動(dòng)可適當(dāng)調(diào)整內(nèi)、外嚙合的接觸強(qiáng)度。為此，外嚙合齒輪副通常采用大的嚙合角的正傳動(dòng)， ；內(nèi)嚙合齒輪副一般采用小嚙合角的正傳動(dòng)或負(fù)傳動(dòng)，oag27~5'??。這時(shí)，整個(gè)行星傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度也可提高 30%。因此，本次設(shè)計(jì)采ooab21~037' ???用角度變位齒輪的行星傳動(dòng)。4.變位后的同軸條件 ''cossgbagzz????5.裝配條件在多行星輪的結(jié)構(gòu)時(shí)，為保證個(gè)行星輪均勻分布在中心輪的周圍，而且能準(zhǔn)確的裝入兩個(gè)中心輪的齒間實(shí)現(xiàn)正確嚙合。必須確定各行星輪與中心輪之間的裝配條件，為此以下是具有三個(gè)行星輪的裝配過(guò)程，本課題中行星輪的數(shù)目 =3，相鄰兩行星輪的中心pn對(duì)中心輪所夾的中心角為 =1200。設(shè)想先將中心輪 b 的位置固定，并在圖 5-1 所示 A-pn?2A 線位置上裝上第一個(gè)行星輪，當(dāng)行星輪的齒數(shù)為偶數(shù)時(shí)，若兩個(gè)中心輪 a、b 的輪齒齒軸同時(shí)位于 A-A 線上，第一個(gè)行星輪可正確的裝入嚙合位置，然后把行星架 H 由位置Ⅰ轉(zhuǎn)到Ⅱ,其轉(zhuǎn)角 為：H?= = =120pn?2360?這時(shí)中心輪 a 轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度 ，如果齒輪 a 的某一輪齒齒軸正好找到 A-A 線上，仍a?與固定的中心輪 b 的輪齒相對(duì)應(yīng)，則第二個(gè)行星輪 A-A 線上同樣能正確的裝入嚙合位置，為此 必須等于中心輪 a 轉(zhuǎn)過(guò)整數(shù)倍齒距所對(duì)應(yīng)的中心角。設(shè)中心輪 a 轉(zhuǎn)過(guò)的整齒數(shù)a?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 22 頁(yè) 共 42 頁(yè)應(yīng)有：?=a??Z?2式中： 為太陽(yáng)輪 a 轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒（齒距）所對(duì)的中心角。aZ?24.1.3 輪齒數(shù)的選擇行星輪的設(shè)計(jì)除了滿足上述四個(gè)條件，還須滿足其它一些附加條件。比如，高速重載的行星傳動(dòng)，應(yīng)有良好的工作平穩(wěn)性，為此，行星輪和內(nèi)齒圈各嚙合副的齒數(shù)最好沒有公因數(shù)。當(dāng)用插齒刀或剃齒刀加工太陽(yáng)輪時(shí)，太陽(yáng)輪的齒數(shù)和插齒刀或剃齒刀齒數(shù)不應(yīng)該成倍數(shù)。此外齒數(shù)大于 100 的質(zhì)數(shù)齒輪（如 101、103、107 ……） ，因加工時(shí)切齒機(jī)床調(diào)整較困難，應(yīng)盡量少用。因此，在選擇齒數(shù)應(yīng)綜合考慮個(gè)因素的相互影響。齒數(shù)的選擇一般有以下幾種方法：1）比例法； 2）查線圖法； 3）查表法。本次設(shè)計(jì)用的是角度變位行星齒輪傳動(dòng)，因此采用的是查表法，表中的是考慮了強(qiáng)度、嚙合性能等條件的角度變位行星齒輪的齒數(shù)選擇和組合，適用于重載和外形尺寸受到限制的傳動(dòng)裝置。表中的所列的齒數(shù)均滿足同軸、裝配和鄰接條件，且按 Δ==-2，-1，0，1，2 進(jìn)行配齒的。)()(gagbzz??傳動(dòng)中 a-g 嚙合副的齒數(shù)是符合接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度以及膠合強(qiáng)度條件確定的，而對(duì)于 b 輪（內(nèi)齒圈）主要是改善它的耐磨性。根據(jù)計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，用查表法查得： =15 =22 =60azgzbz4.2 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算基本行星齒輪傳動(dòng)的計(jì)算包括配齒計(jì)算、變位計(jì)算、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算等。若負(fù)載變化較大或載荷不穩(wěn)定，則還要進(jìn)行短期峰值的靜強(qiáng)度核算。具體的計(jì)算項(xiàng)目視情況而定。下面是本次設(shè)計(jì)中行星齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算（表 4-1） 。原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求：1〉輸出軸（滾筒）功率：5KW；2〉滾筒轉(zhuǎn)速：0-100r/min；南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 23 頁(yè) 共 42 頁(yè)3〉要求無(wú)極變速4〉工作情況：二班制，載荷有輕微沖擊；5〉使用年限：8 年。表 4-1項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明原 始 數(shù) 據(jù)傳動(dòng)類型 單級(jí) 2K-H 差動(dòng)式行星齒輪傳動(dòng) 見圖設(shè)計(jì)目標(biāo) （假定內(nèi)齒圈 b 固定） 型行星傳動(dòng)baHA基本參數(shù) o20??.1*ah25.0*?c精度等級(jí) 7 級(jí)受載情況 正反向工作、有輕微沖擊名義功率 KW5ep額定輸入轉(zhuǎn)速 r/min140?mn最大輸出轉(zhuǎn)數(shù) =100r/min2使用壽命 L=8×300×16=38400(h)傳動(dòng)比 5?i失效概率 1%4.3 選擇材料、齒輪、傳動(dòng)比序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明1 材料選擇 太陽(yáng)輪和行星輪選用 45#鋼滲碳淬火、齒面硬度 HB210~260，中心齒輪內(nèi)齒圈選用 40Cr調(diào)質(zhì)，HB260~280。見文獻(xiàn) 3p81表（4-2）2 選擇齒數(shù) 外嚙合副： 15Za?2g內(nèi)嚙合副： g60b 見文獻(xiàn) 1p730表（5-1-7）3 齒數(shù)比 外嚙合副： 4671521./zuag??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 24 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明內(nèi)嚙合副： 72./602??abzu計(jì) 算 接 觸 疲 勞 許 用 應(yīng) 力4 接觸疲勞極限應(yīng)力外嚙合副：按框圖中值級(jí)查取MPa450)lim()li(??gHa內(nèi)嚙合副：按框圖 MQ 級(jí)查取MP710)blim(H見文獻(xiàn) 3P143圖（4-8、4-17）5 安全系數(shù) in?S 見文獻(xiàn) 3P98表（4-10）6 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)ptHaaLnN??160)(=60（1440-288）×3×38400=7.96× 9tnHggL???160)(=60×785.45×38400=1.8× 9ptHbbLnN???160)(=60×288×3×38400=2× 9式中： 111)(gaHaHgznn??= 25)840(?=785.45見文獻(xiàn) 3P143 式（5-66）見文獻(xiàn) 3P143式 5-6651601???abHzi285140?inaH南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 25 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明 agHazni???7 壽命系數(shù) 對(duì)于表面硬化鋼和調(diào)質(zhì)鋼，取 =ON910太陽(yáng)輪： ，取 ，OaLN?)(aL?)(有 1)(?az行星輪： ，取 ，gLOgL)(有 )(gNz內(nèi)齒輪： ，取 ，ObL?ObLN?)(有 1)(?bNz 見文獻(xiàn) 3P99表（4-11）允許有少量的收斂特點(diǎn)。8 表面硬化系數(shù)w小輪與大輪均為表面硬化鋼見文獻(xiàn) 3P98式（4-43）9 尺寸系數(shù) 估計(jì) 5mm，取?m1?xz 見文獻(xiàn) 3P98圖（4-20）10 接觸疲勞許用應(yīng)力xwNHaPzminl)(??= ×1×1×1=450（Mpa）1450×1×1×1=450（Mpa）)(??gHP×1×1×1=710（Mpa）170)(b見文獻(xiàn) 3P96式(4-40)外嚙合副 a~g 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初算中心距11 計(jì)算轉(zhuǎn)距 ×1.1=18.23634.91?HPpKnT 見文獻(xiàn) 3P139南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 26 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明式中，取 1.?HPK值選取PK12 齒寬系數(shù) 按表，取 有70*ab47.25.?g.06.1**????aau=0.567見文獻(xiàn) 3P144表（5-2）13 工況系數(shù) 1?AK見文獻(xiàn) 3P76表（4-1）14 載荷系數(shù) 初取 =1.2× 2.1A k=(1.1~1.3) Ak15 初算中心距 321' )(4.8HPaaguT????= 3245067.15.08)467.1(8?=60.474(mm)見文獻(xiàn) 3P88式(4-23)16 小輪節(jié)圓直徑 =49.027(mm)1467.2'' ???uadg 見文獻(xiàn) 3P106式(4-59)17 小輪齒寬 0.7×49.027=34.319(mm)?'.adb18 小輪相對(duì)節(jié)圓速度 106)284(7.94.3)'????HHanV=2.956(m/s) 見文獻(xiàn) 3P143式(5-68)19 動(dòng)載系數(shù) 0.44?3.510.HaVZ按 值查取：. 10.AVK見文獻(xiàn) 3P88圖(4-9)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 27 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明20 載荷分配系數(shù)1.?HaK見文獻(xiàn) 3P99 表(4-8)21 載荷分配系數(shù)37.1?H 見文獻(xiàn) 3P89圖(4-10)22 載荷系數(shù) K=1×1.10×1.1×1.37=1.66 見文獻(xiàn) 3P88式(4-24)23 復(fù)算中心距33''' 2.16847.0??kagf=67.351（mm）見文獻(xiàn) 3P106式(4-60)24 模數(shù)=3.642153.67'' ??gafzm取 m=4（mm）見文獻(xiàn)P107式(4-65)25 標(biāo)準(zhǔn)中心距=74)(24)(2gaagz 見文獻(xiàn) 3P128式(5-28)計(jì) 算 和 選 擇 變 為 系 數(shù)26 初選工作中心距為獲得正傳動(dòng)，取 (mm)76'?ag27 a-g 工作嚙合角oag20cs84cos''??所以： oag79.3' 見文獻(xiàn) 3P128式(5-35)28 a-g 總變位系數(shù))(2'invaitzxg?????= oooi2079.23015?=0.548見文獻(xiàn) 3P128式(5-35)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 28 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明29 分配變?yōu)橄禂?shù)按 和 查表：?agxZ41.0?134.0.548.0??agx 見文獻(xiàn) 3P127圖(5-3)30 校正小輪節(jié)圓直徑及齒寬''cosgamzd?o79.23154??=61.62（mm）0.7×61.62=43.134 (mm)'.adb?31 g-b 工作嚙合角ogb20cs76coscos'' ???所以可得： obg'見文獻(xiàn) 3P128式(5-39)76)20(4??gagbz''agb=7632 g-b 總變位系數(shù))(2'?invitgzbxgba???=0見文獻(xiàn) 3P128式(5-39)33 分配變位系數(shù)134.0gx134.0???gbx見文獻(xiàn) 3P128式(5-39)內(nèi)嚙合副 g-b 齒面按接觸疲勞強(qiáng)度校核34 計(jì)算轉(zhuǎn)距 152.374.91 ??agHPazKnT=26.746（mm）見文獻(xiàn) 3P142式(5-65)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 29 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明35 齒寬系數(shù) 47.0)(?gd?96.18?b gmzd?=4×22=88（mm）36 小輪節(jié)圓直徑ogmzd20cs4cos'' ???=88 （mm） 37 小輪相對(duì)節(jié)圓直徑 1645.78.3106)('?HgHgnV?=3.618見文獻(xiàn) 3P143式(5-68)38 動(dòng)載系數(shù) 794.108.32??Hgz按 查取V6.HVK見文獻(xiàn) 3P88圖(4-9)39 載荷分配系數(shù).?Ha 見文獻(xiàn) 3P89表(4-8)40 載荷分布系數(shù)02.1?HK見文獻(xiàn) 3P89圖（4-10）41 載荷系數(shù) =1×1.06×1.1×1.02=1.189 見文獻(xiàn) 3P88式（4-24）42 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ogbHz40sin2si'??=2.49見文獻(xiàn) 3P86式（4-19）43 材料彈性系數(shù))MPa(190zE 見文獻(xiàn) 3P86表（4-5）44 重合度系數(shù)96.03214?????z 見文獻(xiàn) 3P88南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 30 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明近似按ε=1.2 算45 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度≤udbKTzaEH1)(2'1????HP?= 72.18976.4.126.094.22????=157.458(Mpa)≤ min)(HP?見文獻(xiàn) 3P86式（4-19） )MPa(0minH??計(jì) 算 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力46 彎曲疲勞極限應(yīng)力外嚙合副：按框圖中值查?。∕pa）415)lim()li(?gFaF內(nèi)嚙合副：按框圖 MQ 級(jí)查?。∕pa）290)lim(?bF 見文獻(xiàn) 3P100圖（4-24）圖（4-23）47 安全系數(shù) 1in?S 見文獻(xiàn) 3P98表（4-10）48 壽命系數(shù) 取 ,有oLN?oL1?TY49 應(yīng)力修正系數(shù)9.0)(as 97.0)(gsa973.0)(?bsaY見文獻(xiàn) 3P101圖（4-27）50 尺寸系數(shù) mm ，取54??m1?x 見文獻(xiàn) 3P101圖（4-27）51 彎曲疲勞許用應(yīng)力xNTasFaPYS??)(minl)(= 19.045?見文獻(xiàn)P98式（4-44）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第 31 頁(yè) 共 42 頁(yè)序號(hào)項(xiàng)目名稱 計(jì)算公式及數(shù)值 說(shuō)明=456(Mpa) xNTgsaFgPYS???)(minl)(= 197.045?=428(Mpa) xNTbsaFbPYS???)(minl)(= 1973.012?=298(Mpa)52 動(dòng)載系數(shù) .?HVFK見文獻(xiàn) 3P88圖（4-9）53 a-g 計(jì)算轉(zhuǎn)距（N·m065.19.734.9??FPag