電機(jī)與拖動課程設(shè)計(jì)--龍門刨床電動機(jī)的選擇

1、<p>　　——龍門刨床電動機(jī)的選擇</p><p><b>　　班級： </b></p><p><b>　　學(xué)號： </b></p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　目錄</b></p><

2、;p>　　設(shè)計(jì)說明書……………………………………………</p><p>　　一、直流電機(jī)…………………………………………</p><p>　　二、給定數(shù)據(jù)…………………………………………</p><p>　　三、預(yù)選電機(jī)、求出折算到電動機(jī)上的力矩和轉(zhuǎn)動慣量………………………………………………………</p><p>　　四、作電動機(jī)負(fù)載圖

3、…………………………………</p><p>　　五、溫開校驗(yàn)…………………………………………</p><p>　　六、機(jī)械特性繪制……………………………………</p><p>　　七、參考文獻(xiàn)…………………………………………</p><p>　　八、心得體會…………………………………………</p><p><b&

4、gt;　　設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　龍門刨床電動機(jī)的選擇</p><p>　　龍門刨床的工作循環(huán)為：正向起動、正向切削、正向制動、反向起動、快速返回和反向制動六個(gè)階段。設(shè)啟動加速度為(A)米/秒2；起、制動時(shí)間相同；切削速度為(B)米/分；切削時(shí)間為(C)秒；切削力為(D)kg；工件重為(E)噸；工作臺重為(F噸)；齒條齒距為20毫米；返回速度為正向切削速度的(G

5、)倍；傳動效率為(H)%；工作臺與桌面的摩擦系數(shù)為0.1。</p><p><b>　　課題設(shè)計(jì)要求：</b></p><p><b>　　1.預(yù)選電動機(jī)</b></p><p>　　2.設(shè)計(jì)傳動裝置，作出傳動機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　3.求出系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上的力矩和轉(zhuǎn)動慣量</p>

6、;<p>　　4.作電動機(jī)的負(fù)載圖</p><p><b>　　5.校驗(yàn)電動機(jī)</b></p><p><b>　　6.寫出設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　指導(dǎo)教師：舒奎 王裕如</p><p><b>　　一、直流電機(jī)</b></p>&

7、lt;p><b>　　1.直流電機(jī)簡介</b></p><p>　　電機(jī)是利用電磁作用原理進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置。直流電機(jī)能將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能。將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的叫做直流電動機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的叫做直流發(fā)電機(jī)。</p><p>　　直流電動機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是啟動性能和調(diào)速性能好，過載能力大。因此，應(yīng)用于對啟動和調(diào)速性能要求

8、較高的生產(chǎn)機(jī)械。</p><p>　　直流發(fā)電機(jī)主要用作直流電源，攻擊直流電動機(jī)、電解、電鍍等所需的直流電能。</p><p>　　直流電機(jī)的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用有色金屬多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，運(yùn)行可靠性差。</p><p>　　2.直流電動機(jī)的基本工作原理</p><p>　　駕馭直流電動機(jī)的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直

9、流電動機(jī)電樞線圈中流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保直流電動機(jī)朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　3.直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)居和感應(yīng)電動勢，是

10、直流電動機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞。</p><p>　　4.直流電機(jī)的額定值</p><p>　　額定功率PN（KW）：電機(jī)按照規(guī)定的工作運(yùn)行時(shí)所能提供的輸出功率。</p><p>　　額定電壓UN（V）：電機(jī)電樞繞組能夠安全工作的最大外加電壓或輸出電壓。</p><p>　　額定電流IN（A）：電機(jī)按照規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，

11、電樞繞組允許流過的最大電流。</p><p>　　額定轉(zhuǎn)速nN（r/min）：電機(jī)在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的情況下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。</p><p>　　直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果各個(gè)物理量均為額定值，就成電機(jī)工作在額定運(yùn)行狀態(tài)，亦稱為滿載運(yùn)行。在額定運(yùn)行狀態(tài)下，電機(jī)利用充分，運(yùn)行可靠，并具有良好的性能。如果電機(jī)的電流小于額定電流，稱為欠載運(yùn)行；電機(jī)的電流大于額定電流，稱為過在運(yùn)

12、行。過分欠載運(yùn)行，電機(jī)利用不充分，效率低；過載運(yùn)行，已引起電機(jī)過熱損壞。根據(jù)負(fù)載選擇電機(jī)時(shí)，最好使電機(jī)接近于滿載運(yùn)行.</p><p><b>　　二、給定數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1、工作周期：</b></p><p><b>　　2、給定參數(shù)：</b></p><

13、;p>　　(1)切削速度Vmax=20米/分</p><p>　　(2)切削時(shí)間t切=16秒</p><p>　　(3)切削力F切=1250kg*10=12500N</p><p>　　(4)工件重ma=3噸</p><p>　　(5)工作臺重mT=3噸</p><p>　　(6)起動加速度a起=0.7米/秒2&

14、lt;/p><p>　　(7)傳動效率η=75%</p><p>　　(8)齒條齒距20毫米</p><p>　　(9)摩擦系數(shù)μ=0.1</p><p>　　(10)返回速度V返=30米/分</p><p>　　(11)起、制動時(shí)間相同</p><p>　　(12)正向空走時(shí)間t正=0.5秒<

15、;/p><p>　?。?3）起、制動加速度相同</p><p>　　三、預(yù)選電機(jī)（計(jì)算折算到電機(jī)軸上凈負(fù)載）</p><p><b>　　1.正向起動</b></p><p>　?。?）起動時(shí)間(19米/分=0.33米/秒)</p><p>　　t1=Vmax/a起=0.33/0.7=0.47秒<

16、;/p><p><b>　　（2）摩擦力</b></p><p>　　f1=(mT+ma) ×1000×9.8μ=(3+3) ×1000×9.8×0.1=5880N</p><p><b>　?。?）加速力</b></p><p>　　由F1-f1=(m

17、T+ma)a起得F1=(3000+3000) ×0.7+5880=10080N</p><p><b>　?。?）功率</b></p><p>　　P1=F1Vmax/η=10080×0.33/75%=4435W</p><p><b>　?。?）距離</b></p><p>　

18、　S1=0.5a×t1*2=0.5×0.7×0.47*2=0.077315m</p><p><b>　　2.正向空載</b></p><p>　?。?）起動時(shí)間t2=0.5秒</p><p>　?。?）摩擦力f2=f1=5880N</p><p>　　（3）功率P2= f2Vmax/η=5

19、880×0.33/75%=2587W</p><p>　　（4）距離S2=Vmaxt2=0.33×0.5=0.165m</p><p><b>　　3.正向切削</b></p><p>　?。?）時(shí)間t3=t切=16秒</p><p>　　（2）速度V3=Vmax=0.33米/秒</p>

20、<p>　?。?）切削力F3=F切=12500N</p><p>　?。?）摩擦力f3=f1=5880N</p><p><b>　　（5）功率</b></p><p>　　P3=(F3+f3)Vmax/η=(12500+5880)×0.33/75%=8087W</p><p>　?。?）距離S3=

21、Vmaxt3=0.33×16=5.28m</p><p><b>　　4.正向空載</b></p><p>　?。?）時(shí)間t4=0.5秒</p><p>　?。?）摩擦力f4=f1=5880N</p><p>　　（3）功率P4=P2=2587W</p><p>　?。?）距離S4=Vm

22、axt4=0.33×0.5=0.165m</p><p><b>　　5.正向制動</b></p><p>　?。?）制動加速度a制=a起=0.7米/秒2</p><p>　　（2）摩擦力f5=f1=5880N</p><p><b>　?。?）制動力</b></p><

23、;p>　　由F5+f5=(mT+ma)a制得F5=(3000+3000)×0.7－5880=-1680N</p><p>　?。?）時(shí)間t5=t1=0.47秒</p><p><b>　?。?）距離</b></p><p>　　S5=Vmaxt5－0.5a×t5*2=0.33×0.47－0.5×0.

24、7×0.47*2</p><p>　　=0.077785m</p><p>　?。?）功率P5=F5Vmaxη=-1680×0.33×75%=-415.8W</p><p><b>　　6.反向起動</b></p><p>　　（1）最高速度V返=1.5Vmax=1.5×0.33=

25、0.495米/秒</p><p>　?。?）時(shí)間t6=t1=0.47秒</p><p>　?。?）加速度a返=V返/t6=0.495/0.47=1.05米/秒2</p><p><b>　　（4）起制動力</b></p><p>　　由F6=(mT+ma)a返+f1得F6=(3000+3000)×0.7+588

26、0=10080N</p><p>　　（5）功率P6=F6V返/η=10080×0.495/75%=6652.8W</p><p>　?。?）距離S6=0.5a×t6*2=0.5×0.7×0.47*2=0.077315m</p><p>　　7.反向空載及反向制動</p><p><b>　　

27、（1）正向制動距離</b></p><p><b>　　S=∑Si</b></p><p>　　=S1+S2+S3+S4+S5=0.077315+0.165+5.28+0.165+0.077785</p><p><b>　　=5.7651m</b></p><p>　?。?）反向制動時(shí)

28、間t8=t6=0.47秒</p><p>　　（3）反向制動加速度a制=a返=0.7米/秒2</p><p><b>　?。?）反向制動距離</b></p><p>　　S8=V返t8－0.5a減×t8*2=0.495×0.47-0.5×0.7×0.47*2=0.155335m</p>&l

29、t;p><b>　?。?）反向空載距離</b></p><p>　　S7=S－S6－S8=5.7651－0.077315－0.155335=5.53245m</p><p><b>　?。?）反向空載時(shí)間</b></p><p>　　t7=S7/V返=5.53245/0.495=2.7386秒</p>

30、<p><b>　?。?）反向制動力</b></p><p>　　F8=(mT+ma)a減=(3000+3000)×0.7= 4200N</p><p><b>　?。?）反向制動功率</b></p><p>　　P8=F8V返/η=4200×0.495×75%=1559.25W&l

31、t;/p><p><b>　?。?）反向空載功率</b></p><p>　　P7=F1V返/η=10080×0.495/75%=6652.8W</p><p><b>　　8、繪制功率圖</b></p><p><b>　　三、計(jì)算平均功率</b></p>

32、<p><b>　　Pzol</b></p><p>　　=∑Piti/∑ti</p><p>　　=(P1t1+P2t2+P3t3+P4t4+P5t5+P6t6+P7t7+P8t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8)</p><p>　　=(4435×0.47+2587×0.5+8087

33、15;16</p><p>　　+2587×0.5+415.8×0.47+6652.8×0.47+1159.25×2.7386+6652.8×0.47)/(0.47+0.5+16+0.5+0.47+0.47+2.7386+0.47)</p><p>　　=144782.668/21.6186=6697.13432 W</p>

34、<p>　　PN=(1.1~1.6)Pzol=7366.85W~10715.41W=7.4KW~10.7KW</p><p>　　四、查手冊 選電機(jī) Z4-132-1 抄銘牌 </p><p>　　額定功率 P=10KW, </p><p>　　額定電流30.1A ， </p><p><b>　　額定電壓4

35、00V，</b></p><p>　　額定轉(zhuǎn)速1330轉(zhuǎn)／分 </p><p>　　弱磁轉(zhuǎn)速 2100 r/分</p><p>　　磁場電感 8.9L/H</p><p>　　效率 79.4/%</p><p>　　轉(zhuǎn)動慣量 0.32 J/kg*m*m</p><p>　　質(zhì)

36、量 140kg </p><p>　　確定電機(jī)及實(shí)際轉(zhuǎn)速（取n=1300r/min）</p><p><b>　　已知條件：</b></p><p>　　齒距 20mm=0.

37、02m。</p><p>　　V切=Vmax=20m/min=0.33m/s</p><p>　　=0.33/0.66=0.5m/s</p><p>　　2設(shè)計(jì)傳遞函數(shù)，求出傳遞比j。</p><p><b>　　傳動結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　J=(65×64×60)

38、/（40×20×15）=20.8</p><p>　　V=n/j*齒數(shù)*齒距=0.029m/s</p><p><b>　　3確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　n實(shí)際=j*n=20.8×0.5=10.4r/s=624r/min<nN</p><p>　　4、校驗(yàn) n&l

39、t;=nN 成立</p><p><b>　　5、求系統(tǒng)總飛輪矩</b></p><p>　　Ra=（1/2~2/3）（UnIn-Pn）/In*2=2.252</p><p>　　CeΨN=(UN-INRa)/nN = 0.25</p><p>　　n0=U/CeΨN=1600r/min</p><

40、;p>　　S=1-nN/n0=16.9%</p><p>　　GD*2=（1+S）GDd*2=11.97</p><p><b>　　五、作電動機(jī)負(fù)載圖</b></p><p><b>　　1.正向起動</b></p><p><b>　　摩擦轉(zhuǎn)矩</b></p&g

41、t;<p>　　Tf=9.55f1Vmax/nη=(9.55×5880×0.33)/( 624×0.75)</p><p>　　=39.596N·m</p><p><b>　　加速度轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　Ta1= =GD2n/375t1=100×624/0.47

42、15;375=354N·m</p><p><b>　　起動轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T1=Tf+Ta1=39.596+354</p><p>　　=393.596N·m</p><p><b>　　2.正向空走</b></p><p>　　T2=

43、9.55P2/n=9.55×2587/624=29.593 N·m</p><p><b>　　3.正向切削</b></p><p>　　T3=9.55P3/n=9.55×8087/624</p><p>　　=123.77N·m</p><p><b>　　4.正向空載

44、</b></p><p>　　T4=T2=29.593N·m</p><p><b>　　5.正向制動</b></p><p>　　T5=Ta1－Tf=354-39.596</p><p>　　=314.404N·m</p><p><b>　　6.反向起

45、動</b></p><p><b>　　摩擦轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　Tf’=9.55f1V返/nη=(9.55×5580×0.33)/(624×0.75)</p><p>　　=39.596 N·m</p><p><b>　　加速度轉(zhuǎn)矩</b

46、></p><p>　　Ta2=nGD2/375t1=100×624/375×0.47</p><p>　　=354.04N·m</p><p><b>　　起動轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T6=Tf’+Ta2=39.596+354.04</p><p>

47、　　=393.636N·m</p><p><b>　　7.反向空走</b></p><p>　　T7=9.55P7/n=(9.55×1559.25)/624</p><p><b>　　=23.86N·m</b></p><p><b>　　8.反向制動&l

48、t;/b></p><p>　　T8=Ta2－Tf’=354.04－39.596</p><p>　　=314.444N·m</p><p>　　9、直流電機(jī)正轉(zhuǎn)距負(fù)載圖</p><p><b>　　六、溫開校驗(yàn)</b></p><p>　　Tdx=(∑Ti2ti/∑ti)

49、9;</p><p>　　=[(T12t1+T22t2+T32t3+T42t4+T52t5+T62t6+T72t7+T82t8)/</p><p>　　(t1+t2+t3+ t4+t5+t6+t7+t8)]½</p><p>　　=[(154917.81×0.47+875.75×0.5+15319.01×16+875.75&#

50、215;0.5+98849.88×0.47+1567.84×0.47+154949.3×2.7386+98875.03×0.47)/(047+0.5+16+0.5+0.47+0.47+2.7386+0.47)]½</p><p>　　=(836803.02/21.62)½</p><p>　　=126.74N·m<

51、/p><p>　　TN額定=9.55Pn/n=153.04</p><p>　　平均轉(zhuǎn)矩Tdx≦TN額定</p><p><b>　　所以符合。</b></p><p><b>　　七、過載能力檢驗(yàn)。</b></p><p>　　=393.636/153.04=2.572<

52、/p><p><b>　　八、機(jī)械特性繪制</b></p><p><b>　　1、正向起動</b></p><p>　?。?）起動方法：降壓啟動</p><p>　?。?）計(jì)算級數(shù)及所串電阻值</p><p>　　（3）繪制機(jī)械特性曲線</p><p>

53、<b>　　2、正向制動</b></p><p>　?。?）制動方法：能耗制動</p><p><b>　　（2）計(jì)算電阻值</b></p><p>　?。?）繪制機(jī)械特性曲線</p><p><b>　　3、反向起動</b></p><p>　?。?）

54、起動方法：降壓起動</p><p><b>　?。?）計(jì)算數(shù)值：</b></p><p>　?。?）繪制機(jī)械特性曲線</p><p><b>　　4、反向制動</b></p><p>　?。?）制動方法：電源反接制動</p><p><b>　?。?）計(jì)算數(shù)值：&l

55、t;/b></p><p>　　所以所串電阻符合要求。</p><p>　?。?）繪制機(jī)械特性曲線</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].康光華,陳大欽。電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分。高等教育出版社</p><p>　　[2].天津電氣傳動設(shè)計(jì)研究所。電氣傳動

56、自動化技術(shù)手冊</p><p>　　[3].電氣工程師手冊第二版編輯委員會。電氣工程師手冊</p><p>　　[4].謝宗安。自動控制系統(tǒng)。重慶大學(xué)出版社 </p><p>　　[5].楊威,張金棟。電力電子技術(shù)。重慶大學(xué)出版社. </p><p>　　[6].晁勤。自動控制原理。重慶大學(xué)出版社</p><p>　　

57、[7].楊長能。電力拖動基礎(chǔ)。重慶大學(xué)出版社</p><p><b>　　八、心得體會</b></p><p>　　在這學(xué)期開始，剛接觸電機(jī)與拖動這本書，很多東西都是陌生的。</p><p>　　但是通過一個(gè)學(xué)期的學(xué)期，對模電這部分知識有了初步的認(rèn)知。尤其在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，感覺自己學(xué)到了不少東西。</p><p>

58、　　這次的課程設(shè)計(jì)給了我們一次實(shí)踐的機(jī)會。通過這次的課程設(shè)計(jì)讓我們對課本的理論知識有了更深一步的了解和理解，同時(shí)也提高了我們的自主創(chuàng)新和自我設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　第一天，根據(jù)老師的提示，和一些參數(shù)，進(jìn)行構(gòu)思。第二天，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和記錄。第三天，進(jìn)行查閱資料，做更深一步的了解。第四天，畫出相應(yīng)的圖形，和寫出相應(yīng)的文本。第五天，進(jìn)行最后的檢查，整理和裝訂。</p><p>　　這次

59、課程設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少麻煩，大多數(shù)都是因?yàn)樽约浩綍r(shí)的學(xué)習(xí)不夠認(rèn)真，很多問題考慮的不夠全面，計(jì)算不夠仔細(xì)。</p><p>　　麻煩多收獲也就越多，在這次課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會了怎樣計(jì)算，怎樣分析電機(jī)。也對原來學(xué)習(xí)的知識查缺補(bǔ)漏。</p><p>　　體會到了自動化專業(yè)人員需要的耐心和毅力還有過人的專業(yè)基礎(chǔ)知識是多么重要，而自己又有不少欠缺。所以通過這次課程設(shè)計(jì)督促自己以后一定要一絲不茍的