電機(jī)課程設(shè)計(jì)--龍門(mén)刨床電動(dòng)機(jī)的選擇

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　給定數(shù)據(jù)…………………………………</p><p>　　預(yù)選電機(jī)…………………………………</p><p>　　作電動(dòng)機(jī)負(fù)載圖…………………………</p><p>　　溫開(kāi)校驗(yàn)…………………………………</p><p>　　五、機(jī)械特

2、性繪制……………………………</p><p>　　六、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)………………………………</p><p>　　七、心得體會(huì)……………………………</p><p>　　八、參考文獻(xiàn)…………………………………</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　龍門(mén)刨床電動(dòng)機(jī)的選擇&l

3、t;/p><p>　　龍門(mén)刨床的工作循環(huán)為：正向起動(dòng)、正向切削、正向制動(dòng)、反向起動(dòng)、快速返回和反向制動(dòng)六個(gè)階段。設(shè)啟動(dòng)加速度為0.6米/秒2；起、制動(dòng)時(shí)間相同；切削速度為37米/分；切削時(shí)間為16秒；切削力為1250kg；工件重為3.5噸；工作臺(tái)重為5噸；齒條齒距為20毫米；返回速度為正向切削速度的1.25倍；傳動(dòng)效率為76%；工作臺(tái)與桌面的摩擦系數(shù)為0.1。</p><p><b>

4、;　　課題設(shè)計(jì)要求：</b></p><p><b>　　預(yù)選電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置，作出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　求出系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p><b>　　作電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖</b></p><p>&l

5、t;b>　　校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)</b></p><p><b>　　寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>　　給定數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　工作周期（圖1）</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)</b></p&

6、gt;<p>　　切削速度Vmax=37米/分</p><p>　　切削時(shí)間t切=16秒</p><p>　　切削力F切=1250kg*10=12500N</p><p>　　工件重ma=3.5噸</p><p><b>　　工作臺(tái)重mT=5噸</b></p><p>　　起動(dòng)加速度

7、a起=0.6米/秒2</p><p><b>　　傳動(dòng)效率η=76%</b></p><p><b>　　齒條齒距20毫米</b></p><p><b>　　摩擦系數(shù)μ=0.1</b></p><p>　　返回速度V返=46.25米/分</p><p>

8、;<b>　　起、制動(dòng)時(shí)間相同</b></p><p>　　正向空走時(shí)間t正=0.5秒</p><p><b>　　起、制動(dòng)加速度相同</b></p><p><b>　　預(yù)選電機(jī)</b></p><p>　　計(jì)算折算到電機(jī)軸上的靜負(fù)載圖</p><p>

9、;<b>　　正向起動(dòng)</b></p><p>　　起動(dòng)時(shí)間(37米/分=0.62米/秒)</p><p>　　t1=Vmax/a起=0.62/0.6=1.03秒</p><p><b>　　摩擦力</b></p><p>　　f1=(mT+ma) ×103×9.8μ=(5+3.

10、5) ×1000×9.8×0.1=8330N</p><p><b>　　加速度</b></p><p>　　由F1-f1=(mT+ma)a起得F1=(5000+3500) ×0.6+8330=13430N</p><p><b>　　功率</b></p><p&

11、gt;　　P1=F1Vmax/η=13430×0.62/76%=10956.1W</p><p><b>　　距離</b></p><p>　　S1=0.5a起t12=0.5×0.6×1.032=0.31827m</p><p><b>　　正向空走</b></p><p&

12、gt;　　起動(dòng)時(shí)間t2=0.5秒</p><p>　　摩擦力f2=f1=8330N</p><p>　　功率P2= f2Vmax/η=8330×0.62/76%=6795.52W</p><p>　　距離S2=Vmaxt2=0.62×0.5=0.31m</p><p><b>　　正向切削</b>&l

13、t;/p><p>　　時(shí)間t3=t切=16秒</p><p>　　速度V3=Vmax=0.62米/秒</p><p>　　切削力F3=F切=12500N</p><p>　　摩擦力f3=f1=8330N</p><p><b>　　功率</b></p><p>　　P3=(F3

14、+f3)Vmax/η=(12500+8330)×0. 62/76%=16992.89W</p><p>　　距離S3=Vmaxt3=0.62×16=9.95m</p><p><b>　　正向空走</b></p><p><b>　　時(shí)間t4=0.5秒</b></p><p>　

15、　摩擦力f4=f1=8330N</p><p>　　功率P4=P2=6795.52W</p><p>　　距離S4=Vmaxt4=0.62×0.5=0.31m</p><p><b>　　正向制動(dòng)</b></p><p>　　減速度a制=a起=0.6米/秒2</p><p>　　摩擦力f

16、5=f1=8330N</p><p><b>　　制動(dòng)力</b></p><p>　　由F5+f5=(mT+ma)a制得F5=(5000+3500)×0.6－8330=-3230N</p><p>　　時(shí)間t5=t1=1.03秒</p><p><b>　　距離</b></p>

17、<p>　　S5=Vmaxt5－0.5a制t52=0.62×1.03－0.5×0.6×1.032</p><p><b>　　=0.32033m</b></p><p>　　功率P5=F5Vmaxη=-3230×0.62×76%=-1521.98W</p><p><b>

18、;　　反向起動(dòng)</b></p><p>　　速度V返=1.25Vmax=1.25×0.62=0.775米/秒</p><p>　　時(shí)間t6=t1=1.03秒</p><p>　　加速度a返=V返/t6=0.775/1.03=0.7524米/秒2</p><p><b>　　起動(dòng)力</b></p

19、><p>　　由F6=(mT+ma)a返+f1得F6=(5000+3500)×0.7524+8330=14725.4N</p><p>　　功率P6=F6V返/η=14725.4×0.7524/76%=8420.3W</p><p>　　距離S6=0.5a返t62=0.5×0.7524×1.032=0.39911m</p&g

20、t;<p><b>　　反向空走及反向制動(dòng)</b></p><p><b>　　正向距離</b></p><p><b>　　S=∑Si</b></p><p>　　=S1+S2+S3+S4+S5=0.31827+0.31+9.95+0.31+0.32033</p><

21、;p><b>　　=11.2086m</b></p><p>　　反向制動(dòng)時(shí)間t8=t6=1.03秒</p><p>　　反向制動(dòng)減速度a減=a制=0.6米/秒2</p><p><b>　　反向制動(dòng)距離</b></p><p>　　S8=V返t8－0.5a減t82=0.775×1.

22、03-0.5×0.6×1.032=0.47998m</p><p><b>　　反向空走距離</b></p><p>　　S7=S－S6－S8=11.2086－0.39911－0.47998=10.32951m</p><p><b>　　反向空走時(shí)間</b></p><p>　

23、　t7=S7/V返=10.32951/0.775=13.3284秒</p><p><b>　　反向制動(dòng)力</b></p><p>　　F8=(mT+ma)a減=(5000+3500)×0.6= 5100N</p><p><b>　　反向制動(dòng)功率</b></p><p>　　P8=F8V

24、返η=5100×0.775×76%=3003.9W</p><p><b>　　反向空走功率</b></p><p>　　P7=F7V返/η=8330×0.775/76%=8494.40W</p><p><b>　　繪制功率圖（圖2）</b></p><p><

25、b>　　平均功率</b></p><p>　　Pzol=∑Piti/∑ti=</p><p>　　(P1t1+P2t2+P3t3+P4t4+P5t5+P6t6+P7t7+P8t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+</p><p>　　t7+t8)=( 10956.1×1.03+6795.52×0.5+16992.89&#

26、215;16+6795.52×0.5+1521.98×1.03+8420.3×1.03+8494.40×13.3284+3003.9×.03)/(1.03+0.5+16+0.5+1.03+1.03+13.3284+1.03)=66854.0917/23.23=12091.066W</p><p><b>　　則初選功率：</b></p&

27、gt;<p>　　PN=(1.1~1.6)Pzol=13300.2W~19345.7W</p><p>　?。ㄋ模┐_定電機(jī)及實(shí)際轉(zhuǎn)速</p><p>　　1.電機(jī)型號(hào)Z4-160-21</p><p>　　2.電機(jī)功率16.5KW</p><p>　　3. 額定轉(zhuǎn)速900r/min</p><p>　　4

28、. 額定電流50.5A</p><p>　　5. 額定電壓400V</p><p>　　6. GD2=4gJ=29.792</p><p>　　6. 效率77.9%</p><p><b>　　確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　傳遞比j=25.6</b><

29、;/p><p>　　電機(jī)轉(zhuǎn)速取n=789r/min</p><p><b>　　三、作電動(dòng)機(jī)負(fù)載圖</b></p><p><b>　　1.正向起動(dòng)</b></p><p><b>　　摩擦轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　Tf=9.55f1Vmax/nη=

30、(9.55×8330×37)/(789×0.76)</p><p>　　=4908.62N·m</p><p><b>　　加速度轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　Ta1=GD2dn/375dt=GD2n/375t1=29.792×13.15/1.03</p><p>&

31、lt;b>　　=380.4N·m</b></p><p><b>　　起動(dòng)轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T1=Tf+Ta1=4908.62+380.4</p><p>　　=5288.97 N·m</p><p><b>　　2.正向空走</b></p

32、><p>　　T2=9.55P2/n=9.55×6795.52/13.15</p><p>　　=4935.15 N·m</p><p><b>　　3.正向切削</b></p><p>　　T3=9.55P3/n=9.55×16992.89/13.15</p><p>

33、　　=12340.8 N·m</p><p><b>　　4.正向空走</b></p><p>　　T4=T2=4935.15 N·m</p><p><b>　　5.正向制動(dòng)</b></p><p>　　T5=Ta1－Tf=380.4－4908.62</p>&l

34、t;p>　　=-4528.22N·m</p><p><b>　　6.反向起動(dòng)</b></p><p><b>　　摩擦轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　Tf’=9.55f1V返/1.3nη=(9.55×8330×0.62)/(1.3×13.15×0.76)</

35、p><p>　　=4908.62N·m</p><p><b>　　加速度轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　Ta2=1.3nGD2/375t1=1.3×29.792×13.15/1.03</p><p>　　=494.46N·m</p><p><b>

36、;　　起動(dòng)轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T6=Tf’+Ta2=4908.62+494.46</p><p>　　=5403.08 N·m</p><p><b>　　7.反向空走</b></p><p>　　T7=9.55P7/1.3n=(9.55×8494.40)/(1.3×

37、;13.15)</p><p>　　=4745.34N·m</p><p><b>　　8.反向制動(dòng)</b></p><p>　　T8=Ta2－Tf’=494.46－4908.62</p><p>　　=-4414.16 N·m</p><p>　　9.正轉(zhuǎn)距負(fù)載圖（圖3）&l

38、t;/p><p><b>　　四、溫開(kāi)校驗(yàn)</b></p><p>　　Tdx=(∑Ti2ti/∑ti)½</p><p>　　=[(T12t1+T22t2+T32t3+T42t4+T52t5+T62t6+T72t7+T82t8)/(t1+t2+t3+ t4+t5+t6+t7+t8)]½</p><p>

39、　　=[(5288.972×1.03+4935.152×0.5+12340.8 2×16+4935.152×0.5+(-4528.22)2×1.03+5403.082×1.03+4745.342×13.3284+(-4414.16)2×1.03)/( 1.03+0.5+16+0.5+1.03+1.03+13.3284+1.03)]½</p&g

40、t;<p>　　=(2861284230/34.4484)½</p><p>　　=9113.73N·m</p><p>　　平均轉(zhuǎn)矩Tdx≦TN額定</p><p>　　五、機(jī)械特性繪制（圖4）</p><p><b>　　正向起動(dòng)：</b></p><p>&

41、lt;b>　　電阻</b></p><p><b>　　電壓</b></p><p><b>　　穩(wěn)速</b></p><p><b>　　機(jī)械特性</b></p><p><b>　　正向制動(dòng)：</b></p><p

42、><b>　　方法</b></p><p><b>　　電阻</b></p><p><b>　　機(jī)械曲線</b></p><p><b>　　反向起動(dòng)：</b></p><p><b>　　電阻</b></p>

43、<p><b>　　電壓</b></p><p><b>　　穩(wěn)速</b></p><p><b>　　機(jī)械特性</b></p><p><b>　　反向制動(dòng)：</b></p><p><b>　　電阻</b></p&

44、gt;<p><b>　　電壓</b></p><p><b>　　機(jī)械曲線</b></p><p><b>　　六、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>　　1.直流電機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　電機(jī)是利用電磁作用原理進(jìn)行能量

45、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(dòng)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(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)性能和調(diào)速性能好，過(guò)載能力大。因此，應(yīng)用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速性能要求較高的生產(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(dòng)機(jī)、電解、電鍍等所需的直流電能。</p&g

46、t;<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(dòng)機(jī)的基本工作原理</p><p>　　駕馭直流電動(dòng)機(jī)的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電動(dòng)機(jī)電樞線圈中流過(guò)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(dòng)機(jī)朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。</p><

47、;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(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)勢(shì)，是直流電動(dòng)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

48、>　　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)，電樞繞組允許流過(guò)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)

49、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(guò)在運(yùn)行。過(guò)分欠載運(yùn)行，電機(jī)利用不充分，效率低；過(guò)載運(yùn)行，已引起電機(jī)過(guò)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

50、><b>　　七、心得體會(huì)</b></p><p>　　一周的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，在這一周里，我體會(huì)到了很多，也收獲了很多。</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(huà)出相應(yīng)的圖形，和寫(xiě)出相應(yīng)的文本。第五天，進(jìn)行最后的檢查，整理和裝訂。</p>

51、<p>　　這一周過(guò)得很充實(shí)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深地體會(huì)到完成一件事情的艱辛。當(dāng)遇到困難時(shí)，不要退縮，要勇敢的面對(duì)，還有當(dāng)遇到不懂之處，要主動(dòng)去查閱資料，直到弄懂為止。</p><p>　　最后，我想說(shuō)的是感謝，感謝老師的辛勤指導(dǎo)，感謝同學(xué)們的熱心幫助！在今后的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)，不辜負(fù)你們的期望！</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b>

52、;</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(dòng)設(shè)計(jì)研究所。電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè)</p><p>　　[3].電氣工程師手冊(cè)第二版編輯委員會(huì)。電氣工程師手冊(cè)</p><p>　　[4].謝宗安。自動(dòng)控制系統(tǒng)。重慶大學(xué)出版社 </p><p>