电机与拖动课程设计

1、电机拖动课程设计龙门刨床电动机的选择班级：自动化111 学号：1105060129 姓名：尹伊欧目录设计说明书一、直流电机二、给定数据三、预选电机、求出折算到电动机上的力矩和转动惯量四、作电动机负载图五、温开校验六、机械特性绘制七、参考文献八、心得体会设计说明书龙门刨床电动机的选择龙门刨床的工作循环为：正向起动、正向切削、正 向制动、反向起动、快速返回和反向制动六个阶段。设 启动加速度为(A)米/秒2；起、制动时间相同；切削速 度为(B)米/分；切削时间为(C)秒；切削力为(D)kg；H 件重为(E)吨；工作台重为(F吨)；齿条齿距为20毫米; 返回速度为正向切削速度的(G)倍；传动效率为(H

2、)%； 工作台与桌面的摩擦系数为0.1。课题设计要求：预选电动机设计传动装置，作出传动机构图求出系统折算到电动机轴上的力矩和转动惯量作电动机的负载图校验电动机写出设计说明书指导教师：舒奎王裕如一、直流电机直流电机简介电机是利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置。直流电机能 将直流电能转换为机械能，或将机械能转换为直流电能。将直流 电能转换为机械能的叫做直流电动机，将机械能转换为直流电能 的叫做直流发电机。直流电动机的主要优点是启动性能和调速性能好，过载能力大。 因此，应用于对启动和调速性能要求较高的生产机械。直流发电机主要用作直流电源，攻击直流电动机、电解、电镀等 所需的直流电能。直流电机的主

3、要缺点是结构复杂，使用有色金属多，生产工艺复 杂，价格昂贵，运行可靠性差。直流电动机的基本工作原理驾驭直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直 流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产 生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连 续旋转。直流电机的结构直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时 静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场。运转时 转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转居和感应电动直流电机的额定值额定功率PN (KW)：电机按照规定的工作运行时所能提供的输 出功率。额定电压UN (V)：电机电枢绕组能够安全工作的最

4、大外加电压 或输出电压。额定电流IN(A)：电机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组 允许流过的最大电流。额定转速nN (r/min)：电机在额定电压、额定电流和输出额定 功率的情况下运行时，电机的旋转速度。直流电机运行时，如果各个物理量均为额定值，就成电机工作在 额定运行状态，亦称为满载运行。在额定运行状态下，电机利用 充分，运行可靠，并具有良好的性能。如果电机的电流小于额定 电流，称为欠载运行；电机的电流大于额定电流，称为过在运行。 过分欠载运行，电机利用不充分，效率低；过载运行，已引起电 机过热损坏。根据负载选择电机时，最好使电机接近于满载运行.二、给定数据1、工作周期：2、给定参数:切削

5、速度Vmax=20米/分切削时间t切二16秒切削力 F 切=1250kg*10=12500N工件重ma=3吨工作台重mT=3吨起动加速度a起二0.7米/秒2传动效率n=75%齿条齿距20毫米摩擦系数u=0.1返回速度V返=30米/分起、制动时间相同正向空走时间t正二0.5秒(13 )起、制动加速度相同三、预选电机(计算折算到电机轴上净负载)正向起动起动时间(19米/分二0.33米/秒)t1二Vmax/a 起=0.33/0.7=0.47 秒摩擦力fl=(mT+ma) X1000X9.8 U=(3+3) X1000X9.8X0.1=5880N加速力由 F1-f1=(mT+ma)a 起得 F1=(3

6、000+3000) X 0.7+5880=10080N功率P1二F1Vmax/ n =10080X0.33/75%=4435W距离S1=0.5aXt1*2=0.5X0.7X0.47*2=0.077315m正向空载起动时间t2=0.5秒摩擦力 f2=f1=5880N功率 P2= f2Vmax/n=5880X0.33/75%=2587W距离 S2=Vmaxt2=0.33X0.5=0.165m正向切削时间t3=t切=16秒速度 V3=Vmax=0.33 米/秒切削力 F3=F 切二12500N摩擦力 f3=f1=5880N功率P3=(F3+f3)Vmax/ n =(12500+5880) X0.33

7、/75%=8087W距离 S3=Vmaxt3=0.33X16=5.28m正向空载时间t4=0.5秒摩擦力 f4=f1=5880N功率 P4=P2=2587W距离 S4=Vmaxt4=0.33X0.5=0.165m正向制动制动加速度a制二a起二0.7米/秒2摩擦力 f5=f1=5880N制动力由 F5+f5=(mT+ma)a 制得 F5=(3000+3000) X0.7 5880=T680N时间 t5=t1=0.47 秒距离S5二Vmaxt5 0.5aXt5*2二0.33X0.47 0.5X0.7X0.47*2=0.077785m功率 P5=F5Vmax n =-1680X0.33X75%二-4

8、15.8W反向起动最高速度 V 返二1.5Vmax=1.5X0.33=0.495 米/秒时间 t6=t1=0.47 秒加速度 a 返二V 返/t6=0.495/0.47=1.05 米/秒 2起制动力由 F6=(mT+ma)a 返+f1 得 F6=(3000+3000) X0.7+5880=10080N功率 P6=F6V 返/ n =10080X0.495/75%=6652.8W距离 S6=0.5aXt6*2=0.5X0.7X0.47*2=0.077315m反向空载及反向制动正向制动距离S=ESi=S1+S2+S3+S4+S5=0.077315+0.165+5.28+0.165+0.077785

9、=5.7651m反向制动时间t8=t6=0.47秒反向制动加速度a制二a返二0.7米/秒2反向制动距离S8二V 返 t8 - 0.5a 减 X t8*2=0.495 X 0.47-0.5 X 0.7 X0.47*2=0.155335m反向空载距离S7=S S6 S8=5.7651 0.077315 0.155335=5.53245m反向空载时间t7二S7/V 返二5.53245/0.495=2.7386 秒反向制动力F8=(mT+ma)a 减=(3000+3000) X0.7= 4200N反向制动功率P8=F8V 返/ n =4200 X 0.495 X 75%=1559.25W反向空载功率P

10、7=F1V 返/ n =10080X0.495/75%=6652.8W8、绘制功率图三、计算平均功率Pzol= EPiti/Eti二(P1t1+P2t2+P3t3+P4t4+P5t5+P6t6+P7t7+P8t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8)= (4435 X 0.47+2587 X 0.5+8087 X 16+2587X0.5+415.8X0.47+6652.8X0.47+1159.25X2.7386+6652.8X0.47)/(0.47+0.5+16+0.5+0.47+0.47+2.7386+0.47)=144782.668/21.6186=6697.13432 W

11、PN=(1.11.6)Pzol=7366.85W10715.41W=7.4KW10.7KW四、查手册 选电机Z4-132-1抄铭牌额定功率P=10KW,额定电流30.1A ,额定电压400V,额定转速1330转/分弱磁转速2100 r/分磁场电感8.9L/H效率79.4/%转动惯量0.32 J/kg*m*m质量140kg确定电机及实际转速（取n=1300r/min）1、已知条件：齿距 20mm=0.02m。V 切二Vmax=20m/min=0.33m/sV n L=0.33/0.66=0.5m/s2设计传递函数，求出传递比j。传动结构图J=(65X64X60)/ (40X20X15) =20.

12、8V=n/j* 齿数*齿距=0.029m/s3确定电机的转速n 实际二j*n=20.8X0.5=10.4r/s=624r/minnN4、校验n二nN成立5、求系统总飞轮矩Ra=(1/22/3) (Unln-Pn) /In*2二2.252CeWN=(UN-INRa)/nN = 0.25n0=U/CeWN=1600r/minS=1-nN/n0=16.9%GD*2= (1+S) GDd*2=11.97五、作电动机负载图正向起动摩擦转矩Tf=9.55f1Vmax/n n =(9.55 X 5880 X 0.33)/( 624X 0.75)二39.596N - m加速度转矩GD2dnTa1= 375dt

13、 =GD2n/375t1=100 X 624/0.47 X 375=354N - m起动转矩T1=Tf+Ta1=39.596+354=393.596N - m正向空走T2=9.55P2/n=9.55X2587/624=29.593 N - m正向切削T3=9.55P3/n=9.55X8087/624二123.77N - m正向空载T4=T2=29.593N - m正向制动T5=Ta1Tf=354-39.596二314.404N - m反向起动摩擦转矩Tf =9.55f1V 返/nn=(9.55X5580X0.33)/(624X0.75)=39.596 N - m加速度转矩Ta2=nGD2/37

14、5t1=100X624/375X0.47=354.04N - m起动转矩T6=Tf +Ta2=39.596+354.04=393.636N - m反向空走T7=9.55P7/n=(9.55X1559.25)/624=23.86N - m反向制动T8=Ta2 Tf =354.04 39.596=314.444N - m直流电机正转距负载图六、温开校验Tdx=(ETi2ti/Eti)=(T12t1+T22t2+T32t3+T42t4+T52t5+T62t6+T72t7+T82t8)/(t1+t2+t3+ t4+t5+t6+t7+t8)%=(154917.81 X 0.47+875.75 X 0.5

15、+15319.01 X 16+875.75 X0.5+98849.88 X 0.47+1567.84 X 0.47+154949.3 X2.7386+98875.03X0.47)/(047+0.5+16+0.5+0.47+0.47+2.7386+0.47) %二 (836803.02/21.62)%二126.74N - mTN额定=9.55Pn/n=153.04平均转矩TdxMTN额定所以符合。七、过载能力检验。TmaxTAN =393.636/153.04=2.572 4八、机械特性绘制1、正向起动起动方法：降压启动计算级数及所串电阻值绘制机械特性曲线2、正向制动制动方法：能耗制动计算电阻值

16、绘制机械特性曲线3、反向起动起动方法：降压起动计算数值：绘制机械特性曲线4、反向制动制动方法：电源反接制动计算数值：所以所串电阻符合要求。绘制机械特性曲线七、参考文献.康光华，陈大钦。电子技术基础模拟部分。高等教育出版社.天津电气传动设计研究所。电气传动自动化技术手册.电气工程师手册第二版编辑委员会。电气工程师手册.谢宗安。自动控制系统。重庆大学出版社.杨威，张金栋。电力电子技术。重庆大学出版社.晁勤。自动控制原理。重庆大学出版社.杨长能。电力拖动基础。重庆大学出版社八、心得体会在这学期开始，刚接触电机与拖动这本书，很多东西都是陌 生的。但是通过一个学期的学期，对模电这部分知识有了初步的认 知。尤其在这次课程设计的过程中，感觉自己学到了不少东西。这次的课程设计给了我们一次实践的机会。通过这次的课程 设计让我们对课本的理论知识有了更深一步的了解和理解，同时 也提高了我们的自主创新和自我设计能力。第一天，根据老师的提示，和一些参数，进行构思。第二天， 进行相应的计算和记录。第三天，进行查阅资料，做更深一步的 了解。第四天，画出相应的图形，和写出相应的文本。第五天， 进行最后的检查，整理和装订。这次课程设计的过程中遇到了不少麻烦，大多