电机可靠性试验台设计【8张CAD图纸】【优秀】

电机可靠性试验台设计

43页 22000字数+说明书+任务书+8张CAD图纸【详情如下】

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任务书.doc

大平板.dwg

扭矩传感器底座.dwg

电机可靠性试验台设计论文.doc

电机底座底板.dwg

电机底座支撑板.dwg

电机试验台装配图.dwg

筋板.dwg

联轴器1.dwg

联轴器2.dwg

目录

摘要1

Abstract1

第一章 绪论2

1.1可靠性研究的意义2

1.2国内外电机可靠性研究的现状3

1.2.1国内外有关可靠性标准概况4

1.2.2国外可靠性的发展状况4

1.2.3国内可靠性的发展状况5

1.3可靠性基本概念5

第二章 电机可靠性试验台的总体方案设计8

2.1电机可靠性试验台的设计要求8

2.2电机可靠性试验台的总体方案设计8

2.2.1试验台工作原理8

2.2.2电机可靠性试验台的基本功能9

2.2.3总体设计方案9

第三章 电机可靠性试验台重要部件的选择14

3.1无刷直流电机的选择14

3.1.1无刷直流电机的介绍及工作原理14

3.1.2电机的选择14

3.2测功机的选择15

3.2.1测功机的工作原理15

3.2.3测功机的选择17

3.2.4电涡流制动器的主要特点17

3.2.5电涡流制动器的注意事项及使用环境18

3.3扭矩传感器的选择18

3.3.1扭矩传感器的工作介绍18

3.3.2扭矩传感器的选择19

3.3.3扭矩传感器的主要特点20

3.3.4安装注意事项21

3.4本章小结21

第四章 电机可靠性试验台设计方案及其零件具体设计22

4.1联轴器设计22

4.1.1选择联轴器的类型22

4.1.2计算联轴器的计算转矩22

4.1.3确定联轴器的型号23

4.1.4校核最大转速23

4.1.5协调轴孔直径及规定部件的安装精度23

4.1.6进行必要的校核24

4.1.7联轴器配合与公差25

4.2键的选择和键连接强度计算26

4.2.1键的选择26

4.2.2键连接强度计算26

4.2.3键的强度校核27

4.2.4平键联结的公差与配合28

4.3大平板设计28

4.3.1平板的分类及应用28

4.3.2大平板的结构设计29

4.3.3大平板的结构尺寸设计30

4.3.4注意事项30

4.4扭矩传感器底座设计30

4.5电机支撑底座设计32

4.6本章小结34

第五章 其他零部件的选取35

5.1联轴器连接螺栓的选择35

5.1.1连接螺栓的选择35

5.1.2螺纹基本尺寸的选择36

5.2安装螺栓的选择36

总装配三维图36

总结37

致谢38

参考文献39

电机可靠性试验台设计

摘要：主要是控制磁粉制动器对电机进行空载、加载、堵转试验。通过传感器以及相关的仪器仪表来显示电机的转速、转矩、功率等相关参数曲线，来分析电机的可靠性。

关键词：电机、可靠性、试验台

The Design of the Motor Reliability Test Bed

Abstract：Mainly to control the dynamometer motor no-load,load,locked rotor test.Sensors and related instrumentation to display the curve of the motor speed,torque,power and other relevant parameters to analyze the reliability of the motor.

Keywords: motor,reliability,test-bed

绪论

1.1可靠性研究的意义

    可靠性工程（Reliability Engineering）是一门全新的覆盖面十分广泛的综合性工程学科。可靠性工程是因为第二次世界大战的爆发而出现在这个世界。在第二次世界大战中，科学技术得到突飞猛进的发展，军队使用上了雷达、飞航式导弹、弹道式导弹等较为复杂的新式武器装备，而这些新式武器的心脏——电子设备经常发生故障，严重的影响到了部队的作战能力，使军方和舆论界对武器装备可靠性有了更高的重视。但是，由于当时交战各国忙于对付战争，可靠性问题并未得到广泛深入研究，这项研究真正始于第二次世界大战后。

    只是从20世纪50年代初开始，在可靠性的测定中采纳了更多的统计方法和概率概念以后，定量的可靠性才被广泛使用，可靠性问题才开始作为一门新兴的学科被系统的加以研究。可靠性从五十年的兴起到现在在生活中的使用相当广泛，在军事上也得到了重视，并成为武器装备的重要质量特征和保证产品效能的有力手段，在现代化的战争中，它关乎着这场战争胜利的几率。所以，现在全球国家的军事武器专家对武器可靠性的研究有了更大的兴趣。提高民间使用产品的质量，增强了现代市场竞争力的需要。随着科技的迅速发展，消费者对自己所需产品的要求也越来越高，不仅希望价格便宜能够便宜，功能多元化，而且还要求产品有安全保障，经久耐用。因此产品生产商家可以借助可靠性预计技术来标明产品可靠性指标，让消费者能够了解到产品的可靠性，将有利于增强产品自身的竞争力，也可以让消费者放心购买。

    自从60年代以来，空间科学和航空航天技术的发展大大提高了可靠性工程的研究水平，使其研究范围得到了扩展。对于可靠性的研究领域，已经从电子、宇航、航空、核能等尖端行业部门扩展到汽车与电力系统、动力、机械、民用等一般工业领域，扩展到工业产品的各个领域。目前，提高工业产品的可靠性，已经变成提高产品质量的至关重要的因素。按照这种趋势发展下去，那些可靠性低的产品可能会慢慢退出市场，而对于那些高可靠性的产品以及企业将得到更多的市场，市场竞争力也越来厉害。不仅如此，而且国外还把对产品可靠性的研究工作提高到节约能源和资源的高度来认识。这不仅是因为高可靠性产品的使用期长，而且通过可靠性设计，可以有效地利用材料，减少处理时间，获得体积小、重量轻的工业产品。

    加大力度提高产品的综合可靠性，可以给你带来巨大的经济利益以及社会声誉。在日本将可靠性这项技术发展应用到民用行业领域取得了极大的成功，成功的提高了其民用产品的可靠度，让它们进入了高可靠性产品行列，例如照相机、手机、汽车、彩电、电冰箱等，销往全球各地，给日本带来了巨大的经济利益。曾今，美国人预测，日后能在激烈的市场竞争中而存活下来的只有那些能掌握好自己产品可靠性的企业。在日本人眼里，可靠性就就代表着一个企业的信誉，没有了信誉的企业注定被市场所抛弃，产品在市场竞争的有利条件就是它们自身的可靠性。总而言之，可靠性对产品来说非常的重要，这也引起了越来越多的企业和工程技术员工对产品可靠性的重视，他们把产品的可靠性与产品的性能看得同样重要。甚至有一些严格的企业规定，缺少可靠性指标，没有进行可靠性设计的产品不可以生产。

    产品的可靠性不仅得到国家工业部门的重视，而且也愈来愈得到广大消费者的关注。消费者花钱购买产品，注意的不仅仅是产品的功能齐全不，价格便宜不，而且更加关心产品在以后的使用过程中能否经久耐用，不要出现什么故障。经久是意味着产品的质量好，寿命长，耐用则是说产品适应不同环境下的能力，经久耐用就是指产品的使用寿命长。现在广大消费者都希望自己买到的产品能够使用较长的时间，并且功能齐全，不要出现什么故障，还有就是售后服务要周到。

    随着时间的流逝，科学技术也在迅速的发展，一方面，设备的结构日益复杂化，使用的元器件也愈来愈多，自动化程度也是愈来愈高；另一方面，对于系统或设备的可靠性及寿命要求日益提高，特别是对军事武器装备和航空航天器具的可靠性提出了更高的要求。因此，为了保证系统和设备的可靠性，我们有必要保证元件和零部件的可靠性。如果在一个系统中有一个零件或零部件出现了问题，那么就有可能造成生命财产的重大损失。

    电机是一个将电能转化为机械能的驱动控制元件，已经被广泛应用于各领域，一台设备往往需要几台电机，有些复杂的设备有可能用到几十台甚至上百台驱动电机和控制微电机，尤其是微电机的采用量比较大。一旦电机在工作中出现故障，有可能导致设备、系统的瘫痪，如果出现这种情况，可能给公司带来巨大经济损失。因此，电机可靠性问题的研究已经成为现代技术领域的重大课题而引起国内外的重视。

    因此，可靠性是一门十分重要的课题，值得我们去深究，我们要好好利用对可靠性的研究，把得出的结论性的知识应用到实际生产中去，提高产品的质量，提高我国企业的综合竞争能力。

1.2国内外电机可靠性研究的现状

    电机作为现代工业不可缺少的一部分，它是典型的机电一体化产物，它不仅包含了电机所应该具有的所有零部件，如定子、转子、定子绕组、转子绕组、换向器、轴承等，而且还包括了一系列的控制线路，用来控制电机的运转。因为它是用来研究的，具有代表性，因此，对于它的可靠性研究我们要与其它电机区别开来，但又要保持着必要的联系。结合航空航天所用到电机的特征，查找资料了解和吸收了不少国内外在电和电子产品的可靠性方面所取得的研究成果，对于加速航空航天电机可靠性研究工作的进程很有帮助。

1.2.1国内外有关可靠性标准概况

    随着经济的发展，产品的多元化，促使标准化作为一种现代化管理的手段，已成为衡量一个国家科学管理、技术发展水平的尺度，可是说它已经无处不在，已被广泛地应用于各个行业领域，如经济、管理、营销、科学和工程技术等。对于可靠性工程技术和管理水平的发展也应该好好的得到规划，没有约束就容易乱套，自然就离不开“标准化”这一重要管理手段。现在，在发达国家中，尤其是美国，随着可靠性工程和管理的发展，通过多年的经验积累，编辑出了一个有关可靠性标准的整体方案，也在不断的完善中，这套可靠性标准的建立对提高产品的性能，减少产品寿命周期所花的费用起了至关重要的作用。随着现代科学技术的不断发展，对可靠性的要求也变得越来越高，也正是因为人民对可靠性的要求越来越多，也促进了可靠性工程的进一步发展，已经制定的标准也在就不断的修改、补充和完善，以适应这种发展现在，全球比较有名，影响较大，使用范围广泛的可靠性标准主要是美军MIL标准系列和国际电工委员会发布的IEC标准系列。MIL标准与IEC标准的关系十分密切，许多IEC标准是在MIL标准的基础上制定的。　　电机可靠性试验台的总体方案设计

2.1电机可靠性试验台的设计要求

   研究内容：设计一个能进行无刷直流电机可靠性试验台，要求通过增加电机载荷　的方式对无刷直流电机进行加速寿命试验。具体内容如下：　　　　　　　　　

　1．无刷直流电机可靠性试验台的总体方案设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　2．动力元件的选择　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　3．传动机构的设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　4．其他零部件的设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

基本要求：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 1．技术指标要求符合设计要求。                                                                        

 2．绘制测试台总装配图和主要零件图。要求图纸不少于2.5张A0图纸。                    

 3．翻译一篇不少于3000字的外文文献。                                                                                    

 4．撰写毕业设计说明书，要求不少于1万字。

测试对象：无刷直流电机

技术指标：转速：3000rpm

          功率：600W

测试内容：

　　　输入电功率

　　　输出转速、扭矩、功率、频率

主要实验内容：空载特性试验、加载试验、堵转试验

测试数据精度要求：转速≤0.5%, 转矩≤0.5%

结构紧凑，外形美观，功能可扩展

试验设备组成：电涡流制动器、无刷直流电机、扭矩传感器、辅助支撑、大平板、电机工装夹具、联轴器。

2.2电机可靠性试验台的总体方案设计

2.2.1试验台工作原理

   电机可靠性试验台是对电机进行综合测试的一个系统。他是由电机、扭矩传感器、电涡流制动器、联轴器、大平板、支撑元件等组成的一个测验系统，通过电涡流制动器给被测电机加载，在加载的情况下由扭矩传感器测量出被测电机的转速转矩、功率等数据，将这些测得的数据传递给电脑，电脑综合处理得出电机的工作寿命情况。

   首先，给被测电机通电，有电脑操控，可以控制电机的输入功率。然后，通过联轴器与扭矩传感器连接，把电机的输出扭矩传递给扭矩传感器，扭矩传感器将扭矩扭力的物理变化转换成精确的电信号，将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥 ,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的。因此实现了无接触的能源及信号传递功能。最后，扭矩传感器的输出轴与电涡流制动器通过联轴器连接，把扭矩传给了电涡流制动器，涡流制动器，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。从而，使轴上的扭矩变小，起到加载的作用。　　

2.2.2电机可靠性试验台的基本功能

   设计原则：以可靠性、安全性、经济性、实用性、可操作性、可维护性为设计原则，同时兼顾到先进性。

　　　测量方式：采用微机测量

　　　测量柜配置电流、电压传感器，中间环节采用信号调理接口模块，由计算机完成信号采集和测量任务。　　控制方式：采用汽车级MCU直接控制　　采用德国西门子公司汽车级的微型控制器进行联锁控制，联锁程序可根据用户的要求定制、修改，控制系统性能稳定、系统可扩展性好。　　操作方式：手动操作和自动操作方式并存　　为避免微机故障时影响试验工作，采用手动控制（面板按钮操作）和自动控制（计算机键盘/鼠标操作）并存的方式，不便采用自动控制或微机出现故障，可以采用手动操作进行试验。　　试验数据处理：试验结果保存工控机或服务器内    微机试验台配置国内外知名品牌原装工业计算机，自动试验的结果数据直接保存在试验工控机硬盘中，手动测量的数据可由人工输入到试验软件界面，再保存在存储器内，提供本机数据库功能，可以进行试验数据的本机查询访问，设计有试验报告自动生成功能并提供输出打印功能（配置惠普多功能激光打印机）。

电机可靠性试验台是为了测验电机综合性能而设计出来的一款试验台，它是由电涡流制动器、无刷直流电机、扭矩传感器、辅助支撑、大平板、电机工装夹具、联轴器组成。

   它通过扭矩传感器、电涡流制动器对电机进行加载而测得电机的转速、转矩及功率综合出电机的性能，即对无刷直流电机进行加速寿命试验。电机可靠性试验台重要部件的选择

3.1无刷直流电机的选择

3.1.1无刷直流电机的介绍及工作原理

　　　基本简介：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机，又称无换向器电机。早在上世纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机，这种电动机得到了广泛的应用。但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。本世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。

　　　工作原理：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。

3.1.2电机的选择

   我选择的是上海瑞克科技发展有限公司的90ZW系列的无刷直流电机，如图3-1

   电气参数：（上海瑞克90ZW03）

              额定功率  600w

              额定转矩  2

              最大转矩  4

              额定转速  3000r/min

              额定电压  48V

              额定电流  15.62A　　　毕业设计可以说是对每位大学生四年来所学知识运用，也可以说是对我们的一次考核，是对我们基础知识、基本理论与基本技能掌握与提高程度的一次综合检查。拿到设计任务书之前，我以为自己还不错，对于这种设计没问题，可是当我真正做起来的时候我才发现自己的不足，诸多问题都慢慢的暴漏出来了，反映了我平时对知识的掌握还不够透彻，对于知识的运用也不够灵活，也告诉了我并不是所有的知识都得等着老师来教你，而你自己的学会去自己学习。对于教材后面的附表我以前用的次数不是很多，导致此次毕业设计也遇到了一些小问题，这也说明了我们平时对它的了解太少。虽然通过此次设计反映出来我很多问题，不过我认为这也是对我的一种考验，既然发现了自己的问题，我们就应该勇敢的去面对，并且改正它。

　　　作为大学的最后一次设计任务，同时，也称的上是我们踏入社会工作的第一次任务。可以说是给我们以后工作的一次尝试吧，独立完成这份设计。当我拿到这个题目的时候，给我的第一印象就是什么是电机可靠性试验台啊，它具体是干什么的，一头雾水。这个时候我们得学会利用图书馆翻阅资料，查找参考文献，通过资料区了解设计的是一个什么样的东西，它有什么作用等。在设计过程中我们要翻阅很多的书籍、教材，在这个过程中，我们也会学到很多自己已经遗忘或者没有接触到的知识。

　　　毕业设计是大学为了测试学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。在设计电机可靠性试验台的时候，为了更好的设计出自己的第一个作品，我花了很多时间在查阅资料上面，同时，也萌发了我对电机试验台较为深入的研究，培养了我对它的兴趣。所以对于这种设计有增加我们兴趣的好处。　　　

参考文献

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