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无级调速提升绞车设计【4张图/14000字】【优秀机械毕业设计论文】

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无级调速提升绞车设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

A0-减速器.dwg

A1-总装图.dwg

A2-行星架.dwg

A2-齿轮轴.dwg

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编号：609945 类型：共享资源大小：861.48KB 格式：RAR 上传时间：2016-02-29 上传人：木*** IP属地：江苏

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关键词：: 无级调速提升晋升绞车设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份，44页，14000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共4张，如下所示
A0-减速器.dwg
A1-总装图.dwg
A2-行星架.dwg
A2-齿轮轴.dwg

前言
1传动方案的拟定和选择
1．1 拟定方案 2
1．1．1具体方案的拟定和比较 2
1.2 方案的确定 6
2 电动机的选择
2. 1 主电动机的选择 7
2．1．1 电动机类型和结构形式选择 7
2．1. 2选择电动机容量 7
2. 2 无级变速电动机的选择 8
2．2．1分析绞车的工作过程： 8
2．2．2 分析电动机的具体工作情况 8
2．2．3 电动机容量的计算 10
2．2．4 电动机类型的选择 11
3 交流变频调速系统
3.1 调速系统介绍 11
3.2 不同交流电动机调速系统的优缺点 12
3．3 变频控制方式的选择 14
3．4 确定变频器 15
3．5 JPS变频器的功能、原理、技术参数等 15
3.5.1概述 15
3.5.2型号意义 16
3.5.3 技术参数及性能 17
3.5.4 外形及安装尺寸 18
3.5.5 使用维护注意事项 18
4 行星齿轮的计算
4.1 行星齿轮基本参数的计算 19
4.1.1 传动装置的总传动比及分配 19
4.1.2 行星齿轮传动的配比计算 20
4.1.3 轮齿数的选择 22
4.2 行星齿轮传动设计与计算 22
4.3 选择材料、齿轮、传动比 23
4.4 无级变速电动机输入齿轮传动计算 33
5 传动系统的其他设计
5.1均载机构设计 37
5.2 行星架的设计 37
5.3 箱体的基本参数 38
5.4 变速轴的设计 38
总结 40
参考文献 41
致谢 42

无级变速提升绞车
摘要
该系统主要是以行星齿轮传动和变频交流调速电动机调速为核心，由主电动机、变频交流调速电动机和行星齿轮传动三大部分组成。绞车的工作情况由以下三种情况：一是启动，即启动加速阶段；二是正常运转，即绞车匀速提升或下降阶段；三是停车，即绞车减速停止阶段。绞车起动和停止是无级变速的，由交流变频器和三相力矩异步电动机组成无级变速装置，通过差动轮系实现输出轴的无级变速；绞车的提升阶段，调速电动机处于堵转阶段，只有主电动机和2K-H行星轮处于工作状态。
本次设计主要任务是进行传动方案的选择与确定，传动装置的运动、动力的计算和传动零件的设计计算。提升绞车传动系统中的主要机械部分是差动式行星齿轮减速器，为了提高传动效率，减小机构的尺寸和重量，采用的是2K-H单排行星齿轮机构和调速齿轮组成的差动轮系。在该轮系中2K-H行星齿轮传动是绞车匀速运行的核心，因此也就成为本次设计的主题了，在设计中主要是进行以下几方面的工作：1、传动比计算；2、齿数选择；3、传动的几何计算；4、传动的受力分析；5、强度计算；还有行星架结构的选择、均载机构的设计、减速箱体结构尺寸的设计等等。绞车的无级调速是由变频交流调速电动机来完成的，其主要完成绞车的启动、停止。电气部件主要是变频器，调速系统采用正弦脉冲宽度调置（SPWM）型变频器和YLJ系列三相异步力矩电动机组成。对电气部分的设计主要是进行变频器的类型、参数选择，还有电动机的类型和容量选择
该系统采用电气和机械组合，集结了机电两大方面的优点于一身，使得该系统的总体性能得到很大的提高，从而使得该产品有着更广阔的前景。

关键词：差速器、无级调速、绞车

Abstract：Spherical gearing and changing speed by the motor of variant frequency and periodic juice is the core of this system, which is made up of central motor, the motor of variant frequency and periodic juice and spherical gearing. There are three procedures. Now it is described as follows. The first one is to switch on the machine, which means to start the case of acceleration. The second one is well-regulated operation. In this case, the machine can uprear and drop in an equable speed. The third one is the case of deceleration until to stop the winch, which is called straightforwardly to shut down it. Starting and stopping use stepless gearshift. The stepless gearshift device is made up of the transducer of variant frequency and periodic juice and the motor of trinomial asynchronism moment, moreover, the stepless gearshift of is accomplished by series of different spherical gear. phase，timing plug up revolution.
The most important task in this design is to choose and confirm the gearing schema, the operation of the driving device, the calculation of power and driving part. The mainly mechanical segment of this driving system is the different spherical gear creeper gear. In order to improve the efficiency, lessen the weight and shorten the measure of the mechanic, series of different spherical gear, which is composed of 2K-H single-row spherical gear machine and the regulative gears, is used. In the gear course, 2K-H spherical gear driving is the core of operation of the machine in an equable speed. So, that becomes the motive of this design. There are some aspects to be done in this design as follows. The first one is the calculation of driving ratio. The second one is the choice of quantity of gear. The third one is the geometrical calculation of the gearing. The forth one is the analysis about the driving vigor. The fifth one is the calculation of degree. Besides the former aspects to have been described, the choice of the structure of the spherical rack, design of proportional loading and the structural measure of the creeper gear etc. must be contained in the design. The winch’s stepless gearshift is accomplished by the motor of variant frequency and periodic juice. It mainly accomplishes the starting and drop of the machine. Electrical accessory primarily consists of the instrument variant frequency, adjustment-system uses sine wave pulse width modulate（SPWM）transducer and YLJ courses trinomial asynchronism moment. The design about electrical segment mainly chooses not only the variant frequency-motor’s parameter and type but also the motor’s type and capability.
The system adopts the assemblage between electricity and mechanic. It combines the virtues of them, which improves the overall capacity of the instrument and makes this product have a more prospective perspective.

Keywords: Differential stepless gearshift Winch

I、毕业设计(论文)题目：无级调速提升绞车设计

II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

1. 绞车提升速度：0.5～4.5m/s；
2. 绞车滚筒直径：1200mm；
3. 最大提升重量：1000Kg；
4. 提升速度可无级变速；
5. 有制动装置。

III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
1. 收集资料、开题报告 2周
2. 无级调速原理方案设计 3周
3. 传动系统的运动和动力计算 6周
4. 装配图及零部件图设计 3周
5. 外文翻译 1周
6. 毕业设计论文 2周

Ⅳ 、主要参考资料：
1 璞良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社，2001
2 孙桓，陈作模主编.机械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006
3 江耕华，胡来瑢，陈启松等编.机械传动设计手册. 北京：煤炭工业出版社,1992
4 王昆等主编. 机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，2004
5 Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7

无级调速提升绞车设计

内容简介：: 目录前言 1 传动方案的拟定和选择 1 1 拟定方案 . 2 1 1 1具体方案的拟定和比较 . 2 案的确定 . 6 2 电动机的选择 2. 1 主电动机的选择 . 7 2 1 1 电动机类型和结构形式选择 . 7 2 1. 2选择电动机容量 . 7 2. 2 无级变速电动机的选择 . 8 2 2 1分析绞车的工作过程： . 8 2 2 2 分析电动机的具体工作情况 . 8 2 2 3 电动机容量的计算 . 10 2 2 4 电动机类型的选择 . 11 3 交流变频调速系统速系统介绍 . 11 同交流电动机调速系统的优缺点 . 12 3 3 变频控制方式的选择 . 14 3 4 确定变频器 . 15 3 5 理、技术参数等 . 15 . 15 号意义 . 16 术参数及性能 . 17 形及安装尺寸 . 18 用维护注意事项 . 18 4 行星齿轮的计算星齿轮基本参数的计算 . 19 动装置的总传动比及分配 . 19 行星齿轮传动的配比计算 . 20 齿数的选择 . 22 星齿轮传动设计与计算 . 22 择材料、齿轮、传动比 . 23 级变速电动机输入齿轮传动计算 . 33 5 传动系统的其他设计 . 37 星架的设计 . 37 体的基本参数 . 38 速轴的设计 . 38 总结 . 40 参考文献 . 41 致谢 . 42 南昌航空大学科技学院学士学位论文第 1 页共 42 页前言随着工业生产的发展，许多设备都要求变工矿运行，例如，交通工具、机械加工设备提升设备等等这些设备一般都具有调速功能，而且随着对生产、劳动条件等要求的提高和改善，要求它们具有无级调速功能。无机调速种类繁多，按调速性能分，调速设备可分为普通型和高性能调速型；按大类分可分为机械调速和电力调速（其中电力调速又分为直流调速和交流调速），但不同类型的设备都有自己适用的条件，所以选用设备时，需要根据生产要求、环境等条件来选择最适用、最合理的无级变速设备。本次设计的课题是无级变速提升绞车的设计，考虑到工作环境、工作要求、经济等因素，决定采用机械和电气混合来完成无级调速。机械调速部分是采用行星齿轮变速器，因为行星齿轮传动是一种行型、高效的传动型式，它具有体积小、重量轻、传动比范围大、承载能力高、寿命长、适用面广等优点，可满足不同的工作条件，特别是随着现代化生产和科学技术的发展，各种类型的行星齿轮传动装置在国防、冶金、矿山、煤炭、工程、起重运输、化工、轻工、仪表等工业部门得到日益广泛的应用。因此，各种高效的小型行星传动机构惩出不穷。本次采用的是差动式行星齿轮。该轮系具有传动效率高、结构简单、寿命长、维修方便等。差动调速是采用无级变速电动机。因为交流电动机具有结构简单、维护方便等优点。且目前其调速装置已处于成熟阶段，以显示出极强的生命力，所以其应用范围愈来愈广，而且其性价比小。本课题采用了电气和机械组合成无级调速系统，因此其结合了两方面的优点，使得该装置无论在性能，还是在效率方面都由着其它调速系统不可比比拟的优点。本次设计由于时间紧张，加之本人水平和实践经验有限，设计中难免会有错误，望各位老师批评指正！南昌航空大学科技学院学士学位论文第 2 页共 42 页无级变速提升绞车设计 1 传动方案的拟定和选择 1 1 拟定方案 1 1 1具体方案的拟定和比较随着世界工业的迅速发展，无论是在机械生产方面，还是在车辆运输、拖动方面，对调速方面的要求已越来越高，以前的恒速运转或有级调速在许多场合下已经不再适应了，因此，对调速系统的要求也就提高到无级变速方面了，而且，对无级变速系统的调速性能和调速稳定性的要求也越来越高，以适应不同要求的需要。在无机变速传动系统中，就目前来讲已经是处于较成熟阶段了，主要分为机械调速、电气调速、电气机械组合调速和液压机械组合调速，各种调速系统各有千秋，每种系统都有各自适用的场合。以下是本次设计所列出的几种方案：方案一：图 1变频交流调速电动机式无级变速器该方案是用 2无级变速原理图如图（ 1示，运动和动力由轴和轴输入，轴转速的输入是固定不变的，即太阳轮的转速是固定不变的。其调速是通过与轴联接的无级变速电动机来调速的，该电动机是无级变速是通过用通过对电动机输入频率的控制以达到控制电动机的输出速度，因为变频式连续的，所以，电动机的转速也就是连续了，电动机通过与轴的联接，从而来实现调速轮的无级变速，由于太阳轮的转速式固定不变的，而内齿圈是和调速轮相配合的，调速轮无级变速转化为内齿圈而实现内齿南昌航空大学科技学院学士学位论文第 3 页共 42 页圈和太阳轮转速的连续差动，从而实现输出轴的无级变速。这种无级变速器主要有以下优点： 1、调速方便，其调速是通过对以方便快捷； 2、调速精确，频调速装置的频率精度为 1%； 3、能根据系统控制量组成闭环控制，实现自动调节和计算机联网控制； 4、过载保护； 5、故障自诊断显示。但是该无级变频系统存在以下几方面的缺点： 1、体积和重量较大，该系统为了能达到调速稳定，提高调速性能，而采用了两个电动机，跟轴联接的电动机是恒速运转，跟轴联接的电动机是变频无级调速电动机，这样就使得系统的体积和重量变得较大； 2、价格较高，由于使用了两个电动机，因此价格方面也就较高了。然而，随着电子技术的迅速发展，价格也随之而降，所以该系统作为一种简单的无级调速装置的也就具有了实用性了。方案二： 1a、 12a、 23456图 1式无级变速器该方案是挠性摩擦式无级变速器，又称为带式无级变速器，挠性件为宽型三角带，其变速原理如图（ 1示。运动和动力由轴输入，通过两对能互相开合的左、右锥南昌航空大学科技学院学士学位论文第 4 页共 42 页形带轮 1a、 1a、 2b 和三角带 3驱动轴转动。主动左带轮 1上，主动右带轮 1相联接，而且在螺杆 4和拨叉 5的作用下可沿轴滑移。从动左轮 2上，从动右轮 2相联接，而且在带轮 2用螺杆 4和拨叉 5 操纵带轮 1 使皮带在两轮的锥面间向外或向里移动。由于皮带的长度是一定的，当皮带在主动、从动轮的工作半径，使从动轴实现无级变速 . 这种无级变速器的变范围为 : 2m i nm a xm i nm a x )(式中带轮的最大工作半径，带轮的最小工作半径，这种带式无级变速器的缓冲吸振性能较好，传递功率可达到 7速范围8；缺点是皮带和带轮的工作表面磨损较严重，皮带寿命较短，特别是带轮与轴的花键或导键联接处容易生锈，甚至引起振动或联接失效。方案三： 1- 主动摩擦轮； 23、 4、 567南昌航空大学科技学院学士学位论文第 5 页共 42 页图 1多盘摩擦式无级变速器（ a）多盘摩檫式无级变速器的变速原理如图（ 1示。运动和动力由轴输入，经中间轴从轴输出。在主动轴和中间轴上分别装有多片摩擦盘 1和 2，两轴上的摩擦盘相间安装，并用弹簧 6 压紧。中间轴支撑在摆动支架 7 上，而支架 7 可通过操纵机构摆动一定角度，使中间轴上的从动摩擦盘 2靠近或远离主动摩擦盘 1，借以改变主动摩擦盘在接触处的摩擦半径。由于从动盘的摩擦半径 2r 是不变的（见图 1，而主动盘的摩擦半径 1r 在间变化，当轴转动时，轴便在一定范围内实现无级变速，并经过定轴齿轮 3、 4、 5驱动输出轴转动。这种无级变速器通常装有三组从动摩擦盘，分布在主动摩擦盘周围互成 120 ，并用同一个操纵机构操纵。这种无级变速器的变速范围为： m i a i nm a xm i a 该系统（多摩擦盘式无级变速器）主要有以下几方面的优点： 1、结构紧凑、使用方便； 2、传递功率较大，可达 100变速器的变速范围 6，只作减速传动。由于该变速器是靠盘片的磨擦来实现无级变速的，因此存在的缺点是： 1、效率低；2、发热较严重； 3、须较常更换摩擦盘片。因此，目前多盘摩擦式无级变速器虽然还有图 1盘式无级变速器（ b）南昌航空大学科技学院学士学位论文第 6 页共 42 页应用在化工及轻工机械上，但是大部分已经被新型的高效率的变速器替换了。方案四图 1液压式无级变速器该方案为液压机械传动系统。行星传动原理同方案一如图（ 1示，不同之处是该方案把方案一的无级变频调速电动机去掉，换成了变量泵的输入由齿轮副从轴分流出一部分功率作为液压泵的输入功率。在这个调速系统中，在将功率分为液压和机械两路时，液压马达在正向和反向的最大速度之间来会无级变速，其每一个行程可以与行星齿轮机械的一种工况相配合，最后两路汇合成若干无级段落相衔接并逐段升高的无级变化输出速度。此外，液压元件可显著减小，只负担最大功率的几分之一，其它部分都由机械线路传递，相当于无级变速功率扩大几倍，从而传动总效率显著提高。但该方案存在以下几方面的缺点： 1、成本较高，液压元件（如液压泵、液压马达等）的制造精度要求高，因而导致该系统成本较高； 2、环境污染，因液压系统的密封性问题，总会产生漏油现象。还有更换下来的液压油，都会对环境造成污染； 3、结构较复杂，安装较麻烦； 4、进行维护、检修复杂麻烦。案的确定根据对各具体方案的介绍和比较可知：方案一和方案四的机械部分相同，只是在调速部分不同而已，从性能、经济、结构、使用和维护的方便等方面优缺点总体评价一下。方案一具有调速范围宽、结构简单、使用和维护方便等的优点；方案四具有调速范围宽、效率高等优点，但是该方案结构较复杂，维护麻烦和调速精确性不高等，所以方案一的可行性是较高的。方案二和方案三结构也差不多，方案二是带式无级变速器，其缓冲吸振性能较好，南昌航空大学科技学院学士学位论文第 7 页共 42 页传递功率可达到 7速范围8；缺点是皮带和带轮的工作表面磨损较严重，皮带寿命较短，特别是带轮与轴的花键或导键联接处容易生锈，甚至引起振动或联接失效。方案三是多摩擦盘式无级变速器，其结构紧凑、使用方便，而且传递功率较大，可达 100速范围 6，只作减速传动，缺点是效率低、发热较严重。从两个方案的优缺点衡量一下，选择方案二还是较可行的。最后，再把两个较可行的方案再比较一下，从中选出一个最好的方案来。比较一下方案一和方案二，总体权衡一下，再结合一下本次的课题的要求和现在的发展方向来看，选择方案一是最可行的。所以本次设计就把方案一定为这次设计的基本设计思想，下面就是开始该方案的设计和论证了。 2 电动机的选择 2. 1 主电动机的选择 2 1 1 电动机类型和结构形式选择工业上一般用三相交流电源，由于本次设计中使用的电动机无特殊要求，所以选择三相交流异步电动机。从电动机的经济性比较来看，选用 2 1. 2 选择电动机容量 1 工作机所需功率 P=5（输出转距 T（输出转距 100（ r/ 9550 T （ 2 电动机的输出功率 1） 2 行= 2）二级减速器的传动效率约为： =昌航空大学科技学院学士学位论文第 8 页共 42 页所以：二行再综合一下其它一些因数的影响或损失，决定选 5.7 3 转速电 1500（ r/ 4 型号根据机械设计基础机械设计课程设计（ 20行选择可得 : 电机型号：率： W 转速： 1440 r/定转距：同步转速： 1500 r/. 2 无级变速电动机的选择 2 2 1分析绞车的工作过程： 1 启动阶段：滚筒转速由 1000 r/增速过程。电动机输出转速由高到低，属减速过程。 2 工作阶段：滚筒转速恒定为 100r/ 电动机的输出转速也恒定，为 0r/ 3 停车阶段：滚筒转速由 0100 r/减速过程。电动机输出转速由低到高，属增速过程。以上工作过程的速度变化曲线可用图（ 2示： 2 2 2 分析电动机的具体工作情况南昌航空大学科技学院学士学位论文第 9 页共 42 页由图（ 2速度变化曲线可以得出，电动机紧在启动和停车阶段运转，其在两过程中的速度变化是一致的，但方向相反。而在主电动机恒速运动时，电动机是不工作的。变速系统各齿轮在某一时刻的速度方向如图（ 2示，根据参考文献 3，一节中的式（ 2（ 2（ 2算行星齿轮传动的传动比有如下关系： 1 计算行星齿轮传动的传动比 1511 系速度方向 4 - - - - - - - - - - - -（ 2 再由文献 3，第一节的公式（ 2得：由以上三个公式可推出： 1- - - - - - - - - - - （ 2 式中：在图（ 2示的电动机无级调速系统简图中，式（ 2以得出当a与b反向时如图 (2示， H 下降，从而达到调速目的。当要求 H 输出为零，即起动前和停车后滚筒不转的状态时，有：图 2无级变速电动机输出速度变化曲线南昌航空大学科技学院学士学位论文第 10 页共 42 页 H =0 由式（ 2： 4 - - - - - - - - - 2 1 4 4 0414141 n=r/式中负号表示b与a速度方向相反。 b的工况速度变化范围为 0r/化时序图见图（ 2假设图（ 2轮 3余内齿圈 i ，则可的马达输出转速范围为：（ 0i 其中 i 为的值在后面计算时确定。 2 2 3 电动机容量的计算设绞车在工作时的稳定运转提升速度为在过渡阶段需要调速至最小速度为。主电动机到滚筒的总传动比为总i ，二级减速器的传动比为 2i ，对于周转轮系可列一下传动比公式：或 )1(- - - - - （ 2 在转化轮系中，齿轮 (P ，轮 (P ，星架零，若不计摩擦，且构件的匀速运转时，有 P ，从而有： - - - - - - - - - - - - - - (2因电机的功率 11电，将式（ 2、（ 2入此式，得： )1(电- - - - - - - - - - - （ 2 当输出轴的转速为零时，即 H =0时，电动机需要的功率最大，这时式（ 2化为：电=5昌航空大学科技学院学士学位论文第 11 页共 42 页 2 2 4 电动机类型的选择本次设计的无级变速部分是由两部分组成：一、瑞安电气控制设备厂生产的、三相异步电动机。由于率 5 ，但是由图（ 2可知电动机需要有一段时间工作在静止状态，因此选择根据容量和类型确定电动机为：型号：堵转力矩： 16(极数 :6 堵转时间 :30(最大电流 :6(A) 3 交流变频调速系统速系统介绍直流电动机和交流电动机传动是在 19世纪中期先后诞生的。交流电动机比起直流电动机来，省去了换向器，使结构简单、结实、紧凑，维修工作量小，运行效率高，转动惯性小，动态响应快，可以做到高电压、大容量、高速化。以往由于缺少响应的控制手段，控制调速比较困难。但随着电子技术的迅猛发展，新的控制系统不断推出，从而使交流调速得到迅速发展。在交流异步电动机中，从定子传入转子的电磁功率以分为两部分：一部分1(2 是拖动负载的有效功率；另一部分是转差功率 Ms ，与转差率的去向是调速系统效率高低的标志。就转差功率的去向而言，异步电动机调速系统可以分成三大类。 1、转差功率消耗型这种调速系统全部转差功率都被消耗掉，用增加转差功率的消耗来换取转速的降低，因而效率也随之降低。降低电压调速、电磁转差离合器及绕线转子异步电动机转子串电阻调速这三种方法都属于这一类。 2转差功率回馈型调速系统南昌航空大学科技学院学士学位论文第 12 页共 42 页这种调速系统的大部分转差功率通过交流装置回馈给电网或者加以利用，转速越低回馈的功率越多，但是，增设的装置也要多消耗一部分功率。绕线转子异步电动机转子串级调速即属于这一类。 3转差功率不变型调速系统这种调速系统中，转差功率仍旧消耗在转子里，但无论转速高低，转差功率基本不变。如变极对数调速、变频调速两种调速方法即属于这一类。同交流电动机调速系统的优缺点当异步电动机定子与转子回路的参数为恒定时，在一定的转差率下，电动机的电磁转矩 M 与加在其定子绕组上电压 U 的平方成正比，因此，改变电动机的定子绕组就可以改变其机械特性的函数关系，从而改变电动机在一定输出转矩下的转速。图（ 3示异步电动机在调速调压时的机械特性。 2电磁转差离合调速系统电磁转差离合器调速系统，是由鼠笼异步电动机、电磁转差离合器以及控制装置组合成。鼠笼电动机作为原动机以恒速带动电磁离合器的电枢转动，通过对电磁力合器励磁电流的控制实现对其刺激的调速调节。在不加反馈控制时调速系统的机械特性就是电磁转差离合器的机械特性。由于电磁转差离合器的工作原理与异步电动机相似。而改变电磁转差离合器的励磁电流相当于异步电动机在改变定子供电电压时的工作，所以它们两者的调速特性也相似，电磁转差离合器调速系统的机械特性如图 3 图 3步电动机在改变定子电压时的机械特性昌航空大学科技学院学士学位论文第 13 页共 42 页 3绕线转子异步电动机转子串级调速对于交流绕线转子异步电动机可以在通过在转子回路串电阻来进行调 3子串速系统（ a调速原理图 b机械特性）速，它的原理图和机械特性如图（ 3示，由图 3b）可见，假定变，当动作在自然特性上时，则有转速转子电阻增大为 2R ，则转速降到 2n ，依此类推。由图（ 3见，这种调速方法比较简单、方便，但存在以下几个缺点：（ 1）调速是有机地，不平滑 . （ 2）串入较大的电阻后，电动机的机械特性很软，低速运转时负载稍有变化，转速波动较大。（ 3）电动机在低速运行时，效率甚低，电能损耗很大。 4 变极对数调速交流电动机转速的一般表达式为：图 3磁转差离合器机械特性南昌航空大学科技学院学士学位论文第 14 页共 42 页 P 1(60 （ 3 式中： P 极对数； f 频率； s 转差率。由式（ 3见若改变交流电动机的极对数，即可改变交流电动机的转速，这种控制方式比较简单，只要求电动机定有多个抽头，然后通过触点的通断来改变电动机的极对数。采用这种控制方式，电动机的转速是有级的，不是连续的，一般只有三挡，最多也就只有五挡。图（ 3变极对数调速的机械特性。 5变频调速变频调速是最有发展前途的一种交流调速方式。变频调速系统的核心环节是变频器。目前常用的变频器有交交变频器、交变频器。其中脉宽调制（型、多重化电流型及交频器所用的电力半导体器件正向着模块化、快速化、光控化、高耐压大电流化自关断化和高可靠性化方向发展；变频调速正向着高性能、高精度、大容量、微型化、数字化和理想化的方向发展。目前，交流调速控制技术得到了迅速的发展，新的控制方式不断问世。以下是近来交流调速控制技术发展的几个方面： 1、相位控制； 2、 3、转差频率控制； 4、脉宽调制（控制； 5、矢量变换控制； 6、磁场控制； 7、微计算机控制等等。 3 3 变频控制方式的选择比较以上几种变频控制方式，以性价比高、使用方便的控制方式作为本次设计的方案。所以，本次设计采用的控制方式是脉宽调制（控制中的正弦脉冲宽度调剂 (式。图 3极调速机械特性南昌航空大学科技学院学士学位论文第 15 页共 42 页 3 4 确定变频器根据变频控制方式是正弦脉宽调制（制，查阅相关资料（王忠茂编的常用调速设备技术手册机械工业出版社），变频调速的变频器有很多种类，如频器，以下是本次设计中无级调速系统的功能、原理、技术参数及性能、使用和维护要求以及一些相关的注意事项。 3 5 、原理、技术参数等述式，有大功率晶体管（成电压型逆变器，具有调速范围宽、转矩脉动小、保护功能完善、能够自诊断故障、安装和使用方便、体积小、重量轻等特点。额定频率以下输出特性为恒转矩特性，在额定频率以上输出特性为恒功率特性。流变频调速装置主要用于工频电压 380V、功率 5能根据系统的控制（如风量、流量、温度等）组成闭环控制，实现自动控制或计算机联网控制。下面简述其工作原理： 1) 电路：如图（ 3示， 50/60380V 三相交流电源经 R、 S、 T 三端输入，由整流器整流成直流电源，经电容器滤波后给逆变器供电，在南昌航空大学科技学院学士学位论文第 16 页共 42 页图 3控制回路下把直流电变换成三相可变电压、可变频率的交流电，由 U、 V、 2)控制电路：控制电路的结构有两部分组成，一部分是产生一部分为系统的故障诊断及保护电路，如图 (3示。 3)基级驱动电路（见图 3）号意义图 3 号路整形电路级晶体管路保护电路光耦光耦级晶体管 3频调速装置基极驱动电路原理框图南昌航空大学科技学院学士学位论文第 17 页共 42 页术参数及性能经计算得本次设计所需的 8。下面使该型号的技术参数及性能：表 3本次设计使用的型号 8 额定容量（ 8 额定输出电流（ A） 12 适用电动机最大功率（数三相电压 380 10% V 频率 50 2 制方式输出电压 3 380V（最高），输出电压正比于输入电压输出频率 250 出精度 1% 电压频率比一定过载能力（电流） 110%连续， 150%30s 频率设定信号 010V， 420切换）、 010部接口由传感信号输入）变换频率 95% 功能加 /减速时间 130s（精度 20%）（可任意设定）制动电容充电制动 20%以上启动停止面板上按钮直接操纵正传 /反转可用外部接触器切换或机内切换保护失速保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护、短路保护、瞬时停电保护、晶体管过热保护显示输出频率显示由 3位七段故障自诊断显示短路、过电流、过电压、欠电压、过热保护时南昌航空大学科技学院学士学位论文第 18 页共 42 页结构形式壁挂式柜式形及安装尺寸 (1)图 3 表 3用维护注意事项 1) 装之宜安装在清洁、干燥、通风良好、避免日光直射、无高温和高湿、无灰尘及腐蚀型号容量 (W H D A B C 固定螺栓重量 ( 292 15 262 550 510 8 南昌航空大学科技学院学士学位论文第 19 页共 42 页性可燃性气体的场合。因变频器本身在运行时会产生一定热量，所以安装时周围要留有一定空间，以利散热（四周均应留 200上）。环境温度不得高于 40，环境温度过高，将影响变频器的寿命，环境温度监测点为离机体 502) 应安装在无强烈振动的场所。 3) 应安装在距离大功率电磁设备稍远的地方。 4) 变频器按高度方向竖立，无外罩的安装而靠墙（或专用支架），面板朝操作者，文字方向竖立，用螺钉固紧，使用带有内附操作面板的变频器要安装在便于操作的地方。 5) 配线时使用的电线，电器规格见表 3 3：将工频电源接到输出端子上。 2上的电线接地。 4 行星齿轮的计算星齿轮基本参数的计算动装置的总传动比及分配 1. 计算总传动比 1001440 =分配各级传动比 1 1i 确定 2 型号动机 (电短路器额定电流 (A) 16 标准电线规格 ( 2 昌航空大学科技学院学士学位论文第 20 页共 42 页许值为推荐值是： 3 效率行据推荐值，再结合经验得：取传动比 1i =5 图 (3轮机构本次设计的机械传动部分是由差动式行星齿轮变速器和二级减速器组成，图 3下：图 3传动路线图由于总传动比 i =级传动比 1i 、 =5，所以二级传动比为： 5 以各级传动比为：一级传动比 1i =5；二级传动比 2i = 行星齿轮传动的配比计算 1 传动比条件如图 (4示 2动，中心轮给定传动比为 2有： 11即：南昌航空大学科技学院学士学位论文第 21 页共 42 页图 (3 对于行星齿轮传动，由于两中心轮轴线与主轴重合，为保证行星轮 a、于圆柱齿轮行星传动机构，要求外啮合副ga 的中心距得在标准传动中，外啮合齿轮副的接触强度远低于内啮合齿轮副的接触强度，而采用角度变位传动可适当调整内、外啮合的接触强度。为此，外啮合齿轮副通常采用大的啮合角的正传动， 725 ；内啮合齿轮副一般采用小啮合角的正传动或负传动，10317 。这时，整个行星传动的接触强度也可提高 30%。因此，本次设计采用角度变位齿轮的行星传动。在多行星轮的结构时，为保证个行星轮均匀分布在中心轮的周围，而且能准确的装入两个中心轮的齿间实现正确啮合。必须确定各行星轮与中心轮之间的装配条件，为此以下是具有三个行星轮的装配过程，本课题中行星轮的数目，相邻两行星轮的中心对中心轮所夹的中心角为 =1200。设想先将中心轮在图 5行星轮的齿数为偶数时，若两个中心轮 a、一个行星轮可正确的装入啮合位置，然后把行星架到 ,其转角 H 为： H = = 3360 =120 这时中心轮如果齿轮与固定的中心轮第二个行星轮昌航空大学科技学院学士学位论文第 22 页共 42 页为此a必须等于中心轮中心轮应有： a= 式中：为太阳轮距）所对的中心角。齿数的选择行星轮的设计除了满足上述四个条件，还须满足其它一些附加条件。比如，高速重载的行星传动，应有良好的工作平稳性，为此，行星轮和内齿圈各啮合副的齿数最好没有公因数。当用插齿刀或剃齿刀加工太阳轮时，太阳轮的齿数和插齿刀或剃齿刀齿数不应该成倍数。此外齿数大于 100 的质数齿轮（如 101、 103、 107 ），因加工时切齿机床调整较困难，应尽量少用。因此，在选择齿数应综合考虑个因素的相互影响。齿数的选择一般有以下几种方法： 1）比例法； 2）查线图法； 3）查表法。本次设计用的是角度变位行星齿轮传动，因此采用的是查表法，表中的是考虑了强度、啮合性能等条件的角度变位行星齿轮的齿数选择和组合，适用于重载和外形尺寸受到限制的传动装置。表中的所列的齿数均满足同轴、装配和邻接条件，且按= )()(=0， 1， 2进行配齿的。传动中对于齿圈）主要是改善它的耐磨性。根据计算所得的数据，用查表法查得：5 2 0 星齿轮传动设计与计算基本行星齿轮传动的计算包括配齿计算、变位计算、齿面接触疲劳强度计算、齿根弯曲疲劳强度计算等。若负载变化较大或载荷不稳定，则还要进行短期峰值的静强度核算。具体的计算项目视情况而定。下面是本次设计中行星齿轮的设计与计算（表 4 原始数据及设计要求： 1 输出轴（滚筒）功率： 5 2 滚筒转速： 0 南昌航空大学科技学院学士学位论文第 23 页共 42 页 3 要求无极变速 4 工作情况：二班制，载荷有轻微冲击； 5 使用年限： 8年。表 4目

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