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机械电子式软起动装置传动系统的设计
摘 要
当高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的行星轮既自转和公转，具有相同的结构。行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮的几何轴线绕着固定位置转动圆周运动的传动，变速器通常和若干行星轮和传递载荷的作用，为了使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以下优点：传动比大，结构紧凑，体积小、质量小，效率高，噪音低，运转平稳，因此被广泛应用于冶金，工程机械，起重，运输，航空，机床，电气机械及国防工业等部门，作为减速、变速或增速的齿轮传动装置.
本文设计的机械电子式软起动传动系统利用行星传动、蜗轮传动及变频调速技术，实现了对输送机输出速度的有效控制，达到了软起动目的。本文通过对机械电子式软起动装置的组成和工作原理的介绍和对传动系统进行分析和设计通过对调速电动机的转速控制, 使行星差动机构差动传动, 从而达到对输出轴无级调速的目的。
关键词：差动行星轮系,软起动,蜗杆传动机构
MECHANICAL ELECTRONIC FORMULA
SOFT STRAT INSTALLMENT TRANSMISSION SYSTEM DESIGN
ABSTRACT
When the high speed shaft is driven by the electric motor, to drive the sun gear, and the planet wheel is driven to rotate, the inner gear ring is fixed, and then drives the planetary frame outputting motion, on the planet carrier planet wheel both rotation and revolution, has the same structure. Planetary gear reducer is driving a at least one gear geometric axis rotated around a circular motion of fixed position, the transmission is usually and planetary gear and transfer load, in order to make the power split. Involute planetary gear transmission has the following advantages: large transmission ratio, compact structure, small volume, small mass, high efficiency, low noise, smooth operation, so it is widely used in metallurgy, engineering machinery, lifting, transportation, aviation, machine tools, electrical machinery and defense industry and other departments, as gear reducer, gear or growth.
The design of the mechanical electronic soft starting transmission system using planetary gear, worm gear drive and frequency conversion technology, realize the effective control of the output conveyor speed, reach the purpose of soft starting. In this paper, the composition and working principle of soft starting device for mechanical and electronic type introduction and analysis and design through to control motor speed control of the drive system, the planetary differential mechanism of differential drive, so as to achieve the purpose of the output shaft of the stepless speed regulation.
KEY WORDS：differential planetary gear train, soft start, worm drive mechanism
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 2
第二章 机械电子式软起动装置传动系统的总体方案设计 1
2.1 机械电子式软起动装置工作原理及其特点 1
2.2 机械电子式软起动装置传动系统的总体设计方案的确定 3
2.2.1 根据给定参数及工作要求，选取行星齿轮传动的传动类型 3
2.2.2 机械电子式软起动装置传动系统的差动原理分析 4
2.2.3 蜗杆传动机构的作用 5
2.3 机械电子式软起动装置的工况分析 6
2.3.1 空载起动阶段 6
2.3.2 软起动阶段 6
2.3.3 负载稳定运行阶段 7
2.3.4 软停车阶段 7
2.3.5 紧急停车、完全停车阶段 7
第三章 机械电子式软起动装置传动系统的设计 8
3.1 传动比的分配 8
3.2 精确计算各传动机构的基本参数 9
3.2.1 行星齿轮传动设计 9
3.2.2 蜗轮蜗杆传动设计 21
3.2.3 直齿锥齿轮传动设计 28
3.3 关于轴的校核 33
3.3.1 输入轴的校核 33
3.3.2 太阳轮轴及中间轴的校核 39
3.3.3 输出轴的校核 43
3.3.4 蜗杆轴的校核 46
3.3.5 行星轮轴的校核 50
3.4 滚动轴承的选择及校核计算 51
3.5 键的选择与校核 55
3.6 减速器结构与润滑的概要说明 57
第四章 总结 60
4.1 设计结果 60
4.2 结论 60
4.3 问题与展望 60
参考文献 62
致谢 63
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
随着现代科学技术的发展，软起动技术具有越来越多的功能和优点，它可以实现无级变速、多点驱动功率平衡、过载保护等功能，具有传动效率高、结构简单，安装便捷等方面的优点。这项技术已经被越来越多的工业部门所采用，具有广阔的市场前景。
带式输送机由于运输能力大、运行可靠、效率高、对地形适应性强等优点已成为当今散状物料运输的主要设备，应用广泛。带式输送机的启动方式主要有以下几种：1.调速型液力偶合器软启动；2.CST可控软启动；3.液体黏性软启动；4.电气软启动。带式输送机的电气软启动由于控制精度高、控制灵活、体积小等优点是将来的发展趋势。电气软启动又分为晶闸管调压调速和变频调速两种方式，短期来看，软起动将仍然以性价比较高的晶闸管降压软启动为主要形式。从长期看，随着变频器价格的逐渐下降，可靠性的进一步提高，也随着技术人员水平的提高，变频软起动将成为软起动的主流。
发达国家的电动机软起动产品主要是固态软起动装置：晶闸管软起动和兼作软起动的变频器。在没有调速要求的使用场合下，起动负载较轻时采用晶闸管软启动，晶闸管软起动装置是发达国家软起动的主流产品。在重载或负载功率特别大的时候，才用变频软起动。我国带式输送机的技术水平仍然落后于国际先进水平，对带式输送机进行深入的理论研究已成为目前的重要工作。晶闸管交流调压软启动技术于20世纪90年代现代初引入中国，近年才得到了广泛的应用。晶闸管调压软启动器的价格略高于自耦变压器启动器和Y／Δ启动器，系统工作时对电网无过大冲击，可大大降低系统的配电容量，机械传动系统振动小。启动、停车平滑稳定，可提高电动机的使用寿命和经济效益。
软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。
1.2 课题研究意义
随着我国煤炭生产的机械化、自动化程度的不断提高，长距离、大运量的带式输送机的使用日益增多，特别是在煤矿等工业领域中得到广泛的应用。国内的带式输送机也应在向着长距离、高带速、大运量、大倾角、大功率的方向发展。由于生产集中而造成带式输送机负载极不均匀，其启动问题日益突出。研究带式输送机软启动器的意义不仅在于保证平稳地起动、制动，而且还可降低带式输送机的成本，保证生产安全。
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