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浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计第1章 全厂负荷的分析与计算1.1电力负荷的分级及对供电电源的要求电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负载、重负载、空负载、满负载等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。1.1.1工厂电力负荷分级 工厂的电力负荷，按GB50052-1995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级；1、一级负荷（first order load） 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济重重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所布允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2、二级负荷（second order load） 二级负荷为中断供电将在政治、经济少年宫造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。3、三级负荷（third order load） 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。1.1.2各级供电负荷对供电电源的要求1、一级负荷对供电电源的要求 由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电另一路电源应不致同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源可使用下列几种电源：独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路；蓄电池；干电池。2、二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器比一定在同一变电所）。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断厚能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。3、三级负荷对供电电源的要求 由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。1.2计算负荷1.2.1 计算负荷的概念及依据通过负荷的统计计算求除的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是，负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能接近实际。1.2.2负荷计算的目的及方法：一、目的：（1）、求计算负荷（根据统计得到的按30min的平均负荷绘制的负荷曲线中的最大值）作为按发热条件合理的选择各级导线的截面，选定各种电器设备，准确确定变压器的容量提供依据。（2）、求尖峰电流，用作校验一些保护设备和检验电器的依据。（3）、求平均负荷以计算负荷率。二、方法：1）、常用的负荷计算的方法主要有：需用系数法：该方法计算比较简单，适用于用电设备台数比较多、各台设备容量差别十分悬殊的用电场合，特别适用于车间及工厂的计算负荷的计算，一般多用于初步设计和方案估算等，是目前用得最普遍的一种方法。二项式法：该方法主要考虑了用电设备的数量以及一些大容量的用电设备对计算负荷的影响，所得到的结果往往偏大，适用于用电设备台数较少。而有些设备的容量相差较悬殊的场合，一般比较适用于设备组的计算及有些施工计算的场所。利用系数法：因为是以概率论为基础分析所有用电设备在工作时的功率迭加来求解计算负荷的数值，因此求出的结果比需用系数法和利用系数法更接近实际，但由于过程较麻烦，而且利用系数累积的也不多，所以实际应用较少。单位产量耗电量法：已知产品的单位产量的耗电量时，初步设计和方案估算采用单位产量计算是最简单的。单位产值耗电量法：已知产品的单位产值的耗电量时，初步设计和方案估算采用单位产值计算是最简单的。单位面积用电量法：单位面积用电量法适用于住宅、办公楼和具有均匀分布负荷的生产线等的负荷计算，一般较多用于照明设计种2）、目前最常用的负荷计算的方法1、需要系数法 适用用电设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用。2、二项式法适用用电设备台数较少，有的设备容量相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时宜采用。1.2.3本厂所采用的需要系数法1）、基本公式 （1-1） （1-2） 用电设备的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷。用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量之和，即。设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷运行的设备容量与全部设备容量之比； 为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末锻功率（亦即设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。需要系数（demand coefficient）=/（）。 实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能很生产组等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际。 无功计算负荷： （1-3） 为对应于用电设备组的正切值。视在计算负荷： （1-4）（为用电设备组的平均功率因数。）计算电流： （1-5）（为用电设备组的额定电压。）如果为一台三相电动机，则其计算电流应取其额定电流，即 （1-6）负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦”（kW），无功功率为“千乏”（kar），视在功率为“千伏安”（kV.A），电流为“安”（A），电压为“千伏”（kV）。2）、设备容量换算需要系数法基本公式中的设备容量，不含备用设备的容量，此容量的计算与用电设备的工作制有关。设备容量的计算依据：1.对一般连续工作制和短时工作制的用电设备组 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。2.对断续周期工作制的用电设备组 设备容量是所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。容量换算的公式为： （1-7）断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，各自的换算要求如下：（1） 电焊机组 要求容量统一换算到换算后的设备容量为： （1-8）即 （1-9）式中，、电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视在功率）； 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）；值等于100%的负荷持续率（计算中用1）；铭牌规定的功率因数。（2） 吊车电动机组 要求容量统一换算到，换算后的容量为： （1-10）式中，吊车电动机的铭牌容量； 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）； 值等于25%的负荷持续率（计算中用0.25）。3）、设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）、：对车间干线，取 对低压母线，分两种情况（1）、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取 （2）、由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取 总的有功计算负荷为 （1-11）总的无功计算负荷为 以上两式中的和分别为各组的有功和无功计算负荷之和。总的视在负荷为 （1-12）总的计算电流为 （1-13）注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式计算。在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按给定的计算系数计算，而不必考虑设备台数少而适当增大和值的问题。1.2.4各车间的负荷计算1）、机加工一车间1、车床（1）查得： KWKVarKVAA2、车床（2）查得： KWKVarKVAA3、车床（3）查得： KWKVarKVAA4、车床（4）查得： KWKVarKVAA5、数控车床查得： KWKVarKVAA6、车床（5）查得： KWKVarKVAA7、滚齿机查得： KWKVarKVAA8、龙门刨床查得： KWKVarKVAA9、牛头刨床查得： KWKVarKVAA10、万能铣床查得： KWKVarKVAA11、外圆磨床查得： KWKVarKVAA12、工具磨床查得： KWKVarKVAA13、摇臂钻床查得： KWKVarKVAA14、立式钻床查得： KWKVarKVAA15、剪板机查得： KWKVarKVAA16、砂轮机查得： KWKVarKVAA17、行车5T24M查得： KWKVarKVAA18、电焊机查得： KWKVarKVAA19、通风机查得： KWKVarKVAA20、电扇查得： KWKVarKVAA21、照明查得： KWKVarKVAA22、电气检修电源 无具体容量机加工一车间总、： 2）、 机加工二车间 因机加工二车间设备与机加工一车间设备相同，则机加工二车间各设备计算负荷、车间总负荷应当与机加工一车间完全相同。在这里不再重复计算。3）、调试车间1、调试一线查得： KWKVarKVAA2、调试二线查得： KWKVarKVAA调试车间总、：4）、 组装车间查得： KWKVarKVAA组装车间总的、：5）、 产品研发车间查得： KWKVarKVAA产品研发车间总的、：6）、 综合楼等查得： KWKVarKVAA综合楼等总的、： kvar7）、 变电所1、本所照明配电箱查得： KWKVarKVAA2、空调电源查得： KWKVarKVAA3、主控室电源开关箱查得： KWKVarKVAA4、仪表检修电源无具体容量5、电气检修电源无具体容量变电所总的、：8）、 水泵房查得： KWKVarKVAA水泵房总的、：9）、 高配所查得： KWKVarKVAA高配所总的、：全厂总的、： KVA全厂功率因数小于0.9，应提高功率因数。1.3无功负荷的分析、计算与补偿1.3.1改善功率因数的意义工厂中大多数用电设备都是电感性负荷,运行时功率因数很低.需要从电力系统取用无功功率.因此供电系统除供给有功功率外,还需要供给大量无功功率.给系统带来下述不良影响:(功功率不变时) （）线路电流，使供配电设备不能充分利用，降低了供电能力。（）电流增加引起了线路和设备的功率损耗和电能损耗增大。（）功率因数愈低。线路的电压损失也愈大，使设备运行条件恶化。（）对发电设备来说，无功电流增大，对发电机转子的去磁效应增加，端电压降低。使发电机达不到预定出力。无功功率对供电系统及工厂内部配电系统都有极不良影响，从节约电能和提高电能质量出发，都必须考虑改善功率因数措施。功率因数是供用电的一项重要经济指标。全国供用电规则明确规定：“用电力率（功率因数）低于.时，电业局不予供电。新建及扩建的电力用户其用电力率一律不应低于.”。（其它用户不低于.）。1.3.2工厂常用功率因数的计算用电负荷的功率因数通常随着负荷的改变与电压的波动而变动。如何满足供电部门要求，使功率因数不低于国家规定数值，首先需对工厂几种功率因数的计算方法有所了解。1.均权功率因数按工厂每月有功及无功电度表记录的电能消耗量为参数计算的来的数值：cos（）式中：有功电能（千瓦小时）；无功电能（千乏小时）均权功率因数是电业部门计量电费时的参考数据。2.自然功率因数凡未装设人工补偿装置的功率因数称为自然功率因数。自然功率因数有瞬时值和均权值两种。前者可由功率因数表读出，或抄记电流表，电压及功率在同一瞬间的读数按下式求得：cos（）式中：功率表读数（千瓦）；电压表读数（千乏）；电流表读数（安）3.最大负荷时的功率因数、 补偿前最大负荷的自然功率因数：cos（）、 补偿后最大负荷的功率因数：cos（）式中：全厂有功计算负荷（千瓦）；全厂无功计算负荷（千乏）；全厂的无功补偿容量（千乏）。1.3.3提高功率因数的方法1）、提高自然功率因数的方法提高功率因数办法，主要是减少系统供给的无功功率。如能采用下列措施降低用电设备所需的无功功率，则可使设备的自然功率因数有所提高。、 提高变压器的负荷率、 正确选用异步电动机的规格型号、 限制异步电动机及电焊机空载运行、 不调速的饶线式异步电动机同步化运行2）、认为改善功率因数采用提高自然功率因数措施后仍达不到电业部门归标准时，必须采用补偿装置提供无功功率以改善功率因数。1.补偿装置选择工厂常用补偿装置有：（） 移相电容器（静电电容器）；（） 同步电动机。同步电动机过励磁运行，可以向系统提供无功功率，但同步机运行和维护都较异步机复杂，且价格昂贵。在工厂中有适合大容量同步机带动的负载时，才考虑使用同步机过励磁或饶线式异步机同步化运行改善功率因数。同时应与加移相电容器补偿进行技术经济比较，然后确定设计方案。 移相电容器功率损耗小，维护方便，增容容易，可靠性高（个别电容器损坏，不影响全局），在工厂供电系统中得到广泛应用。 使用移相电容器要注意通风降温，并严格控制端电压以延长电容器使用寿命。工厂常用的移相电容器有型和型数种。（过去生产过型，现已严禁使用）。移相电容器有室内式和室外式两种，根据环境选用移相电容器补偿。2.移相电容器的补偿方式 移相电容器的补偿方式可分为下述三种：（） 个别补偿，电容器直接安装在用电设备附近；（） 分组（分散）补偿，电容器分散安装在车间配电母线上，对部分用电设备专设一组补偿用移相电容器；（） 集中补偿，电容器集中安装在变配电所的一次或二次母线上（多装在二次侧）或总降压变电所二次侧（千伏侧）。从补偿效果考虑，在用点设备近旁安装电容器的个别补偿方式效果最好，可以降低线路和变压器的有功损耗。电压损失小。有时还可减小车间线路的导线截面以及车间变电所变压器容量。但投资大，利用率低，维护管理不便，占地较多。所以个别补偿方式只适用于连线运行的大容量设备或配电线路较长并长时间运行设备。对于用电负荷分散及补偿容量较小的工厂，可采用电容器组分散在车间内的分组补偿方式，或集中装设在低压配电间内。对于补偿容量相当大的工厂，可采用分散补偿和集中补偿相结合的补偿方式。各车间低压侧补偿之后功率因数仍达不到要求时，可再在总降压变电所的二次侧联入高压电容器进行集中补偿。使计量电能侧的均权功率因数达到电业部门规定标准。并应根据负荷变动情况灵活投切电容器，力争瞬时功率因数越高越好。所需补偿容量，可参考第一篇第一章进行计算。根据本厂的情况，采用低压集中补偿。1.3.4 对本厂功率因数的集中补偿补偿后取0.915kvar取512kvar根据此容量选择补偿柜：方案编号124125126127一次方案最大补偿容量（k.var）(816)128(1216)192(816)128(1216)192主要电气元件QSA-400NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）QSA-400NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）柜宽（mm）600800600800设备室高72E72E用途自动控制正柜自动控制副柜方案编号128129130131一次方案最大补偿容量（k.var）(816)128(1616)256(816)128(1616)256主要电气元件DCHR1-2NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）DCHR1-3NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）DCHR1-2NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）DCHR1-3NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）柜宽（mm）600+200600+400600+200600+400设备室高72E72E用途自动控制正柜自动控制副柜选自浙江开关厂产品样本MNS(Z)低压抽出式开关柜 P18 根据上表可见本设计选择方案编号为129、作为补偿柜的正柜补偿后：kvarkwkvarkwkvarkvar这一功率因数满足规定（0.9）要求1.4全厂负荷计算表车 间序号位号用电设备名称负荷 系数电力设备 型号规格单台容量 （KW）总 台 数功率 因素计算 电流 （A）计算负荷P30 KWQ30 KVarS30 KVA机加工一、二车间1车床2C63010.140.5030.7010.1017.4720.202车床3C620-17.140.5021.587.1012.2814.203车床3C6204.540.5013.684.507.789.04车床3C6163.040.509.123.05.196.05数控车床2CK6125/5003.0160.5036.4712.020.7624.06车床2C6110041.920.5027.5720.9536.2441.97滚齿机2Y3841.920.5027.5720.9536.2441.98龙门刨床2B2012Q67.620.5044.4833.858.4767.69牛头刨床2B6653.040.509.123.05.196.010万能铣床2X62W3.040.509.123.05.196.011外圆磨床24.520.506.842.252.804.512工具磨床33.020.504.461.52.603.013摇臂车床3Z-358.520.5012.924.257.358.514立式钻床3Z5354.660.5020.976.911.9413.815剪板机34.020.506.082.03.464.016砂轮机3S35L3001.580.509.123.05.196.017行车5T24M27.020.5010.643.56.067.018电焊机34.5 80.6031.9112.616.7621.019通风机310.040.8097.2632.024.064.020电扇30.2500.8025.848.56.3817.021照明210.021.030.4020.0020.022电气检修电源 22200调试车间1调试一线2225.00.70170.9778.7580.33112.52调试二线2256.00.70194.5389.691.39128.0组装车间13139.00.6597.5041.748.7964.15产品研发车间12120.00.8059.2272.054.090.0综合楼等13180.01.0273.561620180变 电 所1本所照明配电箱212.0120.5126.113.52空调电源215.00.828.51511.2518.83主控室电源开关箱216.80.831.916.812.6214仪表检修电源21100A65.85电气检修电源22200A132水泵房13165.00.80203.74107.2580.44134.06高配所1255.00.7035.8216.516.8323.57合计1.5全厂各车间负荷计算详细列表机加工一车间机加工二车间调试车间组装车间产品研发车间综合楼等变电所水泵房高配所KV193.41193.41159.9339.6268.4171.039.42101.8915.68KVar276.78276.78155.4547.3352.38028.578.0316.331.6全厂负荷计算补偿前与补偿后对比表无功补偿前无功补偿后kw954.93967.89KVar921.09460.84KVA1326.761071.9805120.720.90323浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计第2章 10/0.4/0.23kV变电所所址型式确定2.1变配电所所址选择2.1.1变配电所所址选择的一般原则 变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定：1.尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。2.进出线方便，特别是要便于架空进出线。3.接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。4.设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。5.不应设在有剧烈振动或高温的场所，无法避开时，应有防震和隔热的措施。6.不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7.不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8.不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9.不应设在地势低洼和可能积水的场所。10.工厂或车间的负荷中心，可用下面介绍的负荷指示图或负荷功率矩法来近似地确定。2.1.2变配电所所址的确定出于对变电所的要求，布置要紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。尽量利用自然采光和自然通风。适当安排建筑物内各房间的相对位置，使配电室的位置便于进、出线。低压配电室应靠近变压器室。电容器室尽量与高压配电室相毗连。控制室、值班室和辅助间的位置便于运行人员工作和管理等。而本厂主要负责机械企业新产品的研制中试任务。其组成车间包括：机加工一车间、机加工二车间、调试车间、组装车间、产品研发车间、综合楼、变电所、水泵房、高配所。1）、机械厂内各车间的主要特点：根据机械厂的特点，其机加工一、二车间、调试车间、产品研发车间等属二级负荷，其余部分均属三级负荷。主导风向为西北风。 电源：从西北侧距厂1.5公里处的35/10KV市“北区变电所”，用10KV电缆线路向本厂供电。如总平面图所示，将变配电所设在组装车间是为了便于检修、人为的操作、巡视等的方便，而考虑到机加工一、二车间、调试车间、产品研发车间等属二级负荷，所以根据接近负荷中心的原则将变配电所放在如图中所示位置是合理的；从该厂所在地区的风向来分析，根据要设在污染源上风的原则，该地区风向为西北风所以能很好的遵守这一原则；从供电方面来讲，因为电源来自35/10KV市“北区变电所”，所以变配电所设在厂的北面也是合理的。2）、负荷中心的确定1.负荷功率矩法设有负荷、和（均表示有功计算负荷），分布如图4-74所示。它们在任选的直角坐标分别 为、。现假设总负荷的负荷中心坐标处，则仿照力学求重心的力矩方程可得 （2-1） （2-2）写成一般式为 （2-3） （2-4）因此求得负荷中心的坐标为 （2-5） （2-6）这里必须指出：负荷中心虽然是选择变配电所所址的重要因素，但不是唯一因素，而且负荷中心也不是固定不变的，因此负荷中心的计算并不要求十分精确。2.对本厂的负荷中心计算 如图所示，设机加工一车间的负荷为，机加工二车间为，产品研发车间为，组装车间为，调试车间为，综合楼为，水泵房为，设各车间的几何中心点为车间负荷中心点，因此各车间负荷中心的中心坐标分别为：（13.5，7.7） （13，2.3） （13.5，3.5） （6.7，5）（1.7，5） （5.5，10.5） （0.5，14） =193.41kw,=193.41kw,=68.4kw,=39.62kw,=159.93kw,=171kw,=101.89kw根据： 2.1.3变电所型式的选择工厂的总降压变电所和高压配电所多为独立式，车间变电所多为附设式。变配电所的结构型式和范围，如表所示 变配电所的结构型式和适用范围序号类型型式优缺点适用范围1室内型独立式不受车间生产影响，不占车间生产面积，但建筑总降压变电所，高压配电所及下列情况的车间（或小型工厂）变电所，各车间负荷小而分散，或需远离有易燃易爆危险及有腐蚀性车间时2附设式内附建筑费较低，且能保持车间建筑外观整齐，但站车间生产面积车间面积不太大，且车间内设备布置不很稳定的车间变电所3外附不占或少占车间生产面积，建筑费也较低，但有碍车间建筑的外观整齐基本上与内附式相同，而在考虑内附式有困难时4车间内式深入负荷中心，技术经济性好，但占车间生产面积，且防火安全要求大大提高车间面积大，负荷重，且车间内大容量设备布置相当稳定的车间变电所5室外型露天式较为简单经济，但变压器露天装设，安全可靠性差，且运行维护不够方便负荷不很重要，且环境正常的车间变电所6半露天式基本上与露天式相同，但运行维护条件有所改善，可避免强烈日照和暴雨影响同露天式7杆上式最为简单经济，但运行维护条件差变压器容量小（315kVA以下）、负荷不重要的场所，一般供生活区用电说明图 2.2总体布置2.2.1变电所总体布置的原则1、布置紧凑合理。便于设备的操作，搬运，检修，实验和巡视，还要考虑发展的可靠性2、适当安排建筑物结构内各房间的相对位置，使配电室的位置便于进、出线。低压配电室靠近变压器室。电容器室宜与变压器室及相应电压等级的配电室相连。控制室、值班室和辅助间的位置便于运行人员工作和管理等。3、尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容器室应尽量避免日晒，控制室尽可能朝南。4、配电室、控制室、值班室等地面，宜高出室外地面150300mm。变压器室的地坪高度视需要而定。5、35KV屋内变电所宜双层布置，变压器室应设在底层。采用单层布置时，变压器宜露天或半露天安装。6、10（6）KV配电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器室应设在底层。7、变配电所的辅助用房，如载波通信室、值班室、休息室、工具室、备件室、厕所等，应根据需要和节约的原则确定。8、配电室、变压器室、电容器室的门应向外开。相邻配电室之间有门时，该门应双向开启或向低压方向开启。9、考虑企业的发展。无论是分期建设的企业或一次性建设的企业，均应视企业的近远期发展规划在室内外预留一定的空间。10、节约土地，节省投资。正常情况下的35110kV配电装置，主变压器尽可能采用户外安装方式；有污染、有腐蚀性气体、导电粉尘多及沿海盐雾地区的35110kV配电装置全部应安装于室内。610kV及以下配电装置全部应安装于室内。总降压变电所的布置应紧凑，经技术经济比较合理时可采用23层的主建筑，以节约土地。2.2.2按负荷分布情况确定车间变电所所址1）、车间变电所的数量一般情况下每个车间均单独设立自己的变电所，对负荷不大的车间是否设置独立的变电所，应视负荷大小和与邻近可向其供电的车间的距离而定。对低压供电系统如供给的容量着20kVA以上时，无论距离远近，均应设置独立的变电所，当负荷容量在180kVA以下时，从供电点到负荷中心的最大距离不超过300m；当负荷的容量在180240kVA之间时，最大距离不超过230m；当负荷的容量在240320kVA之间时，最大距离不超过175m。2）、车间变电所所址的确定变电所所址选择的原则中，尽量靠近负荷中心是选择变电所所址的一条重要原则，但不是唯一的原则；最终确定所址应从实际出发，全面考虑，除尽量靠近负荷中心外，还应兼顾其他原则。对于工厂的总变，配电所所址选择，应将靠近电源侧也作为一条重要原则。出于对变电所的要求，布置要紧凑合里，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。尽量利用自然采光和自然通风。适当安排建筑物内各房间的相对位置，使配电室的位置便于进、出线。低压配电室应靠近变压器室。电容器室尽量与高压配电室相毗连。控制室、值班室和辅助间的位置便于运行人员工作和管理等。而本厂主要负责氟制品的制造任务，其组成车间包括：F1生产装置车间、F2生产装置车间、冷冻站、中央控制楼、检测站、包装车间、变电所、机修车间、成品仓库和办公楼等。2.2.3低压配电室1、低压配电室设备的布置应便于安装、操作、搬运、检修、试验和检修。2、低压配电室的长度超过8m时，应设有两个出口，并宜布置在配电室两端；位于楼上的配电室至少应设有一个出口。如果两个出口间的距离超过15m时增加出口。3、安排布置的低压配电屏的长度超过6m时，其屏后通道应设两个通向本室或其他房间的出口，如果两个出口间的距离超过15m时应增加出口。4、低压配电室可设能开启的自然采光之窗，但应有防止雨、雪、小动物进入室内的设施。临街的一面不宜开窗。5、当由同一低压配电室供给一级负荷用电的两路电缆不应同过同一电缆通道。当无法分开时，则该电缆通道内的两路电缆应采用阻燃电缆，且应分别敷设在通道的两侧支架上。6、低压配电室内各种通道宽度不应小于以下尺寸：我们采用的是单面抽屉式屏背对背布置，其屏前操作通道最小为1800mm，屏后维护通道最小为1000mm。7、低压配电室兼作值班室，配电屏正面距墙不宜小于3m。8、低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考下列尺寸：a) 与抬高地坪变压器室相邻时其高度为44.5m；b) 与不抬高地坪变压器室相邻时其高度为3.54m；c) 配电室为电缆进线时，其高度为3m。9、低压配电室的具体布置见下图：2.2.4变压器室1、每台油量为1000kg及以上地三相变压器，应装设在单独地变压器室内。宽面推进的变压器低压侧宜向外；窄面推进的变压器油枕宜向外。2、油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的净距不应小于下表列数值。3、室内安装的干式变压器，其外部与四周墙壁的净距不应小于0.6m；干式变压器之间的距离不应小于1m，并应满足巡视、维修的要求。4、变压器室内可安装与变压器有关的负荷开关、隔离开关和熔断器。在考虑变压器布置及高、低压出线位置时，应尽量使负荷开关或隔离开关的操作机构装在近门外。5、在确定变压器室面积时，应考虑变压器所带负荷发展的可能性，一般按能装设大一级容量的变压器考虑。6、变压器室的通风窗应采用非燃烧材料。7、车间内变电所和民用主体建筑内的附设变电所的可燃性油浸变压器室，应设置容量为100变压器油量的储油池。通常的做法是在变压器油坑内设置厚度大于250mm的卵石层，卵石层底下设置贮油池或者利用变压器油坑内卵石之间的缝隙作为贮油池。8、变压器室的大门一般按变压器外形尺寸加0.5m。当一扇门的宽度为1.5m及以上时，应在大门上开一个小门，小门宽0.8m，高1.88m。9、变压器室通风窗有效面积计算由工业与民用配电设计手册P70可知，其通风窗的面积为2.67m2，出风窗的面积为2.67 m2。出风孔采用固定百叶窗，进风孔采用固定百叶窗加金属网进行计算，通风窗设在下方，出风窗设在上方。30专 业 课 程 设 计 指 导 书 专 业： 机械工程专业方向： 机械制造及其自动化机电学院机械工程系 年12月目 录第一部分 机床主传动系统设计1第一章 概述1第二章 机械制造装备课程设计的方法步骤和要求321 分析研究题目、进行运动设计322 主要零件的计算与初算423 结构设计绘制部件装配草图724 验算主要零件825 绘制正式部件装配图1326 装配图的尺寸标注1427 整理设计内容，编写设计计算说明书16附 录18第二部分 数控工作台机械部分设计22第一章 概述22第二章 工作台结构及参数设计24第三章 步进电机的选择28参考资料30设计说明书书写要求3132第一部分 机床主传动系统设计第一章 概述一. 机械制造装备课程设计的目的机械制造装备课程设计是在学生学完机械制造装备设计课及其它先行课程之后进行的实践性教学环节，是学生进行设计工作的基本训练。目的在于：1、 通过机床主传动系统的机械变速机构设计，使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法；2、 巩固和加深所学理论知识，扩大知识面，并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题；3、 通过机械制造装备课程设计，使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面，得到综合性的基本训练；4、 熟悉有关标准、手册和参考资料的运用，以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。二、机械制造装备课程设计的内容和工作量为满足教学要求，达到上述目的，机械制造装备课程设计的题目一般拟订为通用机床主传动系统的变速箱部件设计。学生应在规定时间内，独立完成下列计算工作量：1、运动设计 学生根据设计任务书所给定的参数和设计要求，在明确所设计机床用途及主要技术性能的基础上，拟订结构网、转速图，确定齿轮齿数，并核算主轴转速误差，画出传动系统图。2、动力设计 根据给定电动机功率，计算主要零件的尺寸，选择材料，验算主要传动件的应力、变形以及寿命等，是否在允许的范围内。3、机构设计 将运动设计所确定的机床主传动系统（其中包括传动轴系、变速机构、主轴组件、换向、制动、操纵机构、润滑密封等）布置在展开图和截面图内，一般要完成零号图纸1张。4、 编写设计计算说明书一份。详细的设计内容和工作量可见和指导教师的具体布置。 三、机械制造装备课程设计的方法步骤和要求（略，详见本指导书第二章。）四、学时分配、计划进度安排 本次课程设计集中安排三周。根据设计工作程度及对学生的要求，计划进度大致安排如下： 1、理解题目，阅读 指导书 ，拟订总体方案，进行运动设计 2天 2、动力设计主要零件的计算和初算 5天 3、结构设计绘制装配草图 2天 4、验算主要零件 1天 5、绘制正式装配图 2天 6、整理、编写设计计算说明书 2天 7、答辩 五、机械制造装备课程设计成绩考核机械制造装备课程设计结束后，由教研室指派有关教师对学生课程设计进行全面考核，重点考核以下几个方面：1、 工作态度、设计中的表现；2、 刻苦钻研精神，独立工作能力，综合运用所学知识能力；3、 设计图纸和说明书质量；4、 答辩时回答问题情况。综合以上情况，评定学生课程设计成绩。成绩分优、良、中、及格、不及格五级。 第二章 机械制造装备课程设计的方法步骤和要求21 分析研究题目、进行运动设计一理解题目学生在接受机械制造装备课程设计题目之后，应仔细阅读机械制造装备课程设计任务书，了解机课程设计的目的、内容、设计步骤和要求。然后在教师指导下开展设计工作。要理解给定的题目，对设计参数进行分析、研究；明确所设计机床的用途和主要技术性能。二拟订主传动系统总体结构方案根据设计题目中所提出的要求及所设计机床的用途，主要技术性能，并参考同类型机床，拟定主传动系统总体结构方案（及其理由），大致包括：传动形式、变速方式、换向及开停机构、制动机构、润滑装置,操纵机构的选择;变速箱的安装定位方式的选择;电机轴与第轴的联接方式等等.三运动设计关于运动参数,已经统一给定,学生不必花费太多时间去研究,但应该明确参数中 的极限转速值nmin和nmax的确定方法,变速级数Z、 值的大小对机床性能的影响,根据给定的运动参数,完成下列工作:1、依据给定参数(nmin、 nmax、Z、),查表确定主轴的各级标准转速,有时要考虑混合公比。2、列出各种结构和结构网,根据有关原则,通过分析,比较,确定其中最佳方案。3、设计转速图,根据拟订转速图的原则,确定速比的绝对值,画出转速图。4、确定齿轮齿数,用计算或查表法确定齿轮齿数.在确定齿数和Sz时应注意:1）控制齿数和Sz =70100,Szmax 120,最小齿轮齿数Zmin 18 20;2）小齿轮齿根和孔壁或键槽处的壁厚a(1.52) m,或Zmin6.5+2T/m,m为齿轮模数,T轴线到键槽的高度.3）保证两轴承孔之间有一定的壁厚a23 m,或Sz2 (D1+D2)/2+a /m,D1,D2分别为相邻两轴承外径. 4) 应保证轴间有足够的中心距,使车床:轴上齿轮不碰轴上摩檫离合器,铣床:不碰电磁制动器.5) 在三联滑移齿轮块中,最大齿轮齿数与其相邻大齿轮齿数之差应4,以保证滑动时顺利通过,不碰撞。6） 选齿数较大的一个作公用齿轮.齿轮齿数确定后,标注在转速图中相应的传动副连线上。5、核算主轴转速误差,齿轮齿数确定后,主轴的各级实际转速即确定,它与主轴的标准转速总会产生一定的误差,应进行核算。误差一般不应该超过10(-1)%,即应满足:n实n标/ n标10(1)%一般将转速误差的核算列成如下的表格形式:计算式n实n标误差允许值10(1)%结论6、绘制传动系统图1）轴,齿轮,离合器,制动器的排列位置,编号应与将要绘制的展开图相一致。2）标写出电动机的型号、功率、转速、皮带轮直径D1、D2;皮带根数要画上;标写轴号、齿轮的齿数模数。3） 展开图的轮廓线、传动件和执行件的画法要符合制图标准规定。22 主要零件的计算与初算 初步计算主要零件的目的,是为了大致确定传动件零件的主要尺寸,如皮带轮直径,齿轮模数,传动轴直径和主轴轴径等,以便绘制主轴箱的轴系展开图。一. 皮带设计皮带设计的已知条件是:电机功率Nd,转速比i,电机转速nd,计算带轮直径D1、D2,皮带的型号,根数Z，压轴力Q等。设计原则是不打滑,有足够的寿命,传递最大功率,具体设计方法步骤可参阅1p68表5.24, p71表5.210。二齿轮模数的初算在计算齿轮模数和传动轴直径时需要用到其计算转速nj和传递功率Ni,因此应先将各种传动轴和有关齿轮的计算转速nj和各传动轴所传递的功率Ni确定下来,以备计算中使用。1) 只算定比、各变速组中小齿轮的模数。2) 选定标准模数,考虑种类少一些,取一种或两种。首先确定主轴的计算转速,再根据主轴的计算转速图上查取各传动轴和各齿轮的计算转速。各轴和齿轮传递的功率Ni=N总 , 总由电机到该传动件各传动副的效率相乘,但不乘入该轴承的效率。效率值见1p4表5.15。一般同一变速组中的齿轮取同一模数,选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲劳强度公式进行初算:式中:mj按接触疲劳强度计算的齿轮模数, mm Nd驱动电机功率, Kw nj计算齿轮的计算转速, rpm i大齿轮齿数与小齿轮齿数之比,i1;Z1小齿轮齿数;m齿宽系数; m=/ (B为齿宽,m为模数)一般m = 610;j许用接触应力,当 45#调质(T235) j =600Mpa (N/mm2) 45#整体淬火(C42) 1100 (N/mm2) 45#高频淬火(G54) 1370 (N/mm2) 40Cr调质(T265) 650 (N/mm2) 40Cr整体淬火(C48) 1250 (N/mm2) 40Cr高频淬火(G52) 1370 (N/mm2)齿轮模数初算后,根据齿轮精度等级所允许的线速度(见1p225表5.452),要核算高速传动齿轮的线速度( )是否超过允许值。三.传动轴直径的初算 传动轴的直径可按下列扭转刚度公式进行计算:或 式中: d危险断面处轴的直径,当有一个键槽时,可增大45%,当有两个键槽时,可增大710% ;花键轴内径可减小7%,计算后要圆整到标准直径系列,花键轴系列标准见1P554表5.817; Tn该轴传递的额定扭矩, N.mm ； Ni该轴传递的功率,Kw nj该轴的计算转速,rpm 该轴每米长度上允许的扭转角; 一般传动轴=0.51; 要求较高的轴 0.10.5o 要求较低的轴 1.52o计算传动轴直径时,尺寸相接近的尽量取一致,以便于加工轴和孔,统一刀具和量具。一般将计算结果列成表格形式,如:轴号Ninjd初d取 花键轴尺寸 备注四. 主轴轴径的确定对通用机床的主轴尺寸参数多由结构上的需要而定,故主轴前轴颈的尺寸按下表所列的统计数据确定。通用机床主轴前轴颈尺寸(mm)机床 主轴的驱动功率(KW)2.8445.55.57.5车床70907010595130铣床6090609075100普通车床主轴前轴颈的直径D1,后轴颈的直径D2及内孔直径d可按统计公式酌定:D1=0.2Dmax15 (mm)D2=(0.70.85)D1 (mm)d=0.1Dmax10 (mm)式中: Dmax最大加工直径,(mm) 由于初步计算是在绘制装配图之前进行,零件的尺寸、形状和位置尚未确定,在绘制正式装配图过程中变化也比较大。因此,各零件尺寸的初算,不详细计算,待装配图绘制之后,还需仔细验算。所以,零件尺寸的初算不用花费过多时间,但齿轮模数计算一定要正确,必要时可以结合类比法确定。23 结构设计绘制部件装配草图 绘制部件装配草图的目的,是大致确定变速箱部件中各主要传动件(如齿轮、轴、轴承、离合器和箱体等)的轮廓尺寸、形状和相对尺寸等。部件装配草图是在主要零件尺寸初算的基础上绘制的,又是作为校核验算零件尺寸的依据、草图绘制不必过分细致,但部件中各主要零件要全,尺寸要准确,布局要合理。 装配草图的设计依据是已确定的主传动系统总体结构方案;传动系统图;零件的计算与初算;参考同类型机床的装配图。一般绘制成1:1的展开图一张,M1:2的截面图一张(主要用于表示轴的空间位置和部分操纵机构)。部件装配草图的画法,可以参考同类型机床的装配图,布置齿轮的轴向位置,研究齿轮的排列方式.如果需要限制轴向尺寸,可采用公用齿轮或齿轮交替布置,或增加定比传动机构。要注意滑移齿轮要有足够的轴向空间,保证滑移齿轮完全脱开后,才进入新的啮合。传动轴及轴上零件的轴向定位方式要简单可靠,又要便于装拆和调整等。根据主轴组件设计的理论知识,参考结构图册或同类型机床的结构,选择合理的主轴组件的结构,包括轴承类型、配置与调整、主轴前端结构(可参考附录3) 、主轴的轴向定位方式等。考虑问题要全面,除传动机构、变速机构外,尚须注意离合器、制动器、操纵机构和润滑密封装置等,都要统盘考虑,选择的形式、布局等要结合截面(或剖视)图,注意空间位置是否会干涉或与移动件相碰撞。草图绘制完毕后,要请指导教师审阅。24 验算主要零件 根据部件装配图所确定的零件尺寸和各零件间的相互位置关系,分析其受力状态,作用力的大小、方向和着力点位置等,对主要零件进行比较精确的验算。为了节省时间减少重复的计算工作,可由指导教师指定验算的零件和验算内容。但学生应明确这些零件一般都是工作情况严重、支承载荷较大。验算时要着重掌握对问题的分析和计算的方法。当验算结果不能满足性能要求时,可以改变零件材料、热处理方法或修改部分结构,甚至有时要改变原设计方案。一.齿轮模数验算一般按接触疲劳强度和弯曲疲劳强度验算,选取某轴上承受载核最大的齿轮,即同材料、同模数齿轮中齿数最少、齿宽最小的齿轮进行验算。验算的已知条件为一对啮合的齿轮齿数Z1、Z2,模数m,齿轮传递的功率N,齿轮的精度等级(如88 7 GB/T10095.12001),齿轮材料为45或40Cr,进行高频淬火G52,转速图。其验算公式为1P258表5.482,表5.483;、 按接触疲劳强度验算、 按弯曲疲劳强度验算 式中 ，、0分别为按接触疲劳强度和按弯曲疲劳强度计算所允许传递的最大功率，Kw；、0分别为在基本条件下，按接触疲劳强度和按弯曲疲劳强度计算的Z1、m所允许传递的功率，Kw；0由1P254表5.480查取；0由1P254表5.481查取。这里基本条件是指：（1）齿轮材料为45钢，调质T235; (2) 非变位直齿圆柱齿轮； （3）齿数之比i=1; (4) 10 （5）小齿轮的计算转数n=1000rpm; (6) 加工装配精确； （7） 寿命系数 。凡不符合上述基本条件者，在实际使用时 ，就要按上述两公式，通过相应的系数进行折算。i大齿轮与小齿轮齿数之比， 尺宽系数 nj该齿轮的计算转数，rpm; K材料的弹性模量，由1P259表5.484；Kcj、Kcw分别为材料的接触和弯曲性能系数，由1P259表5.484。 K1载荷集中系数，由1P259表5.487。 K2动载荷系数，由1P260表5.487。 Ksj、Ksw寿命系数，决定因素较多，计算比较复杂，详见1P259(7)。经计算，在此给定：（车床）（铣床） 啮合角影响系数，非变位齿轮 Ksw0.85啮合角影响系数，非变位齿轮；齿形系数，非变位外啮合直齿圆柱齿轮； N齿轮实际传递的功率，Kw。二传动轴刚度验算选择一根受载最重的传动轴（一般是主轴前一根传动轴，或指导教师制定），核算其装齿轮处产生的挠度y和装轴承处产生的倾角、为什么要进行传动轴刚度的核算？（略，详见1P351：六），验算步骤如下：1.计算轴的平均直径，画出计算简图 机床上等径轴较少，当轴的直径相差不大时，可把轴看作等径轴，采用平均直径（各直径之和除以直径数）来进行计算，即阶梯轴 d平花键轴 d平（d外d内）/2一般常将轴简化为集中载荷下的简支梁，选择该轴上转速最低，受力最大的大齿轮（被动）传入该轴，选择该轴上最小的齿轮（主动）传出，这两个齿轮处的受力为载荷点进行计算。其受力简图为图一。2.计算该轴传递的扭矩Tn; 式中 Ni该轴传递的功率，Kw; nj该轴的计算转速，rpm;3.求作用在装齿轮处B点的力切向力 径向力 式中，d齿轮的分度圆直径，d=mZ;压力角，标准齿轮200 ；摩擦角，4.求作用在装齿轮处C点的力若传入轴、该轴、传出轴三根轴在空间位置的轴心连线夹角小于150 ，可以认为三轴心在同一直线上（如铣床），按照上面求B点力的方法，求出C点力即可。若三轴心不在同一直线上（夹角大于150时）需进行坐标转换，将后一对齿轮（C点）啮合力（、）投影到前一个坐标（关于X、Y的坐标）之后，在进行挠度计算，车床大都属于这种情况。如下图所示：5.计算装齿轮处的挠度应用1P255表5.816公式，由表5.817中查取轴的惯性矩I，E=2.1100kgf/cm2 2.1103N/mm2,在计算中要注意单位的统一，以防出现差错，力的单位用N，长度单位用mm。另外在应用表5.816中公式进行计算时一定要注意计算简图中a、b、x值的相应改变。一般将计算结果列成表格形式（表中给出所有公式）：第（ ）轴装齿轮B、C处挠度计算位置坐标方向由作用在B点的力产生的挠度由作用在C点的力产生的挠度各坐标迭加合成挠度y允许值y结论BX载荷点公式XBB任意点a段内公式XBCXB= XBB XBCyB=(XB2YB2)0.5表5.814合格YYBBYBCYB= YBB YBCCX任意点b段内公式XCB载荷点公式XCCXC= XCB XCCyC=(XC2YC2)0.5表5.814否YYCBYCCYC= YCB YCC第（ ）轴装轴承处(A、D)的倾角计算位置坐标方向由作用在B点的力产生的倾角由作用在C点的力产生的倾角各坐标迭加合成倾角允许值结论AX左支承公式XB左支承公式XCXA =XB XCA=(XA2YA2)0.5表5.814合格YYBYCYA =YB YCDX右支承公式XB右支承公式XCXD =XB YCD=(XD2YD2)0.5表5.814否YYBYCYD =YB YC6.计算轴承处的倾角应用表5.8-16公式进行计算，在计算中同样应注意计算简图中a、b值相应改变。一般将计算结果列成表格形式（表中给出所用公式见P18表格）。三、轴承寿命验算轴承受循环接触应力后产生疲劳剥落（龟裂），多长时间才能剥落，即寿命。寿命是指轴承的内圈、外圈、滚动体三者中。其一出现疲劳剥落即为到寿命，寿命以小时（h）数表示之。应满足 LhT式中，Lh额定寿命。hT工作期限，hT的确定机床大修期为8年，每年工作300天，按每天2班制，每班8小时，则总时数为 83102838000h实际机动时间为1050，则 T30000（0.40.5）1500020000h通常为设计方便，更换不难，取T=10000h即可额定寿命的计算 式中，n轴承（即轴）的计算转速，rpm; 寿命指数，球轴承3，滚子轴承10/3； C额定动负荷，N，查1P670,十四； P当量动负荷，N, P=XFr+YFa式中，Fr径向负荷，N,由求支反力解出； Fa轴向负荷，N； X径向系数，由1P584表5.918； Y轴向系数，由1P584表5.918；轴承寿命是个统计数，大多数（90以上）轴承的实际寿命比它的统计寿命长，如验算结果额定寿命达不到工作期限（相差不太大时），仍可使用，采用提前一、二年更换的办法亦可。25 绘制正式部件装配图根据草图验算的结果进行必要的修改，把该表示出来的零件清晰正确地绘制在正式装配图上。绘制正式装配图时机械制造装备课程设计的重要阶段，是前阶段的工作总结，是设计思想的表达。部件装配图包括展开图和剖面图：一、设计部件装配图时，学生应对下列问题进行全面分析和比较1、选用零件类型、结构、主要尺寸、材料、热处理和该零件在部件中的固定方法等。这些零件包括：齿轮、轴承、离合器、制动器、换向机构、润滑密封装置、各类轴、轴套和箱体等。2、确定部件中各零件的位置、相对位置关系及主要尺寸（定位尺寸、移动件的行程极限位置尺寸、主要配合尺寸等）、联接方法、配合性质以及滚动轴承预紧及其精度选择等。3、零件设计应尽可能遵守标准化、通用化的原则，凡是能用标准件的一定采用标准件，如螺钉、螺帽、轴承、键、垫圈、弹簧、挡圈、销钉、法兰盘等。4、要注意变速箱部件在机床上的定位，安装方法及其加工基面；各传动轴的轴向定位及其间隙调整方法；运动件的润滑及其润滑系统设计；主轴组件的轴向定位、间隙调整、润滑方式；皮带轮的卸载装置；摩擦离合器的调整、受力分析和设计原则等。二、绘制装配图的方法步骤1、在画装配图之前，按部件装配草图的轮廓和结构布置，要统盘考虑全面安排，土面布局要匀称。一般采用1：1的比例，必要时可放大或缩小。然后按传动轴的先后顺序，画出各轴心线的距离，以及各传动轴上的齿轮位置。2、绘制展开图时要结合剖面图，要结合考虑操纵机构、各轴的空间位置、制动器、换向机构等。当然操纵机构等在总布置前应确定方案，由于时间关系，在课程设计中，操纵机构根据情况由指导教师研究确定其形式，学生不必花过多的时间。零件的位置及其相互关系，一般由装配图的“内部向外”画，同时又要考虑装配图的外观轮廓由“外向里”排列。车床主轴箱长、宽、高尺寸比例以6：5：4为宜。3、适当考虑加工工艺性，要注意部件装配工艺的可能性，特别是主轴和其它较长的传动轴。有时就是由于零件的结构工艺性不好或零件组装时无法安装，不得不改变原设计方案。还要注意有调整间隙的组件（如滚动轴承、摩擦离合器和制动器等）要调整方便，易损件容易更换等。4、部件装配图的底图（或微机草图）绘制完成后，应请指导教师审核，方可加深（或出图）。26 装配图的尺寸标注由于设计时间所限，并减少重复工作，在对装配图进行尺寸标注时，可根据指导教师的要求，选择一些尺寸进行标注。这些尺寸大体包括：部件的外形尺寸；性能尺寸；主要联系尺寸；移动件的极限位置尺寸；主要零件间的配合尺寸等，现分别叙述如下：一主要尺寸标注1、外形尺寸：主轴箱部件长、宽、高尺寸；2、性能尺寸：车床主轴中心高HD/2（25）；3、主要联系尺寸：1） 车床主轴中心线和床身对称线距离一般为912;2） 车床中心至主轴箱前面的距离；3） 车床主轴前端锥孔按标准莫氏锥度；4） 铣床主轴中心线至横梁底面距离150；5） 铣床主轴前锥孔锥度7：24，主轴前端外径和孔径为：外径 101.6h5，孔径 57.15外径 88.882h5,孔径 44.456)主轴或一根传动轴的轴向尺寸(成链)4、移动件的轴向位置尺寸：1） 滑移齿轮的极限位置尺寸；2） 拨叉极限摆角（铣床）。5、中心距尺寸：公差按标准侧隙，由1P236表5.460。二主要配合尺寸的标注1、 主轴（滚动）轴承配合：1）三支承的主轴主件车床：前支承（D3182100型）外环与孔配合K6， 中间支承 外环与孔J6，内环与轴径K5， 后支承 外环与孔J7，内环与轴径K6铣床：前支承 外环与孔K6，内环与轴径n6, 中间支承 外环与孔K6，内环与轴径js6, 后支承 外环与孔J7，内环与轴径js6.2)双支承的主轴组件 车床：前支承（D3182100型）外环与孔K7， 后支承 外环与孔J6，内环与轴径k5。2、 传动轴承配合：外环与箱体孔J7，内环与轴径k6。3、 花键轴的配合（例如）：1)、滑动：638H7/f732H12b1212D9f92）、固定：638H12b1212D9f94、 用键传递扭矩时，轴与孔的配合，如80H7/k65、 滑块与拨叉的配合，如12H9/f9三装配图中零件的标注方法对上述尺寸进行标注之后，应对全部基本件进行编号。标准件、通用件和借用件，可只标注其标准代号、规格和数量，而不编排其序号和代号。在编号、标注时应注意以下几点：对上述尺寸进行标注之后，应对全部基本件进行编号。标准件、通用件和借用件，可只标注其标准代号、规格和数量，而不编排其序号或代号。在编号、标注时应注意以下几点：1、 专用件、标准件要分开标注；2、 件号按顺序（逆）时针方向依次标注；3、 件号引线不能交叉。最后画出标题栏和零件明细表（明细表可附在说明书中）。 27 整理设计内容，编写设计计算说明书部件装配图加深之后，仍须对全部设计图纸进行全面仔细检查，如果发现有错误或遗漏，要及时修改或补充。机床课程设计计算说明书，是在整个设计过程中逐步积累而成，平时要注意对计算草稿、方案选取理由、公式系数查找资料的出处、要及时整理记录下来，以免在整理说明书时，重新查找，设计完成后，只是最后稍加整理、修改和编写未完成部分，最后装订成册，附上机床传动系统图和零件明细表。说明书的编写要仔细认真，叙述清楚，说明简练、文理通顺、书写工整，字数在8千1万字左右，一般不应少于20页。在编写时，具体格式顺序要求大致如下： 第1页 目录 第2页 机床课程设计任务书 第3页 设计计算内容说明包括：一、 机床用途及主要技术性能二、 变速箱总体结构方案的拟定三、 运动设计四、 主要零件的设计与计算五、 结构设计因结构设计的主要内容是反映在装配图中，在此可主要说明以下方面的内容：1、箱体长、宽、高轮廓尺寸及有关零件间相互位置尺寸的确定与计算。2、对操纵机构的设计说明：1) 车床应验算在单边拨动时，是否满足不自锁的条件；2) 铣床操纵机构草图的有关计算和说明，包括：a） 转速排列表及对应的转速图；b） 操纵原理图（杠杆比）；c） 凸轮草图。3) 轴转速标牌（列表说明）4) 在结构设计方面其它需要说明的问题等。六、 主要零件验算七、 本设计优缺点分析及改进意见八、 零件明细表1、专用件明细表件 号名 称件 数材 料备 注2、标准件明细表规格代号名称件数标准号备注 九. 主要参考资料1 机床设计手册（2上）2 金属切削机床设计3 金属切削机床概论4 机械零件设计手册5 机床设计图册6 CA6140主轴箱装配图X62W主传动系统装配图附 录1、 标准锥度 锥度K为锥体上两横剖面与两剖面之间长度之比直径之比: K（Dd）/l2tg锥角2的一半称为圆锥斜角常用的专用标准锥度锥角K圆锥角2圆锥斜角标 记1：41：41:121:121:151 ;151:201:207:247: 24 2、 莫氏锥度莫氏锥度号大端名义直径锥度圆锥角2431.2671：19.2540.05194544.3991：190020.05263663.348 1：19.1800.052143、主轴端部件标准尺寸卡口型主轴端部的互换性尺寸国际标准 I S 7021975机床主轴端部与花盘互换性尺寸第三部分;卡口型1) 应用范围本国际标准规定了卡口型车床主轴部和相应花盘的互换性尺寸。ISO 702/III1975号数尺寸34568111520D53.97563.51382.563106.375139.719196.869285.775412.775公差0.008 00.008 0 0.010 00.010 00.012 00.014 00.016 00.620 0D7585104.8133.4171.4235330.2463.6D102112135170220290400540d2121212329364343DH8/h814.2515.919.0523.828.634.941.3d6.46.46.48.410.510.51313d10.410.410.413.516.516.51919E1111131416181921F1620222528354248G5556888H1010101112131515W0.20.20.20.20.20.20.30.3注：未注公差的尺寸的一般公差：0.4mm注：“A”型和“凸轮锁紧”型分别见第一部分和第二部分。2）互换性尺寸2.1 主轴端部铣床主轴端部（内孔锥度7：24）尺寸ISO 推荐标准 R 297 7：24 刀柄锥度1) 序言 下列表格涉及了一些7：24锥度，一方面涉及主轴端部。另一方面涉及刀柄。这种锥度主要是为了铣床主轴端部和相应的刀柄设计，因此，希望制定一个更全面的关于“带7：24锥度的铣床主轴端部”的ISO推荐标准。2）互换性 在螺纹方面，根据螺纹的型式（具有标准螺纹的公制螺纹M或统一标准粗牙螺纹UNC），本ISO推荐标准规定了两种完全不同型式的产品。 为了区别这两种型式，在零件上应打上相应的螺纹标记。每个国家的标准组织可在其国家标准中任意采用其中一种螺纹型式。 以公制尺寸或英制尺寸制造的产品，其他尺寸虽然不完全相同，但完全是可互换的。如果在国家标准中规定验收条件，则应明确规定是按英制尺寸还是按公制尺寸验收产品。3） 主轴端部7：24锥度附录43 铣床主轴端部尺寸（内孔锥度7：24）主轴端部（内孔锥度7：24）尺寸 mm名称N0.30N0.40N0.45N0.50N0.55N0.60D 31.75044045057.15069.85088.900107D h69.93288.882101.6128.570152.4221d H1217.425.332.439.650.460d min171721272735L min 73100120140178220g M12M12M12M16M20M20a min12.51618192538f 5466.780101.6120.6177m min 12.51618192538n max889.512.512.5120/2 min16.52330364861B 15.915.91925.425.425c min889.512.512.512k max16.519.519.526.526.545Z 0.40.40.40.40.40V 0.030.030.030.040.040注： D1基本尺寸。 g1螺纹直径，或者是具有标准螺距的公制螺纹M，或者是明确标明的统一标准粗牙螺纹U（以时为单位的尺寸）。在每种情况下，零件上都应打上适当的M或UNC标记。 紧固刀具用螺孔的位置公差（从理论位置上最大径向偏移）。N0.30、N0.40和N0. 0.75mm；N0.50、N0.55和N0.60为0.100。 拨块在其槽内的装配用M6/h5配合。V表示拨块b1的允许偏心距：即拨块中心平面与主部轴心线的距离。 e)z1=从与定位面相重合的公称位置至量规夹面D1位置的最大允许，允许在定位面两频。第二部分 数控工作台机械部分设计第一章 概述一、课程设计的目的 本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上,进行机电系统设计的初等训练,掌握手册、标准、规范等资料的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.二、任务书1. 设计题目:XY双坐标联动数控工作台设计2. 技术数据按有关技术数据分组如下:组号工作台长 宽 (mm)工作台工作重量 ( N )139029018002400300200034103102300442032025005430330280064403003000745031033008420330350094303504000104004005000工作台行程: X=60100mmY=5080mm脉冲当量:0.050.08mm/P3. 设计要求1) 工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋传动.2) 滚珠丝杠支