【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 BZZZZylF X L X L llEI LX l L X L lFEI LFEIFmmEI???? ? ???????? ? ? ? ????? 綜上所述：可得 y1＜ y2。 ∴選 a 方案。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 54 頁(yè) 4 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 合理的選擇電動(dòng)機(jī)是正確使用的先決條件。選擇恰當(dāng)，電動(dòng)機(jī)就能安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行；選擇得不合適，輕者造成浪費(fèi)，重者燒毀電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、防護(hù)形式、結(jié)構(gòu)形式等，但是結(jié)合具體情況，需要選擇的通常只是功率、轉(zhuǎn)速、防護(hù)形式等幾項(xiàng)比較重要的內(nèi)容，因此在這里介紹一下電動(dòng)機(jī)的選擇方法及使用 [5]。 電動(dòng)機(jī)選擇步驟 電動(dòng)機(jī)的選擇一般遵循以下三個(gè)步驟： 型號(hào)的選擇 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)很 多，通常選用異步電動(dòng)機(jī)。從類(lèi)型上可分為鼠籠式與繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)兩種。常用鼠籠式的有 J、 J JO、 JO JO3 系列的小型異步電動(dòng)機(jī)和JS、 JSQ 系列中型異步電動(dòng)機(jī)。繞線(xiàn)式的有 JR、 JRO2 系列小型繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)和 JRQ 系列中型繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)。 從電動(dòng)機(jī)的防護(hù)形式上又可分為以下幾種： 1．防護(hù)式。這種電動(dòng)機(jī)的外殼有通風(fēng)孔，能防止水滴、鐵屑等物從上面或垂直方向成 45186。以?xún)?nèi)掉進(jìn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，但是灰塵潮氣還是能侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，它的通風(fēng)性能比較好，價(jià)格也比較便宜，在干燥、灰塵不多的地方可以采用。 “J”系列電動(dòng)機(jī)就 屬于這種防護(hù)形式。 2．封閉式 。這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，定子繞組等都裝在一個(gè)封閉的機(jī)殼內(nèi)，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，但它的密封不很?chē)?yán)密，所以還不能在水中工作， “ JO” 系列電動(dòng)機(jī)屬于這種防護(hù)形式。在農(nóng)村塵土飛揚(yáng)、水花四濺的地方（如農(nóng)副業(yè)加工機(jī)械和水泵）廣泛地使用這種電動(dòng)機(jī)。 3． 密封式。這種電動(dòng)機(jī)的整個(gè)機(jī)體都嚴(yán)密的密封起來(lái)，可以浸沒(méi)在水里工作，農(nóng)村的電動(dòng)潛水泵就需要這種電動(dòng)機(jī)。 實(shí)際上，農(nóng)村用來(lái)帶動(dòng)水泵、機(jī)磨、脫粒機(jī)、扎花機(jī)和粉碎機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械的小型電動(dòng)機(jī)大多選用 JO、 JO2 系列電動(dòng)機(jī)。 在特殊場(chǎng)合可 選用一些特殊用途的電動(dòng)機(jī)。如 JBS 系列小型三相防爆異步電動(dòng)機(jī)， JQS 系列井用潛水泵三相異步電動(dòng)機(jī)以及 DM2 系列深井泵用三相異步電動(dòng)機(jī)。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 54 頁(yè) 功率的選擇 一般機(jī)械都注明應(yīng)配套使用的電動(dòng)機(jī)功率，更換或配套時(shí)十分方便，有的農(nóng)業(yè)機(jī)械注明本機(jī)的機(jī)械功率，可把電動(dòng)機(jī)功率選得比它大 10%即可（指直接傳動(dòng)）。一些自制簡(jiǎn)易農(nóng)機(jī)具，我們可以憑經(jīng)驗(yàn)粗選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，用測(cè)得的電功率來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)功率。 電動(dòng)機(jī)的功率不能選擇過(guò)小，否則難于啟動(dòng)或者勉強(qiáng)啟動(dòng)，使運(yùn)轉(zhuǎn)電流超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱以致燒損。電動(dòng)機(jī)的 功率也不能選擇太大，否則不但浪費(fèi)投資，而且電動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費(fèi) [6]。 選擇電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，還要兼顧變壓器容量的大小，一般來(lái)說(shuō)，直接啟動(dòng)的最大一臺(tái)鼠籠式電動(dòng)機(jī)，功率不宜超過(guò)變壓器容量的 1/3。 轉(zhuǎn)速的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)盡量與工作機(jī)械需要的轉(zhuǎn)速相同，采用直接傳動(dòng)，這樣既可以避免傳動(dòng)損失，又可以節(jié)省占地面積。若一時(shí)難以買(mǎi)到合適轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，可用皮帶傳動(dòng)進(jìn)行變速，但其傳動(dòng)比不宜大于 3。 異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）有 3000r/min、 1500r/min、 1000r/min、750r/min 等。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般要低 2%～ 5%，在功率相同的情況下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低體積越大，價(jià)格也越高，而且功率因數(shù)與效率較低；高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)也有它的缺點(diǎn)，它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小而啟動(dòng)電流大，拖動(dòng)低轉(zhuǎn)速的農(nóng)業(yè)機(jī)械時(shí)傳動(dòng)不方便，同時(shí)轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)軸承容易磨損。所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一般選用 1500r/min 的電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)速也比較高，但它的適應(yīng)性較強(qiáng)，功率也比較高 [7]。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定 本減速器所選擇的參數(shù)如下： 取速度： 1000r/min—— 6 級(jí)電動(dòng)機(jī) 型號(hào)： Y132M16 額定功率： 4kw 滿(mǎn)載功率： 960r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距 /額定轉(zhuǎn)距： 最大轉(zhuǎn)距 /額定轉(zhuǎn)距： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 54 頁(yè) 工作轉(zhuǎn)速 nω: I 總 =nm/nω=960/= 效率的選擇： 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器： ?1= 6 級(jí)精度圓柱齒輪傳動(dòng)： ?2= 7 級(jí)精度圓柱齒輪傳動(dòng)： ?3= 3 級(jí)滾子軸承： ?4= 滾子鏈傳動(dòng)： ?5= ?總 =η1η2η3η4η5= pd=pω/η 總 = 取錐齒輪傳動(dòng)比 (低速級(jí) )i1=。i2=i/i1=4 圓柱斜齒輪傳動(dòng)比 (高速級(jí) )i2=4 鏈輪傳動(dòng)比 i0= 1 擬定傳動(dòng)方案選擇電動(dòng)機(jī) （ 1）傳動(dòng)方案（一）：運(yùn)輸帶 F=1500N， v=，卷筒 D=200mm。 （ 2）電動(dòng)機(jī)的選擇 ① 由公式 P1=Fv=1500= kw n1= = =191r/min ② 求電機(jī)功率 P5 P=P 電 η η=ηaηbη齒 2ηz3 P=Fv 查閱資料可得：選取 ?1=— 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 ?2=— 6 級(jí)精度齒輪的效率 ?3=— 7 級(jí)精度齒輪的效率 ?4=— 滾動(dòng)滾子軸承的效率 ?5=— 滾子鏈傳動(dòng) 則 ?總 =η1η2η3η4η5= P5= = = kw 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 共 54 頁(yè) 查閱資料可得：取 i=8~60 則 n5=n1i=191(8~60)=1528~11460(r/min) 電動(dòng)機(jī)符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 1500、 3000，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)比，顯然選擇 3000 r/min 的同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)比較合適。 表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 極數(shù) (額定轉(zhuǎn)矩 )堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 (額定轉(zhuǎn)矩 ) Y100L1－ 4 kw 1420 r/min 4 kw kw 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 54 頁(yè) 5 軸的設(shè)計(jì) 機(jī)器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來(lái)支承，才能正常工作，因此軸是機(jī)械中不可缺少的重要零件。本章將討論軸的類(lèi)型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點(diǎn)是軸的設(shè)計(jì)問(wèn)題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強(qiáng)度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素 [8]。 軸的分類(lèi) 按軸受的載荷和功用可分為： 1 心軸：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件。如車(chē)輛軸和滑輪軸（圖 所示）。 2 傳動(dòng)軸：只承受扭矩不承受彎矩 或承受很小的彎矩的軸 ,主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩。如汽車(chē)的傳動(dòng)軸（圖 所示）。 3 轉(zhuǎn)軸：同時(shí)承受彎矩和扭矩的軸，既支承零件又傳遞轉(zhuǎn)矩。如減速器軸（圖 所示）。 圖 心軸 圖 傳動(dòng)軸 圖 轉(zhuǎn)軸 軸的材料 主要承受彎矩和扭矩。軸的失效形式是疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。軸的材料從以下中選?。? 優(yōu)質(zhì)碳素鋼具有較好的機(jī)械性能，對(duì)應(yīng)力集中敏感性較低，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。例如： 3 4 50 等優(yōu)質(zhì)碳素鋼。一般軸采用 45 鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)或正火處理；有耐磨性要求的軸段，應(yīng)進(jìn)行表面淬火及低溫回火處理。輕載或不重要的軸，使用中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 54 頁(yè) 普通碳素鋼 Q23 Q275 等。 合金鋼具有較高的機(jī)械性能，對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理變形小，價(jià)格較貴。多使用于要求重量輕和軸頸耐磨性的軸。例如：汽輪發(fā)電機(jī)軸要求，在高速、高溫重載下工作，采用 27Cr2Mo1V、 38CrMoAlA 等。滑動(dòng)軸承的高速軸，采用 20Cr、 20CrMnTi 等。 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感低，價(jià) 格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機(jī)中的曲軸 [9]。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖 所示為一齒輪減速器中的的高速軸。軸上與軸承配合的部份稱(chēng)為軸頸，與傳動(dòng)零件配合的部份稱(chēng)為軸頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱(chēng)為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱(chēng)為軸肩。 圖 齒輪減速器高速軸 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求有： （ 1）便于軸上零件的裝配 軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。 為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸， 中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強(qiáng)度軸。 （ 2）保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 共 54 頁(yè) 軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位 [10]。 1）軸向定位的固定 軸肩 或軸環(huán) ： 軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用軸肩定位會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸徑的突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸向力較大的場(chǎng)合。定位軸肩的高度 h=(—)d， d 為與零件相配處的軸徑尺寸。 要求 r 軸 R 孔 或 r 軸 C 孔 套筒和 圓螺母 定位套筒用于軸上兩零件的距離較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 定位可靠。圓螺母用于軸上兩零件距離較大，需要在軸上切制螺紋，對(duì)軸的強(qiáng)度影響較大。 彈性擋圈和緊定螺釘 這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場(chǎng)合。 軸端擋圈圓錐面：軸端擋圈與軸肩、圓錐面與軸端擋圈聯(lián)合使用，常用于軸端起到雙向固定。裝拆方便，多用于承受劇烈振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)合 [11]。 2）周向定位和固定 軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的固定方式有： （如圖 所示） 鍵聯(lián)接和圓錐銷(xiāo)聯(lián)接見(jiàn) 教材 167。 10— 4 節(jié)。過(guò)盈配合是利用軸和零件輪轂孔之間的配合過(guò)盈量來(lái)聯(lián)接，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)周向和軸向固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，對(duì)軸削弱小，裝拆不便。成型聯(lián)接是利用非圓柱面與相同的輪轂孔配合，對(duì)中性好，工作可靠，制造困難應(yīng)用少。 圖 軸上零件固定方式 （ 3）具有良好的制造和裝配工藝性 1） .軸為階梯軸便于裝拆。軸上磨削和車(chē)螺紋的軸段應(yīng)分別設(shè)有砂輪越程槽和螺紋退刀槽。 2） .軸上沿長(zhǎng)度方向開(kāi)有幾個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線(xiàn)上。同一中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 54 頁(yè) 根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都應(yīng)有 45176。的倒角。為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。 （ 4）減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況 軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少應(yīng)力集中，以提高軸的疲勞強(qiáng)度，尤為重要。軸截面尺寸突變處會(huì)造成應(yīng)力集中，所以對(duì)階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過(guò)大，在軸徑變化處的過(guò)渡圓角半徑不宜過(guò)小。盡量不在軸面上切制螺紋和凹槽以免引起應(yīng)力集中。盡量使用圓盤(pán)銑刀。此外，提高軸的表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，采用表面碾壓、噴丸和滲碳淬火等表面強(qiáng)化方法，均可提高軸的疲勞強(qiáng)度。 當(dāng)傳矩由一個(gè)傳動(dòng)件輸入，而由幾個(gè)傳動(dòng)件輸出時(shí)，為了減小軸上的 傳矩，應(yīng)將輸入件放在中間。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 這種方法是只按軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度。如果還受不大的彎矩時(shí)，則采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。 并且 應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。 在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。對(duì)于不大重要的軸，也可作為最后計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 ： 強(qiáng)度條件：][ 36?? ???? d nPWTp Mpa 設(shè)計(jì)公式： nPCn Pd363][ ???? ?（ mm） 軸上有鍵槽：放大： 3~5%一個(gè)鍵槽； 7~10%二個(gè)鍵槽。并且取標(biāo)準(zhǔn)值 式中： [τ ]—— 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（ N/mm2）， C 為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 通過(guò)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 共 54 頁(yè)