【文章內(nèi)容簡介】 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)計說明書 第 10 頁 共 54 頁 4 電動機(jī)的選擇計算 合理的選擇電動機(jī)是正確使用的先決條件。選擇恰當(dāng)，電動機(jī)就能安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運行；選擇得不合適，輕者造成浪費，重者燒毀電動機(jī)。選擇電動機(jī)的內(nèi)容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、啟動轉(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)形式等幾項比較重要的內(nèi)容，因此在這里介紹一下電動機(jī)的選擇方法及使用 [5]。 電動機(jī)選擇步驟 電動機(jī)的選擇一般遵循以下三個步驟： 型號的選擇 電動機(jī)的型號很 多，通常選用異步電動機(jī)。從類型上可分為鼠籠式與繞線式異步電動機(jī)兩種。常用鼠籠式的有 J、 J JO、 JO JO3 系列的小型異步電動機(jī)和JS、 JSQ 系列中型異步電動機(jī)。繞線式的有 JR、 JRO2 系列小型繞線式異步電動機(jī)和 JRQ 系列中型繞線式異步電動機(jī)。 從電動機(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。以內(nèi)掉進(jìn)電動機(jī)內(nèi)部，但是灰塵潮氣還是能侵入電動機(jī)內(nèi)部，它的通風(fēng)性能比較好，價格也比較便宜，在干燥、灰塵不多的地方可以采用。 “J”系列電動機(jī)就 屬于這種防護(hù)形式。 2．封閉式 。這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，定子繞組等都裝在一個封閉的機(jī)殼內(nèi)，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部，但它的密封不很嚴(yán)密，所以還不能在水中工作， “ JO” 系列電動機(jī)屬于這種防護(hù)形式。在農(nóng)村塵土飛揚、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機(jī)。 3． 密封式。這種電動機(jī)的整個機(jī)體都嚴(yán)密的密封起來，可以浸沒在水里工作，農(nóng)村的電動潛水泵就需要這種電動機(jī)。 實際上，農(nóng)村用來帶動水泵、機(jī)磨、脫粒機(jī)、扎花機(jī)和粉碎機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械的小型電動機(jī)大多選用 JO、 JO2 系列電動機(jī)。 在特殊場合可 選用一些特殊用途的電動機(jī)。如 JBS 系列小型三相防爆異步電動機(jī)， JQS 系列井用潛水泵三相異步電動機(jī)以及 DM2 系列深井泵用三相異步電動機(jī)。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 54 頁 功率的選擇 一般機(jī)械都注明應(yīng)配套使用的電動機(jī)功率，更換或配套時十分方便，有的農(nóng)業(yè)機(jī)械注明本機(jī)的機(jī)械功率，可把電動機(jī)功率選得比它大 10%即可（指直接傳動）。一些自制簡易農(nóng)機(jī)具，我們可以憑經(jīng)驗粗選一臺電動機(jī)進(jìn)行試驗，用測得的電功率來選擇電動機(jī)功率。 電動機(jī)的功率不能選擇過小，否則難于啟動或者勉強(qiáng)啟動，使運轉(zhuǎn)電流超過電動機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動機(jī)過熱以致燒損。電動機(jī)的 功率也不能選擇太大，否則不但浪費投資，而且電動機(jī)在低負(fù)荷下運行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費 [6]。 選擇電動機(jī)功率時，還要兼顧變壓器容量的大小，一般來說，直接啟動的最大一臺鼠籠式電動機(jī)，功率不宜超過變壓器容量的 1/3。 轉(zhuǎn)速的選擇 選擇電動機(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，這樣既可以避免傳動損失，又可以節(jié)省占地面積。若一時難以買到合適轉(zhuǎn)速的電動機(jī)，可用皮帶傳動進(jìn)行變速，但其傳動比不宜大于 3。 異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）有 3000r/min、 1500r/min、 1000r/min、750r/min 等。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速一般要低 2%～ 5%，在功率相同的情況下，電動機(jī)轉(zhuǎn)速越低體積越大，價格也越高，而且功率因數(shù)與效率較低；高轉(zhuǎn)速電動機(jī)也有它的缺點，它的啟動轉(zhuǎn)矩較小而啟動電流大，拖動低轉(zhuǎn)速的農(nóng)業(yè)機(jī)械時傳動不方便，同時轉(zhuǎn)速高的電動機(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]。 電動機(jī)型號的確定 本減速器所選擇的參數(shù)如下： 取速度： 1000r/min—— 6 級電動機(jī) 型號： Y132M16 額定功率： 4kw 滿載功率： 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)計說明書 第 12 頁 共 54 頁 工作轉(zhuǎn)速 nω: I 總 =nm/nω=960/= 效率的選擇： 彈性套柱銷聯(lián)軸器： ?1= 6 級精度圓柱齒輪傳動： ?2= 7 級精度圓柱齒輪傳動： ?3= 3 級滾子軸承： ?4= 滾子鏈傳動： ?5= ?總 =η1η2η3η4η5= pd=pω/η 總 = 取錐齒輪傳動比 (低速級 )i1=。i2=i/i1=4 圓柱斜齒輪傳動比 (高速級 )i2=4 鏈輪傳動比 i0= 1 擬定傳動方案選擇電動機(jī) （ 1）傳動方案（一）：運輸帶 F=1500N， v=，卷筒 D=200mm。 （ 2）電動機(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=— 彈性柱銷聯(lián)軸器 ?2=— 6 級精度齒輪的效率 ?3=— 7 級精度齒輪的效率 ?4=— 滾動滾子軸承的效率 ?5=— 滾子鏈傳動 則 ?總 =η1η2η3η4η5= P5= = = kw 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 54 頁 查閱資料可得：取 i=8~60 則 n5=n1i=191(8~60)=1528~11460(r/min) 電動機(jī)符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 1500、 3000，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動比，顯然選擇 3000 r/min 的同步轉(zhuǎn)速電動機(jī)比較合適。 表 電動機(jī)型號 電動機(jī)型號 額定功率 滿載轉(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)計說明書 第 14 頁 共 54 頁 5 軸的設(shè)計 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。本章將討論軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點是軸的設(shè)計問題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計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 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。如車輛軸和滑輪軸（圖 所示）。 2 傳動軸：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。如汽車的傳動軸（圖 所示）。 3 轉(zhuǎn)軸：同時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取： 優(yōu)質(zhì)碳素鋼具有較好的機(jī)械性能，對應(yīng)力集中敏感性較低，價格便宜，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)計說明書 第 15 頁 共 54 頁 普通碳素鋼 Q23 Q275 等。 合金鋼具有較高的機(jī)械性能，對應(yīng)力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理變形小，價格較貴。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?；瑒虞S承的高速軸，采用 20Cr、 20CrMnTi 等。 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對應(yīng)力集中敏感低，價 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 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為軸頸，與傳動零件配合的部份稱為軸頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱為軸肩。 圖 齒輪減速器高速軸 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求有： （ 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)計說明書 第 16 頁 共 54 頁 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和沖擊的場合 [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)生相對轉(zhuǎn)動。常用的固定方式有： （如圖 所示） 鍵聯(lián)接和圓錐銷聯(lián)接見 教材 167。 10— 4 節(jié)。過盈配合是利用軸和零件輪轂孔之間的配合過盈量來聯(lián)接，能同時實現(xiàn)周向和軸向固定，結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，對軸削弱小，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） .軸上沿長度方向開有幾個鍵槽時，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。同一中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 54 頁 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)計時應(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造成應(yīng)力集中，所以對階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過大，在軸徑變化處的過渡圓角半徑不宜過小。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)傳矩由一個傳動件輸入，而由幾個傳動件輸出時，為了減小軸上的 傳矩，應(yīng)將輸入件放在中間。 軸的設(shè)計計算 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算 這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強(qiáng)度。如果還受不大的彎矩時，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)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。對于不大重要的軸，也可作為最后計算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 ： 強(qiáng)度條件：][ 36?? ???? d nPWTp Mpa 設(shè)計公式： nPCn Pd363][ ???? ?（ mm） 軸上有鍵槽：放大： 3~5%一個鍵槽； 7~10%二個鍵槽。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)度計算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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)計說明書 第 18 頁 共 54 頁