电机及拖动基础课程设计

电机及拖动基础课程设计

龙门刨床电动机

目 录

一、设计任务书 .......................... 3 二、直流电机 ............................ 4 三、给定数据 ............................ 6 四、预选电机 ............................ 7 五、作电机负载图 ....................... 11 六、温开校验 ........................... 13 七、机械特性曲线绘制 ................... 14 八、实验心得 ........................... 16 九、参考文献 ........................... 17

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设计任务书

龙门刨床电动机的选择、

龙门刨床的工作循环为：正向启动、正向切削、正向制动、反向起动、快速返回和反向制动六个阶段。设启动加速度为 （A）米/秒；起、制动时间相同；切削速度为（B）米/分；切削时间为（C）秒；切削力为（D）kg；工件重为（E）吨；工作台重为（F）吨；齿条齿距为20毫米；返回速度为正向切削速度的（G）倍；传动效率为（H）%；工作台与桌面的摩擦系数为0.1.注：A-H参数见附表。

要求：

1、预选电动机；

2、设计传动装置，作出传动结构图；

3、求出系统折算到电动机轴上的力矩和转动惯量； 4、作电动机的负载图； 5、校验电动机； 6、写出设计说明书。

指导老师：舒奎 王裕和

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直流电机

1、直流电机简介

电机是利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置。直流电机能将直流电能转换为机械能，或将机械能转换为直流电能。将直流电能转换为机械能的叫做直流电动机，将机械能转换为直流电能的叫做直流发电机。

直流发电机的主要优点是启动性能和调速性能好，过载能力大。因此，应用于对启动和调速性能要求较高的生产机械。 直流发电机主要用作直流电源，攻击直流电动机、电解、电镀等所需的直流电能。

直流电机的主要缺点是结构复杂，使用有色金属多，生产工艺复杂，价格昂贵，运行可靠性差。 2、直流电动机的基本工作原理

驾驭直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。 3、直流电机的结构

直流电机的结构应有定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场。运转时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电

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动势，是直流电动机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢。 4、直流电机的额定值

① 额定功率P（kw）：电机按照规定的工作运行时所能提供的输出功率。

② 额定电压U（V）：电机电枢绕组能过安全工作的最大外加电压或输出电压。

③ 额定电流I（A）：电机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组允许流过的最大电流。

④ 额定转速n（r/min）：电机在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时，电机的旋转速度。

直流电机运行时，如果各个物理量均为额定值，就成电机工作在额定运行状态，亦称为满载运行。在额定运行状态下，电机利用充分，运行可靠，并具有良好的性能。如果电机的电流小于额定电流，称为欠载运行；电机利用不充分，效率低；过载运行，已引起电机过热损坏。根据负载选择电机时，最好使电机接近于满载运行。

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给定数据

1. 工作周期 2. 给定数据

1) 切削速度Vmax33米/分 2) 启动加速度为a起0.5米/秒2 3) 切削时间t切13秒 4) 切削力F切14000N 5) 工件重ma3吨

6) 工作台重mT6吨 7) 齿条齿距为20毫米 8) 返回速度V返39.6米/分 9) 传动效率71% 10) 摩擦系数0.1 11) 起、制动时间相同

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预选电机

1.计算折算到电机轴上的静负载图 a) 正向起动

起动时间 （33米/分=0.55米/秒）

t1Vmax/a起1.1秒

b) 摩擦力

f1(m3Tma)109.88820N c) 加速度

由F1f1(mTma)a起 得F113320N

）功率

P1F1Vmax/10318.3W ）距离

S10.5a2起t10.3025m ．正向切削 ）时间

t2t切13秒

）速度

V2Vmax0.55米/秒

）切削力

F2F切14000N

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d e 2 a b c d）摩擦力

f2f18820N

e）功率

P2(F2f2)Vmax/17677.46W f）距离

S2Vmaxt27.15m

3．正向制动 a）减速度

a制a起0.5米/秒2 b）摩擦力 f3f18820N

c）制动力

由F3f3(mTma)a制 得F34320N d）时间t3t11.1秒 e）距离

S3Vmaxt30.5a制t230.6050.30250.3025m f）功率

P3F3Vmax1686.96W 4．反向起动 a）速度

V返1.15Vmax0.6325米/秒

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b）时间 t4t11.1秒 c）加速度

2 a返V返/t40.575米/秒 d）起动力

由F4(mTma)a返f1 得F413995N e）功率

P4F4V返/12467.38W f）距离

S40.5a2返t40.347875m 5．反向制动 a）时间 t5t41.1秒 b）减速度 a减a制0.5米/秒2 c）距离

S5V返t50.5a减t250.695750.30250.39325m d）制动力

F5(mTma)a减4500N e）功率

P5F5V返2020.8375W

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6.平均功率 PzolPiti/ti2877.92W

则初选功率： PN(1.11.6)Pzol3165.7W4604.7W

7.确定电机及实际转速（取n=1500r/min） a）电机型号Y112M-4 b）电机功率4KW c）额定电流8.8A e）额定转速1400r/min f）效率80.5% g) 功率因数0.8

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作电动机负载图

1. 正向起动 摩擦转矩

Tf9.55f1Vmax/n2406.6Nm

起动转矩 T1TfTa6832.4Nm

正向切削

T29.55P2/n2609.97Nm 正向制动 T3TaTf37.54Nm

2. 反向起动 摩擦转矩

Tf9.55f1V返/1.3n2308.82Nm 起动转矩 T4TfT28498.32Nm

3. 反向制动 T5T2Tf3330.Nm

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负载图如图所示：

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温开校验

通过之前的数据以及计算可得

Tdx(Titi/ti)212[(T12t1T22t2T32t3T42t4T52t5T62t6T72t7T82t8)2/(t1t2t3t4t5t6t7t8)]1 =1958.9777N•m

平均转矩 TdxTN额定

确定了平均转矩的关系，可以得到有效的温开校验结果。

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机械特性曲线绘制

1.正向起动：电阻

电压 稳速 机械特性

2.正向制动：方法 电阻 机械曲线 3.反向起动：电阻 电压 稳速 机械特性 4. 反向制动：电阻 电压 机械曲线

通过机械特性绘制的步骤，计算并绘制出刨床电动机的机械特性曲线，如图所示：

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为充分利用电动机容量，同时满足负载对电动机的要求，龙门刨床主拖动电动机运行时的机械特性应与负载机械特性配合，即电动机机械特性应靠近并位于负载机械特性之上

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实验心得

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.一周的课程设计结束了，在这一周里，我体会到了很多，也收获了很多。

从刚开始老师的讲解和给出的一些参数开始。进行忙碌的计算和记录。然后通过在图书馆以及网上查阅相关资料，做更深一步的了解。最后进行检查，制作，整理和装订。

总体来说，这次课程设计很充实，也让我深深体会到了要完成一件事情的艰辛。当遇到困难的时候应该努力思考怎样解决它，而不是去依靠其他人，勇敢面对，这样你才会收获很多。弄懂了，自然就会了。

最后要感谢老师给了我们这次机会，让我们能充分锻炼自己的能力。在今后的日子里，我也会更加努力学习。

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参考文献

【1】《电子技术基础模拟部分》 康光华 高等教育出版社 【2】《电气传动自动化技术手册》 天津电气传动设计研究所

【3】《电气工程师手册》 电气工程师手册第二版编辑委员会

【4】《自动控制系统》 谢宗安 重庆大学出版社 【5】《电力电子技术》 杨威 张金栋 重庆大学出版社 【6】《自动控制原理》 晁秦 重庆大学出版社 【7】《电力拖动基础》 杨长能 重庆大学出版社

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