畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單向牽引式變頻調(diào)速測(cè)控裝置設(shè)計(jì)

1、 貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 66 頁目錄單向牽引式變頻調(diào)速測(cè)控裝置設(shè)計(jì)iii摘 要iii第一章前言31.1設(shè)計(jì)內(nèi)容31.2設(shè)計(jì)要求31.3需要完成的任務(wù)31.4設(shè)計(jì)的目的和意義3第二章整體方案設(shè)計(jì)32.1傳動(dòng)設(shè)計(jì)32.2結(jié)構(gòu)布置32.3控制原理32.4控制設(shè)計(jì)3第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型33.1電動(dòng)機(jī)的選型33.1.1電動(dòng)滾筒的選型33.1.2電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算33.1.3電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇33.2減速器的選型33.2.1減速器額定扭矩的確定33.2.2減速器額定轉(zhuǎn)速的確定33.2.3減速器傳動(dòng)比的確定33.2.4減速器傳遞功率的確定33.2.5減速器型號(hào)的選擇33.3離合器的選型33.3.1磁

2、粉離合器結(jié)構(gòu)及工作原理33.3.2磁粉離合器的特性33.3.3磁粉離合器的選擇33.4制動(dòng)器的選型33.4.1磁粉制動(dòng)器的工作原理優(yōu)點(diǎn)33.4.2磁粉制動(dòng)器的選擇33.5聯(lián)軸器的選型33.5.1聯(lián)軸器的作用及常用聯(lián)軸器33.5.2凸緣聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及特性33.5.3lk11系列單節(jié)凸緣聯(lián)軸器33.5.4電機(jī)輸出端與離合器輸入端聯(lián)軸器的選型33.5.5離合器輸出端與減速器輸入端聯(lián)軸器的選型33.5.6減速器輸出端與電動(dòng)滾筒輸入端聯(lián)軸器的選型33.6平鍵聯(lián)接的選型及驗(yàn)算33.6.1電機(jī)輸出端平鍵的選型及驗(yàn)算33.6.2離合器伸出軸平鍵的選型及驗(yàn)算33.6.3減速器輸入軸平鍵的選型及驗(yàn)算33.6.4減

3、速器輸出軸平鍵的選型及驗(yàn)算33.6.5制動(dòng)器輸出軸平鍵的選型及驗(yàn)算33.7鋼絲繩的選型33.7.1鋼絲繩拉力的計(jì)算33.7.2鋼絲繩型號(hào)的選擇33.8軌道的選型33.8.1 軌道類型的選擇33.8.2托輥的選型33.9小車的設(shè)計(jì)33.9.1小車車體的設(shè)計(jì)33.9.2小車鋼絲繩接口的設(shè)計(jì)33.9.3電子元件安裝盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)33.10角鋼的選型33.11槽鋼的選型33.12軌道的設(shè)計(jì)33.12電動(dòng)滾筒支座的設(shè)計(jì)3第四章 控制設(shè)計(jì)及設(shè)備選型34.1控制內(nèi)容及控制需求34.2變頻器的選型34.2.1變頻器的工作原理34.2.2變頻器的選型34.2.3變頻器主要參數(shù)34.2.4變頻器外型尺寸34.3可編

4、程控制器的選型34.3.1可編程控制器概況34.3.2可編程控制器的結(jié)構(gòu)及配置34.3.3可編程控制器的選型34.4 低壓電器的選型34.4.1低壓電器概述34.4.2熔斷器的選型34.4.3主令電器的選型34.4.4交流接觸器的選型34.4.5繼電器的選型34.4.6速度傳感器的選型34.5基本控制電路34.6控制流程圖3第五章 總結(jié)3參考文獻(xiàn)3致謝3附錄3單向牽引式變頻調(diào)速測(cè)控裝置設(shè)計(jì) 摘 要本設(shè)計(jì)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，按給定條件和要求設(shè)計(jì)單向牽引式變頻調(diào)速測(cè)控裝置，本裝置通過plc進(jìn)行pid運(yùn)算，再利用變頻器變頻調(diào)速，使小車的速度在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定大小并具備相當(dāng)?shù)木纫?，此外，本裝置還要求具

5、有一定的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制功能。本設(shè)計(jì)主要包含：總體方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制設(shè)計(jì)等三個(gè)模塊。其中總體方案設(shè)計(jì)主要解決的是課題總體方案的可行性的問題，是整個(gè)設(shè)計(jì)的綱領(lǐng)和核心；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要解決測(cè)控裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體尺寸、結(jié)構(gòu)及材料等方面的問題，是整個(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和支柱；控制設(shè)計(jì)主要解決的是測(cè)控裝置的控制方面的問題，此模塊是整個(gè)測(cè)控裝置的關(guān)鍵，是本方案可行性的保證也是實(shí)現(xiàn)本方案的主要手段。本設(shè)計(jì)是一個(gè)集機(jī)械、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、測(cè)試及控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多門學(xué)科為一體的綜合性課題，其著重運(yùn)用本科所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識(shí)，并通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的構(gòu)建和設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，從而提高學(xué)生運(yùn)用網(wǎng)

6、絡(luò)通信的能力和分析與解決工程技術(shù)問題的能力。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 pid運(yùn)算 遠(yuǎn)程監(jiān)控 閉環(huán)控制回路 one-way frequency control traction control device abstractthe design combines the teaching content, according to the given conditions and to design a one-way tractor-frequency speed control device, the device through the plc to pid operation, re-use i

7、nverter frequency control, so that cars speed within a specified time up to the required size and with considerable precision, in addition, the device also requires a certain degree of remote monitoring and control functions. this design mainly includes: the overall design, structure design and cont

8、rol design of three modules. overall design of which is the main issue addressed the feasibility of the overall program, it is the design of the program and the core; structural design of the main implementing agencies to solve specific measurement and control equipment size, structure and materials

9、, etc., it is the basis for the design and pillar; control design is the main settlement monitoring device control issues, this module is the key to the monitoring device is to ensure the feasibility of this program is the primary means to achieve this program. this design is a set of mechanical, el

10、ectronic technology, sensor technology, testing and control technology, network communication technology and many other subjects as an integrated subject, its emphasis on undergraduate use of the basic theory, expertise, and through the remote control system construction and design, to develop stude

11、nts practical ability and creativity to enhance the capacity of students to use network traffic and analyze and solve engineering problems.keywords：frequency pid operation remote monitoring closed-loop controlcircuit第一章 前言1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容產(chǎn)品重量40kg，要求在50m范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)，其中30m為測(cè)試范圍段，即在30m范圍內(nèi)必須保證100.5m/s的速度要求，產(chǎn)品勻速運(yùn)動(dòng)

12、過程即為測(cè)試產(chǎn)品參數(shù)的技術(shù)條件。在直線運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)行速度應(yīng)可調(diào)節(jié)，最高不超過15m/s。因此整個(gè)裝置設(shè)計(jì)包括了傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)、精度、控制等方面。1.2設(shè)計(jì)要求整個(gè)過程要求計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，并能對(duì)運(yùn)行過程進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。裝置設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。1.3需要完成的任務(wù)（1）完成檢測(cè)裝置總體方案設(shè)計(jì)；（2）完成控制部分方案設(shè)計(jì)；（3）完成控制程序深化設(shè)計(jì)。1.4設(shè)計(jì)的目的和意義 本設(shè)計(jì)課題結(jié)合專業(yè)方向和教學(xué)內(nèi)容，對(duì)速度測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，按給定條件和要求完成測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并進(jìn)行系統(tǒng)精度驗(yàn)算和經(jīng)濟(jì)性分析。本課題以速度的測(cè)試及控制為背景，涉及了機(jī)械制造、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、測(cè)試及控制技術(shù)，

13、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多門學(xué)科，著重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用本科所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識(shí)，提高分析與解決工問題的能力。并通過具體方案的構(gòu)建和設(shè)計(jì)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力。第二章 整體方案設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)課題要求，本設(shè)計(jì)采用變頻電機(jī)帶動(dòng)和鋼絲繩牽引的傳動(dòng)方式及托輥軌道作為載體。2.2結(jié)構(gòu)布置根據(jù)課題要求及傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，本測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置如圖（2-1） 圖 2-11 電動(dòng)滾筒 2 鋼絲繩 3引導(dǎo)裝置 4 托輥 5 平板小車 6 減速箱7 離合器 8電動(dòng)機(jī) 2.3控制原理由設(shè)計(jì)內(nèi)容知控制對(duì)象只有一個(gè)，就是小車的速度，而小車的速度又直接由右邊的滾筒轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，故控制對(duì)象可轉(zhuǎn)為滾筒的轉(zhuǎn)速?？刂瓶蚣苋鐖D

14、（2-2）滾筒電流變送器ad轉(zhuǎn)換卡速度傳感器plcpid模塊交變電機(jī)變頻器 圖2-2控制過程描述如下：（1）啟動(dòng)交變電機(jī)（2）變頻器plc的控制下以一定的規(guī)律提高電源頻率，從而提高電機(jī)轉(zhuǎn)速（3）當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)一定值時(shí)閉合離合器帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)（4）速度傳感器將滾筒的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電流通過ad轉(zhuǎn)換卡后變?yōu)閜lc能識(shí)別的信號(hào)并輸入plc的輸入端（5） plc將輸入端數(shù)據(jù)與設(shè)定值比較后輸出一控制信號(hào)并傳遞給pid模塊的輸入端（6）pid模塊通過運(yùn)算得到最終的控制信號(hào)并輸送給變頻器（7）變頻器根據(jù)控制信號(hào)改變電源頻率即改變滾筒的轉(zhuǎn)速（8）滾筒轉(zhuǎn)速到達(dá)設(shè)定值，板車勻速運(yùn)動(dòng)（此階段在板車運(yùn)行10米前完成）（9

15、）板車運(yùn)動(dòng)到40米處觸發(fā)另一傳觸發(fā)感器，并將一開關(guān)信號(hào)送給plc輸入端（10）plc控制右端離合器松開，左端制動(dòng)器啟動(dòng)，板車制動(dòng)（11）控制完成2.4控制設(shè)計(jì)根據(jù)課題內(nèi)容，要求小車在50m范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)，其中30m為測(cè)試范圍段，即在30m范圍內(nèi)必須保證100.5m/s的速度要求。故須對(duì)小車進(jìn)行速度及加速度的控制，保證其速度在前10m內(nèi)達(dá)到10m/s。由位移公式： 及速度公式：v=at 將s=10m v=10m/s代入公式，即可算得加速度a=5m/s2由上畫出小車的速度-位移圖和加速度-位移圖如下： 速度-位移圖 加速度-位移圖控制關(guān)鍵：1小車速度在10m前須達(dá)到10m/s2速度精度為0

16、.5m/s3小車加速度不能過高第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型3.1電動(dòng)機(jī)的選型3.1.1電動(dòng)滾筒的選型本設(shè)計(jì)選用如圖3-1所示yzwii型外裝式電動(dòng)滾筒。 圖3-1滾筒的安裝尺寸簡圖如下： 圖3-2滾筒選型參數(shù)如表3-1： 表3-1 滾筒的選型的主要參考參數(shù)為滾筒的直徑d和滾筒的重量m。當(dāng)滾筒直徑d越小時(shí)，所需電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速則越大。當(dāng)滾筒直徑過大時(shí)，則滾筒的質(zhì)量便會(huì)太大，電動(dòng)機(jī)要將其加速啟動(dòng)時(shí)，會(huì)消耗過大的功率，使電動(dòng)機(jī)的選型參數(shù)提高。綜合上述因素，本設(shè)計(jì)選取直徑d=400mm，有效長度b=650mm的滾筒，滾筒的質(zhì)量m=300kg，滾筒的其余參數(shù)見表格3-13.1.2電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算小車的質(zhì)量初定

17、為60kg，由控制設(shè)計(jì)知小車的加速度a=10m/s，小車的最大速度v=10m/s2。由加速度公式：a=fm ，得 f=am=560=300n由功率公式：p=v.f ，得小車消耗的最大功率電動(dòng)滾筒的計(jì)算參數(shù):d=400mm , m=300kg ，令電動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中心為滾筒的外圓。由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式：j=mr2 ，得 電動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=3000.22=12kg.m2由角加速度公式：=ar 得 電動(dòng)滾筒的角加速度由轉(zhuǎn)矩公式：m=.j 得 電動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)矩由角速度公式：=vr 得 電動(dòng)滾筒的角速度由功率公式：p=.m 得 單一電動(dòng)滾筒消耗的功率令安全系數(shù)=1.2，得電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率為 3.1.3電動(dòng)機(jī)

18、型號(hào)的選擇 由于本課題中的速度調(diào)節(jié)選用的式變頻調(diào)速，故選擇的電動(dòng)機(jī)為變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。而本設(shè)計(jì)采用的電動(dòng)機(jī)為如下圖所示yvp系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。 圖3-3產(chǎn)品概述：yvp系列電機(jī)絕緣等級(jí)為b級(jí)（可選f，h級(jí)）；防護(hù)等級(jí)為ip44級(jí)，派生產(chǎn)品有變頻調(diào)速電磁制動(dòng)電機(jī)，變頻調(diào)速軌道電機(jī)，變頻調(diào)速紡織電機(jī)，可附帶各種光電編碼器，安裝形式：同y3 系列。產(chǎn)品型號(hào)含義：極數(shù)變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī) yvp 160 m 2 - 2鐵芯長度代號(hào)機(jī)座號(hào)(中心高mm）機(jī)座長度代號(hào)根據(jù)3.1.2電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算，故在表3-2中選取功率為45kw、極數(shù)為4的電機(jī)，電機(jī)型號(hào)為：yvp 225 1178 2-

19、4。下表數(shù)據(jù)為380v，50hz供電，額定載荷條件下的平均值 表3-2功率（kw） 2 極4 極機(jī)座號(hào)額定轉(zhuǎn)矩n.m電流（a）機(jī)座號(hào)額定轉(zhuǎn)矩n.m電流（a） 45225m 143.2 82.5225m286 88.4電機(jī)的安裝簡圖如圖3-4： 圖3-4電機(jī)的安裝尺寸如下表所示：表3-3電機(jī)座號(hào)極數(shù) 安 裝 尺 寸h abcdefgdgktmnps225m4 6 8225356311149601401811531954003504508續(xù)表電機(jī)座號(hào)極數(shù) 外 型 尺 寸（參考值）ab acadhdhfl5356109501020225m4 6 8435475345530注：1. 80,90機(jī)座無吊

20、環(huán)，立式安裝（v1）形式的180以上機(jī)座有對(duì)稱雙吊環(huán)，風(fēng)罩上部另加風(fēng)帽 2 凸緣端蓋上s為通孔，h200時(shí) =45 ，4控均布； h255時(shí)=22.5 ，8孔均布。 3 凸緣端蓋的凸緣配合面軸伸肩的距離為0。 4 h160機(jī)座出線盒靠肩伸端。3.2減速器的選型3.2.1減速器額定扭矩的確定由于減速器直接與電動(dòng)滾筒連接，故減速器傳遞的扭矩應(yīng)為加速小車和兩個(gè)電動(dòng)滾筒所需要的全部扭矩。小車所需的扭矩為： 由此得減速器的額定扭矩為：3.2.2減速器額定轉(zhuǎn)速的確定 由于減速器直接帶動(dòng)電動(dòng)滾筒，故滾筒所需最大轉(zhuǎn)速即為減速器的額定轉(zhuǎn)速。 由轉(zhuǎn)速公式：n=vd 其中線速度v=10m/s， 直徑d=400mm，

21、得 減速器額定轉(zhuǎn)速3.2.3減速器傳動(dòng)比的確定從傳遞扭矩方面考慮，由于變頻電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為 ，而減速器需要傳遞的扭矩 ，故電動(dòng)機(jī)到減速器的扭矩放大比為： 從傳遞轉(zhuǎn)速方面考慮，為了讓電動(dòng)機(jī)能正常工作，電動(dòng)機(jī)應(yīng)在50hz時(shí)的75%以上額定轉(zhuǎn)速工作。 電動(dòng)機(jī)在50hz時(shí)，同步轉(zhuǎn)速 故電動(dòng)機(jī)到減速器的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比為： 故取減速器的傳動(dòng)比 i=2.363.2.4減速器傳遞功率的確定由于減速器與電動(dòng)機(jī)連接，故減速器與電動(dòng)機(jī)的功率必須匹配，即存在以下關(guān)系： 3.2.5減速器型號(hào)的選擇本設(shè)計(jì)選用的減速器為r系列斜齒硬齒面減速機(jī)，其外形圖如圖3-5所示： 圖3-5 技術(shù)參數(shù)：功率：0.12kw160kw轉(zhuǎn)矩：1

22、.4n.m23200n.m輸出轉(zhuǎn)速：0.061090r/min結(jié)構(gòu)形式：r：空心軸 rf：法蘭盤安裝rf：底腳法蘭盤安裝 rm：法蘭盤安裝帶加長軸承箱rx：單級(jí)底腳安裝 rxf：單級(jí)法蘭盤安裝 選型參數(shù)：r系列斜齒硬齒面減速機(jī)的選型參數(shù)如表3-4 表3-4功率kw 輸出速度 r/min輸出扭矩n.m傳動(dòng)比 i使用系數(shù)fe機(jī)型號(hào)type 極數(shù) p45 88 4586 16.8 1.64 r137 445 183 2203 8.07 1.27 rf107 445571 737 2.59 1.51 rx127 445 751 2.64 1.04 rx107 4 根據(jù)以上對(duì)減速器參數(shù)的計(jì)算，從表3-4

23、中選得減速器型號(hào)為rx127，減速器各參數(shù)如下表所示： 表3-5功率kw 輸出速度 r/min輸出扭矩n.m傳動(dòng)比 i使用系數(shù)fe機(jī)型號(hào) type 極數(shù) p45571 737 2.59 1.51 rx127 4減速器安裝簡圖如下圖所示： 圖3-6減速器安裝尺寸參數(shù)可在如下表中查得： 表3-6查得型號(hào)為rx127的減速器安裝尺寸參數(shù)如下表所示： 表3-7型號(hào) 安裝尺寸 軸伸尺寸h0a0b0a2d0h1dcblsrx127160270400352615775m679.520140m24續(xù)表型號(hào) 外型尺寸g1labh1thh2rx127450400350510541120556153.3離合器的選型

24、3.3.1磁粉離合器結(jié)構(gòu)及工作原理磁粉離合器是由傳動(dòng)單元(輸入軸)和從動(dòng)單元(輸出軸)合并而成。在兩組單元之間的空間，填有粒狀的磁粉（休積大約40微米）。圖3-7顯示高磁化效應(yīng)的磁性鐵粒子。當(dāng)磁性線圈不導(dǎo)電時(shí)，轉(zhuǎn)矩不會(huì)從傳動(dòng)軸傳于從動(dòng)軸，但如將線圈電磁通電，就由于磁力的作用而吸引磁粉產(chǎn)生硬化現(xiàn)象，在連繼滑動(dòng)之間會(huì)把轉(zhuǎn)矩傳達(dá)（參見圖3-8及3-9）。磁粉離合器可分為伸出軸式（見圖3-10）及空心軸式兩種（見圖3-11）。一般而言，空心軸式的體積較小，而所需磁化力（磁動(dòng)力）亦比伸出軸式小。但是由于空心軸式的磁性線圈是藏在傳動(dòng)組件上，所以需要通過滑環(huán)電刷磁通線圈（見圖3-11）。相反，在伸出軸式離合

25、器中，磁性線圈與傳動(dòng)單元之間有小空隙（見圖3-10），所以需求較大的磁化力。因此線圈及機(jī)身體積亦相對(duì)增大，但所需輸入軸的飛輪矩亦相應(yīng)減小。 圖3-10 圖3-113.3.2磁粉離合器的特性激勵(lì)電流與轉(zhuǎn)矩成線性關(guān)系 如圖3-12所示，傳達(dá)的轉(zhuǎn)矩是大致上跟隨激勵(lì)電流的大小有所變化。因此只要變更激勵(lì)電流便會(huì)在較大的范圍內(nèi)可容易控制轉(zhuǎn)矩大小。一般而言，在5100%的額定轉(zhuǎn)矩內(nèi)，激勵(lì)電流與傳達(dá)轉(zhuǎn)矩成正比例線性關(guān)系。 圖3-12穩(wěn)定的轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)矩但激勵(lì)電流保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩將會(huì)穩(wěn)定地傳達(dá)（見圖3-13）。不會(huì)受轉(zhuǎn)差速度（傳動(dòng)組件與從動(dòng)組件之間的差速）所影響。換言之，靜摩擦轉(zhuǎn)矩與動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩?zé)o分別，因此可穩(wěn)定地傳達(dá)

26、恒定的轉(zhuǎn)矩。此優(yōu)點(diǎn)如用在張力控制上，用戶只需調(diào)整激磁電流便能準(zhǔn)確地控制傳達(dá)轉(zhuǎn)矩，從而有效地控制卷料的張力。 圖3-13有效防止由于滑動(dòng)所致的發(fā)熱現(xiàn)象通常連續(xù)滑動(dòng)時(shí)摩擦部分免不了發(fā)熱，甚至?xí)龘p。但本設(shè)備具有完備的散熱裝置，長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)也不會(huì)過于發(fā)熱，導(dǎo)致燒損，而且耐用壽命長。圖3-14顯示容許連續(xù)滑動(dòng)的熱損耗比例與輸入轉(zhuǎn)速之關(guān)系。 圖3-14 防止有黏合摩擦所致的發(fā)熱現(xiàn)象圖3-15顯示容許黏合能量與黏合次數(shù)的關(guān)系。黏合能量是在粘合過程中，磁粉與工作面所致的摩擦熱能。 圖3-15 3.3.3磁粉離合器的選擇本設(shè)計(jì)選取fl系列磁粉離合器，離合器的外型尺寸見圖如下圖所示： 圖3-16fl系列磁粉離合器

27、選型參數(shù)表如下： 表3-8本設(shè)計(jì)中離合器的選型依據(jù)主要是額定轉(zhuǎn)矩和許用轉(zhuǎn)速。由于離合器的連接的是電動(dòng)機(jī)的輸出端及減速器的輸入端，故離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩 ，離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)速 ,最終選擇離合器的型號(hào)為fl400,此離合器的具體參數(shù)如下表所示： 表3-9格規(guī)型號(hào)額定轉(zhuǎn)矩n.m滑差功率 w激磁電流 a許用轉(zhuǎn)速r/s外型尺寸 d lfl4004001000 31000 398416續(xù)表格規(guī)型號(hào) 軸聯(lián)接尺寸止口支撐尺寸d（h7）b（p7）l1l2l3d1 d2d1*深度fl4004514826 25 200130m12*183.4制動(dòng)器的選型3.4.1磁粉制動(dòng)器的工作原理優(yōu)點(diǎn)磁粉制動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作

28、原理與磁粉離合器相近，都是根據(jù)電磁原理和利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩的。其具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系的特點(diǎn)。磁粉制動(dòng)器是一種性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件，是由傳動(dòng)單元和從動(dòng)單元合并而成。它以磁粉為工作介質(zhì)，以激磁電流為控制手段達(dá)到控制制動(dòng)。在同滑差無關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動(dòng)節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。是一種多用途、性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機(jī)以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。磁粉制動(dòng)器還經(jīng)常被用于傳動(dòng)機(jī)械的測(cè)功加載和制動(dòng)等。磁粉制動(dòng)器和磁粉離合器經(jīng)常配對(duì)使用3.4.2磁粉

29、制動(dòng)器的選擇本設(shè)計(jì)選取fz系列磁粉制動(dòng)器，制動(dòng)器的外型尺寸見圖如下圖所示： 圖3-17lz系列磁粉制動(dòng)器選型參數(shù)表如下： 表3-10規(guī)格型號(hào)額定轉(zhuǎn)距n.m滑差功率kw激磁電流a許用轉(zhuǎn)速r/min外型尺寸軸聯(lián)結(jié)尺寸機(jī)座支撐尺寸冷卻方式hldh7bp7l1l2l3l4l5l6h1d1fz25.j2520.81500196109206368709615018011012自然冷fz50.j/y5041150024013325842118010518021013012單水冷fz100.j/y10071.21500284233308581410013025029015512雙水冷fz200.j/y2001

30、01.810003292443510581212016528033018015雙水冷fz400.j/y400122.510004002984514822213018033039021515雙水冷fz630.j/y630152.575044135360181052015021041048024019雙水冷fz1000.j/y1000202.575052339070201053516021047054028019雙水冷 本設(shè)計(jì)中制動(dòng)器的選型參數(shù)主要是額定轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為660n.m ，為了使系統(tǒng)更快制動(dòng)，制動(dòng)器所能提供的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。故在表3-10中，型號(hào)為f

31、z1000的制動(dòng)器滿足設(shè)計(jì)要求。制動(dòng)器的各參數(shù)可在表3-10中查得。3.5聯(lián)軸器的選型3.5.1聯(lián)軸器的作用及常用聯(lián)軸器 聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的聯(lián)接部件。20世紀(jì)后期國內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā)展很快，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足機(jī)器要求的聯(lián)軸器，對(duì)多數(shù)設(shè)計(jì)人員來講，始終是一個(gè)困擾的問題。常用聯(lián)軸器有

32、膜片聯(lián)軸器 ，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。3.5.2凸緣聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及特性 凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器用鍵分別與兩軸聯(lián)接，然后用螺栓把兩個(gè)半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩(下圖)。這種聯(lián)軸器有兩種主要的結(jié)構(gòu)型式：下圖是普通的凸緣聯(lián)軸器，通常是靠鉸制孔用螺栓來實(shí)現(xiàn)兩軸對(duì)中；下圖是有對(duì)中榫的凸緣聯(lián)軸器，靠一個(gè)半聯(lián)軸器上的凸肩與另一個(gè)半聯(lián)軸器上的凹槽相配合而對(duì)中。聯(lián)接兩個(gè)半聯(lián)軸器的螺栓可以采用a級(jí)或b級(jí)的普通螺栓，此時(shí)螺栓桿與釘孔壁間存在間隙，轉(zhuǎn)矩靠半聯(lián)軸器接合面的摩擦力矩來傳遞(下圖)；也可采用鉸制孔用螺栓，此時(shí)螺栓桿與釘孔為過渡配合，靠螺栓桿承

33、受擠壓與剪切來傳遞轉(zhuǎn)矩(下圖 )。為了運(yùn)行安全，凸緣聯(lián)軸器可作成帶防護(hù)邊的(下圖)。 圖3-18凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼，重載時(shí)或圓周速度大于30m/s時(shí)應(yīng)用鑄鋼或鍛鋼。由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對(duì)所聯(lián)兩軸間的相對(duì)位移缺乏補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求很高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移存在時(shí)，就會(huì)在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點(diǎn)。但由于構(gòu)造簡單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無沖擊、軸的剛性大、對(duì)中性較好時(shí)亦常采用。3.5.3lk11系列單節(jié)凸緣聯(lián)軸器特點(diǎn)：利用鍵槽聯(lián)接的膜片型聯(lián)軸器零回轉(zhuǎn)間隙，拆裝方便高靈敏度，傳遞力矩大順時(shí)間與逆時(shí)間回轉(zhuǎn)特性完全相同不銹鋼膜片補(bǔ)償

34、徑向，角向和軸向偏差常用于伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)聯(lián)接外型尺寸表： 表3-11 技術(shù)參數(shù)表： 表3-123.5.4電機(jī)輸出端與離合器輸入端聯(lián)軸器的選型本設(shè)計(jì)中聯(lián)軸器的選型參數(shù)主要是傳遞的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速和聯(lián)接軸的直徑。電機(jī)輸出端與離合器輸入端聯(lián)軸器需傳遞的轉(zhuǎn)矩 ，聯(lián)軸器需傳遞的轉(zhuǎn)速為 ，而電動(dòng)機(jī)輸出端軸徑 ，離合器輸入端 ，參照表3-11和表3-12選擇離合器型號(hào)為lk11-144k。3.5.5離合器輸出端與減速器輸入端聯(lián)軸器的選型離合器輸出端與減速器輸入端聯(lián)軸器需傳遞的轉(zhuǎn)矩 ，聯(lián)軸器需傳遞的轉(zhuǎn)速為 ，而離合器輸出端軸徑 ，減速器輸入端 ，參照表3-11和表3-12選擇離合器型號(hào)為lk11-144k。3.

35、5.6減速器輸出端與電動(dòng)滾筒輸入端聯(lián)軸器的選型離合器輸出端與減速器輸入端聯(lián)軸器需傳遞的轉(zhuǎn)矩 ，聯(lián)軸器需傳遞的轉(zhuǎn)速為 ，而減速器輸出端軸徑 ，電動(dòng)滾筒輸入端 ，參照表3-11和表3-12選擇離合器型號(hào)為lk11-152k。3.6平鍵聯(lián)接的選型及驗(yàn)算3.6.1電機(jī)輸出端平鍵的選型及驗(yàn)算根據(jù)電機(jī)伸出軸端鍵槽尺寸，查表6.22選擇相應(yīng)平鍵型號(hào)為：c1811110 gb 1096-79鍵的材料選擇45鋼查表6-21查出鍵靜聯(lián)接的擠壓許用應(yīng)力 p=80mpa鍵的接觸長度 l=l-0.5b=110-9=101mm p=p鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠3.6.2離合器伸出軸平鍵的選型及驗(yàn)算根據(jù)離合器伸出軸端鍵槽尺寸，查表6.

36、22選擇相應(yīng)平鍵型號(hào)為：c14970 gb 1096-79鍵的材料選擇45鋼查表6-21查出鍵靜聯(lián)接的擠壓許用應(yīng)力 p=80mpa鍵的接觸長度 l=l-0.5b=70-7=63mm p=p鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠3.6.3減速器輸入軸平鍵的選型及驗(yàn)算根據(jù)減速器輸入軸端鍵槽尺寸，查表6.22選擇相應(yīng)平鍵型號(hào)為：c1811110 gb 1096-79鍵的材料選擇45鋼查表6-21查出鍵靜聯(lián)接的擠壓許用應(yīng)力 p=80mpa鍵的接觸長度 l=l-0.5b=110-9=101mm p=p鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠3.6.4減速器輸出軸平鍵的選型及驗(yàn)算根據(jù)減速器輸出軸端鍵槽尺寸，查表6.22選擇相應(yīng)平鍵型號(hào)為：c2012125

37、 gb 1096-79鍵的材料選擇45鋼查表6-21查出鍵靜聯(lián)接的擠壓許用應(yīng)力 p=80mpa鍵的接觸長度 l=l-0.5b=125-10=115mm p=p鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠3.6.5制動(dòng)器輸出軸平鍵的選型及驗(yàn)算根據(jù)制動(dòng)器輸出軸端鍵槽尺寸，查表6.22選擇相應(yīng)平鍵型號(hào)為：c2012100 gb 1096-79鍵的材料選擇45鋼查表6-21查出鍵靜聯(lián)接的擠壓許用應(yīng)力 p=80mpa鍵的接觸長度 l=l-0.5b=100-10=90mm p=p鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠3.7鋼絲繩的選型3.7.1鋼絲繩拉力的計(jì)算啟動(dòng)時(shí)鋼絲繩承受的拉力為鋼絲繩的最大拉力，要計(jì)算此時(shí)鋼絲繩的拉力可從鋼絲繩所作的功入手。而鋼絲繩此時(shí)

38、所做的功則主要用于加速啟動(dòng)小車及從動(dòng)滾筒。根據(jù)公式：= .v 其中為小車和從動(dòng)滾筒所消耗的功率之和，即 而v=10m/s 從而 令安全系數(shù)=1.2 ，得鋼絲繩計(jì)算拉力3.7.2鋼絲繩型號(hào)的選擇 本設(shè)計(jì)中，選用的是揚(yáng)州市振東電力器材公司生產(chǎn)的扭特種鋼絲繩。該繩的特點(diǎn)是：用四股、六股、八股右交互捻，與相同股數(shù)在捻按一定規(guī)律紡織成四方形和六邊形。編織成的鋼絲繩在斷面上左交互捻和右互捻是相稱的，不論是否受力，斷面上的捻勁都能相互抵消這樣鋼絲繩總的扭轉(zhuǎn)力矩為零，即不旋轉(zhuǎn)，該種鋼絲繩還具有柔性好、耐腐蝕的特點(diǎn)。該繩的特點(diǎn)是：用四股、六股、八股右交互捻，與相同股數(shù)在捻按一定規(guī)律紡織成四方形和六邊形。編織成的

39、鋼絲繩在斷面上左交互捻和右互捻是相稱的，不論是否受力，斷面上的捻勁都能相互抵消這樣鋼絲繩總的扭轉(zhuǎn)力矩為零，即不旋轉(zhuǎn)，該種鋼絲繩還具有柔性好、耐腐蝕的特點(diǎn)。鋼絲繩圖片如下： 圖3-19鋼絲繩選型參數(shù)表如下： 表3-13型號(hào)公稱方徑（mm）結(jié)構(gòu)股繩直徑（mm）公稱抗拉強(qiáng)度（mm）股組切斷拉力（kn）鋼繩破斷拉力（kn）鋼繩參考質(zhì)量（kg/km）ys6-81968 191.519603.018120ys7-81978 191.819605.035160ys8-819w88 19w2.01960640194ys9-819w98 19w2.519608.557288ys11-819118 193.019

40、601268384ys11-819w118 19w3.0196010.576400根據(jù)以上拉力的計(jì)算 ，在表3-13中選擇鋼絲繩型號(hào)為：ys6-819 。3.8軌道的選型3.8.1 軌道類型的選擇 軌道類型的選擇主要從運(yùn)動(dòng)阻力，經(jīng)濟(jì)性及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等方面考慮，托輥軌道旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)低，使小車省去車輪等結(jié)構(gòu)，很大程度上簡化了小車設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，具有很好的經(jīng)濟(jì)性，故選擇的是托輥軌道。3.8.2托輥的選型在本設(shè)計(jì)中選擇的是w系列無動(dòng)力托輥。產(chǎn)品介紹：w系列輥?zhàn)邮墙梃b、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國物流輸送的特點(diǎn)，精心研制開發(fā)的新型系列輥?zhàn)?，具有結(jié)構(gòu)合理、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、承載性好、噪音低和外形美觀等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)

41、用于輕工、機(jī)械、電子、食品、冶金、醫(yī)療等行業(yè)。產(chǎn)品型號(hào)特點(diǎn)及參數(shù)： wr-01：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用專用軸承殼與標(biāo)準(zhǔn)軸承的配合，經(jīng)壓裝而成。適用場(chǎng)合：各種輸送場(chǎng)合的托輥需求。 圖3-20 托輥參數(shù)如下表所示： 表3-14wr-02：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用專用塑鋼座與標(biāo)準(zhǔn)軸承的配合。適用場(chǎng)合：各種物流場(chǎng)合的輥筒需求。 圖3-21托輥參數(shù)如下表所示： 表3-14根據(jù)上述型號(hào)特點(diǎn)及選型參數(shù)，選取的托輥型號(hào)為：wr-02-60。托輥的各參數(shù)如下表所示： 表3-15型號(hào)直徑*壁厚軸徑筒體長度承載（kg）筒體材料表面處理wr-02-6060*2.01280050-140碳鋼，不銹鋼鍍鋅3.9小車的設(shè)計(jì)3.9.1小車車體

42、的設(shè)計(jì)小車車體為具有一定厚度的矩形鋼板，由小車質(zhì)量 ，密度=7.85g/cm3=7.85kg/dm3 ,計(jì)算得小車體積 。小車車體的總體尺寸可設(shè)計(jì)如下： 3.9.2小車鋼絲繩接口的設(shè)計(jì) 鋼絲繩繞于小車上時(shí)，為保證其直線度，設(shè)計(jì)鋼絲繩與小車的鏈接為小徑豎銷鏈接。鋼絲繩作用于豎銷時(shí)，豎銷主要承受剪切應(yīng)力。故豎銷的直徑可按剪切應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算過程如下所示：豎銷的材料選擇為：45鋼，淬火并回火 許用切應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力的計(jì)算 =ss =180mpa p=ssp=240mpa 查表5-82得： 查表5-102得： , 剪切強(qiáng)度公式： 得豎銷直徑計(jì)算公式： 取擠壓長度的計(jì)算：擠壓強(qiáng)度公式： 得擠壓長度計(jì)算公

43、式：取擠壓長度：l=20mm豎銷的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖3-22由于小車鋼板厚度過小，必須設(shè)計(jì)一個(gè)銷座用以安裝固定豎銷。根據(jù)以上對(duì)豎銷尺寸的計(jì)算，銷座的設(shè)計(jì)及尺寸如下圖所示： 圖3-233.9.3電子元件安裝盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安裝盤與小車鋼板體間的高度為1.5米，高度可調(diào)，故安裝盤用支撐桿支撐，且在支撐桿上加工小孔，用于高度調(diào)節(jié)。支撐桿的形狀及尺寸如下圖所示： 圖3-24安裝盤角度的調(diào)節(jié)可通過旋轉(zhuǎn)以下托塊來實(shí)現(xiàn)： 圖3-25 3.10角鋼的選型本設(shè)計(jì)選用的是不銹鋼角鋼，角鋼的選型參數(shù)如下表所示： 表3-16品名(不銹鋼角鋼)不銹鋼角鋼規(guī)格材質(zhì)等邊100*100*610304,316等邊90*90*

44、610304,316等邊80*80*78304,316等邊63*63*4-6304,316等邊63*63*4-6304,316等邊40*40*3-5304,316由于小車的質(zhì)量只有60kg，故選擇的角鋼規(guī)格為：40*40*3-53.11槽鋼的選型本設(shè)計(jì)選用的槽鋼為h型熱軋槽鋼，槽鋼的選型參數(shù)如下表所示： 表3-17品名材質(zhì)規(guī)格h型鋼q235/q345b100*100*6*8h型鋼q235/q345b194*150*6*9由于小車的質(zhì)量只有60kg，故選擇的角鋼規(guī)格為：100*100*6*83.12軌道的設(shè)計(jì) 軌道主要有角鋼及槽鋼構(gòu)成的鋼架和托輥組成。小車軌道的外形及尺寸如圖3-26所示： 圖3-263.12電動(dòng)滾筒支座的設(shè)計(jì) 滾筒支座本由滾筒廠家提供，但由于在本次設(shè)計(jì)中，需要在滾筒支座上安裝磁粉制動(dòng)器，原廠家提供的支座在尺寸上顯然不夠安裝所選