鋼筋自動折彎機的結(jié)構(gòu)設計

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It can be contented to the machining of the 40 screw thread steel and go up to the 50 steel reinforcing bar curved equipment.Key words: steel reinforcing bar-curved equipment first curved last curved Main shaft curved.設計說明書 2 目錄第一章 引言 1第二章 系統(tǒng)性能與參數(shù) 2第三章 工作原理及框圖 3第四章 彎矩計算與電動機選擇 44.1 工作狀態(tài) 44.2 材料達到屈服極限時的始彎矩 4第五章 v 帶傳動設計 65.1 V 帶輪的設計計算 6第六章 第一級圓柱齒輪設計 96.1 選擇材料 96.2 接觸強度進行初步設計 96.3 齒輪校核 106.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 13第七章 第三級圓柱齒輪設計 157.1 選擇材料 157.2 接觸強度進行初步設計 157.3 齒輪校核 167.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 19第八章 中間軸設計 218.1 計算作用在軸上的力 218.2 計算支力和彎矩 228.3 截面校核 23第九章 主軸設計 269.1 計算作用在軸上的力 269.2 計算支力和彎矩 269.3 截面校核 28設計說明書 3第十章 軸承的選擇 3010.1 滾動軸承選擇 30第十一章 控制設備的選擇.3111.1 變頻器的概述3111.2 變頻器的選工作原理3111.3 變頻器的參數(shù) 33第十二章 電機的選擇 379.1 電機的介紹 379.2 電機的選擇原則 37小結(jié) 40總結(jié) 41參考文獻 42設計說明書 4第一章第一章 引言引言我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進國外先進技術提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國家連續(xù)多年實施的積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路（道路） 、城市基礎設施建設等一大批依托工程項目的實施，這對于重大建設項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛。同時受我國加入WTO 和國家鼓勵出口政策的激勵，工程建筑機械產(chǎn)品的出口形勢也明顯好轉(zhuǎn)。我國建筑機械行業(yè)運行的基本環(huán)境、建筑機械行業(yè)運行的基本狀況、建筑機械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國內(nèi)建筑機械公司與國外建筑機械公司的競爭力比較以及 2004 年我國建筑機械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢進行了深入透徹的分析。設計說明書 5第二章 系統(tǒng)性能與參數(shù) GW40 型鋼筋彎曲機適用于建筑行業(yè)彎曲 640 鋼筋之用。 本機工作程序簡單，彎曲形狀一致，調(diào)整簡單，操作方便，性能穩(wěn)定，它能將Q23540 圓鋼或 832 螺紋鋼筋彎曲成工程中所需要的各種形狀。彎曲鋼筋直徑6-40mm工作盤直徑350mm工作盤轉(zhuǎn)數(shù)7 轉(zhuǎn)/分電動機Y100L-4-3KW外型尺寸760760685整機重量4000kg設計說明書 6第三章第三章 系統(tǒng)工作原理及框圖系統(tǒng)工作原理及框圖3.13.1 GW-40 彎曲機的工作框圖（見圖 3.1）： 圖 3.1 工作框圖其中減 速 箱由軸 軸承和齒輪組成3.23.2 GW-40 彎曲機的工作原理圖（見圖 3.2） 3.33.3 工作原理工作原理GW-40 彎曲機的工作機構(gòu)是一個在垂直軸上旋轉(zhuǎn)的水平工作圓盤，如圖所示，把鋼筋置于圖中虛線位置，支承銷軸固定在機床上，中心銷軸和壓彎銷軸裝在工作圓盤上，圓盤回轉(zhuǎn)時便將鋼筋彎曲。為了彎曲各種直徑的鋼筋， 在工作盤上有幾個孔，用以插壓彎銷軸，也可相應地更換不同直徑的中心銷軸。 電動機帶 輪減 速 箱控制設備工作臺設計說明書 7第四章第四章 彎矩計算與電動機選擇彎矩計算與電動機選擇4.14.1 工作狀態(tài)工作狀態(tài)1.鋼筋受力情況與計算有關的幾何尺寸標記圖 1。設鋼筋所需彎矩：Mt=式中 F 為撥斜柱對鋼筋的作用力；Fr為 F 的徑向分力;a 為 F 與鋼筋軸sinsin0LFr線夾角。 當 Mt 一定，a 越大則撥斜柱及主軸徑向負荷越?。籥=arcos(L1/Lo)一定，Lo越大。因此，彎曲機的工作盤應加大直徑，增大撥斜柱中心到主軸中心距離 L0 GW-50 鋼筋彎曲機的工作盤設計：直徑 400mm，空間距 120mm，L0=169.7 mm，Ls=235，a=43.80a工作盤；2-中心柱套；3-撥料柱4-擋料柱；5-鋼筋；6-插入座117.45圖1 鋼筋受力情況2.鋼筋彎曲機所需主軸扭矩及功率按照鋼筋彎曲加工規(guī)范規(guī)定的彎曲半徑彎曲鋼筋，其彎曲部分的變形量均接近或過材料的額定延伸率，鋼筋應力超過屈服極限產(chǎn)生塑性變形。4.24.2 材料達到屈服極限時的始彎矩材料達到屈服極限時的始彎矩 1.按 40 螺紋鋼筋公稱直徑計算M0=K1Ws式中，M0為始彎矩，W 為抗彎截面模數(shù)，K 1為截面系數(shù)，對圓截面 K 1=1.7；對于 25MnSi 螺紋鋼筋 M0=373（N/mm2）,則得出始彎矩 M0=3977（Nm）設計說明書 82. 鋼筋變形硬化后的終彎矩鋼筋在塑性變形階段出現(xiàn)變形硬化（強化） ，產(chǎn)生變形硬化后的終彎矩：M=（K 1+K0/2Rx）Ws式中，K0為強化系數(shù)，K0=2.1/p=2.1/0.14=15, p為延伸率，25MnSi 的p=14%，Rx=R/d0,R 為彎心直徑，R=3 d0，則得出終彎矩 M=11850（Nm） 3. 鋼筋彎曲所需距Mt=(M0+M)/2/K=8739（Nm）式中，K 為彎曲時的滾動摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計算方法同樣可以得出 50I 級鋼筋（b=450 N/mm2）彎矩所需彎矩：Mt=8739（Nm）,取較大者作為以下計算依據(jù)。4. 電動機功率由功率扭矩關系公式 A0=Tn/9550=2.9KW,考慮到部分機械效率 =0.75，則電動機最大負載功率 A= A0/=2.9/0.75=3.9（KW） ，電動機選用 Y 系列三相異步電動機，額定功率為=4（KW）,額定轉(zhuǎn)速=1440r/min。eAen5.電動機的控制 （如圖 2 所知）圖2 鋼筋彎曲電氣圖制動剎車電機反轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn) 設計說明書 9第五章第五章 v v 帶傳動設計帶傳動設計5.15.1 V V 帶輪的設計計算帶輪的設計計算電動機與齒輪減速器之間用普通 v 帶傳動，電動機為 Y112M-4，額定功率 P=4KW，轉(zhuǎn)速=1440，減速器輸入軸轉(zhuǎn)速=514，輸送裝置工作時有輕微沖擊，每天工1nminr2nminr作 16 個小時1. 設計功率根據(jù)工作情況由表 8122 查得工況系數(shù)=1.2，=P=1.2 4=4.8KWAKdPAK2. 選定帶型根據(jù)=4.8KW 和轉(zhuǎn)速=1440，有圖 812 選定 A 型dP1nminr3. 計算傳動比=2.821nn51414404. 小帶輪基準直徑1dd由表 8112 和表 8114 取小帶輪基準直徑=75mm1dd5. 大帶輪的基準直徑2dd大帶輪的基準直徑=（1-）2ddi1dd取彈性滑動率=0.02= （1-）=2.8=205.8mm2ddi1dd)02. 01 (75實際傳動比 =2.85i)1 (12dddd 從動輪的實際轉(zhuǎn)速=505.262nin185. 21440minr 轉(zhuǎn)速誤差=1.7%51426.5055142n 對于帶式輸送裝置，轉(zhuǎn)速誤差在范圍是可以的%56. 帶速 =5.6210006014407510006011ndsm設計說明書 107. 初定軸間距0a0.7（+）（+）1dd2dd20 a1dd2dd0.7（75+205）（75+205）20 a1965600 a取=400mm0a8. 所需 v 帶基準長度0dL =2+0dL0a0212214)()(2adddddddd =24004)75205()20575(24002 =800+439.6+10.56 =1250.16mm 查表 818 選取mmLd12509. 實際軸間距 a=400mm200ddLLaa10. 小帶輪包角1 =-101800123 .57adddd =0062.18180 =0012038.16111. 單根 v 帶的基本額定功率1p根據(jù)=75mm 和=1440由表 8127（c）用內(nèi)插法得 A 型 v 帶的1dd1nminr=0.68KW1p12. 額定功率的增量1p設計說明書 11根據(jù)和由表 8127（c）用內(nèi)插法得 A 型 v 帶的min14401rn 85. 2i=0.17KW1p13. V 帶的根數(shù) ZZ=Ldkkppp)(11根據(jù)查表 8123 得=0.950138.161k根據(jù)=1250mm 查表得 818 得=0.93DLLkZ=6.38Ldkkppp)(1193. 095. 0)17. 068. 0(8 . 4取 Z=7 根14. 單根 V 帶的預緊力0F =500（ 由表 8124 查得 A 型帶 m=0.100F2) 15 . 2mzpkdmkg則=500（=99.53N0F2) 15 . 2mzpkd15. 壓軸力QF=2=1372NQF2sin210ZF238.161sin753.99016. 繪制工作圖3.27圖3 帶輪設計說明書 12 第六章第六章 圓柱齒輪設計圓柱齒輪設計6.16.1 選擇材料選擇材料確定和及精度等級limHlimF參考表 8324 和表 8325 選擇兩齒輪材料為：大，小齒輪均為 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48-50HRc，精度等級為 6 級。按硬度下限值，由圖 838（d）中的 MQ 級質(zhì)量指標查得=1120Mpa；由圖 839（d）中的 MQlimHlimF級質(zhì)量指標查得 FE1=FE2=700Mpa, Flim1=Flim2=350 MPa6.26.2 按接觸強度進行初步設計按接觸強度進行初步設計1. 確定中心距 a(按表 8328 公式進行設計) aCmAa(+1)321HKT=1mC483AK=1.7mNT164624 . 0MPaH1008 取mma175mma2002. 確定模數(shù) m (參考表 834 推薦表) m=(0.0070.02)a=1.44, 取 m=3mm設計說明書 133. 確定齒數(shù) z ,z12z =20.51 取 z =211) 1(2ma) 15 . 5(320021z =z =5.5 21=115.5 取 z =1162124. 計算主要的幾何尺寸（按表 835 進行計算）分度圓的直徑 d =m z =3 21=63mm11 d =m z =3*116=348mm22齒頂圓直徑 d= d +2h =63+2 3=69mm1a1a d= d +2h =348+2 3=353mm2a2a端面壓力角 020基圓直徑 d= dcos=63 cos20 =59.15mm1b10 d= d cos=348 cos20 =326.77mm2b20齒頂圓壓力角 =arccos=31.021at11abdd0 = arccos=22.632at22abdd0端面重合度 = z （tg-tg）+ z (tg-tg)a2111at22at =1.9齒寬系數(shù) =1.3d1db6380縱向重合度 =06.36.3 齒輪校核齒輪校核1. 校核齒面接觸強度（按表 8315 校核） 強度條件：=HH設計說明書 14 計算應力：=ZZ Z Z Z 1HHBE11bdFKKKktHHVA = 2H1HBDZZ式中： 名義切向力 F =2005Nt112000dT6317.632000 使用系數(shù) K =1（由表 8331 查?。〢 動載系數(shù) =（）VKVAA200B 式中 V=smnd7 . 110006051417.6310006011 A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2VK齒向載荷分布系數(shù) K=1.35（由表 8332 按硬齒面齒輪，裝配時檢修調(diào)整，H6 級精度 K非對稱支稱公式計算）H34. 1齒間載荷分配系數(shù) （由表 8333 查取）0 . 1HK節(jié)點區(qū)域系數(shù) = 1.5（由圖 8311 查?。〩Z 重合度的系數(shù) （由圖 8312 查取）77. 0Z 螺旋角系數(shù) （由圖 8313 查?。?0. 0Z 彈性系數(shù) （由表 8334 查?。㎝PaZE8 .189 單對齒嚙合系數(shù) Z =1B = =143.17MPa1H2H806320055 . 515 . 50 . 135. 105. 1180. 077. 08 .1895 . 11許用應力：=HXWRVLNTHHZZZZZZSlimlim 式中：極限應力=1120MPalimH設計說明書 15 最小安全系數(shù)=1.1（由表 8335 查?。﹍imHS 壽命系數(shù)=0.92（由圖 8317 查?。㎞TZ 潤滑劑系數(shù)=1.05（由圖 8319 查取，按油粘度等于 350）LZsm 速度系數(shù)=0.96（按由圖 8320 查?。￢Z,7 . 1sm 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖 8321 查?。㏑Z 齒面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度 45HRC，由圖 8322 查?。￤Z 尺寸系數(shù)=1（由圖 8323 查取）XZ則： =826MPaH03. 185. 096. 005. 192. 01 . 11120 滿足HH2. 校核齒根的強度（按表 8315 校核） 強度條件：=1F1F 許用應力： =； 1FFFVASaFantKKKKYYYYbmF112212SFSFFFYYYY式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖 8315（a）查?。?FY2FY 應力修正系數(shù)，（由圖 8316（a）查取）6 . 11SaY77. 12SaY 重合度系數(shù) =1.9Y 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖 8314 查?。℡ 齒向載荷分布系數(shù)=1.3（其中 N=0.94，按表 8330 計算）FKNHK 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表 8333 查?。〧K 則 =94.8MPa1F=88.3MPa2F1F6 . 161. 22 . 277. 1設計說明書 16許用應力：= （按值較小齒輪校核）FXlTrelTNTSTFFYYYYYSRelimlimlimF 式中： 極限應力=350MPalimF 安全系數(shù)=1.25（按表 8335 查?。﹍imFS 應力修正系數(shù)=2（按表 8330 查?。㏒TY 壽命系數(shù)=0.9（按圖 8318 查取）STY 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖 8325 查?。﹔elTY 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖 8326 查?。﹍TYRe 尺寸系數(shù)=1（按圖 8324 查?。Y則 =FMPa48997. 09 . 0225. 1350 滿足， 驗算結(jié)果安全2F1FF6.46.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算1.確定齒厚偏差代號為：6KL GB1009588（參考表 8354 查取）2.確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考表 8358 查?。┑诠罱M檢驗切向綜合公差，=0.063+0.009=0.072mm,(按表 8369 計算，由表1iF1iFfPFF 8360，表 8359 查取)；第公差組檢驗齒切向綜合公差，=0.6（）1if1iftptff=0.6（0.009+0.011）=0.012mm， （按表 8369 計算，由表 8359 查?。?；第公差組檢驗齒向公差=0.012（由表 8361 查取） 。F3.確定齒輪副的檢驗項目與公差值（參考表 8358 選擇）對齒輪，檢驗公法線長度的偏差。按齒厚偏差的代號 KL，根據(jù)表 8353m 的計算式求得齒厚的上偏差wE=-12=-12 0.009=-0.108mm，齒厚下偏差=-16=-16 0.009=-0.144mm；公法ssEptfsiEptf線的平均長度上偏差=*cos-0.72sin=-0.108 cos-0.72 WSEssETF020=-0.110mm,下偏差=cos+0.72sin=-020sin36. 0awiEsiETF0.144 cos+0.72 0.036 sin=-0.126mm；按表 8319 及其表注說明求得公法020020設計說明書 17線長度=87.652， 跨齒數(shù) K=10，則公法線長度偏差可表示為：,對齒knW110. 0126. 0652.87輪傳動，檢驗中心距極限偏差，根據(jù)中心距 a=200mm，由表查得 8365 查得=ff；檢驗接觸斑點，由表 8364 查得接觸斑點沿齒高不小于 40%，沿齒長不小于023. 070%；檢驗齒輪副的切向綜合公差=0.05+0.072=0.125mm（根據(jù)表 8358 的表注 3，icF由表 8369，表 8359 及表 8360 計算與查?。?；檢驗齒切向綜合公差=0.0228mm， （根據(jù) 8358 的表注 3，由表 8369，表 8359 計算與查?。?。對icf箱體，檢驗軸線的平行度公差，=0.012mm，=0.006mm（由表 8363 查?。?。確xfyf定齒坯的精度要求按表 8366 和 8367 查取。根據(jù)大齒輪的功率，確定大輪的孔徑為 50mm，其尺寸和形狀公差均為 6 級，即 0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動公差為0.014mm。3. 齒輪工作圖0.80.81.6圖4 大齒輪 二 由于第一級齒輪傳動比與第二級傳動比相等，則對齒輪的選擇，計算以及校核都與第一級一樣 設計說明書 18第七章第七章 第三級圓柱齒輪的設計第三級圓柱齒輪的設計 7.17.1 選擇材料選擇材料1.確定 Hlim和 Flim及精度等級。參考表 8324 和表 8325 選擇兩齒輪材料為：大，小齒輪均為 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 4850HRc，精度等級為 6 級。按硬度下限值，由圖 838（d）中的 MQ 級質(zhì)量指標查得 Hlim=Hlim=1120Mpa；由圖 839（d）中的 MQ級質(zhì)量指標查得 FE1=FE2=700Mpa, Flim1=Flim2=350 Mpa.7.27.2 按接觸強度進行初步設計按接觸強度進行初步設計1. 確定中心距 a(按表 8328 公式進行設計) aCmAa(+1)321HKT=1mC483AK=1.7mNT164624 . 0MPaH10086則 a=325mm 取 a=400mm設計說明書 192. 確定模數(shù) m (參考表 834 推薦表)m=(0.0070.02)a=2.88, 取 m=4mm3. 確定齒數(shù) z ,z12 2004400221 zzz =28 取 z =281) 1(2ma) 16(440021 z =172 取 z =172224. 計算主要的幾何尺寸（按表 835 進行計算）分度圓的直徑 d =m z =4 28=112mm11 d =m z =688mm221724齒頂圓直徑 d= d +2h =112+2 4=120mm1a1a d= d +2h =688+2 4=696mm2a2a齒根圓直徑 mmmmzdf1025 . 211 mmmmzdf6785 . 222端面壓力角 020基圓直徑 d= dcos=112 cos20 =107.16mm1b10 d= d cos=688 cos20 =646.72mm2b20齒頂圓壓力角 =arccos=1at11abdd07 .26 = arccos=2at22abdd06 .21端面重合度 = z （tg-tg）+ z (tg-tg)a2111at22at =1.15齒寬系數(shù) =1.3 d1db6380設計說明書 20齒寬 mmab1604004 . 0縱向重合度 =07.37.3 校核齒輪校核齒輪1.校核齒面接觸強度（按表 8330 校核） 強度條件：=HH 計算應力：=ZZ Z Z Z 1HHBE11bdFKKKktHHVA = 2H1HBDZZ式中： 名義切向力 F =34107Nt112000dT6319102000 使用系數(shù) K =1（由表 8331 查取）A 動載系數(shù) =（）VKVAA200B 式中 V=smnd09. 01000601711210006011 A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.05VK 齒向載荷分布系數(shù) K=1.35（由表 8332 按硬齒面齒輪，裝配時檢修調(diào) 6H級精度 K非對稱支稱公式計算）H34. 1 齒間載荷分配系數(shù) （由表 8333 查取）0 . 1HK 節(jié)點區(qū)域系數(shù) = 1.5（由圖 8311 查?。〩Z 重合度的系數(shù) （由圖 8312 查取）93. 0Z 螺旋角系數(shù) （由圖 8313 查?。?0. 0Z 彈性系數(shù) （由表 8334 查?。㎝PaZE8 .189設計說明書 21 單對齒齒合系數(shù) Z =1B = =301.42MPa1H2H806320055 . 515 . 50 . 135. 105. 1180. 077. 08 .1895 . 11許用應力：=HXWRVLNTHHZZZZZZSlimlim 式中：極限應力=1120MPalimH 最小安全系數(shù)=1.1（由表 8335 查?。﹍imHS 壽命系數(shù)=0.92（由圖 8317 查取）NTZ 潤滑劑系數(shù)=1.05（由圖 8319 查取，按油粘度等于 350）LZsm 速度系數(shù)=0.96（按由圖 8320 查取）VZ,7 . 1sm 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖 8321 查?。㏑Z 齒面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度 45HRC，由圖 8322 查取）WZ 尺寸系數(shù)=1（由圖 8323 查?。Z則： =826MPaH03. 185. 096. 005. 192. 01 . 11120 滿足HH2. 校核齒根的強度（按表 8315 校核） 強度條件：=1F1F 許用應力： =； 1FFFVASaFantKKKKYYYYbmF112212SFSFFFYYYY式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖 8315（a）查取）1FY2FY 應力修正系數(shù)，（由圖 8316（a）查?。? . 11SaY77. 12SaY設計說明書 22 重合度系數(shù) =1.9Y 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖 8314 查取）Y 齒向載荷分布系數(shù)=1.3（其中 N=0.94，按表 8330 計算）FKNHK 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表 8333 查取）FK 則 =94.8MPa1F=88.3MPa2F1F6 . 161. 22 . 277. 1許用應力：= （按值較小齒輪校核）FXlTrelTNTSTFFYYYYYSRelimlimlimF 式中： 極限應力=350MPalimF 安全系數(shù)=1.25（按表 8335 查?。﹍imFS 應力修正系數(shù)=2（按表 8330 查取）STY 壽命系數(shù)=0.9（按圖 8318 查?。㏒TY 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖 8325 查?。﹔elTY 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖 8326 查?。﹍TYRe 尺寸系數(shù)=1（按圖 8324 查?。Y則 =FMPa48997. 09 . 0225. 1350 滿足， 驗算結(jié)果安全2F1FF7.47.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算1.確定齒厚偏差代號為：6KL GB1009588（參考表 8354 查?。?.確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考表 8358 查?。┑诠罱M檢驗切向綜合公差，1iF=0.063+0.009=0.072mm,(按表 8369 計算，由表 831iFfPFF 60，表 8359 查取)；設計說明書 23第公差組檢驗齒切向綜合公差，=0.6（）1if1iftptff=0.6（0.009+0.011）=0.012mm， （按表 8369 計算，由表 8359 查?。?；第公差組檢驗齒向公差=0.012（由表 8361 查?。?。F3.確定齒輪副的檢驗項目與公差值（參考表 8358 選擇）對齒輪，檢驗公法線長度的偏差。按齒厚偏差的代號 KL，根據(jù)表 8wE353 的計算式求得齒厚的上偏差=-12=-12ssEptf0.009=-0.108mm，齒厚下偏差=-16=-16 0.009=-0.144mm；公法線的siEptf平均長度上偏差=*cos-0.72sin=-0.108 cos-0.72 WSEssETF020=-0.110mm,下偏差=cos+0.72sin=-0.144 cos020sin36. 0awiEsiETF+0.72 0.036 sin=-0.126mm；按表 8319 及其表注說明求得公法020020線長度=87.652， 跨齒數(shù) K=10，則公法線長度偏差可表示為：knW對齒輪傳動，檢驗中心距極限偏差，根據(jù)中心距110. 0126. 0652.87fa=200mm，由表查得 8365 查得=；檢驗接觸斑點，由表 83f023. 064 查得接觸斑點沿齒高不小于 40%，沿齒長不小于 70%；檢驗齒輪副的切向綜合公差=0.05+0.072=0.125mm（根據(jù)表 8358 的表注 3，由表 83icF69，表359 及表 8360 計算與查?。?；檢驗齒切向綜合公差=0.0228mm， （根據(jù) 8358 的表注 3，由表 8369，表 8359 計算icf與查取） 。對箱體，檢驗軸線的平行度公差，=0.012mm，=0.006mm（由表 8363 查取） 。xfyf4. 確定齒坯的精度要求按表 8366 和 8367 查取。根據(jù)大齒輪的功率，確定大輪的孔徑為 50mm，其尺寸和形狀公差均為 6 級，即 0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動公差為 0.014mm。5. 齒輪工作圖如下設計說明書 24圖5 小齒輪1.61.60.8第八章第八章 軸的設計軸的設計8.18.1 計算作用在軸上的力計算作用在軸上的力大輪的受力：圓周力 =1F1F12dTN8 .19955 .933472徑向力 1rF1rFNtgF72636. 08 .199501軸向力 11FFa小輪的受力：圓周力 = 2F2FNdT1102463347222設計說明書 25徑向力 =2rF2rFNtgF396836. 01102402軸向力 =2aF2aF2F8.28.2 計算支力和彎矩計算支力和彎矩1.垂直平面中的支反力：BR NlcFcbF626221326110241438 .1995)(21NlaFbaFRc684202135 .498 .19955 .11611024)(12 2. 水平面中的支反力：lcbFdFcFdFRrarfaB)(5 . 05 . 0122211 =2131437203151102420039681748 .1995 =2752.3N ldFaFdFbaFRfarfarc1112225 . 05 . 0 =2131748 .19953507265 .31110245 .1663968 =261N3. 支點的合力 ，：BRCR =BRNRRBB684027526262 2222 NRRRCCC682826168242222 軸向力 NFFFaaa2 .90288 .19951102412應由軸向固定的軸承來承受。aF4. 垂直彎矩：截面 1 wM1 wMmNaRB4 .7515 .496262 截面 wM wM mNCRC4 .1368266842 5. 水平彎矩：截面設計說明書 26mNaRMBw27.3305 .493 .27521NaRdFMBaaw86.1627.3301748 .1995211截面mNCRMCw2 .522002612111dFbFbaRMarBaw =275217419951177265 .166 =504Nm6.合成彎矩：截面mNMMMwww30.82010890056400122 mNMMMawwaw75282.164 .7512222 截面mNMMMwww9 .13682 .524 .1368 2222mNMMMawwaw8 .14575044 .1368 22227. 計算軸徑截面 mmTMdWw583557 . 058.10505672400107 . 0)(1033221截面 mmTMdWaw743557 . 058.105059 .1368107 . 010323222設計說明書 275210021317431.5Fr22a2a11r1軸的受力和結(jié)構(gòu)尺寸簡圖8.38.3 對截面進行校核對截面進行校核1. 截面校核mmNMw82030mmNnPT3472725 .934 . 3105 .95105 .956633319145325832mmdW3382902mmWWT （由表 412 得）MPa3551 1 . 0齒輪軸的齒 1k472. 146. 160064060070046. 149. 1k （由表 4117 得）73. 0 （由表 4117 得）72. 0268. 1kk9 . 1kk設計說明書 2878.5492.1212.29355431TWTKWMKS 8 . 1SS1.8則 軸的強度滿足要求2. 截面校核mmNMw136890mmNnPT3472725 .934 . 3105 .95105 .95663336 .39762327432mmdW321.795252mmWWT （由表 412 得）MPa3551 1 . 0齒輪軸的齒 1k472. 146. 160064060070046. 149. 1k （由表 4117 得）81. 0 （由表 4117 得）76. 0110. 3kk271. 2kk11976. 7152. 1355431TWTKWMKS 8 . 1SS1.8則 軸的強度滿足要求設計說明書 293. 如下圖6.3453.2圖6 軸 第九章第九章 主軸設計主軸設計9.19.1 計算作用在軸上的力計算作用在軸上的力1.齒輪的受力：扭矩 T T=mN 9 .105379 . 22 . 39550設計說明書 30圓周力 =1F1F12dTN68.61263449 .105372徑向力 1rF1rFNtgF6 .220536. 068.612601軸向力 11FFa2. 工作盤的合彎矩Mt=(M0+M)/2/K=8739（Nm）式中，K 為彎曲時的滾動摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計算方法同樣可以得出 50I 級鋼筋（b=450 N/mm2）彎矩所需彎矩：Mt=8739（Nm）由公式 Mt=式中 F 為撥斜柱對鋼筋的作用力；Fr為 F 的徑向分力;a 為sinsin0LFrF 與鋼筋軸線夾角。 08 .43mmL7 .1690則 NFr10816工作盤的扭矩 mNLFTr1 .1270496. 07 .16910816sin02所以 T齒輪能夠帶動工作盤轉(zhuǎn)動2T9.29.2 計算支力和彎矩計算支力和彎矩1.垂直平面中的支反力：BR NlcFcbF8 .534218375.201102425.12268.6126)(21NlaFbaFRc1124318375.6068.61265 .16210372)(12 2.水平面中的支反力：lcbFcFdFRrrfaB)(5 . 01211 =18325.1226 .220575.201018634468.6126 =11198.37N ldFaFdFbaFRfarfarc1112225 . 05 . 0設計說明書 31 =18334468.612675.606 .220525.16210186 =-3217.9N 3.支點的合力 ，：BRCR =BRNRRBB6 .1240737.111988 .5342 2222 NRRRCCC4 .116949 .3217112432222 軸向力 NFFaa68.61261應由軸向固定的軸承來承受。aF4.垂直彎矩：截面 1 wM1 wMmNaRB58.32475.608 .5342 截面 wM wM mNCRC29.23375.2011243 5.水平彎矩：截面mNaRMBw3 .68075.6037.111981NaRdFMBaaw3 .14273 .68034468.6126211截面mNCRMCw77.6675.209 .32172111dFbFbaRMarBaw =11198.3734468.61265 .1016 .220525.162 =-66.77Nm6.合成彎矩：截面mNMMMwww38.33123.445817.10535222 mNMMMawwaw74.146329.203718517.10535222 截面設計說明書 32mNMMMwww65.24223.445822.54424 22mNMMMawwaw65.24223.445822.54424 227.計算軸徑截面 mmTMdWw603557 . 046.611170.109812107 . 0)(1033221截面 mmTMdWaw853557 . 046.611102.58879107 . 010332229.39.3 對截面進行校核對截面進行校核1.截面校核mmNMw331380mmNnPT1150000008 . 24 . 3105 .95105 .956633321600326032mmdW3432002mmWWT （由表 412 得）MPa3551 1 . 0齒輪軸的齒 1k472. 146. 160064060070046. 149. 1k （由表 4117 得）73. 0 （由表 4117 得）72. 0268. 1kk9 . 1kk設計說明書 3347. 686.54355431TWTKWMKS 8 . 1SS1.8則 軸的強度滿足要求2. 如下圖圖7 主軸第十章第十章 軸承的選擇軸承的選擇設計說明書 3410.110.1 滾動軸承選擇滾動軸承選擇. .1. 根據(jù)撥盤的軸端直徑選取軸承，軸承承受的力主要為徑向力，因而采用深溝球軸承，選定為型號為 16008 的軸承,其中 16008 的技術參數(shù)為：d=40mm D=68mm B=9mm2. 16008 軸承的配合的選擇：軸承的精度等級為 D 級，內(nèi)圈與軸的配合采用過盈配合,軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，由此軸的公差帶選用 k6,查表得在基本尺寸為 200mm 時，IT6DE 公差數(shù)值為 29um，此時軸得基本下偏差 ei=+0.017mm，則軸得尺寸為mm。外圈與殼體孔的配合采用046. 0017. 040基軸制，過渡配合，由此選用殼體孔公差帶為 M6，IT6基本尺寸為 68mm 時的公差數(shù)值為0.032mm，孔的基本上偏差 ES=-0.020，則孔的尺寸為mm。020. 0052. 068第十一章第十一章 控制設備的選擇控制設備的選擇11.111.1 變頻器的概述變頻器的概述設計說明書 35變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。把工頻電源(50Hz 或 60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的 CPU 以及一些相應的電路。變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關方式分類，可以分為 PAM 控制變頻器、PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f 控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。（1） 檢知異常狀態(tài)后自動地進行修正動作，如過電流失速防止，再生過電壓失速防止。 （2）檢知異常后封鎖電力半導體器件 PWM 控制信號，使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。 11.211.2 變頻器的工作原理變頻器的工作原理目前，通用型變頻器絕大多數(shù)是交直交型變頻器，通常尤以電壓器變頻器為通用，其主回路圖，它是變頻器的核心電路，由整流回路（交直交換），直流濾波電路（能耗電路）及逆變電路（直交變換）組成，當然還包括有限流電路、制動電路、控制電路等組成部分。 1） 整流電路 如圖 1.2 所示，通用變頻器的整流電路是由三相橋式整流橋組成。它的功能是將工頻電源進行整流，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般需經(jīng)過吸收電容和壓敏電阻網(wǎng)絡引入整流橋的輸入端。網(wǎng)絡的作用，是吸收交流電網(wǎng)的高頻諧波信號和浪涌過電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當電源電壓為三相 380V 時，整流器件的最大反向電壓一般為 12001600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。設計說明書 362）濾波電路 逆變器的負載屬感性負載的異步電動機，無論異步電動機處于電動或發(fā)電狀態(tài)，在直流濾波電路和異步電動機之間，總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠直流中間電路的儲能元件來緩沖。同時，三相整流橋輸出的電壓和電流屬直流脈沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動，直流濾波電路起到對整流電路的輸出進行濾波的作用。 通用變頻器直流濾波電路的大容量鋁電解電容，通常是由若干個電容器串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成電容器組，以得到所需的耐壓值和容量。另外，因為電解電容器容量有較大的離散性，這將使它們隨的電壓不相等。因此，電容器要各并聯(lián)一個阻值等相的勻壓電阻，消除離散性的影響，因而電容的壽命則會嚴重制約變頻器的壽命。 3）逆變電路 逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，所以逆變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。 最常見的逆變電路結(jié)構(gòu)形式是利用六個功率開關器件（GTR、IGBT、GTO 等）組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中功率開關器件的導通與關斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。 通常的中小容量的變頻器主回路器件一般采用集成模塊或智能模塊。智能模塊的內(nèi)部高度集成了整流模塊、逆變模塊、各種傳感器、保護電路及驅(qū)動電路。如三菱公司生產(chǎn)的 IPMPM50RSA120，富士公司生產(chǎn)的 7MBP50RA060，西門子公司生產(chǎn)的 BSM50GD120 等，內(nèi)部集成了整流模塊、功率因數(shù)校正電路、IGBT 逆變模塊及各種檢測保護功能。模塊的典型開關頻率為 20KHz，保護功能為欠電壓、過電壓和過熱故障時輸出故障信號燈。 逆變電路中都設置有續(xù)流電路。續(xù)流電路的功能是當頻率下降時，異步電動機的同步轉(zhuǎn)速也隨之下降。為異步電動機的再生電能反饋至直流電路提供通道。在逆變過程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當位于同一橋臂上的兩個開關，同時處于開通狀態(tài)時將會出現(xiàn)短路現(xiàn)象，并燒毀換流器件。所以在實際的通用變頻器中還設有緩沖電路等各種相應的輔助電路，以保證電路的正常工作和在發(fā)生意外情況時，對換流器件進行保護 自 20 世紀 70 年代以來，隨著交流電動機調(diào)速控制理論、電力電子技術、以微處理器為核心的全數(shù)字化控制等關鍵技術的發(fā)展，交流電動機變頻調(diào)速技術逐步成熟。目前，變頻調(diào)速技術的應用幾乎已經(jīng)擴展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領域，并且在空調(diào)、洗衣機、電冰箱等家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應用。設計說明書 37如果變頻器的型號選擇不當，不但可引起不必要的浪費，甚至導致設備無法正常運行，所以必須正確的選擇與三相異電動機及設備相配套的變頻器型號并進行良好的日常維護方能達到最佳使用效果。一、變頻器的選擇應滿足以下條件（一）電壓等級應與三相異電動機的額定電壓相符（二）變頻器的類型選擇 對于風機和泵類負載，由于低速時轉(zhuǎn)矩較小，對過載能力和轉(zhuǎn)速精度要求較低，故選用價廉的變頻器。 對于希望具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度及動態(tài)性能方面要求不高的負載，可選用無矢量控制型變頻器。 對于低速時要求有較硬的機械特性，并要求有一定的調(diào)速精度，但在動態(tài)性能方面無較高要求的負載，可選用不帶速度反饋的矢量控制型變頻器。 對于某些在調(diào)速精度和動態(tài)性能方面都有較高要求，以及要求高精度同步運行等負載，可選用帶速度反饋的矢量控制型變頻器。（三）變頻器容量的選擇 變頻器的容量通常用額定輸出電流(A)、輸出容量(kVA)、適用電動機功率(kw)表示。其中，額定輸出電流為變頻器可以連續(xù)輸出的最大交流電流有效值，不論什么用途都不允許連續(xù)輸出超過此值的電流。輸出容量是決定于額定輸出電流與額定輸出電壓的三相視在輸出功率。適用電動機功率是以 2 至 4 極的標準電動機為對象，表示在額定輸出電流以內(nèi)可以驅(qū)動的電動機功率。6 極以上的電動機和變極電動機等特殊電動機的額定電流比標準電動機大，不能根據(jù)適用電動機的功率選擇變頻器容量。因此，用標準 2 至 4 極電動機拖動的連續(xù)恒定負載，變頻器的容量可根據(jù)適用電動機的功率選擇。對于用 6 極以上和變極電動機拖動的負載、變動負載、斷續(xù)負載和短時負載，變頻器的容量應按運行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇，即 INIMmax 式中 IN變頻器的額定電流IMmax 電動機的最大工作電流11.311.3 技術參數(shù)技術參數(shù)輸入頻率(Hz)45Hz 到 55Hz輸入功率因數(shù)0.95（20%負載）變頻器效率額定負載下0.96設計說明書 38輸出頻率范圍(Hz)0.5Hz 到 120Hz輸出頻率分辨率(Hz)0.01Hz過載能力120%一分鐘，150%立即保護模擬量輸入010V/420mA，任意設定模擬量輸出兩路 010V/420mA 可選加減速時間0.1 到 3000s控制開關量輸入輸出可按用戶要求擴展運行環(huán)境溫度0 到 40貯存/運輸溫度-40 到 70冷卻方式風冷環(huán)境濕度90%,無凝結(jié)安裝海拔高度1000 米防護等級IP203KV 系列系列變頻器型號A03/050 A03/150（含）A03/150 A03/300（含）變頻器容量(KVA)250 750750 1500適配電機功率(KW)200 600600 1250額定輸出電流(A)50 150150 300額定輸入電壓(V)3000V10%外型尺寸(mm)(WHD)390024801200（39005400）24801200重量(Kg)3000 50005000 7300設計說明書 396KV 系列系列變頻器型號A06/025 A06/050（含）A06/050 A06/170（含）A06/170 A06/220（含）A06/220 A06/400（含）變頻器容量(KVA)250 500500 17501750 22002250 4000適配電機功率(KW)200 400400 14001400 18001800 3200額定輸出電流(A)25 5050 170170 220220 400額定輸入電壓(V)6000V10%外型尺寸(mm)(WHD)36002480120039005100）24801200490024801200（54007200）24801200重量(Kg)3500 42004200 60006000 80008000 1200010KV 系列系列變頻器型號A10/010 A10/050（含）A10/050 A10/110（含）A10/110 A10/220（含）A10/220 A10/400（含）變頻器容量(KVA)250 780780 20002000 38003800 6250適配電機功率(KW)200 630630 16001600 30003000 5000設計說明書 40額定輸出電流(A)10 5050 110110 220220 400額定輸入電壓(V)10000V10%外型尺(mm)(WHD)（42004800）24801200570024801200680024801600（80009000）24801600重量(Kg)40005000 80009500 1200012000 18000綜合考慮各種因素后確定選用 VFD-M 型變頻器第十二章第十二章 電機的選擇電機的選擇1 12 2. .1 1電動機的電動機的介介紹紹電動機是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設備，分布于各個用戶處，電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機（電機定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速） 。設計說明書 41它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機器。通常電動機的作功部分作旋轉(zhuǎn)運動，這種電動機稱為轉(zhuǎn)子電動機；也有作直線運動的，稱為直線電動機。電動機能提供的功率范圍很大，從毫瓦級到萬千瓦級。電動機的使用和控制非常方便，具有自起動 、加速、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運行要求；電動機的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。由于它的一系列優(yōu)點，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設備等各方面廣泛應用。各種電動機中應用最廣的是交流異步電動機（又稱感應電動機 ） 。它使用方便 、運行可靠 、價格低廉 、結(jié)構(gòu)牢固，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動力機常用同步電動機（見同步電機） 。同步電動機不但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速與負載大小無關，只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調(diào)速的場合多用直流電動機。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，維護困難，不適于惡劣環(huán)境。20 世紀 70 年代以后，隨著電力電子技術的發(fā)展，交流電動機的調(diào)速技術漸趨成熟，設備價格日益降低，已開始得到應用 。電動機在規(guī)定工作制式（連續(xù)式、短時運行制、斷續(xù)周期運行制）下所能承擔而不至引起電機過熱的最大輸出機械功率稱為它的額定功率，使用時需注意銘牌上的規(guī)定。電動機運行時需注意使其負載的特性與電機的特性相匹配，避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動機的調(diào)速方法很多，能適應不同生產(chǎn)機械速度變化的要求。一般電動機調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的角度看，調(diào)速大致可分兩種 ： 保持輸入功率不變 。通過改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速?？刂齐妱訖C輸入功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。12.2 電機的選擇原則電機的選擇原則電機的選擇一般包括選擇電動機的類型、電動機的功率及額定轉(zhuǎn)矩等。其具體思路如下：首先，選擇電動機的類型，然后比較電動機的機械特性與負載特性，看它們是否吻合，并在此基礎上檢查是否滿足調(diào)速范圍與精度，順便考慮一下經(jīng)濟性的問題，如果以上各個方面均滿足，接下來，我們便可以開始計算電動機功率，進行起動轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)及加速轉(zhuǎn)矩校驗、發(fā)熱校驗等。如過發(fā)熱校驗不通過，可以減小功率數(shù)或改用 FSN 小的電機?；蛘?，在滿足加速度要求下，看能否通過減小加速轉(zhuǎn)矩來滿足上述要求。最后，再作出具體決定。步進電機的選擇 步進電機有步距角（涉及到相數(shù)） 、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。 1、步距角的選擇 設計說明書 42電機的步距角取決于負載精度