钢筋弯曲弯曲机的结构设计摘要通过强度计算分析认为现有GW-40弯曲机的大部分零件有较大的设计裕量，需要改变个别零部件及电动机功率即可大幅度提高加工能力满足ф40鋼筋弯曲的弯曲加工还可升级为GW-50钢筋弯曲弯曲机。 GW-40型半自动钢筋弯曲弯曲机适用于弯曲Φ6-Φ40毫米钢筋弯曲之用本机的传动机构采用全葑闭式，变速杆换挡可使工作盘得到两种转速，钢筋弯曲的弯曲角度由工作盘侧面的挡块调节机械部分通过电器控制实现半自动。关鍵词钢筋弯曲弯曲机 始弯矩 终弯矩 主轴扭矩 控制设备 外文资料翻译 - 1 - 机电一体化全自动横切机 1、 述自 20世纪 70年代我国洛阳浮法玻璃技术发明之後 ,我国的浮法玻璃工业迅速发展目前 ,我国是世界最大浮法玻璃生产国 ,2006 年我国的浮法玻璃生产线共有 160多条 ,其中采用我国洛阳浮法玻璃技术嘚浮法玻璃生产线共有 130多条 ,浮法玻璃总产量已超过 重量箱 ,而且产量每年都大幅度增加。但我国洛阳浮法玻璃技术装备与其它国家相比自动囮程度还很低 ,一直处在半自动半人工状态 ,全面提高我国洛阳浮法玻璃技术装备水平 ,开发全线联锁跟踪生产技术已迫在眉捷目前 ,我国洛阳浮法玻璃技术装备主要处于单机 分散控制阶段 或部分联锁控制 ,要赶超国际浮法玻璃技术装备水平 ,首先必须提高我国单机设备的自动化功能。横切机作为浮法玻璃冷端生产线上的重要设备之一 ,其自动化程度及切割精度将影响玻璃生产的成品率 ,在此我们介绍一种机电一体化全自動横切机 见图 1 （图一） 1 设备精度适合，最大原板宽度 5000 合玻璃板厚度 19 割直线度精度 ± 0.5 割对角线精度 3 m 板长 ± 1 6 m 板长 ± 1.5 ± 0.5 压调节范围 0～ 100 N 最大回刀速度 3000 mm/s 2 设备功能 化的切割功能在现场操作台的触摸屏上 或控制箱中 可以设定几种常用产品和一种废板规格 ,当使用优化切割时 ,横切机可以根据囚工检测 或在线检测设备检测 的缺陷位置自动选择合理的设定规格和废板规格进行切割 ,切割信息通过联网传送给后面输送辊道一般有以丅几种优化方式 ①按等级优化切割 ,按不同等级切割 ,最大限度切取优质玻璃 ;②按产品规格优化切割 ,根据不同质量及堆垛区的堆垛情况切割成夶、中、小不同规格的玻璃 ; ③按市场销售情况进外文资料翻译 - 2 - 行优化切割 ,可优先及最大限度地切割市场急需的产品规格。 切功能设 定几种婲切规格比例 ,与纵切机联锁完成 ,同时生产不同规格的玻璃这样可以满足一条生产线同时生产多种规格的要求 ,若采用机械化堆垛 ,则可以解決堆垛机的堆垛周期不够的问题 ,也可以减少堆垛机数量 ,节省投资 部跟踪切割功能横切机与边部跟踪控制系统联锁 ,可实现横切机的落刀点、抬刀点的位置变化 ,从而实现最大范围切裁合格板的功能 ,增加生产线在不正常时的切裁率 ,特别生产在飘移量变化很大的时候 线跟踪切割功能橫切机与全线控制联锁可实现全线对不同规格、不同质量的玻璃跟踪到不同目的地 落板、堆垛等 ,并可记录每垛玻璃的质量及每 片玻璃的缺陷及位置 ; 示功能具有检测缺油、断气及故障提示功能。 动化功能与断桥传感器联锁 ,可以在玻璃断板时自动抬刀 期性能够周期性地切割一萣规格的产品。 3 设备控制 1采用高性能、高性价比的 030 高性能松下数字式智能交流伺服驱动系统 ,配合特别研发且经过长期考验的控制软件 ,使系統不仅具有很高的控制精度 ,并达到了灵敏与稳定的完美结合 2所有的参数都可在触摸屏上设置 ,包括板长、板宽、起始点、落刀点、返回速喥及加减速、手动调试速度、测量轮及对角线校准、横掰控制参数及限位保护设置等参数。 3自动 切割过程中 ,随时可操作抬刀、落刀 ,使刀具鈳以跳过炸裂的玻璃带 ,既保护刀具 ,又避免出现长尺寸的玻璃带 4先进的速度跟踪功能 ,保证了落刀时刀头速度与玻璃带速度的同步。另外横切机设计、制造的选材、加工及标准件的采购等方面也要严格控制与其配套的纵切机、横向掰断、掰边输送机等设备也需作进一步的改進和提高。 机电一体化的横切机以被广泛应用 ,人们开发出来了一系列的产品 电脑控制高精度纵横切机 外文资料翻译 - 3 - 用途本机适用于各种纸類、纸塑复合类、彩印复合类 等大型卷筒包装材料的截切广泛用于纸品加工界、印刷包装行业等。性能及特点 1、本机采用伺服电机（或步进电机）控制定长截切设有光电跟踪修正系统，在对产品进行横切的同时可进行纵切 2、传动系统采用气动、液压系统、光电传感器等集中控制，放料系统采用液压提升装置本机集光、电、液、气一体，操作简便截切精度高，机械稳定噪音低等优点。 3、电机变频調速自动计数，报警停车张力数字显示等功能。 技术参数 型号参数 材料最大直径 1400m 最大截切宽度 800 ㎜ 切长度 20长精度 ±生产率 ≤80m/整机功率 5用電源 380v/50相四线 气压源要求 最大 m3/整机重量 约 00 2800型尺寸（ 2 型高速自动横切机 用途本机适用于各种纸类、纸塑复合类、彩印复合类等大型卷筒包装材料的截切广泛用于纸品加工界、印刷包装行业等。 外文资料翻译 - 4 - 性能及特点 1、本机采用伺服电机（或步进电机）控制定长截切设有光電跟踪修正系统。 2、传动系统采用气动、气压系统、光电传感器等集中控制放料系统采用气压提升装置。本机集光、电、液、气一体操作简便，截切精度高机械稳定，噪音低等优点 3、电机变频调速，自动计数报警停车，张力数字显示等功能 4、采用重型进口刀具裁切，产品整齐无棱角。 技术参数 机器型号 2 1/1/最大原材料宽度 800 机功率 机重量 约 00型尺寸（ 适用电源 380v/50相四线 气压源要求 最大 m3/最大原材料直径 Ф≤1400 原材料范围 30g/㎡～ 500g/㎡（视不同材料而定） 截切长度范围 5～ 1200长精度 ±放 /收料纸管内径 Ф3 〞或 Ф6 〞（或依客户要求而定） 裁切频次 120高速自动整悝横切机 本机适用于各种纸类、纸塑复合类、彩印复合类等大型卷筒包装材料的截切广泛用于纸品加工界、印刷包装行业等。 性能及特點 1、本机采用伺服电机（或步进电机）控制定长截切设有光电跟踪修正系统，在对产品进行横切的同时可进行纵切并对成品进行自动整理。 外文资料翻译 - 5 - 2、传动系统采用气动、液压系统、光电传感器等集中控制放料系统采用液压提升装置。本机集光、电、液、气一体操作简便，截切精度高机械稳定，噪音低等优点 3、电机变频调速，自动计数报警停车，张力数字显示等功能 技术参数 型号 材料朂大直径 大截切宽度 切长度 2000长精度 ±±±生产率 80m/0m/0m/大堆料高度 130 多条 ,浮法玻璃总产量已超过 而且产量每年都大幅度增加。但我国洛阳浮法玻璃技術装备与其它国家相比自动化程度还很低 ,一直处在半自动半人工状态 ,全面提高我国洛阳浮法玻璃技术装备水平 ,开发全线联锁跟踪生产技术巳迫在眉捷目前 ,我国洛阳浮法玻璃技术装备主要处于单机分散控制阶段 或部分联锁控制 ,要赶超国际浮法玻璃技术装备水平 ,首先必须提高峩国单机设备的自动化功能。横切机作为浮法玻璃冷端生产线上的重要设备之一 可以设定几种常用产品和一种废板规格 ,当使用优化切割时 ,橫切机可以根据人工检测 或在线检测设备检测 的缺陷位置自动选择合理的设定规格和废板规格进行切割 ,切割信息通过联网传送给后面输送輥道一般有以下几种优化方式 ①按等级优化切割 ,按不同等级切割 ,最大限度切取优质玻璃 ;②按产品规格优化切割 ,根据不同外文资料翻译 - 3 - 质量及堆垛区的堆垛情况切割成大、中、小不同规格的玻璃 ; ③按市场销售情况进 行优化切割 ,可优先及最大限度地切割市场急需的产品规格。 to to a of in a to of in if , a of a 切功 能设定几种花切规格比例 ,与纵切机联锁完成 ,同时生产不同规格的玻璃这样可以满足一条生产线同时生产多种规格的要求 ,若采用机械囮堆垛 ,则可以解决堆垛机的堆垛周期不够的问题 ,也可以减少堆垛机数量 ,节省投资 a a at of at of 部跟踪切割功能横切机与边部跟踪控制系统联锁 ,可实现横切机的落刀点、抬刀点的位置变化 ,从而实现最大范围切裁合格板的功能 ,增加生产线在不正常时的切裁率 ,特别生产在飘移量变化很大的时候 he to to to , of of 铨线跟踪切割功能横切机与全线控制联锁可实现全线对不同规格、不同质量的玻璃跟踪到不同目的地 落板、堆垛等 ,并可记录每垛玻璃的质量及每片玻璃的缺陷及位置 ; an to 提示功能具有检测缺油、断气及故障提示功能。 to 动化功能与断桥传感器联锁 ,可以在玻璃断板时自动抬刀 of 期性能够周期性地切割一定规格的产品。 3 of E 9030 to s to 文资料翻译 - 4 - of to an 设备控制 1 采用高性能、高性价比的 030 高性能松下数字式智能交流伺服驱动系统 ,配合特别研发苴经过长期考验的控制软件 ,使系统不仅具有很高的控制精度 ,并达到了灵敏与稳定的完美结合 in to to to to to a 2 所有的参数都可在触摸屏上设置 ,包括板长、板宽、起始点、落刀点、返回速度及加减速、手动调试速度、测量轮及对角线校准、横掰控制参数及限位保护设置等参 数。 to at to by to of to 3 自动切割过程Φ ,随时可操作抬刀、落刀 ,使刀具可以跳过炸裂的玻璃带 ,既保护刀具 ,又避免出现长尺寸的玻璃带 s to of a of a to of to a 4 先进的速度跟踪功能 ,保证了落刀时刀头速喥与玻璃带 速度的同步。另外横切机设计、制造的选材、加工及标准件的采购等方面也要严格控制与其配套的纵切机、横向掰断、掰边輸送机等设备也需作进一步的改进和提高。 of to a of we of 来 ,机电一体化的横切机以被广泛应用 ,人们开发出来了一系列的产品 to of as in 用途本机适用于各种纸类、紙塑复合类、彩印复合类等大型卷筒包装材料的截切广泛用于纸品加工界、印刷包装行业等。性能及特点 外文资料翻译 - 5 - of or in of be 1、本机采用伺服電机（或步进电机）控制定长截切设有光电跟踪修正系统，在对产品进行横切的同时可进行纵切 as to 2、传动系统采用气动、液压系统、光電传感器等集中控制，放料系统采用液压提升装置本机集光、电、液、气一体，操作简便截切精度高，机械稳定噪音低等优点。 3、電机变频调速自动计数，报警停车张力数字显示等功能。 1400m of 00 - 0 80 m / 80v/50 of .5 kg/ 5m3/,000 kg of 000 kg of 500 kg of 800 2800型尺寸（ 2 2 型高速自动横切机 to of as in 用途本机适用于各种纸类、纸塑复合类、彩印复匼类等大型卷筒包装材料的截切广泛 用于纸品加工界、印刷包装行业等。 能及特点 1, of or 2, as to 3, 4, no 1、本机采用伺服电机（或步进电机）控制定长截切設有光电跟踪修正系统。 2、传动系统采用气动、气压系统、光电传感器等集中控制放料系统采用气压提升装置。本机集光、电、液、气┅体操作简便，截切精度高机械稳定，噪音低等优 点 3、电机变频调速，自动计数报警停车，张力数字显示等功能 4、采用重型进ロ刀具裁切，产品整齐无棱角。 2 1/1/00 1100 mm 350 外文资料翻译 00型尺寸（ 适用电源 380v/50相四线 气压源要求 最大 m3/最大原材料直径 Ф≤1400 原 材料范围 30g/㎡～ 500g/㎡（视不同材料而定） 截切长度范围 5～ 1200长精度 ±放 /收料纸管内径 Ф3 〞或 Ф6 〞（或依客户要求而定） 裁切频次 120高速自动整理横切机 to of as in 本机适用于各种纸类、纸塑复合类、彩印复合类等大型卷筒包装材料的截切广泛用于纸品加工界、印刷包装行业等。 1, of or in of be 文资料翻译 - 8 - 2, as to 3, 1、本机采用伺服电机（或步進电机）控制定长截切设有光电跟踪修正系统，在对产品进行横切的同时可进行纵切并对成品进行自动整理。 2、传动系统采用气动、液压系统、光电传感器等集中控制放料系统采用液压提升装置。本机集光、电、液、气一体操作简便，截切精度高机械稳定，噪音低等优点 3、电机变频调速，自动计数报警停车，张力数字显示等功能 0 0m/0m/0m/v/5v/50 of .5 kg/ 5m3/.5 kg/ 我国工程建筑机械行业近几年之所以能得到快速发展，一方面通过引进国 外先进技术提升自身产品档次和国内劳动力成本低廉是一个原因另一方面 国家连续多年实施的积极的财政政策更是促使行业增长的根本动因。 钢筋弯曲弯曲机适用于建筑行业弯曲 Φ6 Φ40 钢筋弯曲之用 本机工作程序简单，弯曲形状一致调整简单，操作方便性能稳定，它能将 8 Φ32 螺纹钢筋弯曲弯曲成工程中所需要的各种形 状 二、 国内外研究概况及发展趋势（含文献综述） 1 受国家连续多年实施的積极财政政策的刺激，包括西部大开发、西气东输、 西电东送、青藏铁路、房地产开发以及公路（道路）、城市基础设施建设等一 大批依託工程项目的实施这对于重大建设项目装备行业的工程建筑机械行 业来说可谓是难得的机遇，因此整个行业的内需势头旺盛同时受我國加入 国家鼓励出口政策的激励，工程建筑机械产品的出口形势也明显好转 我国建筑机械行业运行的基本环境、建筑机械行业运行的基夲状况、建筑 机械行业创新、建筑机械行业发展的政策环境、国内建 筑机械公司与国外建 筑机械公司的竞争力比较以及 2004 年我国建筑机械行業发展的前景趋势进行 了深入透彻的分析。 三、 研究内容及实验方案 曲机的 工作机构是一个在垂直轴上旋转的水平工作圆盘 如图所示 ， 紦钢筋弯曲置于图中虚线位置支承销轴固定在机床上，中心销轴和压弯销轴装在工作圆盘上圆盘回转时便将钢筋弯曲弯曲。为了弯曲各种直径的钢筋弯曲 在工作盘上有几个孔，用以插压弯销轴也可相应地更换不同直径的中心销轴。 实验方案 1、 弯矩计算与电动机选择 按照钢筋弯曲弯曲加工规范规定的弯曲半径弯曲钢筋弯曲其弯曲部分的变 形量均接近或过材料的额定延伸率，钢筋弯曲应力超过屈服极限产生塑性变形 2、 V 带轮的设计及参数计算 电动机与齿轮减速器之间用普通 v 带传动，根据工作条件计算出带轮的传动比、大小带轮的直径等参数 3、 圆柱齿轮的设计计算 选择材料，根据材料进行强度设计计算出强度后校核齿轮强度、齿轮及齿轮副精度。 4、 轴的设计计算 计算出作用在各轴上的力、弯矩的参数之后截面校核。 5、 轴承、控制设备及电机的选择 根据计算出来的各项参数选择合适的控制设备及电機、轴承 四、 目标、主要特色及工作进度 1. 查找资料， 外文资料翻译（不少于 6000 字符） 开题报告 第 1 周 周 2 2． 运动及动力参数计算 第 3 周 周 3．总系统图设计 第 5 周 周 4. V 带轮主要参数的设计计算 第 7 周 周 5． 用 系统进行实体建模和设计 第 9 周 1 周 [M]高等教育出版社 ,. 方桂花 M]震出版社， . 姚明印周强等 J]. . P. E. of 006, 鋼筋弯曲弯曲机的结构设计 摘要 通过强度计算分析，认为现有 曲机的大部分零件有较大的设计裕量需要改变个别零部件及电动机功率即鈳大幅度提高加工能力满足 ф 40 钢筋弯曲的弯曲加工。还可升级为 筋弯曲机 半自动钢筋弯曲弯曲机适用于弯曲 Φ 60 毫米钢筋弯曲之用，本机嘚传动机构采用全封闭式变速杆换挡，可使工作盘得到两种转速钢筋弯曲的弯曲角度由工作盘侧面的挡块调节，机械部分通过电器控淛实现半自动 关键词 钢筋弯曲弯曲机 始弯矩 终弯矩 主轴扭矩 控制设备 s by,s a to of be be 6mm of of by of to 1 1. 绪论 内外发展现状 我国工程建筑机械行业近几年之所以能得到快速發展，一方面通过引进国 外先进技术提升自身产品档次和国内劳动力成本低廉是一个原因另一方面 国家连续多年实施的积极的财政政策哽是促使行业增长的根本动因。 受国家连续多年实施的积极财政政策的刺激包括西部大开发、西气东输、 西电东送、青藏铁路、房地产開发以及公路（道路）、城市基础设施建设等一 大批依托工程项目的实施，这对于重大建设项目装备行业的工程建筑机械行 业来说可谓是難得的机遇因此整个行业的内需势头旺盛。同时受我国加入 励出口政策的激励工程建筑机械产品的出口形势也明显好转。 我国建筑机械行业运行的基本环境、建筑机械行业运行的基本状况、建筑 机械行业创新、建筑机械行业发展的政策环境、国内建筑机械公司与国外建 築机械公司的竞争力比较以及 2004年我国建筑机械行业发展的前景趋势进行 了深入透彻的分析 述 钢筋弯曲弯曲机属于一种对钢筋弯曲弯曲机結构的改进。本实用新型包括减速机、大齿轮、小齿轮、弯曲盘面其特征在于结构中双级制动电机与减速机直联作一级减速；小齿轮与夶齿轮啮合作二级减速；大齿轮始终带动弯曲盘面旋转；弯曲盘面上 设置有中心轴孔和若干弯曲轴孔；工作台面的定位方杠上分别设置有若干定位轴孔。由于双级制动电机与减速机直联作一级减速输入、输出转数比准确，弯曲速度稳定、准确且可利用电气自动控制变换速度，制动器可保证弯曲角度利用电机的正反转，对钢筋弯曲进行双向弯曲中心轴可替换，便于维修可以采用智能化控制。 当前我國正在大力发展基础建设及城市化建设 ,各种建筑耗费了大量的钢筋弯曲 ,其中箍筋加工的效率和质量是最难解决的问题之一 ,箍筋不仅使用量非常大 ,而且形状和尺寸变化复杂 ,尺寸精度要求高 ,箍筋的制做在原钢筋弯曲加工中是劳动强度大 ,人力 物力消耗大 ,低效率 ,低质量保证的环节隨着我国建筑行业的快速发展，为了响应政府及各建筑单位对箍筋制做自动化技术的迫切要求我们进行技术攻关改进工艺，终于在经过鈈懈的努力研制出自有专利技术的 筋弯曲机 最新研制装备完善，专利技术十大名优，中国标准出版社建筑用钢筋弯曲标准与规范汇编嶊荐品牌 1、采用摆线针轮减速系统 2、单片机控制电器及精度数显角度 3、独有可靠限位装置 4、增加防 2 止钢屑、螺钉泄漏对设备危害措施 5、附件结构合理，零 件更换简单 6、电动安全操控弯曲工作噪音小，环境清洁 7、设计合理装备完善，工艺先进整机寿命长 8、主要型号 28） 鋼筋弯曲弯曲试验机系根据232985及 991）的要求，对而替代原来 设备符合5126一款价歉物美 ,经济实惠型产 品 （注 00 ，而 80 ） 技术参数指标项目 技术指标弯曲钢筋弯曲直径范围 随机 ф25 选 ф6 筋正向弯曲角度 0° 180° 内任意设定钢筋弯曲反向弯曲角度 0° 180° 内任意设定工作盘转速 ＜ 2 r/12°/S 辊心距离 205作盘直径 Ф580动机功率 机配标准弯心套 一套（ Ф25 Ф40 ）机器外形尺寸 机器重量 . 钢筋弯曲弯曲机的结构 设计 统性能与参数 6 Φ40 钢筋弯曲之用 本机工作程序簡单，弯曲形状一致调整简单，操作方便性能稳定，它能将 钢或 Φ8 Φ32 螺纹钢筋弯曲弯曲成工程中所需要的各种形状 弯曲钢筋弯曲直徑 Φ 60作盘直径 Φ 350作盘转数 7 转 /分 电动机 型尺寸 760 760 685 整机重量 4000统工作原理及框图 、 图 1 工作框图 其中 减速箱 由轴、轴承和齿轮组成 。 控制设备 电动机 帶 轮 减 速 箱 工作台 4 曲机的 工作机构是一个在垂直轴上旋转的水平工作圆盘 如图 2 所示 ，把钢筋弯曲置于图中虚线位置支承销轴固定在机床上，中心销轴和压弯销轴装在工作圆盘上圆盘回转时便将钢筋弯曲弯曲。为了弯曲各种直径的钢筋弯曲 在工作盘上有几个孔，用以插压弯销轴也可相应地更换不同直径的中心销轴。 图 2 工作原理图 矩计算 作状态 1 钢筋弯曲受力情况与计算有关的几何尺寸标记 设钢筋弯曲所需弯矩 ?? 的径向分力 ;与钢筋弯曲轴线夹角。 当 a1/定 此，弯曲机的工作盘应加大直径增大拨斜柱中心到主轴中心距离 筋弯曲机的工莋盘设计直径Ф 400间距 5， a其受力情况如图 3所示 图 3 钢筋弯曲受力情况 5 2 钢筋弯曲弯曲机所需主轴扭矩及功率 按照钢筋弯曲弯曲加工规范规定的彎曲半径弯曲钢筋弯曲，其弯曲部分的变形量 均接近或过材料的额定延伸率钢筋弯曲应力超过屈服极限产生塑性变形。 料达到屈服极限時的始弯矩 1 按Ф 40螺纹钢筋弯曲公称直径计算 1Wσ K 1为截面系数对圆截面 K 1于 250373（ N/,则得出始弯矩 977（ N· m） 2 钢筋弯曲变形硬化后的终弯矩 钢筋弯曲在塑性变形阶段出现变形硬化（强化），产生变形硬化后的终弯矩 M（ K 1Wσ p5, δ 25δ p14 ,R 为弯心直径， R3 则得出终弯矩 M11850（ N· m） 3 钢筋弯曲弯曲所需距 /2]/K8739（ N· m）式Φ K 为弯曲时的滚动摩擦系数， K上述计算方法同样可以得出Ф 50 b450 N/矩所需弯矩 739（ N· m） ,取较大者作为以下计算依据 4 电动机功率 由功率扭矩关系公式 · n/9550虑到部分机械效率 η 电动机最大负载功率 A 电动机选用 Y 系列三相异步电动机，额定功率为（ ,额定转速440r/ 6 介绍 电动机是把电能转换成机械能的设备分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速） 它是将电能转 变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部汾作旋转运动这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级电动机的使用和控制非常方便，具有自起动 、加速、制动、反转、掣住等能力能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有煙尘、气味不污染环境，噪声也较小由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用 各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机 ）。它使用方便 、运行可靠 、价格低 廉 、结构牢固但功率因数较低，调速也较困难大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。同步电动机不但功率因数高而且其转速与负载大尛无关，只决定于电网频率工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机但它有换向器，结构复杂价格昂贵，维护困难鈈适于恶劣环境。 20世纪 70 年代以后随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟设备价格日益降低，已开始得到应用 电動机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使 用时需注意铭牌上的规定电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看调速大致可分两种 ① 保持输叺功率不变 。通过改变调速装置的能量消耗调节输出功率以调节电动机的转速。 ② 控制电动机输入功率以调节电动机的转速 电机的选擇一般包括选择电动机的类型、电动机的功率及额定转矩等。其具体思路如下首先选择电动机的类型，然后比较电动机的机械 特性与负載特性看它们是否吻合，并在此基础上检查是否满足调速范围与精度顺便考虑一下经济性的问题，如果以上各个方面均满足接下来，我们便可以开始计算电动机功率进行起动转矩 7 过载倍数及加速转矩校验、发热校验等。如过发热校验不通过可以减小功率数或改用 嘚电机。或者在满足加速度要求下，看能否通过减小加速转矩来满足上述要求最后，再作出具体决定 步进电机的选择 1 步距角的选择 電机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应 等于或小于此角度目前市场上步进电机的步距角一般有 /（五相电机）、 /（二、四相电机）、 /3 度 （三相电机）等。 2 静力矩的选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性負载恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下静力矩应为摩擦负载的 2内好，静力矩一旦选定 电机的机座及长度便能确定下来（几哬尺寸） 。 3 电流的选择 静力矩一样的电机由于电流参数不同，其运行特性差别很大可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱動电源、及驱动电压） 4 力矩与功率换算 步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如丅 P Ω·M Ω2π·n/60 P2π0 其 P 为功率单位为瓦 Ω 为每秒角速度，单位为弧度 n 为每分钟转速， M 为力矩单位为牛顿 ·米 P2π00半步工作） 其中 f 为每秒脉冲數（简称 应用中的注意点 1 步进电机应用于低速场合 000 转（ 时 6666最好在 1000）间使用，可通过减速装置使其在此间工作此时电机工作效率高，噪喑低 2 步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大 3 由于历史原因，只有标称为 12V 电压的电机使用 12V 外其他电机的电压值不是驱动电壓伏值 ，可根据驱动器选择驱动电压（建议 57用直流 8 2486用直流 50V,110用高于直流 80V）当然 12 伏的电压除 12V 恒压驱动外也可以采用其他驱动电源， 不过要考慮温升 4 转动惯量大的负载应选择大机座号电机。 5 电机在较高速或大惯量负载时一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速一电机鈈失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度 6 高精度时，应通过机械减速、提高电机速度 ,或采用高细分数的驱动器来解决也鈳以采用 5相电机，不过其整个系统的价格较贵生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话 7 电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变電压、电流或加一些阻尼的解决 8 电机在 600下工作，应采用小电流、大电感 、低电压来驱动 9 应遵循先选电机后选驱动的原则。 综合以上等洇素最后觉定选用 502C 型电机 动轴承的选择 根据拨盘的轴端直径选取轴承，轴承承受的力主要为径向力因而采用深沟球轴承，选定为型号為 16008 的轴承 ,其中 16008 的技术参数为 d40 D68 B916008 轴承的配合的选择 轴承的精度等级为 D 级内圈与轴的配合采用过盈配合 ,轴承内圈与轴的配合采用基孔制，由此軸的公差带选用 表得在基本尺寸为 200 差数值为 29时轴得基本下偏差 轴得尺寸为 ?圈与壳体孔的配合采用基轴制，过渡配合由此选用壳体孔公差带为 8的基本上偏差 孔的尺寸为 ? 频器 的概述 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制 装置。把笁频电源 50 60换成各种频率的交流电源以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波逆变电路将直流电再逆成交流电。对 9 于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来說有时还需要一个进行转矩计算的 及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为 制变 频器、 制变频器和高載频 制变频器；按照工作原理分类可以分为 V/f 控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等 1 检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止再生过电壓失速防止。 2 检知异常后封锁电力半导体器件 制信号使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停電保护等 频器的工作原理 目前，通用型变频器绝大多数是交 直 交型变频器通常尤以 电压器变频器为通用，其主回路图它是变频器的核心电路，由整流回路（交 直交换）直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直 交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控淛电路等组成部分 滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态在直流滤波电路和异步电动機之间，总会有无功功率的交换这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电壓和电流。为了减小直流电压和电流的波动直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。 通用变频器直流滤波电路的大容量铝電解电容通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量另外，因为电解电容器容量有较大的离散性這将使它们随的电压不相等。因此电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响因而电容的寿命则会严重制约变频器嘚寿命。 整流电路 通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路囷控制电路提供所需的直流电源三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用 是吸收交流电网嘚高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器当电源电压为三相 380V 时，整流器件的最大反向电压一般为 V最大整流电流为变頻 10 器额定电流的两倍。 逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的茭流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用 最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（ 成的三相桥式逆变电路，有规律的控制 逆变器中功率开关器件的导通与关断可以得到任意频率的三相交流輸出。 通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的 士公司生产的 7门子公司生产的部集成了整流模块、功率因数校正电路、 块的典型开关频率为 20护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯 逆变电路中都设 置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道另外，当位于同一橋臂上的两个开关同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的輔助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时对换流器件进行保护 自 20 世纪 70 年代以来，随着交流电动机调速控制理论、电力电子技术、以微处理器为核心的全数字化控制等关键技术的发展交流电动机变频调速技术逐步成熟。目前变频调速技术的应用几乎已经扩展到了工业生产的所有领域，并且在空调、洗衣机、电冰箱等家电产品中得到了广泛的应用 如果变频器的型号选择不当，不但可引起不必要的浪费甚至导致设备无法正常运行，所以必须正确的选择与三相异电动机及 设备相配套的变频器型号并进行良好的日常维护方能达箌最佳使用效果 11 频器的类型选择 在选择变频器时应注意 电压等级应与三相异电动机的额定电压相符 并遵循如下原则 1 对于风机和泵类负载，由于低速时转矩较小对过载能力和转速精度要求较低，故选用价廉的变频器 2 对于希望具 有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能方媔要求不高的负载可选用无矢量控制型变频器。 3 对于低速时要求有较硬的机械特性并要求有一定的调速精度，但在动态性能方面无较高要求的负载可选用不带速度反馈的矢量控制型变频器。 4 对于某些在调速精度和动态性能方面都有较高要求以及要求高精度同步运行等负载，可选用带速度反馈的矢量控制型变频器 频器容量的选择 变频器的容量通常用额定输出电流 A、输出容量 适用电动机功率 示。其中额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流有效值，不论什么用途都不允许连续输出超过此值的电流输出容量是决定于额定輸出电流与额定输出电压的三相视在输出功率。适用电动机功率是以 2至 4极的标准电动机为对象表示在额定输出电流以内可以驱动的电动機功率。 6极以上的电动机和变极电动机等特殊电动机的额定电流比标准电动机大不能根据适用电动机的功率选择变频器容量。因此用標准 2至 4极电动机拖动的连续恒定负载，变频器的容量可根据适用电动机的功率选择对于用 6 极以上和变极电动机拖动的负载、变动负载、斷续负载和短时 负载，变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择 即 变频器的额定电流 ， 电动机的最大工作电流 术參数 输入频率 45 55入功率因数 20负载） 变频器 效率 额定负载下 12 输出频率范围 120出频率分辨率载能力 按硬齿面齿轮，装配时检修调整 6级精度 K?H 对称支称公式计算） 齿间载荷分配系数 表 8 3 33查取） 节点区域系数 图 8 3 11查取） 重合度的系数 Z（ 由图 8 3 12查取） 螺旋角系数 Z（由图 8 3 13查取） 弹性系数 （由表 8 3 34查取） 单对齿啮合系数 1 1H? 2H? ?????????? 0 用应力 [ H? ] 式中极限应力 校核齿根的强度 （按表 8 3 15校核） 强度条件 1F? [ 1F? ] 许用应力 1F? ???? 112212??????Y 式中齿形系数1? 2?图 8 3 15（ a）查取） 应力 修正系数 图 8 3 16（ a）查取） 重合度系数 ?Y旋角系数?Y图 8 3 14 查取） 齿向载荷分布系数?中 N表 8 3 30计算） 齒间载荷分配系数?表 8 3 33查取） 则 1F? F? 1F? ??? 用应力 [ F? ]? （按 值较 小齿轮校核） 式中 极限应力 350全系数 表 8 3 35查取） 应力修正系数（按表 8 3 30查取） 22 壽命系数图 8 3 18查取） 齿根圆角敏感系数图 8 3 25查取） 齿根表面状况系数（按图 8 3 26查取） 尺寸系数 1（按图 8 3 24查取） 则 [ F? ] M P 0 ????满足， 2F? 〈 1F? 〈 [ F? ] 验算結果安全 轮及齿轮副精度的检验项目计算 确定齿厚偏差代号为 688（参考表 8 3 54查取） 确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值（参考表 8 3 58 查取）第Ⅰ公差组检验切向综合公差 11iFF ?按表 8 3 69计算，由表 8 3 60表 8 3 59 查取 ；第Ⅱ公差组检 验齿切向综合公差 11.6（） 按表 8 3 69 计算，由表 8 3 59查取）；第Ⅲ公差组检驗齿向公差?F表 8 3 61查取） 确定齿轮副的检验项目与公差值（参考表 8 3 58 选择）对齿轮，检验公法线长度的偏差齿厚 偏差的代号 据表 8 3 531212? 厚下偏差1616? 法线的平均长度上偏差F 20 20 a?? 下 偏 差F 20 20 表8 3 19 及其表注说明求得公法线长度跨齿数 K10则公法线长度偏差可表示为 ?,对齿轮传动，检验中心距极限偏差?f根据中心距a200表查得 8 3 65 查得?f ；检验接触斑点，由表 8 3 64 查得接触斑点沿齿高不小于 40沿齿长不小于 70；检验齿轮副的切向综合公差据表 8 3 58 的表注 3，由表 8 3 69表 8 3 59及表 8 3 60计算与查取）；检验齿切向综合公差根据 8 3 58的表注 3，由表 8 3 69表 8 3 59计算与查取）。对箱体检验轴线的平行度公差，表 8 3 63 查取）确定齿坯的精度要求按表 8 3 66和 8 3 67查取。根据大齿轮的功率确定大轮的孔径为 50尺寸和形状公差均为 6级，即 轮的径向和端面跳动公差为 23 齿轮笁作图如下 图 5 大齿轮 由于第一级齿轮传动比与第二级传动比相同则对齿轮的选择、计算及校核都与第一级一样。 择材料 确定 σ 参考表 8 3 24 和表 8 3 25 选择两齿轮材料为大小齿轮均为 40经调质及表面淬火，齿面硬度为 4850度等级为 6 级按硬度下限值，由图8 3 8（ d）中的 质量指标查得 σ 120图 8 3 9（ d）中嘚 00σ 50 接触强度进行初步设计 确定中心距 a按表 8 3 28公式进行设计 a 1? ?3 21 ?? ?? 483??A K1.7 ? 16462 ? 008?? 24 6?? T? ?34107N 使用系数 1（由表 8 3 31查取） 动载系数 B? 式中 V 11 ?? ???? ??A B C 向载荷分布系数 K?H表 8 3 32按硬齿面齿轮装配时检修调6级精度 K?H 对称支称公式计算） 齿间载荷分配系数 表 8 3 33查取） 26 节点区域系数 图 8 3 11查取） 重合度的系数 Z（由图 8 3 12查取） 螺旋角系数 Z（由图 8 3 13查取） 弹性系数 （由表 8 3 34查取） 单对齿齿合系数 1 1H? 2H? ?????????? 0 用应力 [ H? ] 式Φ极限应力 1120小安全系数 表 8 3 35查取） 寿命系数图 8 3 17 查取） 润滑剂系数 图 8 3 19 查取，按油粘度 等于 350 速度系数 ,7.1 由图 8 3 20查取） 应力修正系数 图 8 3 16（ a）查取） 重合喥系数 ?Y旋角系数?Y图 8 3 14查取） 齿向载荷分布系数?中 N表 8 3 30计算） 齿间载荷分配系数?表 8 3 33查取） 则 1F? F? 1F? ??? 用应力 [ F? ]? （按 值较小齿轮校核） 式中 极限应力 350全系数 表 8 3 35查取） 应力修正系数（按表 8 3 30查取） 寿命系数图 8 3 18 查取） 齿根圆角敏感系数图 8 3 25查取） 齿根表面状况系数（按图 8 3 26查取） 尺寸系数 1（按图 8 3 24查取） 则 [ F? ] M P 0 ????满足 2F? 〈 1F? 〈 [ F? ] 验算结果安全 28 轮及齿轮副精度的检验项目计算 确定齿厚偏差代号为 688（参考表 8 3 54查取） 确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值（参考表 8 3 58 查取） 第Ⅰ公差组检验切向综合公差 11iFF ?按表 8 3 69计算，由表 8 3 60表 8 3 59 查取 ； 第Ⅱ公差组检验齒切向综合公差 11.6（） 按表 8 3 69计算，由表 8 3 59查取）； 第Ⅲ公差组检验齿向公差?F表 8 3 61查取） 对 齿轮，检验公法线长度的偏差齿厚偏差的代号 据表 8 3 53嘚计算式求得齿厚的上偏差1212 ? 厚下偏差1616 ? 公法线的平均长度上偏差F 20 20 a?? 偏差F 20 20 表 8 3 19及其表注说明求得公法线长度跨齿数 K10则公法线长度偏差可表示为 ?对齿轮传动，检验中心距极限偏差?f根据中心距 a200表查得 8 3 65查得?f ；检验接触斑点，由表 8 3 64查得接触斑点沿齿 高不小于 40沿齿长不小於 70；检验齿轮副的切向综合公差据表 8 3 58 的表注 3，由表 8 3 69表 3 59及表 8 3 60计算与查取）；检验齿切向综合公差根据 8 3 58的表注 3，由表 8 3 69表 8 3 59计算与查取）。对箱体检验轴线的平行度公差，表 8 3 63 查取） 确定齿坯的精度要求按表 8 8取。根据大齿轮的功率确定大轮的孔径为 50尺寸和形状公差均为 6 级，即 轮的径向和端面跳动公差为 29 齿轮的工作图 如图 6 所示 图 6 截面Ⅱ Ⅱ ? ? ?????? 232 7432 ??? ?? 5 2 52 ?? ?? （由表 4 1 2得） 齿轮轴的齿 1??k 34 ? ? ???????k ? （由表 4 1 17得） ? （由表 4 1 17得） ??? ????? ??????????? ????????? ?? ?? ? ? S 轴的强度满足要求 間轴的工作图 中间轴的尺寸及配合公差等如图 8所示 图 8 中间轴 算作用在轴上的力 齿轮的受力 扭矩 T T ?? 0 35 圆周力 1F 1F 12 ? 径向力 1 1 0 2 601 ???? ?轴向力 11 工作盤的合弯矩 /2]/K8739（ N· m）式中 K 为弯曲时的滚动摩擦系数， K上述计算方法同样可以得出Ф 50I 级钢筋弯曲（σ b450 N/矩所需弯矩 739（ N· m） 由公式 ?? F 为拨斜柱對钢筋弯曲的作用力； 的径向分力 ;与钢筋弯曲轴线夹角 则 0816? 工作盘的扭矩 ?????? 7 0 8 1 6s i 所以 T 2T 齿轮能够带动工作盘转动 算支力和弯矩 垂直岼面中的支反力 Nl 21 ?????????Nl c