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沈阳工学院毕业设计说明书 I 摘 要 本次设计主要是针对 图书馆 行设计。其中包括 齿形带 、 竖直上下带轮 、 电机座 、机架等总成的结构设计及个总成中主要零件的结构设计，以及驱动 电机 、 皮带、带轮、 轴承等主要零部件的选型和有关零件的强度计算。 在计算部分，首先，进行有关参数的选取确定，包括带速、 载重、安全系数 的确定，带的单位质量的计算，输送带张力的计算以及驱动电机的功率计算。然后进行各个主要零部件的选型和设计计算。 在设计过程中，参考了多部文献以及工程实践人员的经验心得，对各部分机构进行了认真比对，选取通用结构，以便于输送机的修理与维护。波状挡边带式输送机的应用已经日趋成熟，通过对各个部件的优化及选择更合理的结构，将更大的提高其应用效率。 本文介绍了 国内外的发展现状和应用情况，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，设计了 图书馆 车起升机构 。其研究内容主要包括以下几个方面 : 论述了 图书馆 车起升机构 的组成及原理，结合课题要求，选择 电动机起升机构 作为该 机构 的 运作 方式。 介绍了 图书馆 车 起升机构 机械结构的设计，并根据小车 起升机构 的驱动方式和工作要求，对 皮带 、电机、 带轮、轴 等进行了设计和选型。 根据 图书馆 车起升机构 的 结构 和工艺要求，确定了总体框架结构。硬件方面，选择合适的 皮带 、 电机、带轮 ，对 轴 进行了设计 。 在总结全文的基础上，对 车的设计和研究提出了展望。 关键词 ： 起升机构；电机；皮带；带轮 沈阳工学院毕业设计说明书 GV is is is of is to As of of GV so GV in as GV to of in GV to of of CU to to CU On of GV 沈阳工学院毕业设计说明书 录 摘要 . I . 录 . 论 . 1 1 展现状 . 2 . 2 外研究状况 . 2 内发展情况 . 2 . 3 书馆 . 4 书馆 . 4 课题主要工作 . 4 2 图书馆 车起升机构设计与原理分析 . 6 车起升机构设计与工作原理分析 . 6 车起升机构零件选型 . 7 机的选型 . 7 带的选型 . 10 轮的选型 . 11 3 图书馆 车起升机构设计计算 . 15 升机构载重分析 . 15 算载荷 . 15 全系数 . 15 算最大正应力 . 16 度验算 . 16 电机扭矩转速分析 . 16 给驱动伺服电机的选择 . 16 载转矩的计算 . 16 机转速分析 . 17 沈阳工学院毕业设计说明书 同步带传动计算 . 19 步带受力情况的分析 . 19 4 工程图设计 . 21 装配图设计 . 22 般装配图技术要求 : . 22 图中的技术要求 . 23 件图设计 . 24 般零件图技术要求 : . 24 件图的技术要求 . 26 结 论 . 27 致 谢 . 28 参考文献 . 29 沈阳工学院毕业设计说明书 1 绪 论 随着自动化 和 计算机 的 集成制造系统技术逐步发展 还有 柔性制造系统 和 自动化立体仓库 应用越来越多 ， 动导引车 当作 联系 、 调节离散型物流系统使 它的 作业连续化的必要的自动化 的 搬运 和 装卸手段， 它的使用 范围和技术水平得到了 很快的发展，再这样的大背景下图书馆 车的设计发展也势在必行。 自动化导引车是上世纪 50年代发展起来的智能装卸型机器人。智能小车是现代工业自动化系统中的重要设备之一 ,它是 把 蓄电池 作 为 主 动力 ,并且 安装有电磁 和 光学自动导航设备 等 ,可以独立自主引导 ,并且可以通过核心系统控制 ,完成无人驾驶及工作的设备。九十年代全世界拥有智能小车 ( 万台以上。这几年 ,自动化技术展现出加快发展的趋势 ,国内自动化立体仓库和自动化慢性装配线到了发展与普及阶段。在自动仓库与生产车间中 ,各工位中 ,各段输送线中 ,智能小车替代了传统的机械设备 ,和传统的传送道或传送带相比较 ,智能小车输送方式具有操作简单、工作方式灵活 ,不占据很多空间、有良好的转动性、慢性等众多优点。 沈阳工学院毕业设计说明书 2 1 展现状 展环境 国外研究状况 1913 年 ,美国汽车制造公司使用有轨底盘小车。 1953 年 ,世界上第一台采用埋线电磁感应式的跟踪轨迹自动导引小车在国外制造出来 ,国外也称为 无人驾驶牵引车 。 20世纪末 ,具有装卸功能的智能小车在欧洲得到发展和应用 ,引入国外用于自动化系统和柔性系统的材料运输。大约过了好几年 ,新的导引方式和技术得到更加大规模研究和设计。智能小车以前不景气的情况下发展到其效率和效益非常好。智能小车按照引导传感器不同分为 :电磁导引、红外导引等。智能小车是根据慢性加工系统、慢性装配系统、电脑制造系统、自动化立体仓库发展起来的。然而 ,其发展速度是非常快的。 1981 年通用公司开始使用 ,1985 年智能小车确保数量是 500 台 ,1987 年智能小车确保数量是 3000台。大量资料显示欧洲国家 40%的 智能小车用在汽车制造业 ,日本 15%的智能小车用于汽车工业 ,也就是说智能小车在其他行业也有广泛的实际使用 国内发展情况 国内自主研发方面：六十年代 初 开始研究。 1976年，北京起重 和 运输机械研究所研制的 国最开始 的实用型 1988年，原邮电部北京邮政科学技术研究所等单位研制了邮政枢纽 1991 年，中科院沈阳 分院 自动化所与新松机器人自动化股份有限公司为沈阳金杯总装线上设计 了 九台自动装配 的 系统，并于 1996年获得国家科学技术进步三等奖，是当时国内较先进的使用型 1992 年，天津理工学院研制了核电站用光学导引 1998 年昆明船舶设备公司在红河卷烟厂研究多模式激光导引无人自动车 22辆，红河项目于 2002年获国家科学技术进步二等奖。 在引进国外技术与产品方面： 1980年，上海石化总厂为涤纶长丝作业从日本大福公司引进国内第一套 十年代初，华宝空调装配线上使用了日本进口的电磁导引 1996年，玉溪卷烟厂首家在烟草行业引进三星的 52台 是国内企业中使用数量最多 的 北承德输送机械厂合资引进美国 司 术。天津理工学院研制的 方位视觉引导自动车，属国家 863高科技项目，已通过鉴定，达到八十年代末国际先进水平。九十年代中期，昆船公司在引进国外最先进 后承担了数十个 统的设计、安装；其水平代表了目前国内的最高水 沈阳工学院毕业设计说明书 3 平。昆明船舶设备公司研制的各种导引形式的 统已经广泛应用于烟草行业，汽车行业等。 从国内总体智能小车发展来看也就刚刚起步状态 ,相当于国外 19 世纪初的水平。经过各行业的大量数据分析 ,分布范围 规模非常广 ,经常用于工厂 ,汽车业 ,飞机业 ,家用电器业 ,烟草业 ,机械 生产 加工 ,仓库 ,邮电部门 ,地下 的 采矿厂中进行材料运输 ,也可以用 在海洋和太空探索等 ， 这说明智能小车具有非常广阔的市场和使用价值。 结构 (1)车载控制系统 ： 车载控制系统是核心控制部分 ,导航系统根据导航传感器方式不同可分为电磁传感器导航、 磁条传感器导航等不同形式。 通讯系统是小车和控制装置之间互换信息和命令的通道 ,由于无线电通讯具有不受障碍物隔挡的特点 ,一般在控制装置和小车之间采用无线电通讯 ,通过接口和电脑相互连接。小车上的电源为蓄电池 ,所以小车的驱动装置一般采用直流电动机、步进电动机和直流伺服电机等。 (2)车体系统 ： 它包括底盘、车体框架、壳体和控制装置、蓄电池安装架等 ,是小车的主体 ,具有电动车辆的构成特点。 (3)行走系统 (4)移载系统 ： 它是用来完成工作目标的执行机构 ,在不同的目标和外部环境下 ,可以选择不一样的移载系统来控制。 (5)安全与辅助系统 ： 为了避免智能 小车在系统出故障或有人员经过小车工作路线时出现碰撞 ,小车一般都 会 有 探测 障碍物 的 装置 和防 撞、警音、警视、紧急停止等装置。 除此之外， 还有 可以自动充电的 辅助装置。 (6)控制装置 ： 控制装置可以采用普通的单片机 ,如条件艰苦时 ,也可采用工业控制电脑 ,控制装置通过计算机网络接受主控电脑下达的小车输送任务 ,通过无线通讯系统有效的采集各小车的状态信息。根据需求情况和当前各小车运行情况 ,将调整命令传递给选好的小车。 小车能够 快速地进行多任务和准确的操纵小车 ,还有复杂地面的碰撞等众多问题都需要软件来解决。 (7)通讯系统 ： 通讯系统一方面受命与监控系统的指令 ,及时、准确地传送给其它各相对应的辅助系统 ,来完成监控操作下所指定的动作命令 :另一方面又接受各个辅助系统的反馈信息 ,回传给监控系统 ,可以成为监控系统协接、管理、控制的跟据。由于智能小车位置变化 ,且整个系统中装置较多 ,控制装置和智能小车间的通讯最合适用无线通讯的方式。控制装置和各智能小车就合成无线局域网。无线电存在一些弊端 ,最好将调节在 沈阳工学院毕业设计说明书 4 小车使用范围之内。使本次设计小车系统处于最佳状态达到设计的要求 ,不断的研究和设计 ,调制数值范围必须要在小车控制系统使小车处于其设计目的和要求 ,智能小车在工业进程中起到非常重要的地位 ,所以将此问题具体解决到小车规定下的范围 ,不同的小车有不同的调制方法。 图书馆 车发展现状研究 图书馆 车 的构成 图书馆 车 一般采用万向轮驱动 ,具有电动车的特点。小车可以在地面上由控制系统的统一控制下 ,自动装卸货物 ,实现自动化的货物输送 ， 有电动车 的一切 特征。 以 在地面 的 控制系统的统一调度下， 自动搬运一些货物 ， 能够 实现自动的物料传送。因 为 具有灵活性 和 智能化等特点， 可以 方便 的 重组 一些 系统， 从而 达到生产过程中 所需要的 柔性化运输 的目的 。 相比较 传统的人工 和 半人工的物料输送方式， 图书馆 车极大得 减轻了劳动 的 强度和 其 危险性， 大大的提高 了工作效率， 而 国外的 一些统设计， 其 应用水平都 非常 高，应用范围也 十分 广泛。国内的应用 就 相对少 了一些， 可是 在各方面的共同努力下，国内的 图书馆 车 的设计水平和应用水平正在接近或赶超国际先进水平。 图书馆 车 由 驱动机构、起升机构、取物动力机构、取物增速机构、弃疗机构控制系统、驱动机构控制系统 组成，其中主控计算机负责 统与外部系统的联系与管理，它 可以 根据 所需 物料 的 状况向控制台下达输送任务。 在 池容量 下 降到 预先的规定 值后，充电系统 会 给 动 进行 充电。地面移载设备一般 会 采 取轨道 输送机等将物料从自动化 的 仓库 和 工作现场自动移载到车 上，反之也可以将物料从 车 上移载下来并输送到目的地。 电系统、地面移载设备等都可以根据实际需要及工作场地任意布置，这也体现了 本课题主要工作 智能化的移动机器人，是现代工业自动化物流系统的主要设备，也是机器人比赛的主要项目之一，是许多大学、科研机构重点研究的项目之一。本研究课题 的主要工作是 设计出简单易行的 图书馆 车起升机构， 对 国内外现状作了叙述和分析，介绍了 统的组成，对于其核心部分导引单元予以重点介绍，本章还 沈阳工学院毕业设计说明书 5 提出了本课题的研究背景和研究目标。 沈阳工学院毕业设计说明书 6 2 图书馆 车起升机构设计与原理分析 小车起升机构 设计与工作原理分析 图 书馆 车 图 书馆 车起升机构 根据图 图 示 起升机构采用竖直导轨滑块方式实现，通过电机提供驱动 沈阳工学院毕业设计说明书 7 力，由同步齿形带传动。齿形带传动的方式具有缓冲量大，运动平稳，简单高效，承重大，安装和维护便捷等优点。电机前端配有失电制动器，在断电时自动抱紧电机输出轴，保证小车在停机或失电时竖直方向无法移动。在小车立柱的相应位置安装有接近传感器，当起升机构运动的指定 位置时，反馈信号，保证在竖直方向的定位。 小车起升机构零件选型 电机的选型 电机轴上的负载有两种，分别为转矩负载和惯量负载。在选用电机时，必须准确计算这些负载，以满足如下条件： 当机床处于非切削工作状态时，在所有速度范围内负载转矩必须小于电机连续额定转矩。如果以非常低的速度运行时，因为摩擦系数的增大，使得负载转矩变大并且超过电机额定转矩，电机也有可能出现过热的情况。而另一方面，在高速运转时，如果受粘滞性影响，使转矩变大并且超过额定转矩，因为不能获得足够的加速转矩，所以加速时间常数会大大增加。最大切削转矩所占时间（负载百分比即“ 间）满足所期望的值。以希望的时间常数进行加速。一般来说，负载转矩有助于减速，如果加速不成问题，以同一时间常数进行减速亦无问题。加速检查按以下步骤进行。 图 根据图 示 进行以下计算： 计算齿轮减速比 根据所 需求的 脉冲当量，齿轮 的 减速比 i 计算如下 : i=( 中 o/脉冲） S 螺距（ 沈阳工学院毕业设计说明书 8 冲） 计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量 1+（ 1/(s） +W/g（ S/2)2 中 惯量 ( 惯量 ( 重量（ N） S 螺距（ 计算电机输出的总力矩 M M=f+ a=（ t)02 中 加速力矩（ 惯量与负载 的 惯量 (r/ 时间（ s） (2i)102 (2i)102 N） 其估算公式为 fq=1-(t)/(1+m) 1/2 式中 频率（ 频率 若负载参数 没有办法 精确 的 确定 ,则可按 。 运行 中 的最高频率与升速时间的计算。 因为 电机的输出力矩 会 随着频率的 升 高而下降， 所以 在最高频率时 ， 由矩频特性的输出力矩应能驱动负载，并留有足 沈阳工学院毕业设计说明书 9 够的余量。 根据以上的计算分析 选择东方马达 列 入的调速电动机 （如图 因应节省空间的需求为薄型高功率 是 板型驱动器与薄型大功率无刷直流电动机的组合产品，最适用于需要节省空间的装置。速度控制范围为 1003000r/有适用于各种用途种类丰富的 15W 100W 产品可供选择 。 图 方马达 沈阳工学院毕业设计说明书 10 图 方马达 此电机有以下几个优点： 小巧的基板型驱动器： 15W 50满足机器的小型化需求。 卓越的速度稳定性 ： 对负载速度变动率为 下，实现卓越的速度稳定性。即使负载变动时也几乎不会出现如变频器因负载变化等而产生速度变动的情形。 丰富的驱动器功能 ： 体积小巧，功能完善 ，有 瞬时停止 、 旋钮速度控制 、 直电压速 度控制 、 加速时间 /减速时间设定 、 警报输出 等功能。 皮带的选型 电机功率计算公式： 电机功率 =（ 周驱动力 *带速） /1000 2、圆周驱动力计算公式： 公式一：圆周驱动力 =2*主要阻力 +附加阻力 +特种主要阻力 +特种附加阻力 +倾斜阻力 （该公式适用于输送机小于 80 公式二：圆周驱动力 =系数 *主要阻力 +附加阻力 +特种主要阻力 +特种附加阻力 +倾斜阻力 主要阻力 =送机长度（即头尾滚筒中心距） *上托辊质量 /上托辊间距 +下托辊质量 /下托辊间距 +2*每米长度输送带质量 +皮带小时输送料量 /（ 速） 。 附加阻力计算公式： 附加阻力 =皮带小时输送料量 *带速） 主要特种阻力计算公式： 主要特种阻力 =型系数 *输送机长度 *每米长度输送带质量 +皮带小时输送料量 /（ 速） * 沈阳工学院毕业设计说明书 11 其中：槽型系数的选取， 30槽角时取 35槽角时取 40槽角时为 附加特种阻力计算公式： 附加特种阻力 =1470*清扫器个数 +带宽（米） *1500 6、倾斜阻力计算公式： 倾斜阻力 = 料提升高度（米） *皮带小时输送料量 /（ 速） 根据上述分析 皮带选择 盖茨 3048_8步带 （如图 盖茨 3048_8步传动，无速度损失，且传动比恒定。皮带齿形极大的降低了运行噪音。与带轮齿的完美啮合，以最小的摩擦进入带轮齿。 图 步带 带轮的选型 同步带传动是利用带齿与带轮齿啮合来传递动力的一种新型传动方式，具有准确的同步传动功能，不需要润滑、无滑差、无污染、噪音少；传动效率达 比范围可达 1： 10，允许线速可达 50m/s，传动率从几百瓦到数百千瓦，适宜多轴传动。 广泛应用于纺织、汽车、化纤、卷烟、造纸、印刷、化工等机械设备；近年来，采矿冶金、钢铁机械、医疗设备需求量日渐增加。 同步带轮选型需注意的参数： (1)齿形 同步带轮齿形可以分为英制（普通扭矩） L、 H 以及公制（高扭矩） 3M、 （普通扭矩 )沈阳工学院毕业设计说明书 12 图 轮齿形分类图 (2)齿数 齿数是同步带轮重要参数，同步带轮节圆直径齿数齿距 / (3)材质及表面处理 同步带轮常用材质为铝合金及 45钢，表面处理分别为 铝轮：本色氧化黑色氧化；钢轮：四氧化三铁保护膜、 无电解镀镍 (4)带轮形状 图 形齿同步带、轮选型圈 沈阳工学院毕业设计说明书 13 图 形齿同步带、轮选型图 图 （圆弧形齿）同步带、轮选型图 确定计算功率 0=FV=14500 = 5 沈阳工学院毕业设计说明书 14 AP=5=30 定带轮的基准直径 动带轮的最小基准直径 25从表中带轮的基准直径系列中，取 40 i 140=350大轮直径为 355据上述的分析与计算选择 带轮选择 盖茨 图 此带轮有一下几个优点：能缓和载荷冲击；运动平稳，无噪声；制造和安装不像啮合传动那样严格；过载时将引起带在带轮上打滑，因而可以防止其他零件的损害；可增加带长一适应中心距较大的工作条件。 图 沈阳工学院毕业设计说明书 15 3 图书馆 车起升机构设计计算 起升机构载重分析 载重 主要取决于起重量 Q、载荷中心距 c，根据选题，已知起重量 Q=40准规定，载荷中心距离为 c=500由 平段受弯矩和剪力 , 垂直段受弯矩和拉力 , 危险截面支座 m a c 式中 P 起升架 的计算载荷， N； C 标准载荷中心距， a 起升架 厚度； b 起升架 截面宽度， 计算载荷 P 的确定 ()122 K 式中 Q 起重量， Q=7640N 动载荷系数，取 偏载荷系数，取 由此得出 176401 . 2 1 . 3 ( ) 1 3 7 5 9 . 22 安全系数 n 的确定 安全系数的选取 , 与货叉的计算载荷大小、动载荷系数和偏载荷系数的选取密切相关。如果计算载荷比较准确 , 安全系数可以取较小数值。否则，安全系数应取较大数值。 强度计算时，安全系数应满足以下条件 3 3 其中 沈阳工学院毕业设计说明书 16 n 强度安全系数； s 材料屈服极限； 危险截面处应力（即最大正应力）； 注：s与 单位相同。 此次设计选择安全系数为 n=3。 计算最大正应力 539 1 7 9 . 6 73s M P 强度验算 把数据代入式 3得出 m a x 21 3 7 5 9 . 2 3 5 0 0 2 4 04 0 1 2 01 1 3 . 2 3 M P a 为 m a x 1 1 3 . 2 3 1 7 9 . 6 7M P a M P a ,所以满足强度条件。 电机扭矩转速分析 伺服电机 有直流、交流之分，一般来说选择合适的伺服电机要根据机器的负载大小和速度来选 。 进给驱动伺服电机的选择 在原则上选择伺服电机应该由负载条件来决定。 电机轴上的负载有两种， 一种是 阻尼转矩 ，另一种是 惯量负载。这两种负载都 需 要正确地计算 。 伺服电机 可以 控制速度，位置 和 精度 十分 准确， 它能把 电压信号转化 成为 转矩 和转速 从而 驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并 且可以 快速反应，在自动控制系统中， 可以当作 执行元件， 并 且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等 优点 ，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 负载转矩的计算 因为每种机械的算法不同，所以 此计算需要加到伺服电机轴的转矩计算公式中 。 但是不管是哪种机械， 都应计算出折算到电机轴上的负载转矩。 一般 折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算 : 沈阳工学院毕业设计说明书 17 F*L/2)+ 中 : 由角加速度公式： 2 中： 角加速度； 角速度； 加速时间。 0C C C 3.7 中： J 惯性力矩； 不平衡力矩。 根据电机与中心轴的传动比 1:N，可以估算出电机扭矩 ： 电机转速分析 极数反映出电动机的同步转速， 二 极同步转速是 3000r/四 极同步转速是 1500r/六 极同步转速是 1000r/ 极同步转速是 750r/ 绕组的一来一去才能组成回路，也就是磁极对数，是成对出现的，极就是磁极的意思，这些绕组当通过电流时会产生磁场，相应的就会有磁极。 三相交流电机每组线圈都会产生 N、 S 磁极，每个电机每相含有的磁极个数就是极数。由于磁极是成对出现的，所以电机有 二 、 四 、 六 、 八 极之分。 若三相交流电的频率为 50合成磁场的同步转速为 50r/s,即 3000r/进一步分析还可以得到同步转速 n 与磁场磁极对数 p 的关系 :n=60f/频率 ,单位为 单位为 r/所接交流电的频率 (f)、电机的磁极对数 (P)之间有严格的关系 沈阳工学院毕业设计说明书 18 f/P 在中国，电源频率为 50 赫，所以二极电机的同步转速为 2000 转 /分，四极电机的同步转速为 1000 转 /分， 以此类推 。异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速，异步之名由此而来。异 步电机转子转速与旋转磁场转速之差（称为转差）通常在 10以内。由此可知，交流电机（不管是同步还是异步）的 同步电动机的转速 =50*频率 / 极对数（我国工频为 40异步电动机转速 =（ 50*频率 / 极对数） 转差率 ， 另外，同等功率的电动机，转速越大，输出扭距越小。 同步电机的极数 大容量的同步电机均为转极式，即转子为磁极，由励磁绕组通以直流电产生，而同步机的极对数就是转子磁极的对数。八极电机就是转子有 八 个磁极， 2P=8,即此电机有 四 对磁极。一般汽轮发电机多为隐极式电机，极对数很少，一般为 1、 2对，而 n=60f/p,所以他的转速很高，最高可达 三千 转（工频），而水轮发电机的极数相当多，转子结构为凸极式，工艺比较复杂，由于他的极数很多，所以它的转速很低，可能只有每秒几转！ 电机转速与频率的公式 ： n=60f/p 式中 n 电机的转速（转 /分）； 60 每分钟（秒）； f 电源频率（赫芝）； p 电机旋转磁场的极对数。 我国规定标准电源频率为 f=50 周 /秒，所以旋转磁场的转速的大小只与磁极对数有关。磁极对数多，旋转磁场的转速成就低。 极对数 P=1 时，转速 n=3000； 极对数 P=2 时，转速 n=1500； 极对数 P=3 时，转速 n=1000； 极对数 P=4 时，转速 n=750； 极对数 P=5 时，转速 n=600 在变频调速系统中，根据公式 n=60f/p 可知： 改变频率 f 就可改变转速 沈阳工学院毕业设计说明书 19 降低频率 f，转速就变小：即 60 f / p = n 增加频率 f，转速就加大： 即 60 f / p = n 电机功率，转矩，转速的关系 功率 =力 *速度 P=F* 转矩 (T)=扭力 (F)*作用半径 (R) 推出 F=T/R 速度 (V)=2R*每秒转速 (n 秒 )=2R*每分转速 (n 分 )/60=R*30 将公式 2、 3 代入公式 1 得： P=F*V=T/R*R*30=/30*T*率单位 W， T=转矩单位 n 分 =每分钟转速单位转 /分钟 如果将 P 的单位换成 么就是如下公式： P*1000=/30*T*P=T*=T* = T * n 电机转速： n=60f/p， p 为电机极对数，例如四级电机的 p=2； 注：当频率达 到 50， 当 电机达到额定功率 时 ，再增加频率， 它的 功率时 也 不会再增 加了 ， 而是 会保持 在 额定功率。 当 电机转矩在 50下时， 此时是与频率以正比进行变化 ；频率达到 50，电机 为 最大输出功率，即额定功率；如频率在 50基础上 再继续增加， 此时 输出转矩与频率 会 成反比变化，因为它的输出功率 已经到达最大了 ， 如果 你还要继续增加频率，那么套入上面的计算式分析，转矩则 会 明显会减小。 同步带传动计算 同步带受力情况的分析 张紧力 :传动带是将原动机的电机或发动机旋转产生的动力，通过带轮由胶带传导到机械设备上，故又称之为动力带。传动带通过摩擦来传递动力，因此传动带要调整张紧力以获得合适的摩擦力。通过调整传动带的张紧度可以调整传动带和皮带轮之间的摩擦力，传动带的张紧度是靠张紧轮进行调整的（没张紧轮装置就直接调整轮距）。皮带过紧会使皮带磨损严重，过松则易产生打滑现象，使皮带严重磨损甚至烧坏。一般两轮距离 1米左右时，用手指按压三角带中部，应垂直下降 10带使用中应检查皮带的张紧度，并随时进行调整。 故控制同步带传动合宜的张紧力是保证 同步带传动正常工作的重要条件。 设 01F、 2F、 F 分别为带传动工作时带的紧边拉力、 沈阳工学院毕业设计说明书 20 松边拉力、和有效拉力。为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿，同步带运转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此，紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即 1 1F+2F=20F、 0F=1F+2F） 压轴力 :压轴力即为同步带作用在轴上的力，是紧边拉力与松边拉力的矢量和，如图 图 边拉力、松边拉力 式中： ； ， 工况系数， P 为需传递的名义功率（ 所以压轴 力为： 1500 对于频繁正反装、严重冲击、紧急停机等非正常传动，需视具体情况修正工况系数。另外步进电机在工作时其工作过程是“加速 减速”的过程。在匀速时，电机所受负载为工件与导轨的滑动负载；电机加速时主要考虑惯性负载；如电机直接启动，即转速直接从 0跳到所规定的转速时，电机的滑动负载和惯性负载均要考虑。一般情况下电机传递的负载约为滑动负载的 23倍。所以对于频繁正反转、严重冲击的传动机构，设计计算时：同步带需传递的名义功率应是同步带正常传动需传递的功率的 2设计时根据所设计的传动系统即可计算出作用在步进电机轴上 的压轴力，再根据所涉及的步进电机由上图表中查出电机轴的容许负载，两相比较，只要压轴力小于电机轴的容许悬挂负载即可。 且从式 :1500 式中可看出作用在电机轴上的压轴力受所需传递的功率、速度以及实际传动情况的影响。 在应用中减少压轴力的方法有：减少同步带小带轮的包角，即采用小带轮带大带轮的形 沈阳工学院毕业设计说明书 21 式，这样可以减少 （ ）；在满足设计要求的情况下减少同步带的宽度，并安装时使同步带离步进电机轴的端面更远，这样可增加电机所容许的悬挂负载。 沈阳工学院毕业设计说明书 22 4 工程图设计 装配图设计 图 一般装配图技术要求 : (1)各密封件装配前必须浸透油。 (2)装配滚动轴承允许采用机油加热进行热装，油的温度不得超过 100。 (3)齿轮箱装配后应设计和工艺规定进行空载试验。试验时不应有冲击、噪声，温升和 (渗漏不得超过有关标准规定。 (4)齿轮装配后，齿面的接触斑点和侧隙应符合 规定。 应防止进入系统中。 括外购件、外协件），均必须具有检验部门的合格证方能进行装配。 (10)螺钉、螺栓和螺母紧固时，严禁打击或使用不合适的旋具和扳手。紧固后螺钉槽、螺母和螺钉、螺栓头部不得损坏。 (11)规定拧紧力矩要求的紧固件，必须采用力矩扳手，并按规定的拧紧力矩紧固。 (12)同一零件用多件螺钉（螺栓）紧固时，各螺钉（螺栓）需交叉、对称、逐步、均匀拧紧。 (13)圆锥销装配时应与孔应进行涂色检查，其接触率不应小于配合长度的 60%，并应均匀分布。 沈阳工学院毕业设计说明书 23 (14)平键与轴上键槽两侧面应均匀接触，其配合面不得有间隙。 (15)花键装配同时接触的齿面数不少于 2/3，接触率在键齿的长度和高度方向不得低于50%。 (16)滑动配合的平键（或花键）装配后，相配件移动自如，不得有松紧不均现象。 (18)轴承外圈与开式轴承座及轴承盖的半圆孔不准有卡住现象。 (19)轴承外圈与开式轴承座及轴承盖的半圆孔应接触良好，用涂色检查时，与轴承座在对称于中心线 120、与轴承盖在对称于中心线 90的范围 内应均匀接触。在上述范围内用塞尺检查时， 圈宽度的 1/3。 (20)轴承外圈装配后与定位端轴承盖端面应接触均匀。 稳。 (22)上下轴瓦的结合面要紧密贴和，用 尺检查不入。 (23)用定位销固定轴瓦时，应在保证瓦口面和端面与相关轴承孔的开合面和端面包持平齐状态下钻铰、配销。销打入后不 得松动。 (24)球面轴承的轴承体与轴承座应均匀接触，用涂色法检查，其接触不应小于 70%。 (25)合金轴承衬表面成黄色时不准使用，在规定的接触角内不准有离核现象 ，在接触角外的离核面积不得大于非接触区总面积的 10%。 (26)齿轮（蜗轮）基准端面与轴肩（或定位套端面）应贴合，用 尺检查不入。并应保证齿轮基准端面与轴线的垂直度要求。 (28)组装前严格检查并清除零件加工时残留的锐角、毛刺和异物。保证密封件装入时不被擦伤。 总图中的技术要求 (1)一般说明设计机器的使用场合及机器的功能。 (2)机器的出厂要求的总体检验、试车要求。压力容器执行的检验标准、起重机械执行的检验标准等。 (3)机器的外观颜色、特殊标志。 (4)机器的运输、包装要求。 (5)使用、维护的主要要点要求。 (6)机器的主要参数。 装配图中的技术要求 沈阳工学院毕业设计说明书 24 装配图中的技术要求主要为说明机器或部件在装配、检验、使用时应达到的技术性能 、质量要求及运输、包装要求等。主要从以下几方面考虑： (1)装配要求：装配时要注意的事项及装配后应达到的指标等。例如，特 殊的装配方法、安装顺序、是否在配套零件上打装配标记、装配间隙、精度要求、需要在装配时应满足的加工要求、密封要求等。 (2)检验要求：装配后对机器或部件进行验收时所要求的检验方法、操作要求和达到标准条件。例如气压试验、水压试验、常压捡漏、形位公差要求等。 (3)使用要求：对机器在试车、使用、保养、维修时提出的要求。例如试车时间、限速要求、限温要求、绝缘要求及等。 零件图设计 一般零件图技术要求 : (1)一般技术要求：零件去除氧化皮。零件加工表面上，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷。去除毛刺飞边。 (2)热处理要求：经调质处理， 55。零件进行高频淬火， 350 370 回火，45。渗碳深度 行高温时效处理。 (3)公差要求： 未注形状公差应符合 未注长度尺寸允许偏差 铸件公差带对称于毛坯铸件基本尺寸配置。 (4)零件棱角： 未注圆角半径 未注倒角均为 2 45 ,锐角倒钝。 (5)装配要求： 各密封件装配前必须浸透油 ,装配滚动轴承允许采用机油加热进行热装，油的温度不得超过 100。齿轮箱装配后应设计和工艺规
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