2009秋机电一体化（工业控制PLC）专科《电气传动技术及应用》课程设计任务书姓名：xxx学号：xxxxxxxx校区：南汇分校上海电视大学2011年12月一、课程设计概述电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。

课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。

二、课程设计任务有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。

分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。

输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。

各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。

传动系统设计参数：空载负载力矩T L0 = 400N·m输送带的输送速度ν= 12m/min；输送带的加速度dv/dt = s2；电源供电电压3相380V、变压器容量20Kva电压波动安全系数。

传动系统的减速装置第一级减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1：工艺要求送料的次序和位置见表2：假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以分档，Tst/T N=，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数。

（计算中保留两位小数点）三、课程设计要求根据输送机的启动和送料过程中给出的阻力矩和飞轮转矩，在保证启动过程和送料过程中系统要求的速度和加速度的条件下，设计、计算所需的电动机力矩，然后分析负载特性，选择电动机的工作制，确定电动机的额定功率、转速，最后在车间供电条件下，以及可能出现的供电电压不稳的特殊情况下，选择电动机的类型、电压、启动方式。

四、课程设计步骤1：当输送带加速度=s 2时，计算电动机在空载条件下的启动转矩、负载转矩、飞轮转矩、转速和功率。

（1） 求出各级传动机构速比 j 带轮（1）和带轮（2）的速比：122453.570j == 带轮（1）到齿轮（４）的速比：47.1617805.3341214=⨯==j j j 带轮（1）到齿轮（６）的速比：15.77198947.16561416=⨯===j j j j L 电动机轴的飞轮转矩：221202716m N GD GD GD M ⋅=+=+=带轮（２）和带轮（３）的飞轮转矩：22322223514m N GD GD GD ⋅=+=+=带轮（４）和带轮（５）的飞轮转矩：22524245835m N GD GD GD ⋅=+=+=带轮（６）和送带轮的飞轮转矩：22726279709m N GD GD GD L ⋅=+=+=总的飞轮转矩：2221424521222322LLMZj GD j GD j GD GD GD +++=22258797 3.516.4777.15=+++ 27.45N m =⋅总的传动效率：1230.870.910.90.71L ηηηη==⨯⨯= 空载负载转矩：m N j T T L L L LM ⋅=⨯==3.771.015.774000η皮带轮7加速度： 60600.05 4.78/min 0.2L L Ldn dv r gs dt D dt ππ==⨯=电动机轴加速度：77.15 4.78368.78/min M LLdn dn j r gs dt dt==⨯= 电动机空载转矩：LMMZ M T dt dn GD T +=37527.45368.787.3375=⨯+14.63N m =⋅送带轮的转速：L L 12/min19.11/min D 0.2L v m n r mππ===电动机的转速：M 77.1519.111474.2/min L L n j n r ==⨯= 空载功率：M 1114.631474.29.559.55M M P T n ==⨯⨯2258.39 2.26W KW ==2：分别计算电动机在启动后送各种料的过程中，电动机的转矩、负载转矩、飞轮转矩、转速和功率。

电动机在运行过程中，在上料和下料的过程中转速会发生变化，在稳定运行后转速保持不变即：M 1474.2/min n r =当工步1时的负载转矩：011L 400120029.21j 77.150.71L L LM L T T T N m η++===⋅⨯ 当工步1时的飞轮转矩： 2212214245212223221LL L MZ j GD GD j GD j GD GDGD ++++=2221221507.457.4877.15L ZL GD GD N m j =+=+=⋅ 当工步1时的电机转矩：dtdn GD T T MZ LM M 3752111+= 7.4829.21368.78375=+⨯36.57N m =⋅ 当工步1时的功率：1136.571474.29.559.55M M M T n P ⨯⨯==5644.55 5.64W KW ==当工步2时的负载转矩：022L 400180040.16j 77.150.71L L LM L T T T N m η++===⋅⨯当工步2时的飞轮转矩： 2222214245212223222LL L MZ j GD GD j GD j GD GD GD ++++=2222223007.457.577.15L ZL GD GD N m j =+=+=⋅ 当工步2时的电机转矩：dtdn GD T T M Z LM M 3752222+= 7.540.16368.78375=+⨯ 47.54N m =⋅当工步2时的功率：2247.541474.29.559.55M M M T n P ⨯⨯==7338.587.34W KW ==当工步3时的负载转矩：033L 40020010.95j 1030.71L L LM L T T T N m η++===⋅⨯ 当工步3时的飞轮转矩： 2232214245212223223LL L MZ j GD GD j GD j GD GD GD ++++=222322507.457.4677.15L ZL GD GD N m j =+=+=⋅ 当工步3时的电机转矩：dtdn GD T T M Z LM M 3752333+= 7.4610.95368.78375=+⨯ 18.29N m =⋅当工步3时的功率：3318.291474.209.559.55M M M T n P ⨯⨯==2822.79 2.82W KW ==当工步4时的负载转矩：044L 40030012.78j 77.150.71L L LM L T T T N m η++===⋅⨯ 当工步4时的飞轮转矩： 2242214245212223224LL L MZ j GD GD j GD j GD GD GD ++++=222422607.457.4677.15L ZL GD GD N m j =+=+=⋅当工步4时的电机转矩：dtdn GD T T M Z LM M 3752444+= 7.4612.78368.78375=+⨯ 20.12N m =⋅当工步4时的功率：4420.121474.209.559.55M M M T n P ⨯⨯==3105.29 3.11W KW ==当工步5时的负载转矩：055L 40080021.91j 77.150.71L L LM L T T T N m η++===⋅⨯ 当工步5时的飞轮转矩： 2252214245212223225LL L MZ j GD GD j GD j GD GD GD ++++=2225221207.457.4777.15L ZL GD GD N m j =+=+=⋅当工步5时的电机转矩：dtdn GD T T M Z LM M 3752555+= 7.4721.91368.78375=+⨯ 29.26N m =⋅当工步5时的功率：5529.261474.209.559.55M M M T n P ⨯⨯==4516.76 4.52W KW ==3：根据计算得到的电动机在送各种料时各个转矩、 功率和电动 机的工作制，选择电动机额定功率、转速、电压参数。

根据以上计算得到的电动机转矩画出该系统的负载变化图如下：可以确定该系统为带变动负载连续工作的电动机，这种“连续工作制”可以用“等值法”来计算电动机的等效转矩，它的公式：d T =115606025v 12L t s === 229606045v 12L t s ===3311606055v 12L t s === 4412606060v 12L t s ===5515606075v 12L t s ===dT ∴===30.51N m =⋅其等效功率为：30.5114704696.4 4.79.559.55d N L T n P W KW ⨯⨯====对于带变动负载时的电动机额定功率的选择，使P N ≥P L 即可， 根据以上计算及已知条件可以确定；电动机的初选额定功率：P N =电动机的初选额定转速：n N =1470r /min电动机的初选额定电压：三相380V4：校验电源电压波动时，电动机的功率；当电压波动时要求所选电动机的最大转矩Tmax 必须大于运 行过程中出现的最大负载转矩T L max,即T L max ≤Tmax=N m T 'λ即是 N m L P P P 'max max λ=≤ 当电源电压波动的安全系数为：时5.175.02'=⨯=m λ此时电动机的最大功率：'max 1.5 4.77.05m N P P KW λ==⨯=最大负载功率：max 1 5.64L M P P KW == 则P Lmax <P max ,即当电源电压波动的安全系数为：时电动机能正常工作。

5：在工厂电源供电的条件下，选择电动机的额定启动方式，校验系统空载启动条件。

当电源供电电压是3相380V ，变压器容量为20KVA 。

根据有关供电，动力部门规定：有独立变压器供电，电动机的功率与变压器的容量之比值，在电动机不频繁启动的条件下，电动机功率小于变压器的30%,允许直接启动。

即 ： S or =30%S n =30%×20=6KVA且 P max = 则 P max ＞ S or∴ 电动机在额定功率不可以直接启动。