0340-可調(diào)速鋼筋彎曲機(jī)結(jié)構(gòu)及三維仿真設(shè)計(jì)【全套7張CAD圖】,全套7張CAD圖,調(diào)速,鋼筋,彎曲,曲折,結(jié)構(gòu),三維,仿真,設(shè)計(jì),全套,cad 1. 緒論 1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)工程建筑機(jī)械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過(guò)引進(jìn)國(guó) 外先進(jìn)技術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本低廉是一個(gè)原因，另一方面 國(guó)家連續(xù)多年實(shí)施的積極的財(cái)政政策更是促使行業(yè)增長(zhǎng)的根本動(dòng)因。 受國(guó)家連續(xù)多年實(shí)施的積極財(cái)政政策的刺激，包括西部大開(kāi)發(fā)、西氣東輸、 西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)以及公路（道路）、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一 大批依托工程項(xiàng)目的實(shí)施，這對(duì)于重大建設(shè)項(xiàng)目裝備行業(yè)的工程建筑機(jī)械行 業(yè)來(lái)說(shuō)可謂是難得的機(jī)遇，因此整個(gè)行業(yè)的內(nèi)需勢(shì)頭旺盛。同時(shí)受我國(guó)加入 WTO和國(guó)家鼓勵(lì)出口政策的激勵(lì)，工程建筑機(jī)械產(chǎn)品的出口形勢(shì)也明顯好轉(zhuǎn)。 我國(guó)建筑機(jī)械行業(yè)運(yùn)行的基本環(huán)境、建筑機(jī)械行業(yè)運(yùn)行的基本狀況、建筑 機(jī)械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機(jī)械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國(guó)內(nèi)建筑機(jī)械公司與國(guó)外建 筑機(jī)械公司的競(jìng)爭(zhēng)力比較以及2004年我國(guó)建筑機(jī)械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢(shì)進(jìn)行 了深入透徹的分析。 1.2概 述 鋼筋彎曲機(jī)屬于一種對(duì)鋼筋彎曲機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。本實(shí)用新型包括減速機(jī)、大齒輪、小齒輪、彎曲盤(pán)面，其特征在于結(jié)構(gòu)中：雙級(jí)制動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)直聯(lián)作一級(jí)減速；小齒輪與大齒輪嚙合作二級(jí)減速；大齒輪始終帶動(dòng)彎曲盤(pán)面旋轉(zhuǎn)；彎曲盤(pán)面上設(shè)置有中心軸孔和若干彎曲軸孔；工作臺(tái)面的定位方杠上分別設(shè)置有若干定位軸孔。由于雙級(jí)制動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)直聯(lián)作一級(jí)減速，輸入、輸出轉(zhuǎn)數(shù)比準(zhǔn)確，彎曲速度穩(wěn)定、準(zhǔn)確，且可利用電氣自動(dòng)控制變換速度，制動(dòng)器可保證彎曲角度。利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，對(duì)鋼筋進(jìn)行雙向彎曲。中心軸可替換，便于維修?？梢圆捎弥悄芑刂啤＃? 當(dāng)前我國(guó)正在大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)及城市化建設(shè),各種建筑耗費(fèi)了大量的鋼筋,其中箍筋加工的效率和質(zhì)量是最難解決的問(wèn)題之一,箍筋不僅使用量非常大,而且形狀和尺寸變化復(fù)雜,尺寸精度要求高,箍筋的制做在原鋼筋加工中是勞動(dòng)強(qiáng)度大,人力物力消耗大,低效率,低質(zhì)量保證的環(huán)節(jié)。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，為了響應(yīng)政府及各建筑單位對(duì)箍筋制做自動(dòng)化技術(shù)的迫切要求，我們進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)改進(jìn)工藝，終于在經(jīng)過(guò)不懈的努力研制出自有專利技術(shù)的-----可調(diào)速鋼筋彎曲機(jī)GW-40B GW-40B鋼筋彎曲試驗(yàn)機(jī)玉牌鋼筋彎曲試驗(yàn)機(jī)-最新研制，裝備完善，專利技術(shù)，十大名優(yōu)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社《建筑用鋼筋標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范匯編》推薦品牌 1、采用擺線針輪減速系統(tǒng) 2、單片機(jī)控制電器及精度，數(shù)顯角度 3、獨(dú)有可靠限位裝置 4、增加防止鋼屑、螺釘泄漏對(duì)設(shè)備危害措施 5、附件結(jié)構(gòu)合理，零件更換簡(jiǎn)單 6、電動(dòng)安全操控彎曲，工作噪音小，環(huán)境清潔 7、設(shè)計(jì)合理，裝備完善，工藝先進(jìn)，整機(jī)壽命長(zhǎng) 8、主要型號(hào)：GW-50A GW-40C/B GW-25A（28） GW-40B型鋼筋彎曲試驗(yàn)機(jī)系根據(jù)GB/T232-1999(eqvISO7438:1985)及GB1499-1998（neqISO6935-2:1991）的要求，對(duì)GW-40B,GW-40A進(jìn)行了改進(jìn)提高，從而替代原來(lái)GW-40、GW-40A等機(jī)型，該設(shè)備符合YB/T5126-93鋼筋平面反向彎曲試驗(yàn)方法的要求。是一款價(jià)歉物美,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠型產(chǎn)品。 （注：GW-40B型最大彎心輪徑為5XΦ40=200，而GW-40C型為7XΦ40=280） 技術(shù)參數(shù)指標(biāo)項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo)彎曲鋼筋直徑范圍 隨機(jī)ф25-ф40可選ф6-ф2 鋼筋正向彎曲角度 0°—180°內(nèi)任意設(shè)定鋼筋反向彎曲角度 0°—180°內(nèi)任意設(shè)定工作盤(pán)轉(zhuǎn)速 ＜2 r/min, 12°/S 輥心距離 205mm 工作盤(pán)直徑 Ф580mm 電動(dòng)機(jī)功率 1.5kw 隨機(jī)配標(biāo)準(zhǔn)彎心套 一套（Ф25—Ф40）機(jī)器外形尺寸 960×780×1190(mm) 機(jī)器重量 1100kg。 2. 鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)性能與參數(shù) GW40型鋼筋彎曲機(jī)適用于建筑行業(yè)彎曲Φ6—Φ40鋼筋之用。 ?? 本機(jī)工作程序簡(jiǎn)單，彎曲形狀一致，調(diào)整簡(jiǎn)單，操作方便，性能穩(wěn)定，它能將Q235Φ40圓鋼或Φ8—Φ32螺紋鋼筋彎曲成工程中所需要的各種形狀。 彎曲鋼筋直徑 Φ6-Φ40mm 工作盤(pán)直徑 Φ350mm 工作盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù) 7轉(zhuǎn)/分 電動(dòng)機(jī) Y100L-4-3KW 外型尺寸 760×760×685 整機(jī)重量 4000kg 2.2系統(tǒng)工作原理及框圖 GW-40鋼筋彎曲及的工作原理框圖如圖1、： 控制設(shè)備 工作臺(tái) 減 速 箱 帶 輪 電動(dòng)機(jī) 圖1 工作框圖 其中減速箱由軸、軸承和齒輪組成。 GW-40彎曲機(jī)的工作機(jī)構(gòu)是一個(gè)在垂直軸上旋轉(zhuǎn)的水平工作圓盤(pán)，如圖2所示，把鋼筋置于圖中虛線位置，支承銷軸固定在機(jī)床上，中心銷軸和壓彎銷軸裝在工作圓盤(pán)上，圓盤(pán)回轉(zhuǎn)時(shí)便將鋼筋彎曲。為了彎曲各種直徑的鋼筋， 在工作盤(pán)上有幾個(gè)孔，用以插壓彎銷軸，也可相應(yīng)地更換不同直徑的中心銷軸。?? 圖2 工作原理圖 2.3彎矩計(jì)算 2.3.1工作狀態(tài) 1) 鋼筋受力情況與計(jì)算有關(guān)的幾何尺寸標(biāo)記。 設(shè)鋼筋所需彎矩：Mt=式中 F為撥斜柱對(duì)鋼筋的作用力；Fr為F的徑向分力;a為F與鋼筋軸線夾角。 當(dāng)Mt一定，a越大則撥斜柱及主軸徑向負(fù)荷越?。籥=arcos(L1/Lo)一定，Lo越大。因此，彎曲機(jī)的工作盤(pán)應(yīng)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(jī)的工作盤(pán)設(shè)計(jì)：直徑Ф400mm，空間距120mm，L0=169.7 mm，Ls=235，a=43.8°，其受力情況如圖3所示。 圖3 鋼筋受力情況 2) 鋼筋彎曲機(jī)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(guò)材料的額定延伸率，鋼筋應(yīng)力超過(guò)屈服極限產(chǎn)生塑性變形。 2.3.2材料達(dá)到屈服極限時(shí)的始彎矩 1) 按Ф40螺紋鋼筋公稱直徑計(jì)算 M0=K1Wσs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(duì)圓截面K 1=1.7；對(duì)于25MnSi螺紋鋼筋M0=373（N/mm2）,則得出始彎矩M0=3977（N·m） 2) 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(qiáng)化），產(chǎn)生變形硬化后的終彎矩：M=（K 1+K0/2Rx）Wσs式中，K0為強(qiáng)化系數(shù)，K0=2.1/δp=2.1/0.14=15, δp為延伸率，25MnSi的 δp=14%，Rx=R/d0,R為彎心直徑，R=3 d0，則得出終彎矩 M=11850（N·m） 3) 鋼筋彎曲所需距 Mt=[(M0+M)/2]/K=8739（N·m）式中，K為彎曲時(shí)的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計(jì)算方法同樣可以得出Ф50I級(jí)鋼筋（σb=450 N/mm2）彎矩所需彎矩：Mt=8739（N·m）,取較大者作為以下計(jì)算依據(jù)。 4) 電動(dòng)機(jī)功率 由功率扭矩關(guān)系公式 A0=T·n/9550=2.9KW,考慮到部分機(jī)械效率η=0.75，則電動(dòng)機(jī)最大負(fù)載功率 A= A0/η=2.9/0.75=3.9（KW），電動(dòng)機(jī)選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為=4（KW）,額定轉(zhuǎn)速=1440r/min。 2.4電動(dòng)機(jī)選擇 2.4.1.電動(dòng)機(jī)的介紹 電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，分布于各個(gè)用戶處，電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。 它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。通常電動(dòng)機(jī)的作功部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種電動(dòng)機(jī)稱為轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；也有作直線運(yùn)動(dòng)的，稱為直線電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)能提供的功率范圍很大，從毫瓦級(jí)到萬(wàn)千瓦級(jí)。電動(dòng)機(jī)的使用和控制非常方便，具有自起動(dòng) 、加速、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運(yùn)行要求；電動(dòng)機(jī)的工作效率較高，又沒(méi)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(diǎn)，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設(shè)備等各方面廣泛應(yīng)用。 各種電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣的是交流異步電動(dòng)機(jī)（又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ）。它使用方便 、運(yùn)行可靠 、價(jià)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(dòng)力機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)（見(jiàn)同步電機(jī)）。同步電動(dòng)機(jī)不但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，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(chǎng)合多用直流電動(dòng)機(jī)。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，不適于惡劣環(huán)境。20世紀(jì)70年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟，設(shè)備價(jià)格日益降低，已開(kāi)始得到應(yīng)用 。電動(dòng)機(jī)在規(guī)定工作制式（連續(xù)式、短時(shí)運(yùn)行制、斷續(xù)周期運(yùn)行制）下所能承擔(dān)而不至引起電機(jī)過(guò)熱的最大輸出機(jī)械功率稱為它的額定功率，使用時(shí)需注意銘牌上的規(guī)定。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)需注意使其負(fù)載的特性與電機(jī)的特性相匹配，避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械速度變化的要求。一般電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會(huì)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 ：① 保持輸入功率不變 。通過(guò)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。②控制電動(dòng)機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2.4.2.電機(jī)的選擇原則 電機(jī)的選擇一般包括選擇電動(dòng)機(jī)的類型、電動(dòng)機(jī)的功率及額定轉(zhuǎn)矩等。其具體思路如下：首先，選擇電動(dòng)機(jī)的類型，然后比較電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載特性，看它們是否吻合，并在此基礎(chǔ)上檢查是否滿足調(diào)速范圍與精度，順便考慮一下經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，如果以上各個(gè)方面均滿足，接下來(lái)，我們便可以開(kāi)始計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率，進(jìn)行起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)及加速轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)、發(fā)熱校驗(yàn)等。如過(guò)發(fā)熱校驗(yàn)不通過(guò)，可以減小功率數(shù)或改用FSN小的電機(jī)。或者，在滿足加速度要求下，看能否通過(guò)減小加速轉(zhuǎn)矩來(lái)滿足上述要求。最后，再作出具體決定。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 1) 步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。 2) 靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸） 。 3) 電流的選擇 靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓） 4) 力矩與功率換算 步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來(lái)衡量，力矩與功率換算如下： P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60 其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米 P=2πfM/400(半步工作） 其中f為每秒脈沖數(shù)（簡(jiǎn)稱PPS) 應(yīng)用中的注意點(diǎn) 1) 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過(guò)1000轉(zhuǎn)，（0.9度時(shí)6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過(guò)減速裝置使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。 2) 步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。 3) 由于歷史原因，只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值 ，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓（建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源， 不過(guò)要考慮溫升。 4) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。 5) 電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)，一般不在工作速度起動(dòng)，而采用逐漸升頻提速，一電機(jī)不失步，二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度。 6) 高精度時(shí)，應(yīng)通過(guò)機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決，也可以采用5相電機(jī)，不過(guò)其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說(shuō)法是外行話。 7) 電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過(guò)改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。 8) 電機(jī)在600PPS（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。 9) 應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。 綜合以上等因素，最后覺(jué)定選用MSM590—502C型電機(jī) 2.5軸承的選擇 2.5.1滾動(dòng)軸承的選擇 根據(jù)撥盤(pán)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(hào)為16008的軸承,其中16008的技術(shù)參數(shù)為： d=40mm D=68mm B=9mm 2.5.216008軸承的配合的選擇 軸承的精度等級(jí)為D級(jí)，內(nèi)圈與軸的配合采用過(guò)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(shí)，IT6DE 公差數(shù)值為29um，此時(shí)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基軸制，過(guò)渡配合，由此選用殼體孔公差帶為M6，IT6基本尺寸為68mm時(shí)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。 2.6控制設(shè)備的選擇 2.6.1變頻器的概述 變頻器是利用電力半導(dǎo)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(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)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(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)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(kāi)關(guān)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(dòng)地進(jìn)行修正動(dòng)作，如過(guò)電流失速防止，再生過(guò)電壓失速防止。 2) 檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號(hào)，使電機(jī)自動(dòng)停車。如過(guò)電流切斷、再生過(guò)電壓切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過(guò)熱和瞬時(shí)停電保護(hù)等。 2.6.2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(dāng)然還包括有限流電路、制動(dòng)電路、控制電路等組成部分。 濾波電路 逆變器的負(fù)載屬感性負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)，無(wú)論異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)，在直流濾波電路和異步電動(dòng)機(jī)之間，總會(huì)有無(wú)功功率的交換，這種無(wú)功能量要靠直流中間電路的儲(chǔ)能元件來(lái)緩沖。同時(shí)，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(dòng)，直流濾波電路起到對(duì)整流電路的輸出進(jìn)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(gè)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?yàn)殡娊怆娙萜魅萘坑休^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(gè)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(huì)嚴(yán)重制約變頻器的壽命。 整流電路 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(jìn)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(guò)吸收電容和壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入整流橋的輸入端。網(wǎng)絡(luò)的作用，是吸收交流電網(wǎng)的高頻諧波信號(hào)和浪涌過(guò)電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當(dāng)電源電壓為三相380V時(shí)，整流器件的最大反向電壓一般為1200—1600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。 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(jiàn)的逆變電路結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)功率開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)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(hù)電路及驅(qū)動(dòng)電路。如三菱公司生產(chǎn)的IPMPM50RSA120，富士公司生產(chǎn)的7MBP50RA060，西門(mén)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(cè)保護(hù)功能。模塊的典型開(kāi)關(guān)頻率為20KHz，保護(hù)功能為欠電壓、過(guò)電壓和過(guò)熱故障時(shí)輸出故障信號(hào)燈。 逆變電路中都設(shè)置有續(xù)流電路。續(xù)流電路的功能是當(dāng)頻率下降時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也隨之下降。為異步電動(dòng)機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通道。在逆變過(guò)程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當(dāng)位于同一橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)，同時(shí)處于開(kāi)通狀態(tài)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，并燒毀換流器件。所以在實(shí)際的通用變頻器中還設(shè)有緩沖電路等各種相應(yīng)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(shí)，對(duì)換流器件進(jìn)行保護(hù) 自20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制理論、電力電子技術(shù)、以微處理器為核心的全數(shù)字化控制等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)逐步成熟。目前，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)擴(kuò)展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，并且在空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。 如果變頻器的型號(hào)選擇不當(dāng)，不但可引起不必要的浪費(fèi)，甚至導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，所以必須正確的選擇與三相異電動(dòng)機(jī)及設(shè)備相配套的變頻器型號(hào)并進(jìn)行良好的日常維護(hù)方能達(dá)到最佳使用效果。 2.6.3變頻器的類型選擇 在選擇變頻器時(shí)應(yīng)注意電壓等級(jí)應(yīng)與三相異電動(dòng)機(jī)的額定電壓相符并遵循如下原則： 1) 對(duì)于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，由于低速時(shí)轉(zhuǎn)矩較小，對(duì)過(guò)載能力和轉(zhuǎn)速精度要求較低，故選用價(jià)廉的變頻器。 2) 對(duì)于希望具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度及動(dòng)態(tài)性能方面要求不高的負(fù)載，可選用無(wú)矢量控制型變頻器。 3) 對(duì)于低速時(shí)要求有較硬的機(jī)械特性，并要求有一定的調(diào)速精度，但在動(dòng)態(tài)性能方面無(wú)較高要求的負(fù)載，可選用不帶速度反饋的矢量控制型變頻器。 4) 對(duì)于某些在調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)性能方面都有較高要求，以及要求高精度同步運(yùn)行等負(fù)載，可選用帶速度反饋的矢量控制型變頻器。 2.6.4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(dòng)機(jī)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(guò)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(dòng)機(jī)功率是以2至4極的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)為對(duì)象，表示在額定輸出電流以內(nèi)可以驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率。6極以上的電動(dòng)機(jī)和變極電動(dòng)機(jī)等特殊電動(dòng)機(jī)的額定電流比標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)大，不能根據(jù)適用電動(dòng)機(jī)的功率選擇變頻器容量。因此，用標(biāo)準(zhǔn)2至4極電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的連續(xù)恒定負(fù)載，變頻器的容量可根據(jù)適用電動(dòng)機(jī)的功率選擇。對(duì)于用6極以上和變極電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載、變動(dòng)負(fù)載、斷續(xù)負(fù)載和短時(shí)負(fù)載，變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來(lái)選擇，即IN≥IMmax式中 IN——變頻器的額定電流，IMmax ——電動(dòng)機(jī)的最大工作電流。 2.6.5技術(shù)參數(shù) 輸入頻率(Hz) 45Hz到55Hz 輸入功率因數(shù) 0.95（>20%負(fù)載） 變頻器效率 額定負(fù)載下>0.96 輸出頻率范圍(Hz) 0.5Hz到120Hz 輸出頻率分辨率(Hz) 0.01Hz 過(guò)載能力 120%一分鐘，150%立即保護(hù) 模擬量輸入 0～10V/4～20mA，任意設(shè)定 模擬量輸出 兩路0～10V/4～20mA可選 加減速時(shí)間 0.1到3000s 控制開(kāi)關(guān)量輸入輸出 可按用戶要求擴(kuò)展 運(yùn)行環(huán)境溫度 0到40℃ 貯存/運(yùn)輸溫度 -40到70℃ 冷卻方式 風(fēng)冷 環(huán)境濕度 <90%,無(wú)凝結(jié) 安裝海拔高度 <1000米 防護(hù)等級(jí) IP20 3KV系列 變頻器型號(hào) A03/050 ～ A03/150（含） A03/150 ～ A03/300（含） 變頻器容量(KVA) 250 ～ 750 750 ～1500 適配電機(jī)功率(KW) 200 ～ 600 600 ～ 1250 額定輸出電流(A) 50 ～ 150 150 ～ 300 額定輸入電壓(V) 3000V±10% 外型尺寸(mm) (W×H×D) 3900×2480×1200 （3900～5400）×2480×1200 重量(Kg) 3000 ～ 5000 5000 ～ 7300 6KV系列 變頻器型號(hào) 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 ～ 500 500 ～ 1750 1750 ～ 2200 2250 ～ 4000 適配電機(jī)功率(KW) 200 ～ 400 400 ～ 1400 1400 ～ 1800 1800 ～ 3200 額定輸出電流(A) 25 ～ 50 50 ～ 170 170 ～ 220 220 ～ 400 額定輸入電壓(V) 6000V±10% 外型尺寸(mm) (W×H×D) 3600×2480×1200 3900～5100）×2480×1200 4900×2480×1200 （5400～7200）×2480×1200 重量(Kg) 3500 ～ 4200 4200 ～ 6000 6000 ～ 8000 8000 ～ 12000 10KV系列 變頻器型號(hào) 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 ～ 780 780 ～ 2000 2000 ～ 3800 3800 ～ 6250 適配電機(jī)功率(KW) 200 ～ 630 630 ～ 1600 1600 ～ 3000 3000 ～ 5000 額定輸出電流(A) 10 ～ 50 50 ～ 110 110 ～ 220 220 ～ 400 額定輸入電壓(V) 10000V±10% 外型尺(mm) (W×H×D) （4200～4800）×2480×1200 5700×2480×1200 6800×2480×1600 （8000～9000）×2480×1600 重量(Kg) 4000 5000 ～ 8000 9500 ～ 12000 12000 ～ 18000 綜上所述最后確定選用VFD-M型變頻器。 3. 參數(shù)的計(jì)算 3.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)與齒輪減速器之間用普通v帶傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)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(shí)有輕微沖擊，每天工作16個(gè)小時(shí) 設(shè)計(jì)功率 根據(jù)工作情況由表8—1—22查得工況系數(shù)=1.2，=P=1.24=4.8KW 選定帶型 根據(jù)=4.8KW和轉(zhuǎn)速=1440，有圖8—1—2選定A型 計(jì)算傳動(dòng)比 ì===2.8 小帶輪基準(zhǔn)直徑 由表8—1—12和表8—1—14取小帶輪基準(zhǔn)直徑=75mm 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 大帶輪的基準(zhǔn)直徑=（1-） 取彈性滑動(dòng)率=0.02 = （1-）=2.8=205.8mm 實(shí)際傳動(dòng)比==2.85 從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速===505.26 轉(zhuǎn)速誤差=1.7% 對(duì)于帶式輸送裝置，轉(zhuǎn)速誤差在范圍是可以的。 帶速 ==5.62 初定軸間距 0.7（+）（+） 0.7（75+205）（75+205） 196 取=400mm 所需v帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 =2+ =2 =800+439.6+10.56 =1250.16mm 查表8—1—8選取 實(shí)際軸間距a =400mm 小帶輪包角 =- = = 單根v帶的基本額定功率 根據(jù)=75mm和=1440由表8—1—27（c）用內(nèi)插法得A型v帶的=0.68KW 額定功率的增量 根據(jù)和由表8—1—27（c）用內(nèi)插法得A型v帶的=0.17KW V帶的根數(shù)Z Z= 根據(jù)查表8—1—23得=0.95 根據(jù)=1250mm查表得8—1—8得=0.93 Z===6.38 取Z=7根 單根V帶的預(yù)緊力 =500（ 由表8—1—24查得A型帶m=0.10 則=500（=99.53N 壓軸力 ==2=1372N 繪制工作圖 圖4 V帶輪 3.2第一級(jí)圓柱齒輪設(shè)計(jì) 3.2.1選擇材料 確定和及精度等級(jí)，參考表8—3—24和表8—3—25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(jí)為6級(jí)。按硬度下限值，由圖8—3—8（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得==1120Mpa；由圖8—3—9（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得σFE1=σFE2=700Mpa, σFlim1=σFlim2=350 3.2.2按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) 確定中心距a(按表8—3—28公式進(jìn)行設(shè)計(jì)) a>CmAa(μ+1) =1 K=1.7 取 確定模數(shù)m(參考表8—3—4推薦表) m=(0.007~0.02)a=1.4~4, 取m=3mm 確定齒數(shù)z,z z===20.51 取z=21 z=μz=5.521=115.5 取z=116 計(jì)算主要的幾何尺寸（按表8—3—5進(jìn)行計(jì)算） 分度圓的直徑 d=m z=321=63mm d=m z=3*116=348mm 齒頂圓直徑 d= d+2h=63+23=69mm d= d+2h=348+23=353mm 端面壓力角 基圓直徑 d= dcos=63cos20=59.15mm d= dcos=348cos20=326.77mm 齒頂圓壓力角 =arccos=31.02 = arccos=22.63 端面重合度 =[ z（tg-tg）+ z(tg-tg)] =1.9 齒寬系數(shù) ===1.3 縱向重合度 =0 3.2.3齒輪校核 校核齒面接觸強(qiáng)度 （按表8—3—15校核） 強(qiáng)度條件：=[] 計(jì)算應(yīng)力：=ZZZZZ = 式中： 名義切向力F===2005N 使用系數(shù) K=1（由表8—3—31查?。? 動(dòng)載系數(shù) =（） 式中 V= A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2 齒向載荷分布系數(shù) K=1.35（由表8—3—32按硬齒面齒輪，裝配時(shí)檢修調(diào)整，6級(jí)精度K非對(duì)稱支稱公式計(jì)算） 齒間載荷分配系數(shù) （由表8—3—33查?。? 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =1.5（由圖8—3—11查?。? 重合度的系數(shù) （由圖8—3—12查?。? 螺旋角系數(shù) （由圖8—3—13查?。? 彈性系數(shù) （由表8—3—34查取） 單對(duì)齒嚙合系數(shù) Z=1 = =143.17MPa 許用應(yīng)力：[]= 式中：極限應(yīng)力=1120MPa 最小安全系數(shù)=1.1（由表8—3—35查?。? 壽命系數(shù)=0.92（由圖8—3—17查?。? 潤(rùn)滑劑系數(shù)=1.05（由圖8—3—19查取，按油粘度等于350） 速度系數(shù)=0.96（按由圖8—3—20查?。? 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖8—3—21查?。? 齒面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度45HRC，由圖8—3—22查?。? 尺寸系數(shù)=1（由圖8—3—23查?。? 則： []==826MPa 滿足[] 校核齒根的強(qiáng)度 （按表8—3—15校核） 強(qiáng)度條件：=[] 許用應(yīng)力： =； 式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖8—3—15（a）查取） 應(yīng)力修正系數(shù)，（由圖8—3—16（a）查取） 重合度系數(shù) =1.9 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖8—3—14查?。? 齒向載荷分布系數(shù)==1.3（其中N=0.94，按表8—3—30計(jì)算） 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表8—3—33查?。? 則 =94.8MPa ==88.3MPa 許用應(yīng)力：[]= （按值較小齒輪校核） 式中： 極限應(yīng)力=350MPa 安全系數(shù)=1.25（按表8—3—35查?。? 應(yīng)力修正系數(shù)=2（按表8—3—30查取） 壽命系數(shù)=0.9（按圖8—3—18查?。? 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖8—3—25查?。? 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖8—3—26查取） 尺寸系數(shù)=1（按圖8—3—24查?。? 則 []= 滿足，〈〈[] 驗(yàn)算結(jié)果安全 3.2.4齒輪及齒輪副精度的檢驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)算 確定齒厚偏差代號(hào)為：6KL GB10095—88（參考表8—3—54查?。? 確定齒輪的三個(gè)公差組的檢驗(yàn)項(xiàng)目及公差值（參考表8—3—58查?。┑冖窆罱M檢驗(yàn)切向綜合公差，==0.063+0.009=0.072mm,(按表8—3—69計(jì)算，由表8—3—60，表8—3—59查取)；第Ⅱ公差組檢驗(yàn)齒切向綜合公差，=0.6（）=0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按表8—3—69計(jì)算，由表8—3—59查取）；第Ⅲ公差組檢驗(yàn)齒向公差=0.012（由表8—3—61查取）。 確定齒輪副的檢驗(yàn)項(xiàng)目與公差值（參考表8—3—58選擇）對(duì)齒輪，檢驗(yàn)公法線長(zhǎng)度的偏差。按齒厚偏差的代號(hào)KL，根據(jù)表8—3—53m的計(jì)算式求得齒厚的上偏差=-12=-120.009=-0.108mm，齒厚下偏差=-16=-160.009=-0.144mm；公法線的平均長(zhǎng)度上偏差=*cos-0.72sin=-0.108cos-0.72 =-0.110mm,下偏差=cos+0.72sin=-0.144cos+0.720.036sin=-0.126mm；按表8—3—19及其表注說(shuō)明求得公法線長(zhǎng)度=87.652，跨齒數(shù)K=10，則公法線長(zhǎng)度偏差可表示為：,對(duì)齒輪傳動(dòng)，檢驗(yàn)中心距極限偏差，根據(jù)中心距a=200mm，由表查得8—3—65查得=；檢驗(yàn)接觸斑點(diǎn)，由表8—3—64查得接觸斑點(diǎn)沿齒高不小于40%，沿齒長(zhǎng)不小于70%；檢驗(yàn)齒輪副的切向綜合公差=0.05+0.072=0.125mm（根據(jù)表8—3—58的表注3，由表8—3—69，表8—3—59及表8—3—60計(jì)算與查?。粰z驗(yàn)齒切向綜合公差=0.0228mm，（根據(jù)8—3—58的表注3，由表8—3—69，表8—3—59計(jì)算與查?。?。對(duì)箱體，檢驗(yàn)軸線的平行度公差，=0.012mm，=0.006mm（由表8—3—63查取）。確定齒坯的精度要求按表8—3—66和8—3—67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(jí)，即0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動(dòng)公差為0.014mm。 齒輪工作圖如下： 圖5 大齒輪 由于第一級(jí)齒輪傳動(dòng)比與第二級(jí)傳動(dòng)比相同，則對(duì)齒輪的選擇、計(jì)算及校核都與第一級(jí)一樣。 3.3第三級(jí)圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 3.3.1選擇材料 確定σHlim和σFlim及精度等級(jí)： 參考表8—3—24和表8—3—25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(jí)為6級(jí)。按硬度下限值，由圖8—3—8（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得σHlim=σHlim=1120Mpa；由圖8—3—9（d）中的MQ級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得σFE1=σFE2=700Mpa, σFlim1=σFlim2=350 Mpa. 3.3.2按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) 確定中心距a(按表8—3—28公式進(jìn)行設(shè)計(jì)) a>CmAa(μ+1) =1 K=1.7 則 a=325mm 取a=400mm 確定模數(shù)m(參考表8—3—4推薦表) m=(0.007~0.02)a=2.8~8, 取m=4mm 確定齒數(shù)z,z z===28 取z=28 z=172 取z=172 計(jì)算主要的幾何尺寸（按表8—3—5進(jìn)行計(jì)算） 分度圓的直徑 d=m z=428=112mm d=m z==688mm 齒頂圓直徑 d= d+2h=112+24=120mm d= d+2h=688+24=696mm 齒根圓直徑 端面壓力角 基圓直徑 d= dcos=112cos20=107.16mm d= dcos=688cos20=646.72mm 齒頂圓壓力角 =arccos= = arccos= 端面重合度 =[ z（tg-tg）+ z(tg-tg)] =1.15 齒寬系數(shù) ===1.3 齒寬 縱向重合度 =0 3.3.3校核齒輪 校核齒面接觸強(qiáng)度 （按表8—3—30校核） 強(qiáng)度條件：=[] 計(jì)算應(yīng)力：=ZZZZZ = 式中： 名義切向力F===34107N 使用系數(shù) K=1（由表8—3—31查?。? 動(dòng)載系數(shù) =（） 式中 : V= A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.05 齒向載荷分布系數(shù) K=1.35（由表8—3—32按硬齒面齒輪，裝配時(shí)檢修調(diào)6級(jí)精度K非對(duì)稱支稱公式計(jì)算） 齒間載荷分配系數(shù) （由表8—3—33查?。? 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =1.5（由圖8—3—11查?。? 重合度的系數(shù) （由圖8—3—12查?。? 螺旋角系數(shù) （由圖8—3—13查?。? 彈性系數(shù) （由表8—3—34查?。? 單對(duì)齒齒合系數(shù) Z=1 = =301.42MPa 許用應(yīng)力：[]= 式中：極限應(yīng)力=1120MPa 最小安全系數(shù)=1.1（由表8—3—35查?。? 壽命系數(shù)=0.92（由圖8—3—17查?。? 潤(rùn)滑劑系數(shù)=1.05（由圖8—3—19查取，按油粘度等于350） 速度系數(shù)=0.96（按由圖8—3—20查?。? 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖8—3—21查?。? 齒面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度45HRC，由圖8—3—22查?。? 尺寸系數(shù)=1（由圖8—3—23查取） 則： []==826MPa 滿足[] 校核齒根的強(qiáng)度 （按表8—3—15校核） 強(qiáng)度條件：=[] 許用應(yīng)力： =； 式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖8—3—15（a）查?。? 應(yīng)力修正系數(shù)，（由圖8—3—16（a）查取） 重合度系數(shù) =1.9 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖8—3—14查?。? 齒向載荷分布系數(shù)==1.3（其中N=0.94，按表8—3—30計(jì)算） 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表8—3—33查取） 則 =94.8MPa ==88.3MPa 許用應(yīng)力：[]= （按值較小齒輪校核） 式中： 極限應(yīng)力=350MPa 安全系數(shù)=1.25（按表8—3—35查?。? 應(yīng)力修正系數(shù)=2（按表8—3—30查?。? 壽命系數(shù)=0.9（按圖8—3—18查?。? 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖8—3—25查?。? 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖8—3—26查?。? 尺寸系數(shù)=1（按圖8—3—24查?。? 則 []= 滿足，〈〈[] 驗(yàn)算結(jié)果安全 3.3.4齒輪及齒輪副精度的檢驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)算 確定齒厚偏差代號(hào)為：6KL GB10095—88（參考表8—3—54查?。? 確定齒輪的三個(gè)公差組的檢驗(yàn)項(xiàng)目及公差值（參考表8—3—58查取） 第Ⅰ公差組檢驗(yàn)切向綜合公差，==0.063+0.009=0.072mm,(按表8—3—69計(jì)算，由表8—3—60，表8—3—59查取)； 第Ⅱ公差組檢驗(yàn)齒切向綜合公差，=0.6（）=0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按表8—3—69計(jì)算，由表8—3—59查?。?； 第Ⅲ公差組檢驗(yàn)齒向公差=0.012（由表8—3—61查取）。 對(duì)齒輪，檢驗(yàn)公法線長(zhǎng)度的偏差。按齒厚偏差的代號(hào)KL，根據(jù)表8—3—53的計(jì)算式求得齒厚的上偏差=-12=-120.009=-0.108mm，齒厚下偏差=-16=-160.009=-0.144mm；公法線的平均長(zhǎng)度上偏差=*cos-0.72sin=-0.108cos-0.72 =-0.110mm,下偏差=cos+0.72sin=-0.144cos+0.720.036sin=-0.126mm；按表8—3—19及其表注說(shuō)明求得公法線長(zhǎng)度=87.652，跨齒數(shù)K=10，則公法線長(zhǎng)度偏差可表示為：對(duì)齒輪傳動(dòng)，檢驗(yàn)中心距極限偏差，根據(jù)中心距a=200mm，由表查得8—3—65查得=；檢驗(yàn)接觸斑點(diǎn)，由表8—3—64查得接觸斑點(diǎn)沿齒高不小于40%，沿齒長(zhǎng)不小于70%；檢驗(yàn)齒輪副的切向綜合公差=0.05+0.072=0.125mm（根據(jù)表8—3—58的表注3，由表8—3—69，表—3—59及表8—3—60計(jì)算與查?。粰z驗(yàn)齒切向綜合公差=0.0228mm，（根據(jù)8—3—58的表注3，由表8—3—69，表8—3—59計(jì)算與查取）。對(duì)箱體，檢驗(yàn)軸線的平行度公差，=0.012mm，=0.006mm（由表8—3—63查?。?。 確定齒坯的精度要求按表8-3-66和8-3-67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(jí)，即0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動(dòng)公差為0.014mm。 齒輪的工作圖如圖6所示： 圖6 小齒輪 3.4中間軸的設(shè)計(jì) 3.4.1計(jì)算作用在軸上的力 大輪的受力： 圓周力 == 徑向力 軸向力 小輪的受力： 圓周力 = 徑向力 = 軸向力 = 3.4.2計(jì)算支力和彎矩 垂直平面中的支反力 水平面中的支反力 = =2752.3N = =261N 支點(diǎn)的合力 ， = 軸向力 應(yīng)由軸向固定的軸承來(lái)承受。 垂直彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 水平彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ =2752 =504N 合成彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 計(jì)算軸徑 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 圖7 軸的受力和結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)圖 3.4.3對(duì)截面進(jìn)行校核 截面Ⅰ—Ⅰ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 則 軸的強(qiáng)度滿足要求 截面Ⅱ—Ⅱ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 則 軸的強(qiáng)度滿足要求 3.4.4中間軸的工作圖 中間軸的尺寸及配合公差等如圖8所示： 圖8 中間軸 3.5主軸設(shè)計(jì) 3.5.1計(jì)算作用在軸上的力 齒輪的受力 扭矩 T T= 圓周力 == 徑向力 軸向力 工作盤(pán)的合彎矩 Mt=[(M0+M)/2]/K=8739（N·m）式中，K為彎曲時(shí)的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計(jì)算方法同樣可以得出Ф50I級(jí)鋼筋（σb=450 N/mm2）彎矩所需彎矩：Mt=8739（N·m） 由公式Mt=式中 F為撥斜柱對(duì)鋼筋的作用力；Fr為F的徑向分力;a為F與鋼筋軸線夾角。 則 工作盤(pán)的扭矩 所以T>齒輪能夠帶動(dòng)工作盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng) 3.5.2計(jì)算支力和彎矩 垂直平面中的支反力 水平面中的支反力 = =11198.37N = =-3217.9N 支點(diǎn)的合力 ， = 軸向力 應(yīng)由軸向固定的軸承來(lái)承受。 垂直彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 水平彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ =11198.37 =-66.77N 合成彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 計(jì)算軸徑 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 3.5.3對(duì)截面進(jìn)行校核 截面Ⅰ—Ⅰ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 所以軸的強(qiáng)度滿足要求 主軸工作圖 圖9 主軸 4鋼筋彎曲機(jī)的建模與仿真設(shè)計(jì) 4.1 UG簡(jiǎn)介 UG是Unigraphics的縮寫(xiě)，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。 　　UG的開(kāi)發(fā)始于1990年7月，它是基于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX是一個(gè)在二和三維空間無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開(kāi)發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對(duì)許多不同的應(yīng)用再利用。 　　一個(gè)給定過(guò)程的有效模擬需要來(lái)自于應(yīng)用領(lǐng)域(自然科學(xué)或工程)、數(shù)學(xué)(分析和數(shù)值數(shù)學(xué))及計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)。然而，所有這些技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用中的使用并不是太容易。這是因?yàn)榻M合所有這些方法需要巨大的復(fù)雜性及交叉學(xué)科的知識(shí)。最終軟件的實(shí)現(xiàn)變得越來(lái)越復(fù)雜，以致于超出了一個(gè)人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術(shù)，特別是自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)加密（adaptivemeshrefinement）和多重網(wǎng)格方法在過(guò)去的十年中已被數(shù)學(xué)家研究，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)展，特別是大型并行計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了許多新的可能。 　　UG的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問(wèn)題的求解提供一個(gè)靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。 4.2主要零件造型 4.2.1工作臺(tái) 工作臺(tái)是鋼筋彎曲機(jī)的主要組成部分，主要由三個(gè)圓柱體組成，在底部有孔。工作臺(tái)的建立是彎曲機(jī)整個(gè)建模過(guò)程的基礎(chǔ)工作，需要充分利用UG的草圖、拉伸求和、拉伸求差、孔、邊倒圓等功能。首先要建立起整個(gè)工作臺(tái)的輪廓，然后添加凸臺(tái)、圓角、孔等特征。完成后如圖10所示。 圖10 工作臺(tái)立體圖 4.2.2齒輪 齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械機(jī)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用的一種高效傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)傳遞空間任意兩軸或多軸間的傳動(dòng)和動(dòng)力，具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比精確、功率范圍大、工作壽命長(zhǎng)以及工作性能安全可靠等特點(diǎn)。 可調(diào)速鋼筋彎曲機(jī)的調(diào)速功能主要依靠大小齒輪之間的嚙合來(lái)控制，齒輪的主要參數(shù)是漸開(kāi)線、基圓、齒頂圓、分度圓、齒數(shù)和模數(shù)等參數(shù)，在輸入完成一個(gè)表達(dá)式方程組之后即可通過(guò)簡(jiǎn)單修改齒數(shù)來(lái)快速繪制不同特征的齒輪模型。當(dāng)所有模型制作完成之后即可開(kāi)始虛擬裝配。 大齒輪模型的建立 啟動(dòng)UG軟件，在表達(dá)式一欄一次輸入如下表達(dá)式方程： 模數(shù)：m=3 齒數(shù)：z=116 壓力角：a=20° 漸開(kāi)線展角：b=45*t 基圓：db=m*z*cos(a) 齒根圓：df=(z-2.5)*m 分度圓：d=z*m 齒頂圓：da=(z+2)*m 漸開(kāi)線方程：x=db*cos(b)/2++(b*pi()/360*db*sin(b) y=db*sin(b)/2-(b*pi()/360)*db*cos(b) z=0 輸入完成之后便可導(dǎo)出到文件夾，方便下次使用。 完成之后先繪制大齒輪的漸開(kāi)線，然后添加齒頂圓、齒根圓和分度圓等，再應(yīng)用UG的“實(shí)例特征”功能繪制出一個(gè)特征齒，拉伸出實(shí)體后使用“陣列”功能來(lái)完善齒輪，最后添加上鍵槽、沉孔等特征。完成之后的大齒輪模型如圖11所示。 圖11 大齒輪的三維模型 小齒輪模型的建立 導(dǎo)入大齒輪的表達(dá)式，齒數(shù)z的值改為21，繪制好漸開(kāi)線之后創(chuàng)建出小齒輪的基本模型，然后添加上通孔和鍵槽等特征。完成后的模型如圖12所示。 圖12 小齒輪的三維模型 4.2.3軸 軸的主體模型使用草圖和拉伸功能可以輕松完成，在建立好主體模型之后于需要加工鍵槽的曲面插入新的基準(zhǔn)面，繪制好鍵槽的草圖之后使用拉伸求差功能加工出鍵槽，再添加倒角、圓角等特征。完成后的效果如下圖所示。 圖13 中間軸的三維模型 圖14 主軸的三維模型 其他零件的模型