电力电子与电机拖动综合课程设计
题目: 卷扬机调速系统设计
所在院系：机械电子工程各学院
专业：11自动化（1）班
学号：2011103201XX
姓名：林XXX
完成日期：2014-06-16
指导教师：万军
景德镇陶瓷学院
电力电子与电机拖动综合课程设计任务书__班级指导老师
教研室主任签字：年月日
目录
1.摘要 (4)
2.卷扬机的基本结构和工作特点 (4)
3.交流电动机的调速传动 (4)
4.控制系统原理分析 (6)
5. 主电路杭干扰措施 (8)
6. 变频器的调速控制 (11)
7. 结论 (14)
8. 参考文献 (14)
摘要
“卷扬机变频操控系统”是专门针对金矿竖井作业中罐笼升降而设计开发的拖动控制系统。该系统主要用于卷扬机电机的拖动调速，充分考虑了低速力矩、空停制动和安全保护等问题，可以取消原交流绕线电动机，电机碳刷和滑环不再存在，取消原用于调速的接触器及大功率电阻排。彻底杜绝了原调速系统维修成本高、维护工作量大、能耗高、调速性差的缺陷。本文给出了一种基于矢量控制的异步电机变频调速系统实现方案。变频调速的主电路设计是带有特殊性的电力电路设计，既要遵守电力设计的一般规律，也要考虑变频调速系统的特殊情况，同时针对制目的选择变频器，通过控制端子实现的控制系统功能，正确设置命令和频率源等参数，采用PLC控制保证调速控制精度，考虑控制电路的抗干扰措施，对硬、软件进行了优化设计，从而保证了系统控制的实时性和安全性。
关键词:上料卷扬机；PLC变频器；变频调速
1.1卷扬机的基本结构和工作特点:
卷扬机（又叫绞车/电葫芦）是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。现在基本上都是电动葫芦，电动卷扬机是由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。
工作特点:其工作特点是：(1) 能够频繁起动、制动、停车、反向，转速平稳，过渡时间短; (2) 能按照一定的速度图运行; (3) 能够广泛地调速，调速范围一般为0.5~3.5m/s,目前料车最大线速度可达3.8m/s。(4) 系统可靠工作。在
进入曲轨段及离开料坑时不能有冲击，确保终点位置准确停车。5. 对拖动系统的要求.
1.2交流电动机的调速传动
1.2.1调速传动的运动方程
调速传动系统中旋转运动时，其旋转运动方程为
式中T—驱动转矩(N2m);
Tz一负载转矩，即阻转矩((N2m);
Jdω/dt—惯性转矩(N2m);
ω—电动机的角速度(rad/s );
J—折算到电动机轴上的总转动惯量(kg . m')，由式((1-2)表示
式中G—旋转部分的重量((N);
D—惯性体直径(m);
将式(1-1)中的角速度。(rad/s)变为速度n(r/min)表示2控制系统原理分析
3 控制系统设计
3.1 卷扬机施动系统要求
3.1.1 卷扬机电动机运行状态分析
3.2 变频调速系统主电路设计
这里所说的主电路，是指以传递功率为主要任务的电气回路。在变频调速系统中，主电路大致可以分为三个基本部分:电源输入、输出到电动机电路、制动电路。
3.2.1 输入输出电路主体功能设计
3.2.2主电路杭干扰措施
结论：
卷扬机必须维持连续生产，工作节奏快且效率高，要求动作必须快速、准确并承受相当恶劣工作环境。本文提出了其交流传动方案，采用变频调速方案构成了一套新型卷扬机控制系统。
XX大学 机械设计说明书题目：卷扬机传动装置设计 系别： 班级： 组别： 组员: 指导教师：
目录 1.背景6 1.1机械传动6 1.1.1带传动6 1.1.2齿轮传动6 1.1.3链传动7 1.1.4蜗轮蜗杆传动7 1.1.5螺旋传动7 1.2电力传动8 1.3液压传动8 1.4减速器发展状况8 2.设计任务书9 2.1设计题目9 2.2设计任务10 2.3具体任务10 2.4数据表10 3.方案拟定与论证比较10 3.1方案拟定10 3.2方案论证与定性比较12 4.详细设计与计算13 4.1原动机选择13 4.2计算总传动比并分配各级传动比14 4.3计算各轴的运动学及动力学参数14
4.4 V带设计15 4.5齿轮设计17 4.5.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计17 4.5.2低速级直齿圆柱齿轮的设计20 4.6轴的强度与结构设计22 4.6.1齿轮高速轴的设计22 4.6.2齿轮中间轴的设计27 4.6.3齿轮低速轴的设计29 4.6.4轴承的寿命校核31 4.6.5轴的弯扭结合强度校核36 4.7整体结构设计36 4.7.1确定箱体的尺寸与形状36 4.7.2选择材料与毛坯制造方法36 4.7.3箱体的润滑与密封设计36 4.7.4减速器附件结构设计36
卷扬机传动装置的设计 1.背景 一般工程技术中使用的动力传递方式有机械传动、电气传动、液体传动、气压传动以及由它们组合而成的复合传动。 1.1机械传动 机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。 1.1.1带传动 皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成。由于张紧，在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力，当主动轮旋转时，借摩擦力带动从动轮旋转，这样就把主动轴的动力传给从动轴。 皮带传动的特点： 1）可用于两轴中心距离较大的传动。 2）皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小 3）当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。 4）结构简单、维护方便。 5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 1.1.2齿轮传动 齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应用最多的一种传动形式。 它有如下特点： 1）能保证传动比稳定不变。 2）能传递很大的动力。 3) 结构紧凑、效率高。 4)制造和安装的精度要求较高。 5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重
郑州航空工业管理学院 电力拖动自动控制系统课程设计 07 级电气工程及其自动化专业 0706073 班级 题目转速单闭环的直流拖动系统 姓名 学号 指导教师孙标 二ОО十年月日
电力拖动自动控制系统课程设计 一、设计目的 加深对电力拖动自动控制系统理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力，提高对实际问题的分析和解决能力，以达到理论学习的目的,并培养学生应用计算机辅助设计的能力。 二、设计任务 设计一个转速单闭环的直流拖动系统
题目：单闭环不可逆直流调速系统设计 1 技术指标 电动机参数：PN=3KW, n N=1500rpm, UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 。主回路总电阻R=2.5，电磁时间常数Tl=0.017s，机电时间常数Tm=0.075s。三相桥式整流电路，Ks=40。测速反馈系数=0.07。调速指标：D=30，S=10%。 2 设计要求 （1）闭环系统稳定 （2）在给定和扰动信号作用下，稳态误差为零。 3 设计任务（1）绘制原系统的动态结构图； （2）调节器设计； （3）绘制校正后系统的动态结构图； （4）撰写、打印设计说明书。 4 设计说明书 设计说明书严格按**大学毕业设计格式书写,全部打印.另外,设计说明书应包括以下内容: (1)中文摘要 (2)英文摘要
目录 第一章中文摘要 ································································································ - 1 -第二章英文摘要 ············································································错误!未定义书签。第三章课程设计的目的和意义·············································································· - 1 -1．电力拖动简介 ··························································································· - 1 - 2.课程设计的目的和意义·················································································· - 2 -第四章课程设计内容·························································································· - 2 -第五章方案确定 ································································································ - 3 - 5.1方案比较的论证 ······················································································ - 3 - 5.1.1总体方案的论证比较········································································ - 3 - 5.1.2主电路方案的论证比较····································································· - 4 - 5.1.3控制电路方案的论证比较·································································· - 6 -第六章主电路设计····························································································· - 7 - 6.1主电路工作设备选择 ················································································ - 7 -第七章控制电路设计·························································································· - 8 -第八章结论 ·····································································································- 11 -第九章参考文献 ·······························································································- 11 -
双闭环直流调速系统设计及仿真 一转速、电流双闭环控制系统 一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态[1]。这种理想的起动过程如图1所示。 n n t 图1 转速调节系统理想起动过程 为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。根据反馈控制规律，要控制某个量，就要引入这个量的负反馈。因此很自然地想到要采用电流负反馈控制过程。这里实际提到了两个控制阶段。起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。如何才能做到使电流、转速两种负反馈在不同的控制阶段发挥作用呢？答案是采用转速、电流双闭环控制系统。如图2所示。 图2 双闭环直流调速控制系统原理图 参考双闭环的结构图和一些电力电子的知识，采用机理分析法可以得到双闭环系统的动态结构图。如图3所示。
图3 双闭环直流调速系统动态结构图 在转速环、电流环的反馈通道和输入端增加了转速滤波、电流滤波和给定滤波环节。因为电流检测信号中常含有交流成分，须加低通滤波，其滤波时间常数按需要而定。滤波环节可以抑制检测信号中的交流分量，但同时也个反馈检测信号带来延迟。所以在给定信号通道中加入一个给定滤波环节，使给定信号与反馈信号同步，并可使设计简化。由测速发电机得到的转速反馈电压含有电机的换向纹波，因此也需要滤波，其时间常数用表示[2]。 二双闭环控制系统起动过程分析 前面已经指出，设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程，因此在分析双闭环调速系统的动态性能时，有必要先探讨它的起动过程。双闭环调速系统突加给定电压由静止状态起动时，转速和电流的过渡过程如图4所示。由于在起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，整个过渡过程也就分为三个阶段，在图中表以Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。 第Ⅰ阶段：0～t1是电流上升阶段。突加给定电压后，通过两个调节器的控制作用，使、、都上升，当后，电动机开始转动。由于机电惯性的作用，转速的增长不会太快，因而ASR的输入偏差电压数值较大并使其输出达到饱和值，强迫电流迅速上升。当时，，电流调节器ACR的作用使不再迅速增加，标志着这一阶段的结束。 在这一阶段中，ASR由不饱和很快达到饱和，而ACR一般应该不饱和，
卷扬机传动装置三维设计与分析
1 引言 卷扬机是一种常见的提升设备，其结构简单、操作方便、可靠性高，被广泛应用于各个行业。通常情况下卷扬机都是采用电动机作为原动机，由于电动机输出地转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，所以必须设计减速的传动装置。传动装置的种类多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等[1]。通过合理的设计传动装置，使得卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。同时通过本设计将所学过的理论知识进行综合应用，做到理论联系实际，进一步掌握传动装置的设计过程。 2 传动装置的总体设计 2.1 拟定传动方案 传动装置的设计方案一般用运动简图表示。它直观的反映了工作机、传动装置和原动机三者之间的运动和力的传递关系。 传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠。此外，还应结构简单，尺寸简凑、成本低，效率高和便于使用和维护等。要同时满足上述要求，常常是困难的，因此，应根据具体的设计任务侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案[2]。 本次设计任务对传动装置没有太多要求，只要其在一般工作条件和环境下能够正常工作即可，因此本设计才用展开式二级圆柱直齿轮减速器，减速器与电动机和工作机之间有联轴器联接，传动方案运动简图如图2.1所示；
图2.1 卷扬机传动装置运动简图 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。二级齿轮减速器的传动比一般为8-40，结构简单，应用也最为广泛，而展开式的主要特点是齿轮相对于轴承不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度[3-5]。 2.2 电动机的选择 原动机的种类，无特殊要求，均选用交流电动机作为原动机。电动机为系列化产品。机械设计中仅需根据工作机的工作情况，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号[6]。 2.2.1 选择电动的功率 所需电动机工作功率为： 式（2-1）式中：—工作机所需功率，指输入工作机轴的功率，kW。 —由电动机至工作机的总效率。 工作机所需功率由工作的工作助力和运动参数计算求得 式（2-2）或 式（2-3）
目录页 第一章绪论 (2) 1-1课题背景，实验目的与实验设备 (2) 1-2国内外研究情况 (3) 第二章双闭环调速系统设计理论 (3) 2-1典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系统 (3) 2-2系统的静，动态性能指标 (4) 2-3非典型系统的典型化 (6) 2-4转速调节器和电流调节器的设计 (7) 第三章模型参数测定和模型建立 (9) 3-1系统模型参数测定实验步骤和原理 (9) 3-2模型测定实验的计算分析 (11) 3-3系统模型仿真和误差分析 (18) 第四章工程设计方法设计和整定转速，电流反馈调速系统 (22) 4-1 设计整定的思路 (22) 4-2 电流调节器的整定和电流内环的校正，简化 (23) 4-3转速调节器的整定和转速环的校正，简化 (25) 4-4系统的实际运行整定 (27) 4-5 关于ASR和ACR调节器的进一步探讨…………………………………… 33 第五章设计分析和心得总结 (34)
5-1实验中出现的问题 (34) 5-2实验心得体会 (35) 第六章实验原始数据 (38) 6-1建模测定数据 (38) 6-2 系统调试实验数据 (39) 第一章绪论 1-1课题背景，实验目的与实验设备 转速，电流反馈控制的调速系统是一种动静态特性优良的直流调速系统，它的控制规律是建立在经典控制规律的基础上的，用传递函数建立动态数学模型，并从传递函数模型和开环频域特性去总结其控制规律，用跟随和抗扰两个方面的指标去衡量它的动静态性能。转速，电流反馈控制的调速系统是一种串级系统，所以其整定系统参数的方法也借鉴了一般串级系统的差别，但又有不同于一般串级系统的。 本次实验的主要目的是针对一套调速系统（包括电源，电机，励磁回路等）建立模型并整定出带滤波的电流调节器和转速调节器参数，投入运行。实验正值暑期实践及国际交流周，我们将用两周的时间来完成参数测定实验，系统建模，调节器整定和系统投入运行。 本次实验的实验设备包括：
卷扬机传动装置的设计
目录 第一章序 (3) 第二章机械设计课程设计任务书 (3) 1、传动装置简图如下所示。 (3) 2、设计任务 (4) 第三章确定传动方案 (4) 1、传动方案 (4) 第四章确定电机型号 (5) 1、传动装置的总效率 (5) 2、工作机所需的输入功率 (5) 3、确定电动机转速 (5) 4、确定电动机型号 (6) 第五章设计传动装置 (6) 1、计算总传动比及分配各级的传动比 (6) 2、传动装置的运动和动力参数 (7) 3、齿轮的设计 (8) 4、V带设计 (11) 5、校核: (16) 第六章联轴器的选择 (21) 第七章键连接的选择及校核计算 (21) 第八章箱体的设计 (21) 1、箱体 (21) 2、轴承盖 (22) 3、轴承密封 (22) 4、观察孔 (22) 5、通气器 (22) 6、油标（油面指示器） (22) 6、起吊装置 (22) 7、制动器的选择 (23) 8、螺塞和封油圈的设计 (23) 第九章减速器的润滑 (24) 1、齿轮的润滑 (24) 2、滚动轴承的润滑 (24)
第一章序 卷扬机又称绞车，是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合并架，滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备的作用。由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、使用成本低对作业环境适应能力强等特点，被广泛应用。卷扬机是一种常见的提升设备，其主要是用电动机作为原动机。由于电动机输出的转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，故必须设计减速的传动装置。传动装置的设计有多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等。通过合理的设计传动装置，使的卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。 第二章机械设计课程设计任务书 题目：卷扬机的传动装置 1、传动装置简图如下所示。 卷扬机绳牵引力F(N)、绳牵引速度v(m/s)及卷筒直径D(mm)见数据表。 （2）工作条件 用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。 （3）使用期限 工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。 （4）产批量及加工条件 小批量生产，无铸钢设备。
目录 第1章概述 (1) 1.1 转速单闭环调速系统设计意义 (1) 1.2 转速单闭环调速系统的设计要求 (1) 第2章原系统的动态结构图及稳定性的分析 (2) 2.1 原系统的工作原理 (2) 2.2 原系统的动态结构图 (3) 2.3 闭环系统的开环放大系数的判断 (3) 2.4 相角稳定裕度γ的判断 (4) 第3章调节器的设计及仿真 (5) 3.1 调节器的选择 (5) 3.2 PI调节器的设计 (5) 3.3 校正后系统的动态结构图 (8) 3.4 系统的仿真结构图及测试结果 (8) 第4章课程设计总结 (9) 参考文献 (1)
转速单闭环调速系统设计 1、概述 1.1 转速单闭环调速系统设计意义 为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。在对调速性能有较高要求的领域常利用直流电动机作动力,但直流电动机开环系统稳态性能不能满足要求,可利用速度负反馈提高稳态精度,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的,为了消除系统的静差,可用积分调节器代替比例调节器. 反馈控制系统的规律是要想维持系统中的某个物理量基本不变，就引用该量的负 反馈信号去与恒值给定相比较，构成闭环系统。对调速系统来说，若想提高静态指标， 就得提高静特性硬度，也就是希望转速在负载电流变化时或受到扰动时基本不变。要 想维持转速这一物理量不变，最直接和有效的方发就是采用转速负反馈构成转速闭环 调节系统。 1.2 转速单闭环调速系统的设计要求
河南职业技术学院 机械设计基础课程设计设计计算说明书 题目：设计绞车传动装置 院系：机电工程系 专业：数控技术 姓名：胡现超 年级：大二 指导教师：邵堃苗志义 二零一四年十二月 目录： 第一章简介 (2)
第二章减速箱原始数据及传动装置选择 (2) 第三章电动机的选择计算 (3) 第四章圆柱齿轮传动设计 (5) 第五章轴的设计 (7) 第六章轴承的选择 (10) 第七章联轴器的选择 (10) 第八章键的选择 (12) 第九章箱体的设计 (12) 第十章减速器附件的设计 (12) 参考文献 (14) 第一章简介 【摘要】减速器是一种密封在刚性壳体内的齿轮运动、圆柱齿轮传动所
组成的独立部件，常在动力机与工作机之间的传动装置，本次设计的是螺旋运输机用的单级圆柱减速器。运用AtuoCAD进行传动的二位平面设计，完成圆柱齿轮减速器的平面零件图与装配图的绘制，通过设计，理顺正确的思想，培养综合应用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法步骤，掌握机械设计的一般规律，进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。 【关键词】圆柱齿轮齿轮传动减速器 第二章减速箱原始数据及传动方案的选择2.1 原始数据 卷筒圆周力F=5000N,工作转速n=60r/min，卷筒直径D=350mm。 间歇工作，载荷平稳，传动可逆转启动载荷是名义载荷的1.25倍。传动比误差为±5%，每隔2min工作一次，停机5min，工作年限为10年，两班制。 2.2传动方案选择 传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电动机型号、合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件做准备条件。 1—电动机；2—联轴器；3—斜齿圆柱齿轮减速器；4—开齿齿轮；5—卷筒注意点是使用这个船东方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利。
双闭环控制系统设计 课程设计报告 电力拖动自动控制系统课程设计 题目：双闭环控制系统设计学生姓名：董长青专业：电气自动化技术专业班级： Z070303 学号： Z07030330 指导教师：姬宣德 日期：2010年03月10日 随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得 到了越来越广泛的认同与应用。相对于单闭环系统中不能随心所欲地 控制电流和转矩的动态过程的弱点。双闭环控制则很好的弥补了他的 这一缺陷。 双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得 良好的静，动态性能。其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以 及抗电网电压扰动之上。正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有 必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。本次课程设计目的就是 旨在对双闭环进行最优化的设计。 Summary With the development of modern industry, in the speed area, the concept of dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application. Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic
process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to make up for this shortcoming of his. Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This course is designed to designed to optimize the double loop design. 一．课程设计设计说明书4 1.1系统性能指标 1.2整流电路4 1.3触发电路的选择和同步5 1.4双闭环控制电路的工作原理6 二. 设计计算书7 2.1整流装置的计算7 2.1.1变压器副方电压7 2.1.2变压器和晶闸管的容量8 2.1.3平波电抗器的电感量8 2.1.4晶闸管保护电路9 2.2 控制电路的计算10
比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真 一、实验目的 1．熟练使用MATLAB 下的SIMULINK 仿真软件。 2．通过改变比例系数K P 以及积分时间常数τ的值来研究K P 和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。 二、实验内容 1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析 三、实验要求 建立仿真模型，对参数进行调整，从示波器观察仿真曲线，对比分析参数变化对系统稳定性，快速性等的影响。 四、实验原理 图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图 调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围，又要降低静差率，唯一的方法采用反馈控制技术，构成转速闭环的控制系统。转速闭环控制可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围。在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值进行系统控制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。 当t=0时突加输入U in 时，由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到U ex (t )=K P U in ，实现了快速响应；随后U ex (t )按积分规律增长，U ex (t )=K P U in +(t/τ)U in 。在t =t 1时，输入突降为0，U in =0，U ex (t )=(t 1/τ)U in ，使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载电流压降，实现稳态转速无静差。 五、实验各环节的参数及K P 和1/τ的参数的确定 5.1各环节的参数： 直流电动机：额定电压U N =220V ，额定电流I dN =55A,额定转速n N =1000r/min,电动机电动势系数C e =0.192V ? min/r 。 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s =44，滞后时间常数T s =0.00167s 。
攀枝花学院 学生机械设计课程设计（论文） 题目：卷扬机传动装置设计 学生姓名：罗 学号： 所在院系：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 指导老师：职称： 2010年1月7日 攀枝花学院教务处制 目录 一课程设计的目的 二课程设计的内容和要求 三课程设计工作进度计划 四设计过程 1.传动装置总体设计方案 3 2.电动机的选择 3 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4.计算传动装置的运动和动力参数 6 5.齿轮的设计 7 6.蜗杆的设计 10 7.滚动轴承和传动轴的设计 14 8.联轴器设计 24 9.键的设计 25 10.箱体结构的设计 26
11.润滑密封设计 27 五设计小结 六主要参考资料
6。双头蜗杆传动的传动比为40。240。故电动机转速可选范围为(30240)17.78533.44267.2/min n r =?=。符合这一范围的同步转速有：750/min r 、1000/min r 、容量和转速，由机械设计手册16-68选Y180L-6
0118.00.99d P ηη==?121237.92P ηηη==?23213 6.21P ηηη==?34334 6.09P ηηη==?各轴输出功率分别为输入功率乘轴承效率m 01178.760.9977.97d T N m ηη==?= 012102377.97180.800.991111.57i T i N m ηηη==???= 233131111.570.990.991089.45T N m ηηη==??= 343341089.45 3.30.990.953381.27i T i N m ηηη==???= 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘各轴的输入转矩乘轴承效率0.98。 运动和动力参数计算结果整理于下表： m η输出 78.76
单闭环不可逆直流调速系统设计 目录 第一章中文摘要 ································································································ - 1 -第二章英文摘要 ··········································································错误！未定义书签。第三章课程设计的目的和意义·············································································· - 1 -1．电力拖动简介 ··························································································· - 1 - 2.课程设计的目的和意义·················································································· - 2 -第四章课程设计内容·························································································· - 2 -第五章方案确定 ································································································ - 3 - 5.1方案比较的论证 ······················································································ - 3 - 5.1.1总体方案的论证比较········································································ - 3 - 5.1.2主电路方案的论证比较····································································· - 4 - 5.1.3控制电路方案的论证比较·································································· - 6 -第六章主电路设计····························································································· - 7 - 6.1主电路工作设备选择 ················································································ - 7 -第七章控制电路设计·························································································· - 8 -第八章结论 ·····································································································- 11 -第九章参考文献 ·······························································································- 11 -
目录 第一章、卷扬机传动装置的设计要求 (2) 第二章、确定传动方案 (3) 第三章、电动机的选择 (4) 第四章、计算总传动比和分配各级传动比 (5) 第五章、计算传动装置的运动和动力参数 (6) 一各轴的转速 (6) 二传动零件的设计计算 (7) 三.齿轮的几何计算 (10) 第六章、轴的尺寸计算 (16) 第七章、滚动轴承的计算和选择 (23) 第八章、键连接的计算和选择 (25) 第九章、箱体的设计 (26) 第十章、参考资料 (29) 第十一章、设计小结与心得体会 (29)
第一章、卷扬机传动装置的设计要求 （2）工作条件 用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。 （3）使用期限 工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。 （4）产批量及加工条件 小批量生产，无铸钢设备。 1．设计任务 1）确定传动方案； 2）选择电动机型号； 3）设计传动装置； 4）选择联轴器。 2．具体作业 1）减速器装配图一张； 2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴）； 3）设计说明书一份。 3．数据表1-1 数据编号 1 2 3 4 5 牵引力F/N 12 12 10 8 7 牵引速度 0.3 0.4 0.5 0.5 0.6 v/(m/s) 500 470 450 430 460 卷筒直径 D/mm
第二章、确定传动方案 总方案如下： 图2-1 1——电动机；2——联轴器；3——蜗杆减速器；4——卷筒；5——传动带； F=1200N; V=1.0m/s; D=500mm；减速器外关如图所示 图2-2
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录 1 绪论 (1) 1.1课题研究背景 (1) 1.2研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (1) 2 直流电机双闭环调速系统 (3) 2.1直流电动机的起动与调速 (3) 2.2直流调速系统的性能指标 (3) 2.2.1静态性能指标 (3) 2.2.2动态的性能指标 (4) 2.3双闭环直流调速系统的组成 (6) 3 双闭环直流调速系统的设计 (8) 3.1电流调节器的设计 (8) 3.2转速调节器的设计 (10) 3.3闭环动态结构框图设计 (12) 3.4设计实例 (12) 3.4.1设计电流调节器 (13) 3.4.2设计转速调节器 (15) 4.Matlab仿真 (17) 4.1仿真结果分析 (19) 5 结论 (20) 参考文献 (21)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1 绪论 1.1课题研究背景 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。 以上等等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。因此被控制对象的参数发生改变或非线性特性，使得线性的常参数的PID控制器往往顾此失彼，不能使得系统在各种工况下都保持与设计时一致的性能指标，常常使控制系统的鲁棒性较差，尤其对模型参数变化范围大且具的非线性环节较强的系统，常规PID调节器就很难满足精度高、响应快的控制指标，往往不能有效克服模型参数变化范围大及非线性因素的影响。 1.2研究双闭环直流调速系统的目的和意义 双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统。采用该系统可获得优良的静、动态调速特性。此系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。 20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。 通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。并以此为基础，再对交流调速系统进行研究，最终掌握各种交、直流调速系统的原理，使之能够应用于国民经济各个
机械设计课程设计-设计一用于卷扬机卷 筒的传动装置 机械设计课程设计设计计算说明书
学院：机械系 专业： ______________________ 学号： ______________________ 姓名：_________________ 目录 一、设计任务书 (3) —. 、八—■一、刖言 (4) 三、电动机的选择与传动计算 (4) 四、传动零件的设计计算 (7) 五、轴的设计计算和校核 (13) 六、轴承的选择和校核 (24) 七、键联接的选择和校核 (26) 八、联轴器的选择和校核 (28)
九、箱体的设计 (28) 十、润滑和密封的选择 (30) 十二、设计小结 (33) 十三、参考资料 (34) 一、设计任务书 设计一用于卷扬机卷筒的传动装置。 原始条件和数据： 卷扬机提升的最大重量为Q=10000N提升的线速度为v=0.5m/s， 卷筒的直径D=250mmi钢丝绳直径D=11mm卷筒长度L=400mm卷扬 机单班制室内工作，经常正反转、起动和制动，使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产，提升速度容许误差为- 5%。
二、前言 由题目知该传动装置载荷平稳，为单班制连续运转，所以选择 结构相对比较简单的展开式两级圆柱齿轮减速器，且输入轴和输出轴在两边。 三、电动机的选择与传动计算
电动机的输出功率 p 按 公式P 。二巳kW 计算 式中，为电动机轴至卷筒 轴的传动装置总效率。 按公式=「33 计算，查 表得， 滚动轴承效率 1" 98，8 轴承选 (1)选择电动机类型： 该工作场合无特殊要求， 通常可采用三相异步电动机， 可选用Y 系列一般用途的全 封闭自扇冷鼠笼型三相异步 电动机。 (2)确定电动机功率: 工作装置所需功率 P w 按公式卩 ” =Fooo 计算 式中， F = 70000N , v = 10m/s ， 作装置的效率取w= 0.95。代入 上式得： 1.选择 电动机 类型 F V 1000 70000 10 1000 -11.7KW
目录 摘要 (2) 1主电路的设计 (2) 1.1变压器参数的设计与计算 (2) 1.2平波电抗器参数的设计与计算 (3) 1.3晶闸管元件参数的计算 (3) 1.4保护电路的设计 (4) 2反馈调速及控制系统 (4) 2.1闭环调速控制系统 (4) 2.2带电流截止负反馈闭环控制系统 (5) 2.3调节器设定 (8) 2.4控制及驱动电路设计 (9) 3参数计算 (10) 3.1基本参数计算 (10) 3.2电流截止负反馈环节参数计算与设计 (12) 3.3调节器的参数设计与计算 (12) 3.4调节器串联校正设计 (15) 4总电气图 (16) 5心得体会 (18) 参考资料 (18)
带电流截止负反馈转速单闭环直流调速 系统设计 摘要 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，并且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，是研究其它调速系统的基础。在直流电动机中，带电流截止负反馈直流调速系统应用也最为广泛，其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制。本次课设就带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统进行参数的设计。 1主电路的设计 1.1变压器参数的设计与计算 变压器副边电压采用如下公式进行计算： ??? ? ?? -+= N sh T d I I CU A nU U U 2min max cos αβ V U C I I U A n V U V U N sh T d 110) 105.05.09848.0(9.034.21 22205 .0105 .0109 .034 .22 1,220222 min max =??-??+==========则取已知αβ 因此变压器的变比近似为：45.3110 3802 1===U U K 一次侧和二次侧电流I 1和I 2的计算 I 1=1.05×287×0.861/3.45=75A I 2=0.861×287=247A
双闭环直流调速系统 的设计及其仿真 班级：自动化 学号： 姓名：
目录 1 前言?????????????????????????3 1.1 课题研究的意义??????????????????????3 1.2 课题研究的背景??????????????????????3 2 总体设计方案?????????????????????? 3 2.1 MATLAB 仿真软件介绍???????????????????3 2.2 设计目标????????????????????????? 4 2.3 系统理论设计?????????????????????? 5 2.4 仿真实验????????????????????????9 2.5 仿真结果???????????????????????10 3 结论???????????????????????12 4 参考文献???????????????????????13 1 前言 1.1 课题研究的意义 现代运动控制技术以各类电动机为控制对象，以计算机和其他电子装置为控制手段，以电力
电子装置为弱电控制强电的纽带，以自动控制理论和信息处理理论为基础，以计算机数字仿真和计算机辅助设计为研究和开发的工具。直调调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。且直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义[1]。 1.2 课题研究的背景 电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器, 电力电机技术的迅猛发展
学生课程设计（论文） 题目：电动卷扬机传动装置的设计 学生姓名：学号： 所在院(系)： xxx学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： xxx机械电子 指导教师： xxx 职称：xxx x年x 月x 日 xx学院教务处制 xx学院本科学生课程设计任务书
原始数据： 数据编号 1 2 3 钢?拉力F/KN 10 12 14 钢?速度(v/m/min) 12 12 10 卷筒直径D/mm 450 460 400 工作条件： 间歇工作，每班工作时间不超过15％， 工作有中等振动，，两班制工作，小批量生产，钢?速度允许误差±
目录 一. 电动机的选择 (8) 1.1选择电动机的总类、类型和结构形式 ................................................................................. 8 1.1.1选择电动机系列 .............................................................................................................. 8 1.1.2电动机容量的确定 .......................................................................................................... 8 1.1.3选择电动机的转速 .......................................................................................................... 9 1.1.4计算总传动比并分配各级传动比 .................................................................................. 9 1.2传动比的分配及传动装置的运动和动力参数 ..................................................................... 9 1.2.1 各轴的转速 ..................................................................................................................... 9 1.2.2 各轴功率 ....................................................................................................................... 10 1.2.3 各轴的转距 . (10) 二. 蜗轮蜗杆的设计计算 (11) 2.1蜗杆蜗轮参数选择计算 ....................................................................................................... 11 2.1.1蜗轮蜗杆材料 ................................................................................................................ 11 2.1.2根据齿面接触疲劳强度计算蜗轮蜗杆 ........................................................................ 11 2.1.3蜗轮参数 ........................................................................................................................ 12 2.1.4蜗杆参数 ........................................................................................................................ 12 2.2蜗轮蜗杆弯曲疲劳强度校核 .. (12) 三. 直齿圆柱齿轮设计计算 (13) 3.1齿轮材料精度等级齿数选择 ............................................................................................... 13 3.1.2材料选择 ........................................................................................................................ 13 3.2按齿面接触疲劳强度设计 ................................................................................................... 13 3.2.1设计计算 ........................................................................................................................ 13 3.2.2计算循环次数 ................................................................................................................ 14 3.2.3计算齿宽与齿高之比 h b ............................................................................................... 14 3.2.4计算载荷系数 ................................................................................................................ 15 3.2.5按实际载荷系数校正所算得分度圆直径 .................................................................... 15 3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 .................................................................................................. 15 3.3.1确定式中的各计算参数 ................................................................................................ 15 3.3.2计算大小齿轮的 [] F Sa Fa Y Y δ并加以比较 (16) 3.3.3设计计算 ........................................................................................................................ 16 3.4几何尺寸计算 .. (16) 四. 轴的设计计算 (17) 4.1蜗轮轴的设计计算 ............................................................................................................... 17 4.1.1按扭转强度计算轴的最小直径 .................................................................................... 17 4.1.2确定轴的各段直径和长度 ............................................................................................ 17 4.1.3按弯扭合成应力校核轴的强度 .................................................................................... 18 4.1.4判断危险截面 ................................................................................................................ 19 4.1.5精确校核截面∏左侧 ................................................................................................... 19 4.1.6精确校核∏截面右侧 (20)