当前位置：文档之家 › 电机的选择计算

电机的选择计算

  • 格式：doc
  • 大小：643.50 KB
  • 文档页数：23

电机的选择计算————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：课程设计电机的选择计算2.1 选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V.2.2 选择电动机的容量工作机的有效功率为Pw=FV/1000=(2200N×1.0m/s)/1000=2.2kw.从电动机到工作机输送带间的总效率：联轴器的传动效率η1=0.99.带传动效率η2=0.96.一对圆锥滚子轴承的效率η3= 0. 98.一对球轴承的效率η4= 0.99.闭式直齿圆锥齿传动效率η5= 0.97.闭式直齿圆柱齿传动效率η6= 0.97.总效率=η21η2η33η4η5η6=0.992×0.96×0. 983×0.99×0.97×0.97=0.817.所以电动机所需工作功率为：P d =Pw/η∑=2.2kw/0.817=2.69kw2.3确定电动机转速查表得二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比i=8-40，而工作机卷筒轴的转速为：d=250mmnw=60×1000V/πd=76.5r/m所以电动机转速的可选范围为：nd=i×nw =(8-40) ×76.5=(612-3060)r/m符合这一范围的同步转速有750 r/m,1000 r/m,1500 r/m,3000 r/m四种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/m的电动机如表2-1：表2-1电动机的型号额定功率/kw 满载转速/（r/m）启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S-6 3 960 2.0 2.0电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如表2-2：表2-2尺寸/mm型号H A B C D E F×GD G Y132S 132 216 140 89 38 80 10×8 332.4 计算传动装置的总传动比i∑并分配传动比2.4.1 分配原则1.各级传动的传动比不应该超过其传动比的最大值2.使所设计的传动系统的各级传动机构具有最小的外部尺寸3.使二级齿轮减速器中，各级大齿轮的浸油深度大致相等，以利于实现油池润滑2.4.2 总传动比i∑为：i∑=nm/ nw=960/76.5=12.5492.4.3分配传动比：i ∑=i1i2圆锥齿轮传动比一般不大于3，所以：直齿轮圆锥齿轮传动比：i1=3直齿轮圆柱齿轮传动比: i2=4.18实际传动比：i’∑=3×4.18=12.54 因为△i=0.009<0.05,故传动比满足要求2.5 计算传动装置各轴的运动和动力参数2.5.1 各轴的转速Ⅰ轴 nI=nm=960r/mⅡ轴 nⅡ=nI/ i1=960/3=320 r/mⅢ轴 nⅢ=nⅡ/ i2=320/4.18=76.6 r/mⅣ轴 nⅣ=nⅢ=76.6r/m2.5.2 各轴的输入功率Ⅰ轴 PI = Pdη1=2.69kw×0.99=2.663kwⅡ轴 PⅡ= PIη5η4=2.663×0.99×0.97=2.557kwⅢ轴 PⅢ= PⅡη6η3=2.557×0.97×0.98=2.43kwⅣ轴 PⅣ= PⅡη1η3=2.43×0.99×0.98=2.358kw2.5.3 各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td=9.55×106×2.69/960=2.68×104 N.mm所以：Ⅰ轴 TI =Td×η1=2.68×104×0.99=2.65×104 N.mmⅡ轴 TⅡ=TI×η5η4×i1=2.65×104×0.99×0.97×3=7.63×104 N.mmⅢ轴 TⅢ=TⅡ×η6η3×i2=7.63×104×0.97×0.98×4.18=3.03×105N.mmⅣ轴 TⅣ=TⅢ×η1η3=3.03×105×0.99×0.98=2.94×105 N.mm运动和动力参数计算结果整理如表2-3：表2-3轴名功率P/kw 转矩T/(N.mm)转速n/（r/m）传动比i 效率η电机轴 2.69 2.68×104960 1 0.99Ⅰ轴 2.663 2.65×104960 13 0.98-0.99 Ⅱ轴 2.557 7.63×104320 3-4.18 0.98Ⅲ轴 2.43 3.03×10576.6 4.18 0.97-0.98 Ⅳ轴 2.358 2.94×10576.6 1-4.18 0.973 传动零件的设计计算3.1 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算a．选材七级精度小齿轮材料选用45号钢，调质处理，HB=217~286，大齿轮材料选用45号钢，正火处理，HB=162~217，按齿面接触疲劳强度设计：σHmin1=0.87HBS+380由公式得出：小齿轮的齿面接触疲劳强度σHmin1=600 Mp a；大齿轮的齿面接触疲劳强度σHmin2 =550 Mp ab.(1) 计算应力循环次数N:N1=60njL=60×960×1×8×10×300=2.765×109N2=N1/ i1=2.765×109/3=9.216×108(2)查表得疲劳寿命系数：KHN1=0.91,KHN2=0.93,取安全系数SHmin=1∴[σ]H =σHmin× KHN/ SHmin∴[σ]H1=600×0.91/1=546 Mp a[σ]H2=550×0.93/1=511.5 Mp a∵[σ]H1>[σ]H2∴取511.5 Mp a(3) 按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）:取齿数 Z 1=24，则Z 2=Z 1×i 1=24×3=72， 取Z 2=72∵实际传动比u=Z 2/Z 1=72/24=3，且u=tan δ2=cot δ1=3 ∴δ1=18.435°δ2=71.565° 则小圆锥齿轮的当量齿数z m1=z 1/cos δ1=24/cos18.435°=25.3 z m2=z 2/cos δ2=72/cos71.565°=227.68(4)查表有材料弹性影响系数ZE=189.8，取载荷系数Kt=2.0 有∵T1=2.65×104 T/(N.mm)，u=3，ФR1=1/3. ∴试计算小齿轮的分度圆直径为：d1t ≥2.9223H ([])ZE σ*231/1(10.51)KtT R R u φφ-*=63.96mm c.齿轮参数计算 (1)计算圆周速度v=π*d1t*n I /60000=3.14*63.96*960/60000=3.21335m/s (2)计算齿轮的动载系数K 根据v=3.21335m/s ，查表得： Kv=1.18,又查表得出使用系数KA=1.00 取动载系数K α=1.0取轴承系数K β=1.5*1.25=1.875齿轮的载荷系数K= Kv*KA* K α *K β=2.215 (3)按齿轮的实际载荷系数所得的分度圆直径由公式: d1= d1t ×3/K Kt =63.96×32.221/2=66.15mm m=66.15/24=2.75d ．按齿根弯曲疲劳强度设计： σFmin1=0.7HBS+275 由公式查得：(1)小齿轮的弯曲疲劳强度σFE1=500 Mp a ； 大齿轮的弯曲疲劳强度σFE2 =380 Mp am ≥222311[4/(10.5)1]*/[]Fa Fs F KT R R Z u Y Y φφσ-+ (2)查得弯曲疲劳强度寿命系数K FN1=0.86,K FN2=0.88. 计算弯曲疲劳强度的许用应力，安全系数取S=1.4由[σF ]=σFmin × K FN / S Fmin 得[σF ]1=σFE1* K FN1/S=500*0.86/1.4=308.929 Mp a [σF ]2=σFE2* K FN2/S=380*0.88/1.4=240.214 Mp a 计算载荷系数K= Kv*KA* K α *K β=2.215 1.查取齿形数： Y Fa1=2.65, Y Fa2=2.236 2.应力校正系数 Y sa1=1.58, Y sa2=1.7543.计算小齿轮的Y Fa * Y sa /[σF ]并加以比较 ∵Y Fa1 * Y sa1 /[σF ]1 =2.65*1.58/308.928=0.01355 Y Fa2 * Y sa2/[σF ] 2 =2.236*1.754/240.214=0.01632 ∴Y Fa1 * Y sa1 /[σF ]1 < Y Fa2 * Y sa2/[σF ] 2 所以选择Y Fa2 * Y sa2/[σF ] 2=0.01632m ≥222311[4/(10.5)1]*/[]Fa Fs F KT R R Z u Y Y φφσ-+=42223[4*2.215*2.65*10/1/3(10.5*1/3)*2431]*0.0162-+=2.087对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由因为齿轮模数m 的大小主要由弯曲强度决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮的直径有关，所以将取标准模数的值，即m=2.5。

按接触疲劳强度计算的分度园直径d1=66.15得，Z1=d1/m=66.15/2.5≈28,则Z2=Z1*m=28*3=84f.计算大小锥齿轮的基本几何尺寸 模数： m=2.5 分度圆直径：d1=m*Z1=2.5*28=70mm ； d2=m*Z2=2.5*82=210mm 齿顶圆直径：da1=d1+2m* cos δ1=70+2*2.5* cos18.435°=74.74mm da2=d2+2m* cos δ2= 210+2*2.5*cos71.565°=211.58mm 齿根圆直径：df1= d1-2.4m* cos δ1=70-2*2.5* cos18.435°=64.31mm df2= d2-2.4m* cos δ2=210-2*2.5*cos71.565°=208.11mm 齿轮锥距：R=0.5m 2212Z Z +=222884+=110mm 将其圆整取R=112mm 大端圆周速度：v=π*d1t*n I /60000=3.14*63.96*960/60000=3.21335m/s 齿宽：b=R*R φ=112/3=38mm 所以去b1=b2=38mm 分度园平均直径：dm1=d1*(1-0.5) R φ=70*5/6=58mm dm2=d2*(1-0.5) R φ=210*5/6=175mm 3.2 闭式直齿圆柱齿轮传动的设计计算a ．选材 七级精度小齿轮材料选用45号钢，调质处理，HB=217~286， 大齿轮材料选用45号钢，正火处理，HB=162~217， 按齿面接触疲劳强度设计： σHmin1=0.87HBS+380由公式得出：小齿轮的齿面接触疲劳强度σHmin1=600 Mp a ； 大齿轮的齿面接触疲劳强度σHmin2 =550 Mp a b.(1) 计算应力循环次数N:N 1=60njL=60×320×1×8×10×300=9.216×108 N 2=N 1/ i 1=91216×108/4.18=2.204×108(2)查表得疲劳寿命系数：K HN1=0.96,K HN2=0.98,取安全系数S Hmin =1 ∴[σ]H =σHmin × K HN / S Hmin ∴[σ]H1=600×0.96/1=576 Mp a [σ]H2=550×0.98/1=539 Mp a ∵[σ]H1>[σ]H2 ∴取539 Mp a(3) 按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）:取齿数 Z 1=24，则Z 2=Z 1×i 1=24×4.18=100， 取Z 2=100∵实际传动比u=Z 2/Z 1=100/24=4.167，(4)查表有材料弹性影响系数ZE=189.8，取载荷系数Kt=1.5 有∵T1=7.63×104 T/(N.mm)，u=3，ФR1=1/3. 齿宽系数：d φ=1∴试计算小齿轮的分度圆直径为：d1t ≥2.3232/*(1/)KtT d u u φ+*23H ([])ZE σ*=43[1.5*7.63*10/1]*(31/3)+*23(189.9539) =60.34mm c.齿轮参数计算 (1)计算圆周速度v=π*d1t*n I /60000=3.14*60.34*320/60000=1.0104m/s 齿宽b=d φ*d1t=1*60.34=60.34 计算齿宽与齿高之比：b/h 模数mt= d1t/Z1=60.34/24=2.514 h=2.25mt=5.6565 b/h=60.34/5.6565=10.667 (2)计算齿轮的动载系数K 根据v=1.0104m/s ，查表得：Kv=1.05,又查表得出使用系数KA=1.00 取动载系数K α=1.1取轴承系数K β=1.1*1.25=1.42齿轮的载荷系数K= Kv*KA* K α *K β=1.6401 (3)按齿轮的实际载荷系数所得的分度圆直径由公式: d1= d1t ×3/K Kt =60.34×31.6401/1.5=62.16mm m=62.16/24=2.59d ．按齿根弯曲疲劳强度设计： σFmin1=0.7HBS+275 由公式查得：(1)小齿轮的弯曲疲劳强度σFE1=500 Mp a ； 大齿轮的弯曲疲劳强度σFE2 =380 Mp am ≥222311[4/(10.5)1]*/[]Fa Fs F KT R R Z u Y Y φφσ-+ (2)查得弯曲疲劳强度寿命系数K FN1=0.885,K FN2=0.905. 计算弯曲疲劳强度的许用应力，安全系数取S=1.4 由[σF ]=σFmin × K FN / S Fmin 得[σF ]1=σFE1* K FN1/S=500*0.885/1.4=316.07 Mp a[σF ]2=σFE2* K FN2/S=380*0.905/1.4=245.64 Mp a 计算载荷系数由b/h=10.667,k μβ=1.42查得KF β=1.45 K= Kv*KA* K α *KF β=1*1.05*1.1*1.35=1.559 1.查取齿形数： Y Fa1=2.65, Y Fa2=2.28 2.应力校正系数 Y sa1=1.58, Y sa2=1.793.计算小齿轮的Y Fa * Y sa /[σF ]并加以比较 ∵Y Fa1 * Y sa1 /[σF ]1 =2.65*1.58/316.07=0.01324 Y Fa2 * Y sa2/[σF ] 2 =2.28*1.79/245.64=0.01661 ∴Y Fa1 * Y sa1 /[σF ]1 < Y Fa2 * Y sa2/[σF ] 2 所以选择Y Fa2 * Y sa2/[σF ] 2=0.01661 m ≥2311[2/]*/[]Fa Fs F KT Z Y Y φασ=423[2*1.559*7.63*10/1/3*24]*0.01661=1.98对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由因为齿轮模数m 的大小主要由弯曲强度决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮的直径有关，所以将取标准模数的值，即m=2.5。

合集下载

电机的选型计算步骤【详细版】

电机的选型计算步骤【详细版】

电机选型需要计算工作扭矩、启动扭矩、负载转动惯量，其中工作扭矩和启动扭矩最为重要。

1工作扭矩Tb计算：首先核算负载重量W，对于一般线形导轨摩擦系数μ=0.01，计算得到工作力Fb。

水平行走：Fb=μW垂直升降：Fb=W1.1齿轮齿条机构一般齿轮齿条机构整体构造为电机+减速机+齿轮齿条，电机工作扭矩Tb的计算公式为：其中D为齿轮直径。

1.2丝杠螺母机构一般丝杠螺母机构整体构造为电机+丝杠螺母，电机工作扭矩Tb的计算公式为：其中BP为丝杠导程；η为丝杠机械效率（一般取0.9~0.95，参考下式计算）。

其中α为丝杠导程角；μ’为丝杠摩擦系数（一般取0.003~0.01，参考下式计算）。

其中β丝杠摩擦角（一般取0.17°~0.57°）。

2启动扭矩T计算：启动扭矩T为惯性扭矩Ta和工作扭矩Tb之和。

其中工作扭矩Tb通过上一部分求得，惯性扭矩T a由惯性力Fa大小决定：其中a为启动加速度（一般取0.1g~g，依设备要求而定，参考下式计算）。

其中v为负载工作速度；t为启动加速时间。

Ta计算方法与Tb计算方法相同。

3 负载转动惯量J计算：系统转动惯量J总等于电机转动惯量JM、齿轮转动惯量JG、丝杠转动惯量JS和负载转动惯量J之和。

其中电机转动惯量JM、齿轮转动惯量JG和丝杠转动惯量JS数值较小，可根据具体情况忽略不计，如需计算请参考HIWIN丝杠选型样本。

下面详述负载转动惯量J的计算过程。

将负载重量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：J：电机输出轴转动惯量（kg·m2）W：可动部分总重量（kg）BP：丝杠螺距（mm）GL：减速比（≥1，无单位）J：电机输出轴转动惯量（kg·m2）W：可动部分总重量（kg）D：小齿轮直径（mm）链轮直径（mm）GL：减速比（≥1，无单位）J：电机输出轴转动惯量（kg·m2）J1：转盘的转动惯量（kg·m2）W：转盘上物体的重量（kg）L：物体与旋转轴的距离（mm）GL：减速比（≥1，无单位）4 电机选型总结电机选型中需引入安全系数，一般应用场合选取安全系数S=2。

电机功率的选型计算

电机功率的选型计算

电机功率的选型计算引言在设计和选择电机的过程中，正确计算电机的功率是至关重要的。

电机的功率选择直接影响到设备的性能和效率，因此需要进行准确的选型计算。

本文档将介绍一种常用的电机功率的选型计算方法。

计算步骤以下是一种常用的电机功率选型计算的步骤：1. 确定负载特性：首先，需要明确负载特性，包括所需输出功率、转速要求、启动和加速过程中的最大负载等。

2. 确定工作时间和负载系数：根据设备的工作时间和负载系数，计算实际所需功率。

工作时间和负载系数可以根据设备的具体使用情况和工作周期进行估算。

3. 考虑安全因素：在计算所需功率时，需要考虑安全因素。

通常会在实际所需功率的基础上，增加一个安全系数，以确保电机能够在负载峰值和突变负载的情况下正常工作。

4. 选择合适的电机类型：根据负载特性和计算所得的实际功率，选择合适的电机类型。

常见的电机类型包括直流电机、异步电机和同步电机，每种类型的电机都有其适用的场景和特点。

5. 确定电机大小和规格：根据选择的电机类型和计算所得的功率，确定电机的大小和规格。

这包括转速、额定功率、额定电压、电流等参数。

6. 考虑电机效率：最后，需要考虑电机的效率。

电机的效率会对功率计算结果产生影响，选择高效的电机可以提高系统的能源利用率。

结论以上是一种常用的电机功率选型计算方法。

在实际应用中，选型计算的准确性和合理性对设备的性能和效率起着至关重要的作用。

因此，设计人员在进行电机功率选型时，应根据实际需求和相关要求进行准确计算，并选择合适的电机类型和规格。

传动轴的电机选型计算公式

传动轴的电机选型计算公式

传动轴的电机选型计算公式在工程设计中，传动轴的电机选型是非常重要的一环。

正确的电机选型可以保证传动轴的正常运转，提高设备的效率和稳定性。

而错误的选型则可能导致设备损坏、能耗过高等问题。

因此，正确的电机选型计算公式对于工程设计来说是至关重要的。

电机选型的计算公式可以根据具体的工程需求来确定。

一般来说，电机选型需要考虑到传动轴的负载情况、转速要求、工作环境等因素。

下面将介绍一些常用的电机选型计算公式，以供工程师参考。

1. 负载计算公式。

传动轴的负载是电机选型的关键指标之一。

负载的大小直接影响到所需电机的功率和转矩。

一般来说，传动轴的负载可以通过以下公式进行计算：负载 = 动力 / 速度。

其中，动力是传动轴所需要的功率，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）；速度是传动轴的转速，单位为转每分钟（rpm）。

2. 转矩计算公式。

传动轴的转矩是电机选型的另一个重要指标。

转矩的大小决定了电机所需的输出能力。

一般来说，传动轴的转矩可以通过以下公式进行计算：转矩 = 动力 / 角速度。

其中，动力是传动轴所需要的功率，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）；角速度是传动轴的转速，单位为弧度每秒（rad/s）。

3. 功率计算公式。

传动轴的功率是电机选型的核心指标。

功率的大小直接决定了所需电机的容量和性能。

一般来说，传动轴的功率可以通过以下公式进行计算：功率 = 转矩×角速度。

其中，转矩是传动轴所需的转矩，单位为牛顿·米（N·m）或千牛·米（kN·m）；角速度是传动轴的转速，单位为弧度每秒（rad/s）。

4. 电机容量计算公式。

根据传动轴的负载、转矩和功率计算结果，可以确定所需的电机容量。

一般来说，电机容量可以通过以下公式进行计算：电机容量 = 功率 / 效率。

其中，功率是传动轴所需的功率，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）；效率是电机的工作效率，一般取值在0.8到0.95之间。

以上是一些常用的电机选型计算公式，可以根据具体的工程需求进行调整和优化。

三相异步电动机的选型计算

三相异步电动机的选型计算

三相异步电动机的选型计算选择三相异步电动机，首先要确定电动机工作点的力矩有多大，而且在这个力矩下需要的电动机转速（即额定转速）是多少。

这样才能确定需要多大的电机，才能满足这一要求。

电动机的额定速度、额定力矩，决定了电动机的输出功率。

对于两台尺寸完全相同的电动机而言，因为转速不一样、力矩不一样，所以输出功率也有所差异。

力矩大、转速高的电机，其输出功率大，当然也需要增加电流量。

电动机输出功率计算方法如下：P2＝1.028×10 ×T×N 单位：瓦（W）其中：T--负载力矩单位：克/厘米（g/cm）N--负载转速单位：转/分（rpm）对于同一台三相异步电机，当力矩不变时，电机转速与电压成正比。

也就是说，电压越高，转速就越高。

如：一台12V 电机，在额定力矩下的负载转速为5000rpm，当把电压升高到24V 时，则负载转速大约为10000rpm。

同台电机，负载转速和负载矩成反比。

即：随着负荷量的增加，电机转速会有所减少。

如：一台电机，若在200g/cm 时的转速为5000rpm，当负载力矩大于200g/cm 时，电机转速将低于5000rpm；而当负载力矩小于200g/cm 时，电机转速将高于5000rpm。

一般来说，电机所带来的负载力矩应该和电机给出的额定力矩一样。

由于，在额定力矩下作业时，电机处于最高效的点附近。

而当载重量大于额定量量时，电机处于超负荷运转状态，这将影响电机的发热使用寿命。

电机的力矩通常用g/cm（克/厘米）表示，与其他力矩单位的换算关系是：0.014oz-in ＝1g/cm ＝0.098mNm0.142oz-in＝1mNM＝10.2g/cm72.0g/cm ＝1oz-in＝7.056mNm长度单位的换算关系是：25.4mm ＝1mm＝0.039in lin 重量单位的换算关系是：28.35g＝1g＝0.035oz loz。