机电传动课程设计.docx
《机电传动课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电传动课程设计.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机电传动课程设计
沈阳航空航天大学
课程设计
学号__________
班级__________
姓名__________
指导教师__________
年月日
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
机电工程学院机械设计制造及自动化专业
专业方向机械设计制造及其自动化班级学生
一、课程设计名称：
机电传动与控制课程设计
二、课程设计题目：
φ400卧式车床电气控制系统设计
三、课程设计时间：
年月日至年月日
四、课程设计原始数据和要求
1、设备机械部分运动说明
（1）主运动：
机床主轴可正反转；直接起动；停车采用反接制动、定子回路中串入电阻；主轴正转可点动；
（2）工作台进给运动：
进给运动由主电机驱动，实现纵向、横向两个方向运动；
（3）快速进给：
由快速电机带动。
2、设备电气控制要求及技术参数
（1）主电机：
三相异步电动机；
（2）快速移动电动机：
三相异步电动机；
（3）冷却泵电动机：
三相异步电动机；
（4）主轴机械变速、要求监视主电机工作电流；
（5）照明电压：
24V；控制电压：
110V；
（6）要用必要的指示灯。
五、课程设计的主要内容
1、分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图；
2、进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包括主电路和控制电路）；
3、通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书
六、课程设计时间安排
序号
时间（天）
内容安排
备注
1
1
讲解设计目的、要求、方法，查阅资料，任务分工
2
2
制定设计方案、绘制草图
每人一份草图
3
1
设计方案审核、修改
4
2.5
绘制电气原理图、电路计算、元器件选择列表
5
1
检查电气控制线路、调试／电气CAD制图（可选）
分工同时进行
6
2
任务验收，编写设计说明书
7
0.5
答辩
总计
10
七、要求
1、独立完成课程设计内容，保证工作时间，工作认真；
2、遵守课程设计各项规章制度；
3、通过课程设计初步掌握常用电气设备电气控制系统的设计方法，具有设计简单设备电气控制系统的能力；
4、设计的电气控制线路图应符合国家标准或相关标准；
5、课设说明书要叙述清楚、逻辑严谨、计算准确、书写工整、规范，符合有关规定。
八、主要参考资料
1、齐占庆主编.机床电气控制技术.北京:
机械工业出版社，1999
2、邓星中主编.机电传动控制.武汉：
华中科技大学出版社，2001
3、齐占庆.王振臣主编.电器控制技术.北京：
机械工业出版社,2002
4、陈远龄.机床电气自动控制.重庆：
重庆大学出版社，1997
5、付家才主编电气控制工程实践技术北京：
化学工业出版社，2003
6、《实用机械电气技术手册》编委会.实用机械电气技术手册.济南：
三东科学技术出版社，1994
7、数字化手册编委会编机械设计手册（软件版）.V3.0，北京：
机械工业出版社
8、戴曙主编.金属切削机床.北京：
机械工业出版社，1993
指导教师：
年月日
负责教师：
年月日
学生签名：
年月日
一设计目的………………………………………...1
二设备机械运动与分析…………………………...1
三总体方案确定…………………………………...3
3.1电动机选择……………………………….....3
3.1.1电动机功率选择…………………………..3
3.1.2电动机其他参数选择……………………...5
3.1.3电动机型号确定…………………………..5
3.2控制方案………………………………………6
3.2.1主电动机控制方案……………………..6
3.2.2快速移动电机的控制方案……………..7
四电气控制线路设计
4.1主电路设计………………………………….7
4.2控制电路设计……………………………….9
4.2.1主轴电动机的控制……………………10
4.2.2主电动机反接制动控制电路…………...11
4.2.3快速进给控制电路……………………..12
4.2.4冷却泵电动机的控制………………….12
4.2.5信号指示与照明电路…………………..13
4.2.6机床的安全保护控制…………………..13
4.2.7机床的其他控制功能…………………..13
五电气控制系统部分电器元件选择……………….14
5.1电源引入开关选择…………………………....14
5.2热继电器的选用……………………………….14
5.3熔断器的选用…………………………………15
5.4接触器的选用…………………………………16
5.5按钮、旋转开关、指示灯、照明灯的选择…...16
5.6行程开关的选择………………………..……..17
5.7电流表的选用…………………….…………...17
优缺点总结…………………………………………....18
参考文献………………………………………………19
一：
设计目的
题目：
Φ400卧式车床电气控制系统设计
机床运动功能：
1机床主轴可正反转，直接起动。
2停车采用反接制动、定子回路中串入电阻。
3主轴正转可点动。
4进给运动由主电机驱动，实现纵向、横向两个方向运动；
5快速进给：
由快速电机带动实现机床快速进给。
二：
设备机械运动与分析
图1C6140D卧式车床
参考C6140D型卧式车床图1，其最大加工工件直径也为Φ400mm。
主电机驱动主轴箱的动力轴转动，通过变速齿轮带动夹有工件的主轴转动。
为了使其快速停止转动，设有停车制动功能，采用反接制动并在定子回路中串入电阻，装在溜板箱上的刀架与溜板箱由主轴箱中的传动轴来驱动，使其沿着主轴轴线方向移动，实现刀具的进给。
为了减轻劳动强度和提高工效，溜板箱装有快速移动的驱动电动机。
在切削过程中，提供冷却液，故还需一台电动机拖动冷却泵工作。
综合考虑,需要三台电动机.主轴电机M1要求能够正反转启动。
因主轴惯性较大,为了缩短停车时间,主轴电机应该采取定子电路串电阻反接制动。
为了加工调整方便,要求主轴电机M1正转可以点动。
车床的工作台可以实现横﹑纵两个方向运动，从安全考虑，在同一时间，只允许在一个方向运动，采用方向选择手柄来选择方向运动方向。
液压泵电动机M2应在加工时提供冷却液，并能长期运行。
快速移动电机M3，可以随时手动控制启﹑停，由转动刀架手柄控制行程开关。
照明电压：
24V；控制电压：
110V；
要用必要的指示灯：
电压6V。
三：
总体方案确定
主运动和进给运动采用单独一个电动机作为动力源。
快速移动采用一个电机实现。
切削加工时，为防止刀具和工件温度过高，需要一台冷却泵。
3.1电动机选择
3.1.1电动机功率选择
（1）主传动电动机M1的功率选择
主传动电动机M1是该机械的动力源，根据车床的最大加工直径为Φ400mm，参考C6140D卧式车床的参数，其最大加工直径也为Φ400mm，最大加工长度1000mm，加工螺纹的公制为0.5-240mm，加工螺纹的模数为0.25-80mm，加工螺纹的英制为1/4-120（牙/in），刀架行程为15mm（小刀架），刀架纵向行程950mm，刀架横向行程348mm，主轴转速级数为12级，主轴转速范围为11-1400r/min，主电机功率为7.5kw，净重为2.1t。
由公式P=36.5×（D）其中D=400mm，则P=8.9kw
故选择主电机的功率Pe=11kw。
（2）快速移动电机M3的功率选择
快速移动电动机M3实现快速移动。
一般情况下，进给电机的有效功率比较小大约占总功率的0.15-0.20。
因此考虑快速移动所要求的功率。
参考金属切削机床（戴曙主编）P128表7-4，车床最大回转直径为400mm，溜板箱移动速度3-5m/min，电动机所需功率为0.25-0.6kw。
所以进给电动机M2功率Pe=0.55kw。
（3）冷却泵电机M2的功率选择
冷却泵电动机由于所需功率比较小，故选取小功率三相异步电动机即可满足使用要求。
所以选择冷却泵电动机功率为Pe=0.25kw。
3.1.2电动机其他参数选择
由于要求电动机直接启动，，因此采用鼠笼式异步电动机，可以满足要求。
鼠笼式异步电动机额定电压有两种：
220/380V。
一般车床应用的电压为380V。
这些电动机均均安装在机床上防止从任何方向飞来的水滴和其他物体侵入。
3.1.3电动机型号确定
（1）主电动机：
型号：
Y160M-4额定功率：
P=11kw转速：
n=1440r/min
额定电流：
I=22.6A效率：
88%功率因数：
0.84IST/IN=7.0
Tst/TN=2.2
（2）快速移动电动机：
型号：
Y801-4额定功率：
P=0.55kw转速：
n=1390r/min
额定电流：
I=1.5A效率：
73%功率因数：
0.76IST/IN=6.5
Tst/TN=2.2
（3）冷却泵电动机：
型号：
A02-6322额定功率：
P=0.25kw转速：
n=2800r/min
额定电流：
I=0.67A效率：
72%功率因数：
0.78Ist/IN=6.0
Tst/TN=2.4
3.2控制方案
3.2.1主电动机控制方案
根据IST/IN=7设电源总容量320kVA；以及主电动机功率11kw
当时，电动机可以直接启动。
则故主电动机可以直接启动。
采用机械调速，定子电路串电阻反接制动。
主电动机的启、停操作按经常操作设计；可以实现正反转直接启动。
主电动机和冷却泵有必要的短路和过载保护。
3.2.2快速移动电机的控制方案
根据IST/IN=6.5，设电源总容量320KVA；快速移动电机功率0.55kw。
故快速移动电机可以直接启动，快速电机的方向由刀架手柄控制行程开关，实现快速移动。
四：
电气控制线路设计
4.1主电路设计
图2主电路原理图
图2为Φ400卧式车床电气主电路原理图，主电路有三台鼠笼式异步电动机：
M1为主轴电动机，拖动主轴旋转。
M2为冷却泵电动机，M3为工作台快速移动电动机。
主轴电动机M1采用接触器KM1、KM3主触点控制电动机正转。
主轴电动机的反转启动可以由KM2、KM3控制。
停车时制动时通过在定子电路中传入电阻，通过断开KM3的主触点来实现，并采用速度继电器KS来控制。
工作台快速移动电动机M3启动由接触器KM5来实现，其方向的控制由控制手柄控制行程开关实现。
冷却泵电动机M3的起动与停止由接触器KM4主触点控制。
热继电器FR1、FR2、FR3分别用于电动机M1、M2、M3的过载保护。
当电动机过
4.2控制电路设计
图3控制电路原理图
图3为控制电路的电路图，控制电路电源有控制变压器TC供给。
热继电器FR1、FR2、FR3的动断触点串联在控制电路中，如果电动机M1、M2或M3过载，控制电路的电源将被切断。
熔断器FU4为控制电路提供短路保护。
4.2.1主轴电动机的控制
在主轴转动前，先将按下开关SB6KM4继电器工作，动合触点KM4闭合，主电路中的KM4动合触点闭合，冷却泵电动机工作。
然后按下正转启动按钮SB3，它的两个动合触头同时动作闭合，其中一个动合触头接通交流接触器KM3的线圈电路和时间继电器KT的线圈电路，时间继电器的动断触头在主电路中短接电流表PA,经延时断开后，电流表接入电路正常工作。
KM3
升级会员 