1、 目 錄摘要IAbstractII第一章 緒 論- 4 -1.1 工程背景- 4 -1.2 該課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容- 4 -第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)- 6 -2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)- 6 -2.1.1 異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)- 7 -2.1.2 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)- 8 -2.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)接線圖- 8 -2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理- 9 -2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作特性- 12 -第三章 三相異步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)- 14 -3.1 主要尺寸和空氣隙的確定- 14 -3.2 定子繞組與鐵芯設(shè)計(jì)- 14 -3.2.1 定子繞組型式和節(jié)距的選擇- 15 -3.2.2 定子沖片的

2、設(shè)計(jì)- 16 -3.3 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸- 17 -3.4 磁路計(jì)算- 19 -3.5 性能計(jì)算- 22 -3.5.1 工作性能計(jì)算- 22 -3.5.2 起動(dòng)性能計(jì)算- 26 -第四章 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的工藝分析- 28 -4.1 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的加工工藝分析- 28 -4.2 選擇設(shè)備和加工工序- 30 -4.3 成品的最后工序- 31 -小結(jié)與致謝- 32 -參考文獻(xiàn)- 33 -附 錄- 34 -附錄A：電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)源程序- 34 -附錄B：定轉(zhuǎn)子沖片圖- 44 -Y2-160M1-2 三相異步電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)摘要：由于本設(shè)計(jì)書(shū)是針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)電磁系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)研究和工藝分析，先簡(jiǎn)單的了解電機(jī)行

3、業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r再查閱一些三相異步電動(dòng)機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)，然后通過(guò)閱讀關(guān)于三相電動(dòng)機(jī)的相關(guān)論文，了解到三相異步電動(dòng)機(jī)的一些相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)，同時(shí)針對(duì)性的了解Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)，及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，參考具體文獻(xiàn)進(jìn)行電磁設(shè)計(jì)，深入具體研究Y2-160M1-2型號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)其工藝優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行具體分析。關(guān)鍵詞：Y2-160M1-2；定轉(zhuǎn)子；繞組分布；電磁設(shè)計(jì) AbstractThis article mainly about electromagnetic design and calculation of motor. First it determined the main dimensions relat

4、ed to the electromagnetic properties of the Y2-160M1-2 motor based on the parameters of dsign task and technical conditions. Then it selected the number of slots of stator and rotor and right slots. I not only used to draw size chart of stator, rotor and coil but also draw distribution of groove and

5、 winding. I calculated some basic amount such as the number of conductors in series per phase and slot fill factor. Then I selected the related materials. I have completed the electromagnetic calculations of this motor . Then I adjusted the parameters repeatedly. I did a lot of work to make its tech

6、nical indicators meet the requirements of the mission statement. In the last I designed the motor that meet the requirements of the mission statement.Key Words: Y2-160M1-2, stator and rotor, winding distribution, electromagnetic第一章 緒 論1.1 工程背景三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)的總負(fù)載中，異步電動(dòng)機(jī)的容量約占整個(gè)動(dòng)力負(fù)載的85%，

7、是目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)，可見(jiàn)其使用的廣泛性和重要性1。此外，異步電動(dòng)機(jī)還派生出了各種防護(hù)型式以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要，也具有較高的效率和較好的工作特性。異步電動(dòng)機(jī)可分為鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)，兩者相比，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行、維護(hù)及成本方面都比繞線式異步電動(dòng)機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。因此本設(shè)計(jì)對(duì)Y2-160M1-2電機(jī)進(jìn)行了電磁設(shè)計(jì)計(jì)算。1.2 該課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)出電機(jī)的主要性能指標(biāo)，如起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等要滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求。在此基礎(chǔ)上，部分性能指標(biāo)最好有所改善。2.設(shè)計(jì)的范圍：包括根據(jù)相關(guān)技術(shù)手冊(cè)確定與電機(jī)的電磁性能有關(guān)的

8、主要尺寸、槽形及槽配合、繞組型式和節(jié)距、線規(guī)和材料等，用MATLAB編程進(jìn)行電磁計(jì)算，用CAD畫(huà)出定、轉(zhuǎn)子沖片圖及繞組分布圖。3.設(shè)計(jì)依據(jù)：(1) 類似電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)資料。(2) 國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程、技術(shù)手冊(cè)，主要包括：實(shí)用電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)（黃堅(jiān)，郭中醒主編）Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件(JB/T8680.1-1998)4.本文的主要工作：(1) 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)，確定出與電機(jī)電磁性能有關(guān)的主要尺寸、槽形及槽配合、繞組型式及節(jié)距、線規(guī)和材料。(2) 電磁計(jì)算根據(jù)所確定出的主要參數(shù)，編程進(jìn)行電磁計(jì)算，計(jì)算可分為四個(gè)模塊，包括額定數(shù)據(jù)及

9、主要尺寸計(jì)算、磁路計(jì)算、參數(shù)計(jì)算和起動(dòng)計(jì)算。在計(jì)算過(guò)程中需要反復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，直到計(jì)算出的主要性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求。(3) CAD畫(huà)圖本設(shè)計(jì)中使用CAD畫(huà)出定、轉(zhuǎn)子沖片圖，槽形尺寸圖和定子繞組分布圖。第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)電機(jī)的機(jī)組結(jié)構(gòu)主要由磁路部分，電路部分以及機(jī)械三部組成，如圖。磁路又是由定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成的。 定子鐵心是由0.35mm0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，減少了由于交變磁通通過(guò)而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來(lái)嵌放定子繞圈用的。轉(zhuǎn)子鐵心用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為

10、電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一方面用來(lái)安放轉(zhuǎn)子繞組。電路部分是由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成的。定子繞組三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個(gè)繞組又由若干線圈連接而成。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。機(jī)械部分主要是機(jī)座、端子、軸和軸承等組成。 圖 2.1 電機(jī)主要結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子的繞組的結(jié)構(gòu)不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組本身自成閉合回路，整個(gè)轉(zhuǎn)子形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛，小型異步電動(dòng)機(jī)絕大部分屬于這類。繞線式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比鼠籠式復(fù)雜，但啟動(dòng)性能較好，需要時(shí)還可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)較為優(yōu)越。2.1.

11、1 異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)定子是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的，主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等部分組成。鼠籠式和繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)是完全一樣的。（1）定子鐵心：異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由0.35mm0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過(guò)而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來(lái)嵌放定子繞圈. （2）定子繞組：是三相電動(dòng)機(jī)的電路部分，三相電動(dòng)機(jī)有三相繞組，通入三相對(duì)稱電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個(gè)繞組又由若干線圈連接而成。每個(gè)繞組即為一相，每個(gè)繞組在空間相差120&#

12、176;電角度。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。中、小型三相電動(dòng)機(jī)多采用圓漆包線，大、中型三相電動(dòng)機(jī)的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個(gè)出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為U1, V1, W1 ，末端分別標(biāo)為U2, V2, W2 。這六個(gè)出線端在接線盒里的排列方式，可以接成星形或三角形連接。 （3）機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼和支架，它的作用是固定和保護(hù)定子鐵心、定子繞組并支撐端蓋，所以要求機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能承受運(yùn)輸和運(yùn)行過(guò)程中的各種作用力。中、小型異步電動(dòng)機(jī)通常采用鑄鐵機(jī)座，定子鐵心緊貼在機(jī)座的內(nèi)壁，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)鐵心和繞組產(chǎn)生

13、的熱量主要通過(guò)機(jī)座表面散發(fā)到空氣中去，因此，為了增加散熱面積，在機(jī)座表面裝有散熱片。對(duì)大型異步電動(dòng)機(jī)，一般采用鋼板焊接機(jī)座，此時(shí)為了滿足通風(fēng)散熱的要求，機(jī)座內(nèi)表面與鐵心隔開(kāi)適當(dāng)距離，以形成空腔，作為冷卻空氣的通道。2.1.2 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，通過(guò)聯(lián)軸器或皮帶輪帶動(dòng)其他機(jī)械設(shè)備做功。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。（1）轉(zhuǎn)子鐵心 是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一方面用來(lái)安放轉(zhuǎn)子繞組。（2）轉(zhuǎn)子繞組異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由

14、此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)。 繞線形繞組： 與定子繞組一樣也是一個(gè)三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過(guò)電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動(dòng)勢(shì)以改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。 籠形繞組： 在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個(gè)銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導(dǎo)條連接起來(lái)，稱為銅排轉(zhuǎn)子。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)風(fēng)扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，100kW以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。 2.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)接線圖三相異步電機(jī)接線圖:三相電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組每相繞組都有兩個(gè)引出線頭。 一頭叫做首端 ，

15、另一頭叫末端。規(guī)定第一相繞組首端用D 1表示，末端用D 4表示；第二相繞組首端用D2表示，末端用D5表示；第三相繞組首末端分別用D3和D6來(lái)表示。這六個(gè)引出線頭 引入接線盒的接線柱上，接線柱相應(yīng)地標(biāo)出D1D6的標(biāo)記，見(jiàn)圖(1)。三相定子繞組 的六根端頭可將三相定子繞組接成星形或三角形，星形接法是將三相繞組的末端并聯(lián)起來(lái)， 即將D4、D5、D6三個(gè)接線柱用銅片連結(jié)在一起，而將三相繞組首端分別接入三相交流 電源，即將D1,D2,D3分別接入A、B、C相電源，如圖(2)所示。而三角形接法則是 將第一相繞組的首端D 1與第三相繞組的末端D6相連接，再接入一相電源；第二相繞組的 首端D2與第一相繞組的末

16、端D4相連接，再接入第二相電源；第三相繞組的首端D3與第 二相繞組的末端D5相連接，再接入第三相電源。即在接線板上將接線柱D1和D6、D2和D4、D3和D5分別用銅片連接起來(lái)，再分別接入三相電源，如圖(3)所示。一臺(tái)電 動(dòng)機(jī)是接成星形還是接成三角形，應(yīng)視廠家規(guī)定而進(jìn)行，可以從電動(dòng)機(jī)銘牌上查到。三相 定子繞組的首末端是生產(chǎn)廠家事先設(shè)定好的，絕不可任意顛倒，但可將三相繞組的首末端一 起顛倒，例如將三相繞組的末端D4、D5、D6倒過(guò)來(lái)作為首端，而將D1、D2、D3作為末端，但絕不可單獨(dú)將一相繞組的首末端顛倒，否則將產(chǎn)生接線錯(cuò)誤。如果接線盒中發(fā) 生接線錯(cuò)誤，或者繞組首末端弄錯(cuò)，輕則電動(dòng)機(jī)不能正常起動(dòng)，

17、長(zhǎng)時(shí)間通電造成啟動(dòng)電流過(guò) 大，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，影響壽命，重則燒毀電動(dòng)機(jī)繞組，或造成電源短路。在承受相同電壓及相同線徑的繞組線圈中，星型接法比三角型接法每相匝數(shù)少根號(hào)3倍(1.732倍)，功率也小根號(hào)3倍。成品電機(jī)的接法已固定為承受電壓380V，一般不適宜更改。只有三相電壓級(jí)別與正常380V不同時(shí)才改變接法，如三相電壓220V級(jí)別時(shí)，原三相電壓380V星型接法改為三角型接法就能適用；如三相電壓660V級(jí)別時(shí)，原三相電壓380V三角型接法改為星型接法就能適用，其功率不變。一般小功率電機(jī)是星型接法，大功率的是三角接法。額定電壓下，應(yīng)該使用三角形連接的電動(dòng)機(jī)，如果改成星形連接，則屬于降壓運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)功

18、率減小，啟動(dòng)電流也減少。額定電壓下，應(yīng)該使用星形連接的電動(dòng)機(jī)，如果改成三角形連接，則屬于超壓運(yùn)行，是不允許的。大功率電機(jī)(三角型接法)起動(dòng)時(shí)的電流很大，為了減少起動(dòng)電流對(duì)線路的沖擊，一般采用降壓起動(dòng)，原三角型接法運(yùn)行改為星型接法起動(dòng)就是其中一種方法，星型接法起動(dòng)后轉(zhuǎn)換回三角型接法運(yùn)行。2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理目前較常用的主要是交流電動(dòng)機(jī)，它可分為兩種：1、三相異步電動(dòng)機(jī)。2、單相交流電動(dòng)機(jī)。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。下面以三相異步電動(dòng)機(jī)為例介紹其基本工作原理。下圖2-2所示為一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的示意圖。在定子鐵心里嵌放著對(duì)稱的三相繞組U1-U2、V1-V2、W1-

19、W2。轉(zhuǎn)子槽內(nèi)放有導(dǎo)條，導(dǎo)條兩端用短路環(huán)短接起來(lái)，形成一個(gè)籠型的閉合繞組。定子三相繞組可接成星形，也可以接成三角形。圖2.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的示意圖由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論分析可知，如果定子對(duì)稱三相繞組被施以對(duì)稱的三相電壓，就有對(duì)稱的三相電流流過(guò)，并且會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1稱為同步轉(zhuǎn)速，它與電網(wǎng)的頻率f1及電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p的關(guān)系為： n1=60 f1/p 轉(zhuǎn)向與三相繞組的排列以及三相電流的相序有關(guān)，圖中U、V、W相以順時(shí)針?lè)较蚺帕校?dāng)定子繞組中通人U、V、W相序的三相電流時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為順時(shí)針轉(zhuǎn)向。由于轉(zhuǎn)子是靜止的，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體因切割定子磁場(chǎng)

20、而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因轉(zhuǎn)子繞組自身閉合，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)便有電流流通。轉(zhuǎn)子有功電流與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同相位，其方向可由"右手發(fā)電機(jī)定則"確定。載有有功分量電流的轉(zhuǎn)子繞組在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，將產(chǎn)生電磁力F，其方向由"左手電動(dòng)機(jī)定則"確定。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成一個(gè)電磁轉(zhuǎn)距，其作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致，拖著轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，將輸入的電能變成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。如果電動(dòng)機(jī)軸上帶有機(jī)械負(fù)載，則機(jī)械負(fù)載隨著電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)械負(fù)載做了功。 對(duì)稱三相交流電流通入對(duì)稱三相繞組時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。下面選取各相電流出現(xiàn)最大值的幾個(gè)瞬間進(jìn)行分析。當(dāng) =0

21、6;時(shí)，U相電流達(dá)到正最大值，電流從首端U1流入，用 表示，從末端U2流出，用表示；V相和W相電流均為負(fù)，因此電流均從繞組的末端流入，首端流出，故末端V2和W2應(yīng)填上 ，首端V1和W1應(yīng)填上，合成磁場(chǎng)的軸線正好位于U相繞組的軸線上。當(dāng) =120°時(shí)，V相電流為正的最大值，因此V相電流從首端V1流入，用 表示，從末端V2流出，用表示。U相和W相電流均為負(fù),則U1和W1端為流出電流，用表示，而U2和W2為流入電流，用表示，此時(shí)合成磁場(chǎng)的軸線正好位于V相繞組的軸線上，磁場(chǎng)方向已從 =0°時(shí)的位置沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了120°。當(dāng) =240°和 =360°

22、時(shí)，合成磁場(chǎng)的位置。當(dāng) =360°時(shí)，合成磁場(chǎng)的軸線正好位于U相繞組的軸線上，磁場(chǎng)方向從起始位置逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了360°，即電流變化一個(gè)周期，合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周。由此可見(jiàn)，對(duì)稱三相交流電流通入對(duì)稱三相繞組所形成的磁場(chǎng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)的方向從UVW，正好和電流出現(xiàn)正的最大值順序相同，即由電流超前相轉(zhuǎn)向電流滯后相。如果三相繞組通入負(fù)序電流，則電流出現(xiàn)正的最大值的順序是UWV。通過(guò)圖解法分析可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向也為UWV。綜上分析可知，三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本工作原則是：(1)三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速為異步轉(zhuǎn)速，且 1= f/p式中： f為電源

23、頻率，單位為Hz；p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。(3)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速（n）小于同步轉(zhuǎn)速（1）。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能達(dá)到定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，因?yàn)槿绻竭_(dá)同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，隨之在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中不能感應(yīng)出電勢(shì)和電流，也就不能產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)子的電磁力。因此，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，即兩種轉(zhuǎn)速之間總是存在差異，異步電動(dòng)機(jī)因此而得名。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流是通過(guò)電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。（4） 異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致

24、，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向又取決于異步電動(dòng)機(jī)的三相電流相序，因此，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。要改變轉(zhuǎn)向，只要改變電流的相序即可，即任意對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的兩根電源線，便可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。綜上分析可知，三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本工作原理是： （1） 三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 （2） 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流； （3） 轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)距，驅(qū)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作特性1.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩M之間的函數(shù)關(guān)系，即n=f(M)。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特

25、性有不同的表達(dá)形式，如物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式。本文中僅介紹參數(shù)表達(dá)式。三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁功率為 （1）所以，電磁轉(zhuǎn)矩為 （2）三相異步電動(dòng)機(jī)近似等值電路如下： 圖2.3 等效電路圖由圖可知： （3）而 （4）由式（2）、（3）、（4）得出： （5）式（5）即為三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在電動(dòng)機(jī)的定子側(cè)加額定電壓，電壓的頻率又為額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率等與輸出功率P2的關(guān)系。即：U1=UN、f1=fN時(shí)，n，I1，T，=f(P2).（1）效率特性：，電機(jī)空載時(shí)，P2=0,

26、=0，隨著輸出功率P2的增加，效率也增加，當(dāng)鐵損耗與機(jī)械損耗之和等于定、轉(zhuǎn)子銅損耗之和時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大。但當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增大時(shí)，效率反而降低。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的容量越大，效率越高。（2）功率因數(shù)特性：電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)必須吸取滯后無(wú)功功率，其功率因數(shù)總小于1。空載時(shí)，功率因數(shù)很低，不超過(guò)0.2。當(dāng)負(fù)載增大時(shí),定子電流中的有功電流增加，使功率因數(shù)提高,額定負(fù)載時(shí)最高，如負(fù)載再增大,功率因數(shù)又反而減少。（3）定子電流特性I1=f(P2)：空載時(shí)，轉(zhuǎn)子電流差不多為零，定子電流等于勵(lì)磁電流，隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流也增大。（4）電磁轉(zhuǎn)矩特性T=f(P2)：空載時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T=T0

27、。隨著負(fù)載增大，P2增大，但由于機(jī)械角速度變化不大，電磁轉(zhuǎn)矩T隨P2的變化近似為一條直線。（5）轉(zhuǎn)速特性n=f(P2)：空載時(shí)，轉(zhuǎn)速n接近n1，隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)速n略微降低，隨著輸出功率P2的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n下降，轉(zhuǎn)差率s增大。第三章 三相異步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)3.1 主要尺寸和空氣隙的確定根據(jù)電機(jī)額定功率和轉(zhuǎn)速，充分考慮本次設(shè)計(jì)改進(jìn)條件下，選擇電磁負(fù)荷A和值后，可得 （4.14）其中和可根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定數(shù)值選取；（1-）一般為0.850.95，功率大者和極數(shù)少者用較大值。一般為1.401.52，根據(jù)選定的繞組型式和節(jié)矩算得。選擇適當(dāng)和適當(dāng)?shù)模?a,近似認(rèn)為代入式中得 （4.15）算得D1后，根

28、據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直徑進(jìn)行調(diào)整，然后根據(jù)，再以下式求得 （4.16）以上是我們研究了確定主要尺寸所考慮的有關(guān)因素及對(duì)電機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性的影響，為設(shè)計(jì)選擇尺寸及分析調(diào)整方案提供理論依據(jù)。但在生產(chǎn)實(shí)際中，由于中小型異步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般不這樣計(jì)算，通常采用比較的方法，即根據(jù)所設(shè)計(jì)電機(jī)的具體條件，參照已生產(chǎn)的同類型相近規(guī)格電機(jī)的尺寸，直接初選定子鐵心內(nèi)徑、外徑和長(zhǎng)度。在三相異步電機(jī)的設(shè)計(jì)中，正確選擇空氣隙的大小是非常重要的，它對(duì)電機(jī)的性能影響很大。為了減少磁化電流以改善功率因數(shù)，應(yīng)該使氣隙盡量少些，但是氣隙不能太小，氣隙過(guò)小使電機(jī)的制造和運(yùn)行都增加了困難，而且使某些電氣性能變壞。3.2 定子繞組

29、與鐵芯設(shè)計(jì)定子繞組是由多個(gè)線圈聯(lián)接而成的。每個(gè)線圈（也叫做元件）都由導(dǎo)線繞成。元件邊嵌在鐵心槽內(nèi)，出線頭留在端部。把一相所有元件的出線頭按一定規(guī)律聯(lián)接起來(lái)就得到定子的一個(gè)相繞組，每個(gè)相繞組的聯(lián)接及排列都相同，只是在空間上依次相差120度電角度。3.2.1 定子繞組型式和節(jié)距的選擇（1）單層繞組優(yōu)點(diǎn)： 槽內(nèi)無(wú)層間絕緣，槽利用率高； 同槽內(nèi)導(dǎo)線同相，不會(huì)發(fā)生相間擊穿； 線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線方便。缺點(diǎn)： 不易做成短距，磁勢(shì)波形較雙層為差； 電機(jī)導(dǎo)線粗時(shí)，繞組嵌放和端部整形較困難。（2）雙層繞組適用于功率較大的感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 優(yōu)點(diǎn)： 可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢(shì)、電勢(shì)波形，使電機(jī)電氣性能好； 端部排列

30、方便； 線圈尺寸相同，便于制造。 缺點(diǎn)：絕緣材料多，嵌線麻煩（3）單雙層繞組和Y-混合繞組1. 單雙層繞組：短距時(shí)，某些槽內(nèi)上下層導(dǎo)體屬于同一相，而某些槽內(nèi)上下層屬于不同相。把屬于同相上下層導(dǎo)體合起來(lái)，用單層繞組代替，而不同相的仍保持原來(lái)的雙層，按同心式繞組端部形狀將端部連接起來(lái)。2. Y-混合繞組：把普通60°相帶三相繞組分成兩套三相繞組；其空間相位 30°電角度，一套Y，一套；電流在時(shí)間相位上互差30°。因?yàn)榇穗姍C(jī)功率較大，故選擇雙層繞組。（4）繞組節(jié)距的選擇 削弱5、7次諧波（5）每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)計(jì)算=380。大小影響、數(shù)值。，。設(shè)計(jì)時(shí)常通過(guò)改動(dòng)來(lái)

31、取得若干不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。每槽導(dǎo)體數(shù)：（6）電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定 電密：大、中、小型銅線電機(jī)：對(duì)大型電機(jī)：參考極距的大小來(lái)選擇（熱負(fù)荷）。=5×線規(guī)：=0.014并聯(lián)支路數(shù)：雙層： 條件 =整數(shù)， =13.2.2 定子沖片的設(shè)計(jì)（1）槽形：半閉口槽（梨形槽、梯形槽）半開(kāi)口槽開(kāi)口槽為了便于嵌線故選取開(kāi)口槽。（2）槽滿率： 導(dǎo)線有規(guī)則排列所占的面積與槽有效面積之比。（3）槽形尺寸的確定考慮因素： 槽滿率； 齒部和軛部磁密要適當(dāng)； 齒部有足夠機(jī)械強(qiáng)度，軛部有足夠剛度； 槽形尺寸深寬比對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響。由于是開(kāi)口槽所以槽口寬13.7，槽口高0.7，槽高72，槽

32、寬13.7. 3.3 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸(1) 輸出功率Pn=11kw。(2) 相電壓因?yàn)樵撾姍C(jī)為接法，所以相電壓。(3) 功電流(4) 效率標(biāo)準(zhǔn)值。(5) 功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值。(6) 極數(shù)對(duì)數(shù)。(7) 頻率。(8) 定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)定子槽數(shù)，轉(zhuǎn)子槽數(shù)。(9) 定、轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)定子每極槽數(shù)：轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)：(10) 定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸定子外徑，定子內(nèi)徑，氣隙長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)子外徑，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑。定子槽形尺寸（見(jiàn)附錄C）：，。轉(zhuǎn)子槽形尺寸：，。(11) 極距(12) 定、轉(zhuǎn)子齒距定子齒距：轉(zhuǎn)子齒距：(13) 繞組節(jié)距。(14) 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)其中，每槽導(dǎo)體數(shù)每圈匝數(shù)；并聯(lián)支路數(shù)。(15) 繞組線規(guī)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般按類比法

33、選取線規(guī)，本文中選取的線規(guī)為。絕緣后直徑d=1.27mm,截面積。(16) 槽滿率槽面積：其中，槽楔高度按文獻(xiàn)6中表2-7選取，取。對(duì)于雙層疊繞組，槽絕緣所占面積為：其中，槽絕緣厚度按表文獻(xiàn)6中2-7查取。槽有效面積：槽滿率：其中，導(dǎo)體并饒根數(shù)；導(dǎo)體絕緣后外徑。(17) 鐵芯長(zhǎng)鐵芯有效長(zhǎng)：凈鐵芯長(zhǎng)：其中，鐵芯疊壓系數(shù)取。(18) 每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)其中，繞組系數(shù)的計(jì)算詳見(jiàn)附錄B中(1)。3.4 磁路計(jì)算(1) 每極磁通設(shè)負(fù)載電勢(shì)系數(shù)初值，,參考資料得，則每極磁通為： (2) 齒部截面積定子齒截面積：轉(zhuǎn)子齒截面積：其中，為定子齒部計(jì)算寬度；、為轉(zhuǎn)子齒部計(jì)算寬度，一般取靠近齒最狹小的處的寬度。(3

34、) 軛部截面積定子軛部截面積：轉(zhuǎn)子軛部截面積：(4) 空氣隙截面積(5) 波幅系數(shù)從這里開(kāi)始進(jìn)行飽和系數(shù)計(jì)算，一般需要進(jìn)行多次的循環(huán)。這里先假設(shè)飽和系數(shù)，對(duì)應(yīng)的波幅系數(shù)。(6) 定子齒磁密(7) 轉(zhuǎn)子齒磁密(8) 定子軛磁密(9) 轉(zhuǎn)子軛磁密(10) 空氣隙磁密(11) 各部分磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度根據(jù)計(jì)算出的各部分磁密，按照磁化曲線可查出各部分磁場(chǎng)強(qiáng)度如下：21.9A/cm，20.1A/cm，5.792A/cm，11.42A/cm，15.66A/cm。(12) 有效空氣隙長(zhǎng)度其中氣隙系數(shù)計(jì)算詳見(jiàn)附錄B中(3)。(13) 定、轉(zhuǎn)子齒部磁壓降定子齒部磁壓降：轉(zhuǎn)子齒部磁壓降：其中，定、轉(zhuǎn)子齒部磁路計(jì)算高度

35、、和的計(jì)算詳見(jiàn)附錄B中(4)。(14) 定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降定子軛部磁壓降：轉(zhuǎn)子軛部所需安匝數(shù)：其中，定、轉(zhuǎn)子軛部磁路計(jì)算長(zhǎng)度和的計(jì)算詳見(jiàn)附錄B中(5)；定、轉(zhuǎn)子軛部磁路長(zhǎng)度校正系數(shù)、按文獻(xiàn)6中圖2-15查取。(15) 空氣隙磁壓降(16) 飽和系數(shù)由于上述計(jì)算出的飽和系數(shù)值與假設(shè)值較為接近，即滿足，故可以繼續(xù)計(jì)算，否則必須返回重新計(jì)算直至滿足要求。(17) 每極磁勢(shì)(18) 滿載磁化電流(19) 滿載磁化電流標(biāo)幺值(20) 勵(lì)磁電抗標(biāo)幺值 (21) 定子槽漏抗標(biāo)幺值 (22) 定子諧波漏抗標(biāo)幺值 (23) 定子端部漏抗標(biāo)幺值(24) 定子漏抗標(biāo)幺值(25) 轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值 (26) 轉(zhuǎn)子諧波

36、漏抗標(biāo)幺值 (27) 轉(zhuǎn)子端部漏抗標(biāo)幺值其中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條長(zhǎng)度；端環(huán)直徑。(28) 轉(zhuǎn)子斜槽漏抗標(biāo)幺值 (29) 轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值(30) 定、轉(zhuǎn)子總漏抗標(biāo)幺值(31) 定子繞組直流電阻 (32) 定子相電阻標(biāo)幺值(33) 有效材料用量定子銅的重量：其中，為考慮導(dǎo)線和引線質(zhì)量的系數(shù)，漆包圓銅線C=1.05；為銅的密度。硅鋼片的重量：(34) 轉(zhuǎn)子電阻導(dǎo)條電阻：端環(huán)電阻：其中， ；對(duì)于鑄鋁轉(zhuǎn)子。導(dǎo)條電阻標(biāo)幺值：端環(huán)電阻標(biāo)幺值：轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)幺值：3.5 性能計(jì)算在主要尺寸、氣隙以及定轉(zhuǎn)子繞組和鐵心設(shè)計(jì)好以后，就要進(jìn)行工作性能的計(jì)算和起動(dòng)性能的計(jì)算，以便與設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)或技術(shù)任務(wù)書(shū)或技術(shù)條件中規(guī)定的性能指標(biāo)相比

37、較，在此基礎(chǔ)上對(duì)前面的設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的調(diào)整。多速繞組大多具有不規(guī)則的繞組排列，因此產(chǎn)生遠(yuǎn)較普通單繞組為多的諧波，從而影響電機(jī)的起動(dòng)、振動(dòng)、噪聲、溫聲等性能，繞組的設(shè)計(jì)需兼顧幾個(gè)速度下的性能要求，并根據(jù)電機(jī)的工作狀態(tài)，是接近恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩來(lái)決定各個(gè)轉(zhuǎn)矩下的輸出，因此，工作性能的計(jì)算和起動(dòng)性能的計(jì)算尤為重要。3.5.1 工作性能計(jì)算(1) 滿載電流有功分量標(biāo)幺值從這里開(kāi)始進(jìn)行效率的計(jì)算，一般需要進(jìn)行多次的循環(huán)。這里先假定效率初值，則(2) 滿載電抗電流標(biāo)幺值其中，。(3) 滿載電流無(wú)功分量標(biāo)幺值(4) 滿載電勢(shì)系數(shù) (5) 空載電勢(shì)系數(shù)(6) 空載定子齒磁密(7) 空載轉(zhuǎn)子齒磁密(8) 空載定子軛

38、磁密(9) 空載轉(zhuǎn)子軛磁密(10) 空載氣隙磁密根據(jù)上述計(jì)算出的各部分空載磁密，按照熱軋硅鋼片DR510牌號(hào)磁化曲線，查取各部分磁路所對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，然后繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算。所查得的結(jié)果為：A/cm，A/cm，A/cm，A/cm，A/cm。(11) 空載時(shí)定子齒部磁壓降(12) 空載時(shí)轉(zhuǎn)子齒部磁壓降(13) 空載時(shí)定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降(14) 空載氣隙磁壓降(15) 空載時(shí)每極磁勢(shì)(16) 空載磁化電流(17) 定子電流(18) 定子電流密度(19) 線負(fù)荷(20) 轉(zhuǎn)子電流導(dǎo)條電流：端環(huán)電流：(21) 轉(zhuǎn)子電流密度導(dǎo)條電密：端環(huán)電密：(22) 定子銅耗(23) 轉(zhuǎn)子鋁耗(24) 雜散損耗雜散損耗的大

39、小與設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝情況有關(guān)，目前尚難以準(zhǔn)確計(jì)算，故以推薦值為主。這里推薦：=0.02(25) 機(jī)械損耗根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般按類比法選取機(jī)械損耗。這里參照文獻(xiàn)6中表2-15選取，其取值如下：(26) 鐵耗定子軛部鐵耗：定子軛部重量：定子齒部鐵耗：定子齒部重量：其中， 和可根據(jù)和查資料可得，按經(jīng)驗(yàn)取=2.5，=2。(27) 總鐵耗 (28) 總鐵耗標(biāo)幺值(29) 總損耗標(biāo)幺值(30) 輸入功率標(biāo)幺值 (32) 效率由于上述計(jì)算出的效率值與假設(shè)的效率初值相差很小，即滿足，故可繼續(xù)計(jì)算，否則需要重新假設(shè)初值，直到滿足要求為止。(33) 功率因數(shù)(34) 轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)鐵耗：(35) 轉(zhuǎn)速(36) 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3

40、.5.2 起動(dòng)性能計(jì)算三相異步電機(jī)的起動(dòng)性能主要是指起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流對(duì)相應(yīng)額定值的倍數(shù)。與正常運(yùn)行時(shí)比較，異步電機(jī)起動(dòng)時(shí)有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是起動(dòng)電流很大，這使定轉(zhuǎn)子的漏磁路高度飽和；二是轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率，比正常運(yùn)行時(shí)高很多；使轉(zhuǎn)子屠要中的電流產(chǎn)生集膚現(xiàn)象。(1) 起動(dòng)電流假定初值從這里開(kāi)始進(jìn)行電流的循環(huán)計(jì)算，一般需進(jìn)行多次的循環(huán)，起動(dòng)電流假定初值為：(2) 起動(dòng)時(shí)定子槽漏抗標(biāo)幺值 (3) 起動(dòng)時(shí)定子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，起動(dòng)時(shí)漏磁路飽和系數(shù)取0.417。(4) 定子起動(dòng)漏抗標(biāo)幺值(5) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值 (6) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值(7) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子斜槽漏抗標(biāo)幺值(8) 轉(zhuǎn)子

41、起動(dòng)漏抗標(biāo)幺值(9) 起動(dòng)時(shí)定、轉(zhuǎn)子總漏抗標(biāo)幺值(10) 轉(zhuǎn)子起動(dòng)電阻標(biāo)幺值其中，電阻增加系數(shù)取4.79。(11) 起動(dòng)總電阻標(biāo)幺值(12) 起動(dòng)總阻抗標(biāo)幺值(13) 起動(dòng)電流起動(dòng)電流倍數(shù)：由于上述計(jì)算出的起動(dòng)電流倍數(shù)與假設(shè)的初值相差很小，即，故可以繼續(xù)計(jì)算，否則需要重新假設(shè)起動(dòng)電流倍數(shù)的初值，直至滿足要求。(14) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩第四章 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的工藝分析4.1 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的加工工藝分析確定主要表面的加工方法：傳動(dòng)軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動(dòng)軸的主要表面M、N、P、Q的公差等級(jí)(IT6)較高，表面粗糙度Ra值較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為： 粗車半精車磨削

42、。粗基準(zhǔn)選擇：有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。對(duì)所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開(kāi)澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。精基準(zhǔn)選擇：要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個(gè)定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該零件的幾個(gè)主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對(duì)基準(zhǔn)軸線A-B均有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔

43、為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤(pán)裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤(pán)裝夾(有時(shí)在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。劃分加工階段：對(duì)精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開(kāi)，以保證零件的質(zhì)量。該傳動(dòng)軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺(tái)階和修研中心孔及次要表面等)，粗

44、、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。頂尖孔的研磨：因熱處理、切削力、重力等的影響，常常會(huì)損壞頂尖孔的精度，因此在熱處理工序之后和磨削加工之前，對(duì)頂尖孔要進(jìn)行研磨，以消除誤差。常用的研磨方法有以下幾種。（1）用鑄鐵頂尖研磨（2）用油石或橡膠輪研磨（3）用硬質(zhì)合金頂尖刮研（4）用中心孔磨床磨削工序的確定要按加工順序進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)掌握兩個(gè)原則：（1） 工序中的定位基準(zhǔn)面要安排在該工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圓表面粗車之后，是為了要有較精確的軸頸作為定位基準(zhǔn)面，以保證深孔加工時(shí)壁厚均勻。（2）對(duì)各表面的加工要粗、精分開(kāi)，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面

45、的精加工應(yīng)安排在最后。為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序，如退火、正火等，一般應(yīng)安排在機(jī)械加工之前。為了提高零件的機(jī)械性能和消除內(nèi)應(yīng)力而安排的熱處理工序，如調(diào)質(zhì)、時(shí)效處理等，一般應(yīng)安排在粗加工之后，精加工之前。熱處理工序安排：軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。綜合上述分析，該傳動(dòng)軸的工藝路線如下：下料車兩端面，鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車各外圓，車槽，倒角車螺紋劃鍵槽加工線銑鍵槽修研中心孔磨削檢驗(yàn)。加工尺寸和切削用量：車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)加工情況由

46、工人確定；一般可由機(jī)械加工工藝手冊(cè)或切削用量手冊(cè)中選取。傳動(dòng)軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見(jiàn)該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。工件的裝夾方法：粗加工時(shí)，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長(zhǎng)。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長(zhǎng)量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時(shí)，有使工件脫離頂尖的危險(xiǎn)。采用卡頂法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。精車時(shí)，采用雙頂尖法（此時(shí)尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關(guān)鍵是提高中心孔精度。擬定工藝過(guò)程：定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排

47、一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準(zhǔn)面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動(dòng)軸的工藝過(guò)程時(shí)，在考慮主要表面加工的同時(shí)，還要考慮次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm及M24mm外圓時(shí)，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時(shí)加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個(gè)鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銑削加工出來(lái)，這樣可保證銑鍵槽時(shí)有較精確的定位基準(zhǔn)，又可避免在精磨后銑鍵槽時(shí)破壞已精加工的外圓表面。在擬定工藝過(guò)程時(shí)，應(yīng)考慮檢驗(yàn)工序的安排、檢查項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法的確定。工藝規(guī)程制訂得是否合理，直接影響工件的質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一個(gè)零件可以用幾

48、種不同的加工方法制造，但在一定的條件下，只有某一種方法是較合理的。因此，在制訂工藝規(guī)程時(shí)，必須從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)設(shè)備條件、生產(chǎn)類型等具體情況，盡量采用先進(jìn)加工方法，制訂出合理的工藝規(guī)程。4.2 選擇設(shè)備和加工工序設(shè)備的選擇：數(shù)控車床，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。它具有廣泛的加工工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效果。合理選用數(shù)控車床，應(yīng)遵循如下原則：   確定典型零件的工藝要求、加工工件的批量。 滿足典型零件的工藝要求  典型零件的工藝要求主要是零件的結(jié)構(gòu)尺寸、加工范

49、圍和精度要求。根據(jù)精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求來(lái)選擇數(shù)控車床的控制精度。  根據(jù)可靠性來(lái)選擇 可靠性是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的保證。數(shù)控機(jī)床的可靠性是指機(jī)床在規(guī)定條件下執(zhí)行其功能時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行而不出故障。即平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)，即使出了故障，短時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)，重新投入使用。選擇結(jié)構(gòu)合理、制造精良，并已批量生產(chǎn)的機(jī)床。本論文根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用CK400數(shù)控車床。確定加工順序及進(jìn)給路線：加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特征，可先加工內(nèi)孔各表面，然后加工外輪廓表面。由

50、于該零件為單件小批量生產(chǎn)，走刀路線設(shè)計(jì)不必考慮最短進(jìn)給路線或最短空行程路線，外輪廓表面車削走刀路線可沿零件輪廓順序進(jìn)行。對(duì)刀具的要求： 數(shù)控車床能兼作粗、精加工。為使粗加工能以較大切削深度、較大進(jìn)給速度地加工，要求粗車刀具強(qiáng)度高、耐用度好。精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)可能多地采用機(jī)加工車刀。數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時(shí)，刀片耐用度的設(shè)定原則是以該批刀片中耐用度最低的刀片作為依據(jù)的。在這種情況下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。修改程序：這種方法主要用于控制程序中的部分的尺寸

51、誤差較大的。按程序加工出來(lái)的如出現(xiàn)與實(shí)際編程數(shù)值誤差較大的現(xiàn)象，我們就要把數(shù)值修改與實(shí)際相近，修改時(shí)切記不要一次修改太多，同時(shí)為了節(jié)約時(shí)間，然后利用跳段的方法加工從新加工直到合格為止。4.3 成品的最后工序尺寸檢測(cè)：零件最終檢測(cè)時(shí)，用千分尺進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)結(jié)果要在公差范圍之內(nèi)。若公差范圍之內(nèi)，光潔度達(dá)標(biāo)則合格，若尺寸有誤差則分析超差的主要原因，再進(jìn)行重新加工。淬火：將成形工件進(jìn)行淬火，完成后進(jìn)行工件硬度檢測(cè) 達(dá)到規(guī)定要求。 小結(jié)與致謝三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)是決定該電機(jī)電磁性能好壞的重要因素，也是整個(gè)電機(jī)設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)。電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)不同于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先，需要確定電機(jī)的主要參數(shù)，參數(shù)的

52、確定對(duì)整個(gè)電磁設(shè)計(jì)很重要，決定電機(jī)主要性能指標(biāo)。其次，應(yīng)該嚴(yán)格按照電磁計(jì)算步驟進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中，反復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使性能指標(biāo)滿足要求。本設(shè)計(jì)是對(duì)Y2-160M1-2型異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)。通過(guò)查閱相關(guān)技術(shù)手冊(cè)，確定該電機(jī)的主要參數(shù)，包括定、轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑，氣隙和鐵心長(zhǎng)度，節(jié)距和繞組型式，槽形、槽形尺寸和槽配合，以及所需材料等。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，所確定的主要參數(shù)和選用的材料均符合設(shè)計(jì)要求。由于本設(shè)計(jì)的計(jì)算量大，計(jì)算過(guò)程中的誤差較多，使計(jì)算結(jié)果經(jīng)常修改。通過(guò)電磁計(jì)算得到的該電機(jī)的主要性能指標(biāo)，包括起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等均符合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求。其中，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流倍數(shù)和功率因數(shù)均得到了改善。為了使定、轉(zhuǎn)子沖片圖和繞組分布圖清晰美觀、尺寸標(biāo)注準(zhǔn)確，本次設(shè)計(jì)使用CAD畫(huà)圖。 xxxx 2014年6月參考文獻(xiàn) 1. 電機(jī)學(xué) 湯蘊(yùn)繆編著.-4版.-北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.5 2. 電機(jī)設(shè)計(jì)陳世坤主編.-2版.-北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.3. 電機(jī)制造工藝學(xué)胡志強(qiáng)編著. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.4. Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)黃國(guó)治，傅豐禮主編. -北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.15. 三相異步電動(dòng)機(jī)繞組圖冊(cè) 姜孝定編著北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20006. 異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 傅豐禮，唐孝鎬主編北京：機(jī)械工