机械系统设计计算题

计算题

1.设计一台车床的主传动系统。已知条件：主轴最高转速n max= 1800r/min，最低转速n min = 40r/min，电动机转速n电=1500r/min。主轴转速公比©士1.41。© =1.06的标准数列为：

完成内容：

1、求出主轴的变速范围R n；

2、用公式计算出主轴转速级数Z ;

3、由给定的©T.06的标准数列值表确定主轴各级标准转速;

4、写出至少4个不同的结构式；

5、画出所列结构式中至少2个相应的结构网；

&确定一个合理的结构式，并说明其合理性；

解：

1、主轴的变速范围 : R n —n max/ n min —1800/40 = 45；

2、主轴转速级数: Z = lg R n/lg ©仁lg45/lg1.41 + 1 〜12.08，取=12；

3、主轴各级标准转速为：

40，56，80，112，160，224，315，450，630, 900, 1250, 1800。

4、4个不同的结构式为：12= 3X 2 3 X 2 6；

12 = 32X 21X 26；

12 = 32X 26X 21；

12 = 31X 26X 23。

共有18种，可写出任意4种。

5、2个相应的结构网如下图：（共有18个，可画出任意2个）。

合理性：① 符合变速级数、级比规律；② 传动件“前多后少”；③

结构网“前密后疏”；④

第二扩大组的变速范围

r = 1.416

=8,满足极限变速范围要求。

2.已知某机床的主轴转速为n=100-1120r/min ，转速级数Z=8，电动机转速 nm=1440r/min 。试根据机床主传动系统的设计原则，完成： 1. 拟定传动系统的结构式； 2. 设计转速图；

3. 画出转速图。

1 1.06 1.1

2 1.18 1.25 1.32 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.12 2.24 2.36 2.5 2.65 2.8

3 3.15 3.35 3.55 3.75

4 4.2

5 4.5 4.75 5 5.3 5.6

6

6.3

6.7

7.1

7.5

8

8.5

9

9.5

解：

1.计算公比©

「片 1120 丄口丄口

Z

lg R lg 11.19 口卄

已知：R

, Z=8 .根据R

,则lg ，即:

100

Z 1 7

(=1.41

2 •确定传动组、传动副和扩大顺序

12= &X2i X26

12= 3i X2a X26

&合理的结构式：12= 3i X2a X2

根据传动组和传动副拟定原则，可选方案有：①Z=4 x 2;②Z=2 x 4;③

Z=2 x 2x 2

在方案①，②中，可减少一根轴，但有一个传动组内有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以选择方案③：Z=2 x 2x 2

根据前疏后密原则，选择结构式为：8=2i x 22 x 24

3.转速图绘制设计

①主轴各级转速为：100, 140, 200, 280, 400, 560, 800, 1120 r/min

②确定定比传动比：取轴I的转速值为800r/min，则电机轴与轴的传动比为：

800 1

i

1440 1.8

③确定各变速组最小传动比

从转速点800 r/min到100r/min共有6格，三个变速组的最小传动线平均下降两格，按照前缓

后急的原则，第二变速组最小传动线下降2格；第一变速组最小传动线下降2-1=1 格；第三变速组最小传动线下降2+1=3格。

4.绘制转速图

［例5-2］右图中绘出了具有尾绳和摩擦轮

的矿井提升机的示意图。电动机直接与摩擦

轮1相联结，摩擦轮旋转，靠摩擦力带动绳

子及罐笼3 （内有矿车及矿物G）提升或下

放。尾绳系在两罐笼之下，以平衡提升机左

右两边绳子的重量。提升机用双电动机拖动，

试计算电动机功率。已知下列数据：

1、井深H 915m

矿井提升机示意图2、负载重G 58800N

3、每个罐笼（内有一空矿车）重G3 77150N

4、主绳与尾绳每米重G4 106N/m

5、摩擦轮直径d! 6.44 m

6、摩擦轮飞轮惯量GD； 2730000N m2

7、导轮直径d2 5m

2 2

8、导轮飞轮惯量GD2 584000N m

9、额定提升速度V N16m/s

10、提升加速度a1 0.89m/s

11、提升减速度a3 2

1m/s

12、周期长t z 89.2s

13、摩擦用增加负载重的20%考虑

解 预选电动机功率

P k 1 .2GVN

1000

对于功率为700kW ，转速为47.5r/min 的电动机, 飞轮矩 GD D 1065000 N m 2

加速阶段罐笼行经高度 h 1

1 1

詰

0.89 182

m

144.2m

减速时间

t 3 V N

^3

16 —s 1 16s

减速阶段罐笼行经高度

h 3

1 a 3t f 1 1 162

m 2 2

128m

稳定速度罐笼行经高度

h 2 H h | h 3

915m 144.3m 128m

642.7m

稳定速度运行时间

t

2

匹

s 40.2s V N

16

停歇时间 t o t z t 1 t 2 t 3

(89.2 18 40.2 16)s 15s

折算到电动机轴上系统总的飞轮矩

GD 2

GD a2 GDb

2

式中 GD a ――系统中转动部分的飞轮矩；

2

GD

b

――系统中直线运动部分的飞轮矩

式中k 1.2〜1.25— 取 k 1.25，则 p 每个电动机的功率为

考虑起动及制动过程中加速转矩的系数,

1.25 1.

2 58800 16

kW 1000

1400kW

n N

700kW

6°V

N

n d 1 60 16

r/min n 6.44

47.5r/m

in

阻转矩 加速时间

T z

t

1.2G d 1

1.2 58800

644

N m

227203N m

18s

16

s 0.8