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φ＝1.41。φ＝1.06的标准数列为：

完成容：

1、求出主轴的变速围R n；

2、用公式计算出主轴转速级数Z；

3、由给定的φ＝1.06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；

6、确定一个合理的结构式，并说明其合理性；

解：

1、主轴的变速围：R n＝n max/n min＝1800/40＝45；

2、主轴转速级数：Z＝lg R n/lgφ＋1＝lg45/lg1.41＋1≈12.08，取Z ＝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＝3

1×2

3

×2

6

；

12＝3

2×2

1

×2

6

；

12＝3

2×2

6

×2

1

；

12＝3

1×2

6

×2

3

。

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）。

6、合理的结构式：12＝31×23×26

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 第二扩大组的变速围r ＝1.416＝8，满足极限变速围要求。

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；

解：

1. 计算公比φ 已知：1001120=R ，Z=8 . 根据 1-=Z R ϕ, 则7

19

.11lg 1lg lg =-=Z R ϕ, 即：

φ=1.41

2．确定传动组、传动副和扩大顺序

根据传动组和传动副拟定原则，可选方案有：① Z=4ⅹ2； ② Z=2ⅹ4；③ Z=2ⅹ2ⅹ2

在方案①，②中，可减少一根轴，但有一个传动组有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以选择方案③：Z=2ⅹ2ⅹ2

根据前疏后密原则，选择结构式为： 8=21ⅹ22ⅹ24 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：

8

.11

14408000=

=

i 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

具有尾绳和摩擦轮的矿井提升机示意图

3、每个罐笼（内有一空矿车）重N 771503=G

4、主绳与尾绳每米重

N/m

1064=G 5、摩擦轮直径m

44.61=d 6、摩擦轮飞轮惯量2

21m

N 2730000⋅=GD 7、导轮直径

m

52=d 8、导轮飞轮惯量2

22m

N 584000⋅=GD 9、额定提升速度m/s 16=N v 10、提升加速度

2

1m/s 89.0=a 11、提升减速度23m/s 1=a 12、周期长

s

2.89=z t 13、摩擦用增加负载重的20%考虑

m

N 259386m N 15

5.01675.02.16368862.4022720322⋅=⋅⨯+⨯+⨯+⨯253.1259386

396374<=kW

12909550

N ==n

T dx kW

1400=

矿井提升的负载图