机械系统设计计算题

1、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nmax= 1800r/min，最低转速nmin = 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：11.061.121.181.251.321.41.51.61.71.81.922.122.242.362.52.652.833.153.353.553.7544.254.54.7555.35.666.36.77.17.588.599.5完成内容：1、求出主轴的变速范围 Rn；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

2、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 :Rn nmax/ nmin 1800/40 = 45；2、 主轴转速级数:Z = lg Rn/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、

3、 2个相应的结构网如下图：（共有18个，可画出任意2个）。12= &X2iX2612= 3iX2aX26&合理的结构式：12= 3iX2aX2合理性： 符合变速级数、级比规律； 传动件“前多后少”；结构网“前密后疏”；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。11.061.121.181.251.321.41.51.61.71.81.922.122.242.3

4、62.52.652.833.153.353.553.7544.254.54.7555.35.666.36.77.17.588.599.5解：1.计算公比片1120丄口丄口Zlg R lg 11.19 口卄已知：R, Z=8 .根据R,则lg，即:100Z 17(=1.412 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：Z=4 x 2;Z=2 x 4;Z=2 x 2x 2在方案，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：Z=2 x 2x 2根据前疏后密原则，选择结构式为：8=2i x 22 x 243. 转速图绘制设计 主轴各级转

5、速为：100, 140, 200, 280, 400, 560, 800, 1120 r/min 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 1i 014401.8 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

6、（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 58800N3、 每个罐笼（内有一空矿车）重G3 77150N4、 主绳与尾绳每米重G4 106N/m5、 摩擦轮直径d! 6.44 m6、 摩擦轮飞轮惯量GD； 2730000N m27、 导轮直径d2 5m2 28、导轮飞轮惯量GD2584000N m9、额定提升速度Vn16m/s10、提升加速度a10.89m/s11、提升减速度a321m/s12、周期长 tz89.2s13、摩擦用增加负载重的

7、 20%考虑解 预选电动机功率P k 1 .2gvn1000式中k 1.21.25 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,1.251.2 58800 16kW10001400kWnN700kW6Vnnd160 16 r/minn 6.4447.5r/m in对于功率为700kW，转速为47.5r/min的电动机,飞轮矩 GDD 1065000 N m2阻转矩加速时间Tzt11.2G d11.2 58800644 N m227203N m16 s0.8918s加速阶段罐笼行经高度h11 1詰0.89 182m144.2m减速时间t3 VN316 s116s

8、减速阶段罐笼行经高度h31 a3tf 1 1 162m2 2128m稳定速度罐笼行经高度h2 H h| h3915m 144.3m 128m642.7m稳定速度运行时间t2 匹s 40.2sVn16停歇时间 to tz t1 t2 t3(89.2 18 40.2 16)s 15s折算到电动机轴上系统总的飞轮矩GD2 GDa2 GDb2式中 GDa 系统中转动部分的飞轮矩；2GDb 系统中直线运动部分的飞轮矩60vN 60 16 ,.导轮转速n2 r/min 61r/minn2n 522GD22 22 门261222GD；22 584000N m 1926262N mnN47.5gd；2GDD

9、GD： 2(GD；)二导轮折算到电动机轴上的飞轮惯量(2130000 2730000 1920000)N m26780000N m2系统直线运动部分总重g G 2G3 G4L式中L 2H90(2 91590)m1920mG(588002 77150106 1920)N 416700N系统直线运动部分重量折算到电动机轴上的飞轮矩 2 365G vN 365 416700 162GDb 2N2 N mnN47.5217253838 N m系统总飞轮矩GD2 GDf GD(678626217253838)N m224040100 N m2加速阶段的加速转矩2 2TGD dn GD nNa1375 d

10、t 1 375 b24040100 47你 m37518169171N m GD2 dn2GD nNa3375dt 3375 ts电动机转矩TTzTa减速阶段的动态转矩24040100 47你 m37516加速阶段：t118sT1190317N m稳定运行阶段:(227203 169171)N m396374 N mt2 40.2s T2227203N m减速阶段:ta 16sT3 (227203 190317)N m 36886 N m停歇阶段:按负载图，求出等 效转矩Ti2tiT；t2 T；tto 15sTo 0t2 at3atati式中，散热恶化系数a 0.75 a00.5o e左 MECT/4(J,2Tdx2 2 2