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φ＝1.41。φ＝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φ＝1.06的标准数列值表确定主轴各级标准转速；4、写出最少4个不同样的结构式；5、画出所列结构式中最少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、主轴的变速范围：Rn＝nmax/nmin＝1800/40＝45；2、主轴转速级数：Z＝lgRn/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个不同样的结构式为：12＝31×23×26；12＝32×21×26；12＝32×26×21；12＝31×26×23。共有18种，可写出任意4种。5、2个相应的结构网以以下列图：（共有18个，可画出任意2个）。文档12＝31×23×2612＝32×21×266、合理的结构式：12＝31×23×26合理性：①吻合变速级数、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。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。试依照机床主传动系统的设计原则，完成：拟订传动系统的结构式；设计转速图；画出转速图。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解：计算公比φ已知：R1120，Z=8.依照RZ1,则lglgRlg11.19,即：100Z17文档φ=1.412．确定传动组、传动副和扩大序次依照传动组和传动副拟订原则，可选方案有：①Z=4ⅹ2；②Z=2ⅹ4；③Z=2ⅹ2ⅹ2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=2ⅹ2ⅹ2依照前疏后密原则，选择结构式为：8=21ⅹ22ⅹ24转速图绘制设计①主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800，1120r/min②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：i0800114401.8③确定各变速组最小传动比从转速点800r/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，依照前缓后急的原则，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.绘制转速图文档[例5-2]右图中绘出了拥有尾绳和摩擦轮的矿井提升机的表示图。电动机直接与摩擦轮1相联系，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。已知以下数据：1、井深H915m2、负载重G58800N

拥有尾绳和摩擦轮的矿井提升机表示图3、每个罐笼（内有一空矿车）重G377150N4、主绳与尾绳每米重G4106N/m5、摩擦轮直径d16.44m6、摩擦轮飞轮惯量GD122730000Nm27、导轮直径d25m8、导轮飞轮惯量GD22584000Nm29、额定提升速度vN16m/s10、提升加速度a10.89m/s211、提升减速度31m/s2a12、周期长tz89.2s13、摩擦用增加负载重的20%考虑文档解预选电动机功率Pk1.2GvN1000式中k1.2~1.25——考虑起动及制动过程中加速转矩的系数，取k1.25，则P1.251.258800161400kW1000kW每个电动机的功率为700kWnN60vN601647.5r/minπd1r/minπ6.44对于功率为700kW，转速为47.5r/min的电动机，飞轮矩GDD21065000Nm2阻转矩Tz1.2Gd11.2588006.44Nm227203Nm22加速时间tvN16s18s1a10.89加速阶段罐笼行经高度h11a1t1210.89182m144.2mvN16s22减速时间t316sa31减速阶段罐笼行经高度h31a3t3211162m128m22牢固速度罐笼行经高度h2Hh1h3915m144.3m128m642.7m牢固速度运行时间t2h2642.7s40.2svN16逗留时间t0tzt1t2t3(89.21840.216)s15s折算到电动机轴上系统总的飞轮矩GD2GDa2GDb2式中GDa2——系统中转动部分的飞轮矩；GDb2——系统中直线运动部分的飞轮矩文档导轮转速n260vN6016r/min61r/minπd2π5二导轮折算到电动机轴上的飞轮惯量2GD22n226122GD222584000Nm21926262Nm2nN47.5GDa22GDD2GD122(GD22)(213000027300001920000)Nm26780000Nm2系统直线运动部分总重GG2G3G4L式中L2H90(291590)m1920mG(588002771501061920)N416700N系统直线运动部分重量折算到电动机轴上的飞轮矩GDb2365GvN2365416700162Nm217253838Nm2nN247.52系统总飞轮矩GD2GDa2GDb2(678626217253838)Nm224040100Nm2加速阶段的加速转矩Ta1GD2dnGD2nN2404010047.5Nm169171Nm375dt1375t137518减速阶段的动向转矩Ta3GD2dnGD2nN2404010047.5Nm190317Nm375dt3375t337516电动机转矩TTzTa加速阶段：t118sT1(227203169171)Nm396374Nm牢固运行阶段：t240.2sT2227203Nm减速阶段：t316sT3(227203190317)Nm36886Nm文档逗留阶段：矿井提升的负载图t015sT00按负载图，求出等效转矩TdxT12t1T22t2T32t3at1t2at3a0t0式中，散热恶化系数a0.75a00.5T