機械系統(tǒng)設(shè)計計算題

1、計算題1.設(shè)計一臺車床的主傳動系統(tǒng)。已知條件：主軸最高轉(zhuǎn)速nmax= 1800r/min，最低轉(zhuǎn)速nmin = 40r/min，電動機轉(zhuǎn)速 n電=1500r/min。主軸轉(zhuǎn)速公比 士1.41。 =1.06的標準數(shù)列為：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完成內(nèi)容：1、求出主軸的變速范圍 Rn；2、用公式計算出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z ;3、由給定的T.06的標準數(shù)列值表確定主軸各級標準轉(zhuǎn)速;4、寫出至少

2、4個不同的結(jié)構(gòu)式；5、畫出所列結(jié)構(gòu)式中至少 2個相應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)；&確定一個合理的結(jié)構(gòu)式，并說明其合理性；解：1、 主軸的變速范圍 :Rn nmax/ nmin 1800/40 = 45；2、 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù):Z = lg Rn/lg 仁 lg45/lg1.41 + 1 12.08，取=12；3、主軸各級標準轉(zhuǎn)速為：40，56，80，112，160，224，315，450，630, 900, 1250, 1800。4、 4個不同的結(jié)構(gòu)式為：12= 3X 2 3 X 2 6；12 = 32X 21X 26；12 = 32X 26X 21；12 = 31X 26X 23。共有18種，可寫出任意4種。5、

3、 2個相應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖：（共有18個，可畫出任意2個）。12= &X2iX2612= 3iX2aX26&合理的結(jié)構(gòu)式：12= 3iX2aX2合理性： 符合變速級數(shù)、級比規(guī)律； 傳動件“前多后少”；結(jié)構(gòu)網(wǎng)“前密后疏”；第二擴大組的變速范圍r = 1.416=8,滿足極限變速范圍要求。2.已知某機床的主軸轉(zhuǎn)速為n=100-1120r/min，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=8，電動機轉(zhuǎn)速 nm=1440r/min。試根據(jù)機床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計原則，完成：1. 擬定傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式；2. 設(shè)計轉(zhuǎn)速圖；3. 畫出轉(zhuǎn)速圖。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.計算公比片1120丄口丄口Zlg R lg 11.19 口卄已知：R, Z=8 .根據(jù)R,則lg，即:100Z 17(=1.412 確定傳動組、傳動副和擴大順序根據(jù)傳動組和傳動副擬定原則，可選方案有：Z=4 x 2;Z=2 x 4;Z=2 x 2x 2在方案，中，可減少一根軸，但有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副，增加傳 動軸軸向長度，所以選擇方案：Z=2 x 2x 2根據(jù)前疏后密原則，選擇結(jié)構(gòu)式為：8=2i x 22 x 243. 轉(zhuǎn)速圖繪制設(shè)計 主軸各級轉(zhuǎn)

5、速為：100, 140, 200, 280, 400, 560, 800, 1120 r/min 確定定比傳動比：取軸I的轉(zhuǎn)速值為800r/min，則電機軸與軸 的傳動比 為：800 1i 014401.8 確定各變速組最小傳動比從轉(zhuǎn)速點800 r/min到100r/min共有6格，三個變速組的最小傳動線平均下 降兩格，按照前緩后急的原則，第二變速組最小傳動線下降2格；第一變速組最小傳動線下降2-1=1 格；第三變速組最小傳動線下降 2+1=3格。4. 繪制轉(zhuǎn)速圖例5-2右圖中繪出了具有尾繩和摩 擦輪的礦井提升機的示意圖。電動機直 接與摩擦輪1相聯(lián)結(jié)，摩擦輪旋轉(zhuǎn)，靠 摩擦力帶動繩子及罐籠 3

6、（內(nèi)有礦車及 礦物G）提升或下放。尾繩系在兩罐籠 之下，以平衡提升機左右兩邊繩子的重 量。提升機用雙電動機拖動，試計算電 動機功率。已知下列數(shù)據(jù)：1、井深 H 915m礦井提升機示意圖2、負載重G 58800N3、 每個罐籠（內(nèi)有一空礦車）重G3 77150N4、 主繩與尾繩每米重G4 106N/m5、 摩擦輪直徑d! 6.44 m6、 摩擦輪飛輪慣量GD； 2730000N m27、 導(dǎo)輪直徑d2 5m2 28、導(dǎo)輪飛輪慣量GD2584000N m9、額定提升速度Vn16m/s10、提升加速度a10.89m/s11、提升減速度a321m/s12、周期長 tz89.2s13、摩擦用增加負載重的

7、 20%考慮解 預(yù)選電動機功率P k 1 .2gvn1000式中k 1.21.25 取 k 1.25，則 p每個電動機的功率為考慮起動及制動過程中加速轉(zhuǎn)矩的系數(shù),1.251.2 58800 16kW10001400kWnN700kW6Vnnd160 16 r/minn 6.4447.5r/m in對于功率為700kW，轉(zhuǎn)速為47.5r/min的電動機,飛輪矩 GDD 1065000 N m2阻轉(zhuǎn)矩加速時間Tzt11.2G d11.2 58800644 N m227203N m16 s0.8918s加速階段罐籠行經(jīng)高度h11 1詰0.89 182m144.2m減速時間t3 VN316 s116s

8、減速階段罐籠行經(jīng)高度h31 a3tf 1 1 162m2 2128m穩(wěn)定速度罐籠行經(jīng)高度h2 H h| h3915m 144.3m 128m642.7m穩(wěn)定速度運行時間t2 匹s 40.2sVn16停歇時間 to tz t1 t2 t3(89.2 18 40.2 16)s 15s折算到電動機軸上系統(tǒng)總的飛輪矩GD2 GDa2 GDb2式中 GDa 系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動部分的飛輪矩；2GDb 系統(tǒng)中直線運動部分的飛輪矩60vN 60 16 ,.導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速n2 r/min 61r/minn2n 522GD22 22 門261222GD；22 584000N m 1926262N mnN47.5gd；2GDD

9、GD： 2(GD；)二導(dǎo)輪折算到電動機軸上的飛輪慣量(2130000 2730000 1920000)N m26780000N m2系統(tǒng)直線運動部分總重g G 2G3 G4L式中L 2H90(2 91590)m1920mG(588002 77150106 1920)N 416700N系統(tǒng)直線運動部分重量折算到電動機軸上的飛輪矩 2 365G vN 365 416700 162GDb 2N2 N mnN47.5217253838 N m系統(tǒng)總飛輪矩GD2 GDf GD(678626217253838)N m224040100 N m2加速階段的加速轉(zhuǎn)矩2 2TGD dn GD nNa1375 d

10、t 1 375 b24040100 47你 m37518169171N m GD2 dn2GD nNa3375dt 3375 ts電動機轉(zhuǎn)矩TTzTa減速階段的動態(tài)轉(zhuǎn)矩24040100 47你 m37516加速階段：t118sT1190317N m穩(wěn)定運行階段:(227203 169171)N m396374 N mt2 40.2s T2227203N m減速階段:ta 16sT3 (227203 190317)N m 36886 N m停歇階段:按負載圖，求出等 效轉(zhuǎn)矩Ti2tiT；t2 T；tto 15sTo 0t2 at3atati式中，散熱惡化系數(shù)a 0.75 a00.5o e左 MECT/4(J,2Tdx2 2 2