2022年机械系统设计方案计算题 .pdf

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nmax1800r/min，最低转速nmin40r/min ，电动机转速n电1500r/min 。主轴转速公比 1.41。 1.06 的标准数列为：1 1.06 1.12 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 4.25 4.5 4.75 5 5.3 5.6 6 6.3 6.7 7.1 7.5 8 8.5 9 9.5 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 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、主轴的变速范围：Rnnmax/nmin1800/4045；2、主轴转速级数： Zlg Rn/lg 1lg45/lg1.41112.08 ，取 Z12；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：1231 23 26；1232 21 26；1232 26 21；1231 26 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）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页1231 23 261232 21 266、合理的结构式： 1231 23 26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r1.4168，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 1.12 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 4.25 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. 计算公比已知：1001120R，Z=8 . 根据1ZR, 则719.11lg1lglgZR, 即：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页=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：Z=42； Z=24；Z=222 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=222 根据前疏后密原则，选择结构式为： 8=2122243. 转速图绘制设计 主轴各级转速为：100 ，140 ，200 ，280 ， 400，560 ，800 ， 1120 r/min 确定定比传动比：取轴的转速值为800r/min ，则电机轴与轴的传动比为：8.1114408000i 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. 绘制转速图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页 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m915H2、负载重N58800G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N771503G4、主绳与尾绳每米重N/m1064G5、摩擦轮直径m44. 61d6、摩擦轮飞轮惯量221mN2730000GD7、导轮直径m52d8、导轮飞轮惯量222mN584000GD9、额定提升速度m/s16Nv10、提升加速度21m/s89.0a11、提升减速度23m/s1a12、周期长s2.89zt13、摩擦用增加负载重的20% 考虑精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页解预选电动机功率10002 .1NGvkP式中 考虑起动及制动过程中加速转矩的系数，取，则25.12 .1k25. 1kkW1400kW100016588002.125.1P每个电动机的功率为700kWr/min5.47r/min44.61660601NNdvn对于功率为 700kW，转速为 47.5r/min的电动机，飞轮矩22mN1065000DGDmN227203mN244. 6588002 .122. 11dGTz阻转矩s18s89.0161N1avt加速时间m2.144m1889.0212122111tah加速阶段罐笼行经高度减速时间s16s1163N3avt减速阶段罐笼行经高度m128m161212122333tah稳定速度罐笼行经高度312hhHhm7 .642m128m3 .144m915稳定速度运行时间s2.40s167 .642N22vht停歇时间sstttttz15)162.40182.89(3210折算到电动机轴上系统总的飞轮矩222baGDGDGD式中 系统中转动部分的飞轮矩； 系统中直线运动部分的飞轮矩2aGD2bGD精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页导轮转速r/min61r/min51660602N2dvn二导轮折算到电动机轴上的飞轮惯量2222N22222mN1926262mN5 .4761584000222nnGDGD)(22222122GDGDGDGDDa22mN6780000mN)192000027300002130000(系统直线运动部分总重LGGGG432式中m1920m)909152(902HLN416700N)192010677150258800(G系统直线运动部分重量折算到电动机轴上的飞轮矩22222N2N2mN17253838mN5.4716416700365365nvGGDb系统总飞轮矩22222mN24040100mN)172538386786262(baGDGDGD加速阶段的加速转矩mN169171mN185.4737524040100375dd3751N2121tnGDtnGDTa减速阶段的动态转矩mN190317mN165 .4737524040100375dd3753N2323tnGDtnGDTa电动机转矩azTTT加速阶段：s181tmN396374mN)169171227203(1T稳定运行阶段：s2.402tmN2272032T减速阶段：s163tmN36886mN)190317227203(3T精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页停歇阶段：s150t00T按负载图，求出等效转矩00321323222121taattattTtTtTTdx75.0a式中，散热恶化系数5. 00amN259386mN155.01675.02 .401875.016368862.4022720318396374222dxT过载能力校验：253. 12593863963741dxTT两电机的等效功率kW12909550NnTPdxdxkW1400NdxPP电动机发热及过载能力的校验均可通过。矿井提升的负载图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页