機械系統(tǒng)設(shè)計方案計算題

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 門電=1500r/min。主軸轉(zhuǎn)速公比 R 1.41。 片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©= 1.06的標準數(shù)列值表確定主軸各級標

2、準轉(zhuǎn)速;4、寫出至少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、 王軸的變速范圍：Rn = nmax/nmin= 1800/40 = 45；2、 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù):Z = lg Rn/lg 卄 1= Ig45/lg1.41 + 1 12.08 取 Z = 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= 31X23X26；12 = 32X21X26；12 = 32 X26X21；12 = 31 X

3、26X23o共有18種，可寫出任意4種5、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= 3i X23>266、合理的結(jié)構(gòu)式：12= 3iX23&612 = 32X2iX26合理性：符合變速級數(shù)、級比規(guī)律；傳動件前多后少”結(jié)6 構(gòu)網(wǎng) 前密后疏”； 第二擴大組的變速范圍r = 1.41 = 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/mi n。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。11.061.121.181.25

4、1.321.41.51.61.71.81.922.122.242.362.52.652.833.153.353.553.7544.254.54.7555.35.666.36.77.17.588.599.5解：1. 計算公比©已知：r1120 , Z=8 .根據(jù) R= Z，則 lg 二 二 lg11.19，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=2x 4 :Z=2 x 2 x 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=2x 2 x 2根據(jù)前

5、疏后密原則，選擇結(jié)構(gòu)式為：8=2! x 22 x 243. 轉(zhuǎn)速圖繪制設(shè)計 主軸各級轉(zhuǎn)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 1i014401.8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0電機1440riniiiIIniVI<JJ1:1 l：t1

6、.1.41空、1:211208005o0400：802001401001 iniiiI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 （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 =915m2、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G106N/m5、 摩擦輪直徑d 6.44m6、 摩擦輪飛輪慣量GD； =2730000N m27、 導(dǎo)輪

7、直徑d2 =5m228、導(dǎo)輪飛輪慣量GD2二584000N m9、 額定提升速度vn = 16m/s210、 提升加速度a1 =0.89m/s11、 提升減速度a3 = 1m/s212、 周期長tz - 89.2s13、摩擦用增加負載重的 20%考慮解 預(yù)選電動機功率p二k1.2GVN式中 k -1.2 1.25 取 k =1.25，則1000考慮起動及制動過程中加速轉(zhuǎn)矩的系數(shù),1.2x58800 06P =1.25kW : 1400kW1000每個電動機的功率為700kW60vn60 16nNr/min = 47.5r/m innd1n 6.44對于功率為700kW，轉(zhuǎn)速為47.5r/min

8、的電動機，飛輪矩 GdD =1065000N m2阻轉(zhuǎn)矩d6 44Tz =1.2G 1 =1.2 58800N m = 227203N m2 2加速時間.Vn16dOt1s = 18s0.891 2 1 2加速階段罐籠行經(jīng)高度h 砧 0.89 18 m = 144.2m2 2減速時間上3二V1二16s = 16sa31=11 16減速階段罐籠行經(jīng)高度穩(wěn)定速度罐籠行經(jīng)高度m =128m2h2 = H -0 -h3 =915m T44.3m128m = 642.7mh?642.7穩(wěn)疋速度運行時間t2 = =s = 40.2sVn16停歇時間t0 二 tz -匕-t2 -t3 二(89.2 -18-

9、40.2 -16)S = 15S折算到電動機軸上系統(tǒng)總的飛輪矩GD2二GD： 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 6016導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速壓=冗乂 5 r/min =61r/min匹)=2x584000g丿<2 GD； i； =2GDl二導(dǎo)輪折算到電動機軸上的飛輪慣量'61 f 22N m =1926262N m 47.5GD2 =2GDD GD； 2(GD；)二(2130000 2730000 1920000)N m2 =6780000N m2G = G 2G3 G4 L式中 L 2H 90=(2 915 90)m =1920m系

10、統(tǒng)直線運動部分總重G = (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2365G vN 365 416700 16"2247.52GDb =22N m =17253838 N mnN系統(tǒng)總飛輪矩GD2 二 GD； GD =(6786262 17253838) N m2 =24040100N m2加速階段的加速轉(zhuǎn)矩丁 GD2 'dn GD2 n”Ta1 =I =375 idt 1375 b24040100 47.5N m 二 169171N m37518減速階段的動態(tài)轉(zhuǎn)矩GD2 dn 二 _GD2 nN375 .dt 3 一 375 ta24040100 47.537516N m - -190317N m電動機轉(zhuǎn)矩 T = Tz Taz a加速階段：t1 =18s=(227203 169171)N396374N m減速階段:穩(wěn)定運行階段：t 40.2s T2 = 227203N mts "6s T3 = (227203T90317)N m =36886N m停歇階段：to = 15sTo = 0按負載圖，求出等效轉(zhuǎn)矩T _ T1 t1 T2 t2 T3 t3dx ati -12 at3 - aoto式中，散熱惡化系數(shù)clEt<壬0.75 18 40.2 0.75