机械系统设计计算题.doc

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：
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φ＝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：Rn＝nmax/nmin＝1800/40＝45；
2、主轴转速级数：Z＝lg Rn/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个相应的结构网如下图：（共有18个，可画出任意2个）。

12＝31×23×26 12＝32×21×26

6、合理的结构式：12＝31×23×26
合理性：① 符合变速级数、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。

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φ
已知：，Z=8 . 根据 , 则, 即：φ=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：① Z=4ⅹ2； ② Z=2ⅹ4；③ Z=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
根据前疏后密原则，选择结构式为： 8=21ⅹ22ⅹ24
3. 转速图绘制设计
① 主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800，1120 r/min
② 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：

③ 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