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制造装备课后答案
26、某车床的主轴转速 n=40~1800r/min ,公比ϕ = 1.41电动机的转速 n电 = 1440/ min ,试拟定结构式,
转速图;确定齿轮的齿数、带轮的直径;演算转速误差;画出主传动系统图。
解:
该主轴的变速范围为:
Rn =
nmax
nmin
=
1800
40
= 45
根据变速范围、公比可求变速的级数
Z =
lg Rn
lgϕ
+ 1 =
lg 45
lg1.41
+ 1 ≈ 12
拟定结构式
级数为 12 的传动副数为 2 或 3 的传动方案有以下几种:
12 = 21 ⨯ 22 ⨯ 34
12 = 21 ⨯ 34 ⨯ 22
12 = 22 ⨯ 21 ⨯ 34
12 = 22 ⨯ 34 ⨯ 21
12 = 34 ⨯ 21 ⨯ 22
12 = 34 ⨯ 22 ⨯ 21
12 = 31 ⨯ 23 ⨯ 26
12 = 31 ⨯ 26 ⨯ 23
12 = 23 ⨯ 31 ⨯ 26
12 = 23 ⨯ 26 ⨯ 31
12 = 26 ⨯ 23 ⨯ 31
12 = 26 ⨯ 31 ⨯ 23
12 = 21 ⨯ 32 ⨯ 26
12 = 21 ⨯ 26 ⨯ 32
12 = 32 ⨯ 21 ⨯ 26
12 = 32 ⨯ 26 ⨯ 21
12 = 26 ⨯ 21 ⨯ 32
12 = 26 ⨯ 32 ⨯ 21
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定
12 = 31 ⨯ 23 ⨯ 26
查表可获得 12 级转速为 40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800
作转速图如下:
1440r/min
电 I II III IV
1800r/min
1250
900
630
450
315
224
160
112
80
56
40
u主max = ϕ 2 = 1.412 = 2
u主min = ϕ -4 = 1.41-4 = 1/ 4
≤ 2 符合要求
≥ 1/ 4 符合要求
最后扩大组的变速范围:
Ri = ϕ
xi (P -1)
= 1.416(2-1) = 8 符合要求
带轮的直径计算(因功率参数等不详仅举例说明):
查表取小带轮的基准直径为 125mm
则大带轮直径 d2 = id1(1 - ε )
ε 取 0.015 d2 = id1(1 - ε ) = 1.6 ⨯125 ⨯ (1 - 0.015) = 197mm
查表取大带轮的基准直径为 200mm
齿轮齿数的确定:
I II 轴之间的传动副共有 3 对 传动比为 1:
1 1:
1.411:
2
如果采用模数相同的标准齿轮, 则三对传动副的齿轮和相同
查表可得 Sz = ....,
,
,
, ,
取 Sz = 72 可以确定 三个传动副的齿数为
1:
1 传动副 3636
1:
1.41 传动副 30 42
1:
2 传动副 2448
同理可确定 II III 轴的齿数和取 84
1:
1 传动副齿数取 4242
1:
2.82 传动副齿数取 2262
III IV 之间的传动副齿数和取 90
2:
1 的传动副齿数取 60 30
1:
4 的传动副齿数取 1872
1440r/min
电 I II III IV
1800r/min
1250
900
630
450
315
224
160
112
80
56
40
转速误差的计算
主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算
n实际 = n电 ⨯
d1
d 2
(1 - ε ) ⨯U1U2U3
123456789101112
理论转速40568011216022431545063090012501800
实际转速39.3256.1778.64110.8
1
158.30 221.63 314.56 449.38 629.13 886.5 1266.43 1773
转速误差
1.70 0.31 1.70 1.06 1.06 1.06 0.14 0.14 0.14 1.5 1.31 1.5
率(%)
允许误差:
10 ⨯ (ϕ - 1)% = 10 ⨯ (1.41 - 1)% = 4.1%
根据上表可知转速误差率在允许的范围内
绘制传动系统图如下:
φ 200
36
24 30
42
22
60
36
48 42
18
42
62
30
72
1440r/min
φ125
27、某机床主轴转速 n=100~1120r/min,转速级数 Z = 8 ,电动机的转速 n电 = 1440/ min ,试设计该机
床的主传动系,包括拟定结构式和转速图,画出主传动系统图。
Rn =
nmax
nmin
=
1120
100
= 11.2
φ = Z -1 Rn = 7 11.2 = 1.41
查表可获得 8 级转速为 100,140,200,280,400,560,800,1120
拟定 8 级转速的结构式:
8 = 21 ⨯ 22 ⨯ 24
8 = 22 ⨯ 24 ⨯ 21
8 = 21 ⨯ 24 ⨯ 22
8 = 24 ⨯ 21 ⨯ 22
8 = 22 ⨯ 21 ⨯ 24
8 = 24 ⨯ 22 ⨯ 21
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定 8 = 21 ⨯ 22 ⨯ 24
电IIIIIIIV
1440r/min
1120
800
560
400
280
200
140
100
u主max = ϕ1 = 1.411 = 1.41
u主min = ϕ -3 = 1.41-3 = 1/ 2.82
≤ 2 符合要求
≥ 1/ 4 符合要求
最后扩大组的变速范围:
Ri = ϕ
xi (P -1)
= 1.414(2-1) = 4
≤ 8 符合要求
带轮的直径计算(因功率参数等不详仅举例说明):
查表取小带轮的基准直径为 125mm
则大带轮直径 d2 = id1(1 - ε )
ε 取 0.015 d2 = id1(1 - ε ) =
1440
800
⨯125 ⨯ (1 - 0.015) = 221.625mm
查表取大带轮的基准直径为 224mm
齿轮齿数的确定:
I II 轴之间的传动副共有 2 对 传动比为 1:
1 1:
1.41
如果采用模数相同的标准齿轮, 则三对传动副的齿轮和相同
查表可得 Sz = ....,
,
,
, ,
取 Sz = 48 可以确定 两个传动副的齿数为
1:
1 传动副 2424
1:
1.41 传动副 20 28
同理可确定 II III 轴的齿数和取 60
1:
1 传动副齿数取 3030
1:
2 传动副齿数取 20 40
III IV 之间的传动副齿数和取 72
1.41:
1 的传动副齿数取 42 30
1:
2.82 的传动副齿数取 1953
转速误差的计算
主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算
n实际 = n电 ⨯
d1
d 2
(1 - ε ) ⨯U1U2U3
12345678
理论转速1001402002804005608001120
实际转速100.98 141.25 201.78 282.49 394551.67881103.2
转速误差
0.89 0.89 0.89 0.89 1.5 1.5 1.5 1.5
率(%)
允许误差:
10 ⨯ (ϕ - 1)% = 10 ⨯ (1.41 - 1)% = 4.1%
根据上表可知转速误差率在允许的范围内
绘制传动系统图如下:
φ 224
2024
30
20
42
28 24
19
30
40
30
53
1440r/min
φ125
28 试从ϕ = 1.26 , Z = 18 级变速机构的各种传动方案中选出最佳方案,并写出结构式,画出转速图和传
动系统图。
转速不重复的方案:
18 = 31 ⨯ 33 ⨯ 29 18 = 31 ⨯ 29 ⨯ 33 18 = 33 ⨯ 31 ⨯ 29 18 = 33 ⨯ 29 ⨯ 31 18 = 29 ⨯ 31 ⨯ 33 18 = 29 ⨯ 33 ⨯ 31
18 = 21 ⨯ 32 ⨯ 36 18 = 21 ⨯ 36 ⨯ 32 18 = 32 ⨯ 21 ⨯ 36 18 = 32 ⨯ 36 ⨯ 21 18 = 36 ⨯ 32 ⨯ 21 18 = 36 ⨯ 21 ⨯ 32
18 = 31 ⨯ 23 ⨯ 36 18 = 31 ⨯ 36 ⨯ 23 18 = 23 ⨯ 31 ⨯ 36 18 = 23 ⨯ 36 ⨯ 31 18 = 36 ⨯ 31 ⨯ 23 18 = 36 ⨯ 23 ⨯ 31
转速重复的方案18 = 31 ⨯ 23 ⨯ (26 ⨯ 26 - 1) 18 = 23 ⨯ 31 ⨯ (26 ⨯ 26 - 1)18 = 21 ⨯ 32 ⨯ (26 ⨯ 26 - 1)等
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定18 = 31 ⨯ 33 ⨯ 29 也可选择转速重复的方
案。
假定最小转速为 31.5r/min查表可得各级转速为 31.5,
40,50,63,80,100,125,160,200,250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600。
1440r/min
电 I II III IV
1600r/min
1250
1000
800
630
500
400
315
250
200
160
125
100
80
63
50
40
31.5
u主max = ϕ 3 = 1.263 = 2
u主min = ϕ -6 = 1.26-6 = 1/ 4
≤ 2 符合要求
≥ 1/ 4 符合要求
最后扩大组的变速范围:
Ri = ϕ
xi (P -1)
= 1.269(2-1) = 8
≤ 8 符合要求
带轮的直径计算(因功率参数等不详仅举例说明):
查表取小带轮的基准直径为 125mm
则大带轮直径 d2 = id1(1 - ε )
ε 取 0.015 d2 = id1(1 - ε ) =
1440
800
⨯125 ⨯ (1 - 0.015) = 221.625mm
查表取大带轮的基准直径为 224mm
齿轮齿数的确定:
I II 轴之间的传动副共有 2 对 传动比为 1:
1 1:
1.25 1:
1.6
如果采用模数相同的标准齿轮, 则三对传动副的齿轮和相同
查表可得 Sz = ....,
,
,
,,
取 Sz = 72 可以确定 三个传动副的齿数为
1:
1 传动副 3636
1:
1.25 传动副 32 40
1:
1.6 传动副 28 44
同理可确定 II III 轴的齿数和取 84
1:
1 传动副齿数取 4242
1:
2 传动副齿数取 28 56
1:
4 传动副齿数取 17 67
III IV 之间的传动副齿数和取 90
2:
1 的传动副齿数取 60 30
1:
4 的传动副齿数取 1872
φ 224
36
28 32
42 56
17
28
60
36
44 40
18
42
67
56
30
72
1440r/min
φ125
转速误差的计算
主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算
n实际 = n电 ⨯
d1
d 2
(1 - ε ) ⨯U1U2U3
123456789
理论转速31.540506380100125160200
实际转速31.8139.9849.9962.6878.898.5125.36 157.6197
转速误差
率(%)
0.98 0.03 0.03 0.51 1.5 1.5 0.29 1.5 1.5
101112131415161718
理论转速250315400500630800100012501600
实际转速254.47 319.90 399.88 492.5630.47881002.9 1260.8 1576
转速误差
1.79 1.51 1.5 0.03 0.635 1.5 0.29 0.864 1.5
率(%)
允许误差:
10 ⨯ (ϕ - 1)% = 10 ⨯ (1.26 - 1)% = 2.6%
根据上表可知转速误差率在允许的范围内
29、用于成批生产的车床,主轴转速 45~500r/min,为简化机构选用双速电机,n 电=720r/min
和 1440r/min,试画出该机床的转速度和传动系统图。
采用双速电机时公比一般取 1.41 和 1.26 本例中取 1.41
Rn =
nmax
nmin
=
500
45
= 11.11
Z =
lg Rn
lgϕ
+ 1 =
lg11.11
lg1.41
+ 1 ≈ 8
查表可获得 8 级转速为 45,63,90,125,180,250,360,500
拟定 8 级转速的结构式:
8 = 21 ⨯ 22 ⨯ 24
8 = 22 ⨯ 24 ⨯ 21
8 = 21 ⨯ 24 ⨯ 22
8 = 24 ⨯ 21 ⨯ 22
8 = 22 ⨯ 21 ⨯ 24
8 = 24 ⨯ 22 ⨯ 21
选用多速电机是将多速电机作为第一扩大组放在传动式前面基本组放在第一扩大组的后面
因此确定最后的结构式为 8 = 22 ⨯ 21 ⨯ 24
I 轴的带轮转速为 720r/min
查表取小带轮的基准直径为 125mm
则大带轮直径 d2 = id1(1 - ε )
ε 取 0.015 d2 = id1(1 - ε ) =
1440
720
⨯125 ⨯ (1 - 0.015) = 246.25mm
查表取大带轮的基准直径为 250mm
电IIIIII
1440r/min
720r/min
1440
1000
720
500
360
250
180
125
90
63
45
u主max = ϕ1 = 1.411 = 1.41
u主min = ϕ -3 = 1.41-3 = 1/ 2.82
≤ 2 符合要求
≥ 1/ 4 符合要求
最后扩大组的变速范围:
Ri = ϕ
i
xi (P -1)
= 1.414(2-1) = 4
≤ 8 符合要求
齿轮齿数的确定:
I II 轴之间的传动副共有 2 对 传动比为 1:
2 1:
2.82
如果采用模数相同的标准齿轮, 则三对传动副的齿轮和相同
查表可得 Sz = ....,
,
,
,,
取 Sz = 69 可以确定 三个传动副的齿数为
1:
2 传动副 2346
1:
2.82 传动副 1851
同理可确定 II III 轴的齿数和取 72
1.41:
1 传动副齿数取 42 30
1:
2.82 传动副齿数取 19 53
φ 250
2318
42
19
46
51
30
53
φ125
1440r/min
720r/min
转速误差的计算
主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算
n实际 = n电 ⨯
d1
d 2
(1 - ε ) ⨯U1U2
12345678
理论转速456390125180250360500
实际转速44.8763.5689.73127.12 175.21 248.22 350.43 496.44
转速误差
率(%)
0.297 0.89 0.297 1.7 2.66 0.71 2.66 0.71
允许误差:
10 ⨯ (ϕ - 1)% = 10 ⨯ (1.41 - 1)% = 4.1%
根据上表可知转速误差率在允许的范围内
33、某数控机床,主轴最高转速 nmax = 4000r / min ,最低转速 nmin = 40r / min ,计算转速为
n j = 160r / min ,采用直流电动机,电动机功率=15kw,电动机的额定转速 nd = 1500r / min ,最高转速
为 nd max = 4500r / min ,试设计分级变速箱的传动系,画出转速图和功率特性图,以及主传动系统图。
主轴要求的很功率范围为 RnN =
nmax
n j
=
4000
160
= 25
电机所能达到的恒功率范围 RdN =
nd max
nd
=
4500
1500
= 3
取ϕ f = 2
Z = 1 + (lg RnN - lg RdN )/ lgϕ f Z = 1 + (lg 25 - lg 3)/ lg 2 =4.06 取 Z=4
机械分级结构式可写作 Z = 4 = 21 ⨯ 22
4500
4000
4000
Rf
1500
2000
2000
1333
1000
1333
1000
Rf
RnN
360
667
500
333
320
167
160
80
40
667
500
167
40r/min
3.6KW
15KW
Rf
Rd
电机的恒功率范围为 1500~4500r/min
经过 1:
1.1251:
11:
1 三对传动副在主轴可获得的功率范围为 1333~4000r/min(红色)
经过 1:
1.1251:
21:
1 三对传动副在主轴可获得的功率范围为 667~2000r/min(黑色)
经过 1:
1.1251:
11:
4 三对传动副在主轴可获得的功率范围为 333~1000r/min(绿色)
经过 1:
1.1251:
21:
4 三对传动副在主轴可获得的功率范围为 167~500r/min(蓝色)
四段之间互有搭接
40~167r/min 用的是电机的恒转矩段
40r/min 的主轴转速对应的电机的转速为 40 ⨯ 4 ⨯ 2 ⨯1.125 = 360r / min
40r/min 的主轴转速对应的电机消耗的功率为15 ⨯ 360 /1500 = 3.6KW
φ 200
直流电机
15KW
制动与测速
2030
机构
φ 225
40
30
18
45
45
72 45
72脉冲发生器
45
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- 制造 装备 课后 答案