Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІИНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Механический факультет

Кафедра: "Металорежущие верстати и инструменты "


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: " Металлообрабатывающее оборудование "

на тему: " Расчет коробки скоростей металлорежущих верстатов "


Исполнитель

Студент гр. МВС-03а

Бобков Р. В.

Проверил Гусев В. В.


Донецьк 2007

РЕФЕРАТ


Курсовой проект: 29 с., 4 табл., 10 рис., 10 источников, 4 приложения.

Объект исследования – автоматическая коробка скоростей горизонтально- фрезерного станка.

В курсовом проекте выбран электродвигатель, определены передаточные отношения каждой ступени коробки, а также мощности, крутящие моменты, частоты вращения каждого вала. Рассчитаны модули для каждой передачи. Определены основные размеры зубчатых колес. Спроектированы передачи и проведен расчет наиболее нагруженного вала. Выбрана система смазки. Выбраны электромагнитные муфты и подшипники качения, а также выбраны и рассчитаны шпоночные и шлицевые соединения. Выполнены чертежи развертки коробки подач, свертки, общего вида горизонтально- фрезерного станка, кинематическая схема, структурная сетка и график частот вращения.

СТАНОК, ВАЛ, ПОДШИПНИК, КОРОБКА СКОРОСТЕЙ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МУФТА, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ, МОДУЛЬ


ЗАДАНИЕ


Спроектировать автоматическую коробку скоростей горизонтально- фрезерного станка.

Исходные данные:

Основной размер 200Ч800 – размер стола.

Знаменатель геометрической прогрессии: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Предельные значения частот вращения шпинделя: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

Примечание АКС.


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

1.1 Определение диапазона регулирования

1.2 Выбор структурной формулы коробки подач

2. ВЫБОР ПРЕДЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

2.1 Определение операций выполняемых на станке

2.2 Предварительное определение мощности электродвигателя

2.3 Выбор электродвигателя

3. РАССЧЕТ ЧИСЕЛ ЗУБЬЕВ ПЕРЕДАЧ

3.1 Определение чисел зубьев передач

3.2 Определение КПД коробки передач

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛОВ

4.1 Крутящие моменты на валах

4.2 Определение диаметров валов

4.3 Выбор материала для валов

5. Расчет передач

5.1 Назначение материала зубчатых колес

5.2 Проектный расчет

5.3 Определение основных параметров зацепления

6. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШЕСТОГО ВАЛА

6.2 Эпюры изгибающих и крутящих моментов

6.3 Расчет вала на усталостную прочность

7. ВЫБОР И РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

7.1 Выбор шпоночных и шлицевых соединений

7.2 Расчет шпоночного соединения

8. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ

8.1 Выбор подшипников

8.2 Проверочный расчет подшипников расчетного вала

9. ВЫБОР И РАСЧЕТ МУФТ

10. Разработка системы управления

11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ СМАЗКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК


ВВЕДЕНИЕ


Перед станкостроением всегда будет стоять задача – создание металлорежущих станков, отвечающих современным требованиям машиностроения. Следовательно, требуется создание станков высокой производительности, точности и экономичности.

В настоящее время наблюдается тенденция на повышение уровня автоматизации производственных процессов. В производство все более внедряется автоматизированное оборудование, работающее без непосредственного участия человека или значительно облегчающее труд рабочего. Это позволяет значительно сократить трудоемкость производственного процесса, снизить себестоимость выпускаемой продукции, увеличить производительность труда. Поэтому главная задача инженеров - разработка автоматизированного оборудования, расчет его основных узлов и агрегатов, выявление наиболее оптимальных технических решений и внедрение их в производство.

Целью данного курсового проекта является разработка автоматической коробки скоростей горизонтально – фрезерного станка, переключение передач в которой осуществляется при помощи электромагнитных муфт.


1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАССЧЁТ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ


1.1 Определение диапазона регулирования


Определяем диапазон регулирования по формуле:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Определяем число ступеней коробки скоростей:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


1.2 Выбор структурной формулы коробки подач


Выбираем структурные формулы по числу ступеней Расчет коробки скоростей металлорежущих станкови знаменателю геометрической прогрессии Расчет коробки скоростей металлорежущих станков из [2, с. 24, табл. 5.1] заносим их в таблицу 1.1.


Таблица 1.1 – Варианты коробок скоростей с заданными параметрами.

Структурная формула Вид структуры Основные показатели привода


Кол-во зубчатых колес Кол-во валов Кол-во блоков шестерен Кол-во ступеней скорости Кол-во муфт
3Ч(0+2+3Ч2) БШ-2 22 5 4 6 -
2Ч2Ч(0+3+3) БШ-4 22 6 4 12 -
2Ч(0+2Ч2+2Ч2Ч2) БШ-7 26 7 6 6 -

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 1.1 – Структурная сетка вид ВШ-2.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 1.2 – Структурная сетка вид БШ-7.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 1.3 – Структурная сетка вид БШ-4.


Итак, выше приведены три варианта кинематической структуры коробки скоростей. Из всех вариантов кинематической структуры привода, дающих одно и то же число скоростей лучшим является тот, который имеет:

-Наименьшее количество зубчатых колес, валов, блоков колес, сцепных муфт.

-Меньшие диапазоны регулирования групп передач, что позволит избежать предельных значений частных передаточных отношений.

-Короткие кинематические цепи, повышенный КПД.

Таким образом, наилучшим из приведенных вариантов является первый.

В соответствии со знаменателем прогрессии φ=1,26 выбираем стандартный ряд скоростей: 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500, 3150, 4000.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 1.4 – Схема коробки скоростей БШ-2.


По данным таблицы 1.1 и рисунку 1.4 строим структурную сетку коробки скоростей. Исходя из условия минимизации металлоёмкости и габаритов, передаточные отношения в коробках скоростей ограничены условием Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, следовательно, график будет иметь вид:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 1.5 – График скоростей.


2. ВЫБОР ПРЕДЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ


2.1 Определение операций выполняемых на станке


На данном станке возможно выполнение следующих основных технологических операций:

Фрезерование цилиндрическими фрезами плоскостей;

Прорезание пазов и отрезка;


2.2 Предварительное определение мощности электродвигателя


Предварительная мощность электродвигателя главного движения определяем по формуле:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – КПД цепи главного движения, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – мощность резания:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – значение сил резания,


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – коэффициенты и показатели степени, выбираются по таблицам, приведенным в справочнике [1].

Для цилиндрических фрез:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Для дисковых фрез:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Назначим режимы резания для цилиндрического фрезерования. Подачу на зуб принимаем Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, диаметр фрезы – минимальный Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм, ширину фрезеруемой детали – по ширине фрезы Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм, частоту вращения опустим, так как показатель степени при ней равен 0. Посчитаем Расчет коробки скоростей металлорежущих станков для нескольких значений глубины резания Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станковН;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станковН;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станковН.


Для прорезания пазов подачу на зуб примем Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, диаметр фрезы – минимальный Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм, ширину фрезы Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм, частоту вращения опустим, так как показатель степени при ней равен 0. Посчитаем Расчет коробки скоростей металлорежущих станков для нескольких значений глубины резания Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станковН;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станковН;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станковН.


Рассчитаем мощность резания по наибольшей силе резания и скорости выбранной из первой четверти графика частот:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станковкВт;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станковкВт.


2.3 Выбор электродвигателя


Выбираем асинхронный двигатель серии 4А, ближайший по мощности двигатель 4А112М4У3 с креплением на фланце, мощностью Расчет коробки скоростей металлорежущих станковкВт, частотой вращения Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

Исходя из выбранных чисел зубьев и частоты двигателя, получаем необходимость постоянной передачи между двигателем и первым валом коробки. Это объясняется тем, что при данном знаменателе ряда φ=1,26, для получения заданных частот вращения выходного вала, необходимое число оборотов первого вала составляет Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

Передаточное отношение Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


3. РАССЧЕТ ЧИСЕЛ ЗУБЬЕВ ПЕРЕДАЧ


3.1 Определение чисел зубьев передач


При определении чисел зубьев необходимо не только получить данное передаточное отношение Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, но и обеспечить постоянную сумму зубьев на всех передачах в пределах двух валов: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

Решая систему уравнений:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Получаем


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


По данным формулам мы определяем числа зубьев, задавая определённое значение Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и значение Расчет коробки скоростей металлорежущих станков. Однако передаточные числа являются дробными и поэтому полученные значения Расчет коробки скоростей металлорежущих станков приходится округлять, что влечёт за собой изменение значения Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, которое может выйти за допустимые пределы.

В соответствии с этим, по полученным передаточным отношениям выбираем числа зубьев. Результаты выбора сведены в таблицу 3.1.


Таблица 3.1 – Числа зубьев зубчатых колёс коробки скоростей

Передача, валы I-II II-III II-IV IV-V V-III
Передаточные отношения

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Передаточные числа

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Числа зубьев Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Согласно полученным данным проведем проверку частот вращения, погрешность между действительным и стандартным значениями Расчет коробки скоростей металлорежущих станков не должна превышать допустимое значение Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

Погрешность сведена в таблицу 3.2.


Таблица 3.2 – Расчетные значения частот вращения и погрешность.

Стандартное значение частоты Расчетное значение частоты Погрешность, %
1 20 20,5 2,5
2 25 25,5 2
3 31,5 32 1,5
4 40 40,5 1,25
5 50 51 2
6 63 64 1,6
7 80 82 2,5
8 100 102 2
9 125 127 1,6
10 160 162 1,25
11 200 204 2
12 250 256 2,4
13 315 319 1,26
14 400 405 1,25
15 500 512 2,4
16 630 639 1,43
17 800 811 1,38
18 1000 1021 2,1
19 1250 1259 0,72
20 1600 1600 0
21 2000 2032 1,6
22 2500 2519 0,72
23 3150 3200 1,58
24 4000 4064 1,6

полученные значения погрешностей не превышают допустимую, следовательно, расчет произведен правильно.


3.2 Определение КПД коробки передач


КПД коробки передач определяем по зависимости:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – кпд прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – кпд подшипников качения, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – число однотипных передач и подшипников.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛОВ


4.1 Крутящие моменты на валах


Расчетный крутящий момент на любом валу равен [4]:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – расчетная частота вращения вала.

По рекомендации ЭНИМС в качестве расчетная частота вращения шпинделя применяется наибольшая из нижней трети общего количества частот вращения шпинделя (Расчет коробки скоростей металлорежущих станков).

Расчетные крутящие моменты на валах определяются по их минимальным частотам вращения.

Крутящий момент на I валу (Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков)


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Крутящий момент на II валу (Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков)


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Крутящий момент на IV валу (Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков)


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Крутящий момент на V валу (Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков)


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Крутящий момент на III валу (Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков)


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


4.2 Определение диаметров валов


определим диаметры валов. Расчет ведется на кручение, по формуле [8]:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – крутящий момент;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– допустимое напряжение кручения, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Полученные значения округляем до ближайшего из стандартных значений ГОСТ 6636-69:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


4.3 Выбор материала для валов


Назначаем для всех валов в качестве материала сталь 45, с термической обработкой нормализация.

Механические свойства стали 45, выбираем из таблицы 3.7 [8]:

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


5. Расчет передач


5.1 Назначение материала зубчатых колес


Так как к габаритам привода предъявляются жесткие требования, принимаем в качестве термической обработки – объемную закалку [5]. Твердость поверхности зубьев – HRC 40…50.

Материал выбирается по таблице 2.2 [5] в зависимости от вида ТО.

Выбираем материал шестерни и колеса:

сталь 40Х ГОСТ 4543-71: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

сталь 40 ГОСТ 4543-71: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


5.2 Проектный расчет


При расчёте зубчатых колёс коробки скоростей модуль рассчитывается для каждой из передач. Рассчитаем модуля передач по формуле:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станковМПа – допускаемые напряжения на изгиб;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков - коэффициент нагрузки;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – коэффициент формы зуба [5 с. 151];

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – число зубьев меньшего колеса;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – мощность на валу меньшего колеса;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – коэффициент ширины венца зубчатого колеса;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков - частота вращения вала.

Расчет модуля передач, с первого на второй вал.

Для данной передачи: количество зубьев шестерни составляет Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; частота вращения вала Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; мощность на валу Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; материал – сталь 40.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм;


Расчет модуля передач, с второго на четвертый вал.

Для данной передачи: количество зубьев шестерни составляет Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; частота вращения вала Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; мощность на валу Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; материал – сталь 40.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм;


Расчет модуля передач, с четвертого на пятый вал.

Для данной передачи: количество зубьев шестерни составляет Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; частота вращения вала Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; мощность на валу Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; материал – сталь 40.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм;


Расчет модуля передач, с пятого на третий вал.

Для данной передачи: количество зубьев шестерни составляет Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; частота вращения вала Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; мощность на валу Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; материал – сталь 40.

Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм;


Расчет модуля передач, с второго на третий вал.

Для данной передачи: количество зубьев шестерни составляет Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; частота вращения вала Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; мощность на валу Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; материал – сталь 40.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм;


Полученные значения модулей округляем до ближайшего большего, выбранного по стандартному ряду:

Принимаем Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм; Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм; Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм; Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм; Расчет коробки скоростей металлорежущих станковмм.


5.3 Определение основных параметров зацепления


К основным параметрам зубчатых колес относятся модуль, межосевое расстояние, ширина зубчатых колес, диаметр делительной окружности, диаметр вершин зубьев и диаметр впадин зубьев [5].

Диаметр делительной окружности: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Диаметр окружности вершин: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Диаметр окружности впадин: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Межосевое расстояние: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Ширина зубчатого венца: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Таблица 5.1 – Основные размеры зацепления

Передача Модуль

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,

мм

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,

мм

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,

мм

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,

мм

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,

мм

I-II;

II-IV;

IV-V;

II-III.

47/37 2 84 94 89 98 16




74 69 78 16

28/56

56 51 60 16




112 107 116 16

17/67

34 29 38 16




134 129 138 16

42/42

84 79 88 16




84 79 88 16
V-III 17/67 2,5 105 42,5 36,25 47,5 24




167,5 161,25 172,5 24

56/28

140 133,75 145 24




70 63,75 75 24

6. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШЕСТОГО ВАЛА


6.1 Определение нагрузок действующих на вал


Нагрузки, действующие со стороны цилиндрических передач (рисунок 4):

Окружная сила


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – диаметр делительной окружности шестерни.

Радиальная сила


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 6.1 – Силы в цилиндрических передачах


Первая передача


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Вторая передача


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Третья передача


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


6.2 Эпюры изгибающих и крутящих моментов


Рассмотрим вала (рисунок 6.1) в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной, в которых действуют радиальная и окружная силы.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 5 – Схема нагружения вала


Составим уравнение равновесия вала в вертикальной плоскости.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Составим уравнение равновесия вала в горизонтальной плоскости.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


По найденным реакциям строим эпюру изгибающих и крутящих моментов (рисунок 6.2)

Определение полной реакции в опорах:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 6.2 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов


6.3 Расчет вала на усталостную прочность


Целью расчета является определение запаса усталостной прочности и сравнение его с допускаемым запасом.

Расчет на усталостную прочность проводится по опасному сечению. Опасными сечениями является участок вала: под колесом , под подшипниками и участок вала с уступом.

Определим критерий безопасности по формуле:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– соответственно изгибающий и крутящий моменты в сечении;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициент, выбирается по таблице 6.1 [8];

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– осевой момент сопротивления,


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Участок вала под колесом:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Участок вала под подшипником:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Участок вала с уступом:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;


Наиболее опасный участок под подшипником, т.к. Расчет коробки скоростей металлорежущих станков. Дальнейший расчет проводим на этом участке.

Амплитудные и постоянные составляющие напряжений изгиба и кручения определяем по формулам:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – соответственно изгибающий и крутящий моменты в рассматриваемом сечении вала;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – моменты сопротивления сечения изгибу и кручению,


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – пределы выносливости при изгибе и кручении [8, табл. 3.7];

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициенты, учитывающие влияние абсолютных размеров вала [8, табл. 6.3], Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков иРасчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении с учетом влияния шероховатости поверхности,


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – эффективные коэффициенты концентрации напряжений [8, табл. 6.5-6.6], Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – коэффициенты влияния шероховатости поверхности [8, табл. 6.4]


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – коэффициент упрочнения валов [8, табл. 6.9], Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков и Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений. [8, табл. 6.8], Расчет коробки скоростей металлорежущих станков; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

Общий запас прочности по пределу выносливости для валов из пластичных материалов определяют по формуле:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – допускаемый запас прочности, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


7. ВЫБОР И РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ


7.1 Выбор шпоночных и шлицевых соединений


Первый вал

Шпоночное соединение колеса с валом.

Шпонка Расчет коробки скоростей металлорежущих станков ГОСТ 23360-78 Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Второй вал

Шпоночное соединение колеса с валом.

Шпонка Расчет коробки скоростей металлорежущих станков ГОСТ 23360-78 Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Второй вал

Шпоночное соединение, колеса с валом.

Шпонка Расчет коробки скоростей металлорежущих станковРасчет коробки скоростей металлорежущих станков ГОСТ 23360-78 Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Третий вал

1) Шпоночное соединение муфты с валом.

Шпонка Расчет коробки скоростей металлорежущих станковРасчет коробки скоростей металлорежущих станков ГОСТ 23360-78 Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Третий вал

1) Шпоночное соединение муфты с валом.

Шпонка Расчет коробки скоростей металлорежущих станковРасчет коробки скоростей металлорежущих станков ГОСТ 23360-78 Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


7.2 Расчет шпоночного соединения


Выбранная шпонка проверяется на смятие, по формуле:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– вращательный момент, передаваемый шпонкой;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– диаметр вала;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– высота шпонки;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– рабочая длина шпонки, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– количество шпонок;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– допускаемое напряжение смятия, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

Пример: Шпонка Расчет коробки скоростей металлорежущих станковРасчет коробки скоростей металлорежущих станков ГОСТ 23360-78 Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


8. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ


8.1 Выбор подшипников


Подшипники выбираем, пользуясь справочником [9].

Первый вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 8338 – 75.

105: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Второй вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 27365 – 87.

104: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Третий вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 8338 – 75.

110: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Четвертый вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 8338 – 75.

106: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Пятый вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 8338 – 75.

207: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


8.2 Проверочный расчет подшипников расчетного вала


Основным расчетным параметром, который определяет работоспособность подшипниковой опоры, является долговечность подшипника, определяемая по формуле [8]:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– динамическая грузоподъемность;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициент формы тела качения, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– частота вращения подвижного кольца;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– приведенная нагрузка,


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициент кольца, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициент безопасности, из таблицы 8.1 [8] Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициент температурного режима, из таблицы 8.2 [8] Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– коэффициент приведения(Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков);

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– радиальная и осевая нагрузка на подшипники:

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков– с.м. пункт 6.2;


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Для проверки правильности выбора подшипника, необходимо чтобы выполнялось условие


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Опора А: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Опора В: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Выбранный подшипник удовлетворяет условию.


9. ВЫБОР И РАСЧЕТ МУФТ


При выборе, муфта должна удовлетворять пяти условиям [3].

1. Номинальный передаваемый момент муфты Расчет коробки скоростей металлорежущих станковдолжен быть больше максимального приведенного к ней статического момента нагрузки Расчет коробки скоростей металлорежущих станков:


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – коэффициент запаса, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

2. Вращающий момент муфты Расчет коробки скоростей металлорежущих станков должен быть больше максимального приведенного к муфте момента трогания механизма Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, т.е. Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

3. Муфта должна обеспечивать заданные для механизма длительность разгона Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, торможения Расчет коробки скоростей металлорежущих станкови реверса Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – приведенный момент инерции, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – частоты вращения, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков;

Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – моменты вращения и сопротивления движения, Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

4. Остаточный передаваемый момент Расчет коробки скоростей металлорежущих станков должен быть меньше приведенного к валу муфты минимального момента сопротивления механизма Расчет коробки скоростей металлорежущих станков при движении на холостом ходу, т.е. Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.

5. Средняя мощность потерь Расчет коробки скоростей металлорежущих станков должны быть меньше мощности допустимых потерь Расчет коробки скоростей металлорежущих станков для выбираемой муфты.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – потери на трение; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – потери холостого хода; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – относительная продолжительность включения муфты, %; Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – джоулевы потери в обмотке муфты. Потери на трение при разгоне


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков,


где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – число включений муфты в течение часа.

Потери на трение при торможении


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков


Потери на трение при реверсе


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков.


Потери холостого хода: Расчет коробки скоростей металлорежущих станков, где Расчет коробки скоростей металлорежущих станков – относительная частота вращения дисков при отключенной муфте.

10. Разработка системы управления


Для управления коробкой скоростей станка с ЧПУ применяются контактные электромагнитные муфты ЭМ…2 и бесконтактные электромагнитные муфты ЭМ…4. Применение таких муфт позволяет осуществлять переключение передач во время работы станка, как в холостом режиме работы, так и под нагрузкой [3]. Для питания электромагнитных муфт обычно применяются селеновые выпрямители. На рисунке 8 показана система питания группы электромагнитных муфт. Муфты включают и отключают по посредством управляющих контактов УК1, УК2 и т. д. При отключении муфты исчезающее магнитное поле наводит в её катушке э. д. с. Большой величины. Она может вызвать пробой изоляции катушки. Чтобы понизить э. д. с. нужно замедлить уменьшение магнитного поля. Это достигается применением резисторов R1, R2. Э. д. с. самоиндукции направлена в сторону убывающего тока; под ее действием по замкнутому через резистор контуру будет некоторое время протекать затухающий ток, который замедлит изменение магнитного потока и уменьшит величину э. д. с. Часто применяют вентили В1, В2. Они не пропускают тока через разрядные резисторы R1, R2, когда муфты включены, и в это время не будет потерь энергии в резисторах.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 8 – Схема питания электромагнитных муфт

11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ СМАЗКИ


Смазочная система станка служит для подачи смазочного материала ко всем трущимся поверхностям.

Существует несколько схем подвода смазочного материала к трущимся поверхностям.

Индивидуальная схема служит для подвода смазочного материала к одной смазочной точке, централизованная к нескольким точкам. В нераздельной схеме нагнетательное устройство присоединено к смазочной точке постоянно, в раздельной оно подключается только на время подачи смазочного материала. В проточной системе жидкий или пластичный материал используется один раз. В циркуляционной системе жидкий материал подается повторно. В системах дроссельного дозирования объем смазочного материала, подаваемого к смазочной точке, регулируется дросселем. В системах объемного дозирования могут регулироваться не только доза, но и частота подачи. В комбинированных системах могут быть предусмотрены объемное и дроссельное регулирование. Системы с жидким смазочным материалом в зависимости от способа его подачи к поверхностям трения могут быть разбрызгивающими, струйными, капельными, аэрозольными [3].

Для смазки данного станка принимаем комбинированную смазочную систему, которая состоит, из централизованной импульсной системы. Смазочный материал подается к каналам расположенных в нутрии валов под давлением, при этом происходит смазывание подшипников и охлаждение электромагнитных муфт. Смазка зубчатых передач осуществляется аэрозольным методом. Схема импульсной системы приведена на рисунке 9 состоящая из: 1 – указатель уровня смазочного материала; 2 – приемный фильтр; 3 – насос; 4 – фильтр напорной магистрали; 5 – манометр; 6 – смазочный дроссельный блок с ротаметрическими указателями; 7 – реле расхода смазочного материала; 8 – точки смазывания; 9 – указатель потока; 10 – точки смазывания с форсункой; 11 – точки смазывания; 12 – смазочный дроссельный блок; 13 – сливной магнитосетчатый фильтр; 14 – предохранительный клапан;15 – реле уровня; 16 – фильтр; 17 – резервуар.


Расчет коробки скоростей металлорежущих станков

Рисунок 9 – Схема импульсной централизованной смазочной системы


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В результате проделанной работы был произведен расчет коробки скоростей токарно-револьверного станка, выбор и расчет параметров отдельных ее элементов: электромагнитных муфт, обеспечивающих автоматическое переключение передач коробки; подшипников качения, служащих опорами валов и зубчатых колес; системы смазки и смазочного материала, обеспечивающих непрерывный подвод смазочного материала ко всем механизмам станка. Были разработаны компоновочная схема и чертеж коробки скоростей с указанием его основных элементов.

Выполнен чертеж общего вида токарно-револьверного станка модели 1Н318, где указаны его основные элементы, а также схематически показаны структурная сетка, график частот вращения и кинематическая схема проектируемой коробки скоростей.


ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК


Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с.

Методические указания к курсовому проекту по курсу "Металлорежущие станки и промышленные роботы" (для студентов специальности 0501) / Сост.: Ю.А. Сапронов, В.Г. Кочергин, Н.В. Вяльцев, А.Е. Горша. – Донецк: ДПИ, 1987. – 48 с.

Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов. – Мин.: Выш. шк., 1991. – 382 с.

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин. "Вибір електродвигуна та визначення вихідних даних для розрахунку приводу" (для студентів напрямку "Інженерна механіка"). / Автори: Оніщенко В.П., Ісадченко В.С., Недосекін В.Б., – Донецьк: ДонНТУ, 2005. – 36 с.

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин. Розділ 2 "Проектування зубчастих черв'ячних передач" (для студентів напрямку "Інженерна механіка"). / Автори: В.П. Блескун, С.Л. Сулійманов.– Донецьк.: ДонНТУ, 2005. – 48 с.

Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для вузов /С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцов и др. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с.

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин. Розділ 3. Проектування валів та їх опор на подшипниках кочення (для студентів напрямку "Інженерна механіка)/ Автори: О.В. Деркач, О.В. Лукічов, В.Б. Недосєкин, Проскуряков С.В. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. - 106 с.

Подшипники качения: Справочник/ Под. ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. - М.: Машиностроение, 1984 - 280с.

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин. Конструювання муфт і корпусів (для студентів напрямку "Інженерна механіка") / Сост. : В.С. Ісадченко, П.М. Матеко, В.О. Голдоб.н. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. – 40 с.

Похожие работы:

  1. • Расчет коробки скоростей металлорежущих станков
  2. • Проектирование привода коробки скоростей ...
  3. • Разработка автоматической коробки скоростей ...
  4. • Проектирование коробки скоростей
  5. • Расчет коробки подач горизонально-фрезерного станка
  6. • Расчет и проектирование коробки скоростей к операционному ...
  7. • Расчет коробки скоростей
  8. • Расчет коробки подач горизонтально-расточного станка
  9. • Модернизация коробки скоростей станка
  10. • Коробка подач радиально-сверлильного станка
  11. • Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих ...
  12. • Металлорежущий станок
  13. •  ... изготовление вала в составе коробки скоростей токарно- ...
  14. • Изучение механизмов металлорежущих станков
  15. • Расчет элементов механизма подачи металлорежущего ...
  16. • Технология машиностроения
  17. • Модернизация привода подач станка модели 6Н10 с ...
  18. • Ограждения и защитные устройства металлорежущих ...
  19. • Проектирование электропривода подач металлорежущего ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com