Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. курсовые работы > станки
Название:
Проектирование коробки скоростей продольно-фрезерного станка 6М10

Тип: Курсовые работы
Категория: Тех. курсовые работы
Подкатегория: станки

Цена:
7 руб



Подробное описание:

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Анализ существующих конструкций горизонтально-фрезерных станков и выбор станка-прототипа 6
2 Обоснование технической характеристики станка 7
2.1 Виды работ, выполняемых на горизонтально-фрезерных станках: 7
2.2 Выбор и расчет режимов резания 7
2.3 Диапазон регулирования 11
2.4 Регулирование скоростей 11
2.5 Расчет мощности привода и выбор электродвигателя 12
3 Кинематический расчет привода главного движения 16
3.1 Построение структурной сетки 16
3.2 Разработка кинематической схемы проектируемого станка 17
3.3 Построение графика частот вращения шпинделя 18
3.4 Определение передаточных отношений и подбор зубчатых колёс 18
3.5 Определение фактических частот вращения и величин погрешностей 20
4 Силовой расчет элементов коробки скоростей 23
4.1 Определение угловых скоростей валов 23
4.2 Мощность и крутящий момент на валах 24
4.3 Расчет модулей зубчатых колес 26
4.4 Геометрический расчет зубчатых колес 28
4.5 Межосевое расстояние 28
4.6 Силы в зубчатых зацеплениях 28
4.7 Конструирование и расчет валов 29
4.8 Выбор подшипников качения 32
5 Проектирование и расчет шпиндельного узла 34
5.1 Исходные данные: 34
5.2 Выбор типа опор 34
5.3 Выбор компоновочной схемы шпиндельного узла 34
5.4 Определение диаметра шейки шпинделя в передней опоре 35
5.5 Определение конструктивных параметров шпинделя 36
5.6 Расчет точностных и динамических параметров шпиндельного узла 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40


ВВЕДЕНИЕ

Металлорежущий станок является основой для построения современных технологических систем и автоматизированных производств.
При создании станков используются все достижения машино- и приборостроения, электротехники и электроники, автоматики и информатики.
Поиск новых решений для достижения прецизионности, производительности, надежности приводит к частой смене моделей станков. Поэтому создатели новой техники должны использовать все достижения науки о станках, применять справочные материалы и стандарты для обеспечения высших технических характеристик создаваемых моделей станков.
1 Анализ существующих конструкций продольно-фрезерных станков и выбор станка-прототипа

Для обработки заготовок из стали, чугуна и цветных металлов, имеющих наибольший размер обрабатываемой поверхности 180500 мм, инструментом с пластинами из твердого сплава и быстрорежущего материала, рассмотрим несколько типов станков, на которых возможно обработать данную заготовку.
Станок 6610:
Габаритные размеры станка:
высота – 4075мм,
ширина – 4360мм,
длина – 10790мм;
вес – 39150кг;
Наибольший размер обрабатываемого изделия:
ширина – 1000мм,
высота – 1000мм,
длина – 4000мм;
длина хода стола – 4555мм;
Расстояние между стойками – 1350мм;
Расстояние между торцами горизонтальных шпинделей - 870-270мм;
Расстояние от рабочей поверхности стола до торца вертикального шпинделя - 40-1168мм;
Расстояние между осями вертикальных шпинделей - 440-1900мм;
Расстояние от поверхности стола до оси горизонтальных шпинделей - 0-900мм;
Количество Т-образных пазов - 5;
Ширина паза - 400мм;
Наибольший расчетный диаметр фрезы - 400мм;
Посадочный диаметр для фрезы на шпинделе - 128,57мм;
Конус отверстия шпинделя - №3 (ГОСТ 836-62);
Наибольший угол поворота шпиндельной головки - +-300;
Наибольшее перемещение пиноли - 200мм;
Наибольший вес обрабатываемого изделия на 1 погонный метр стола - 2000кг;
Наибольший вес обрабатываемого изделия - 8000кг;
МЕХАНИКА СТАНКА
Количество скоростей шпинделя - 16;
Число оборотов шпинделя в минуту - 25-800;
Подача, мм/мин: стола - 20-2000, фрезерной головки - 20-1250;
Скорость быстрого установочного перемещения, мм/мин:
стола - 3200,
фрезерной головки - 1500;
Скорость медленного установочного перемещения стола и фрезерной головки, мм/мин - 20;
Мощность электродвигателей привода главного движения, кВт - 13х4.
Станок 6М10
Размеры рабочей поверхности стола, мм
1 000 х 3 150*
Наибольшее продольное перемещение стола, мм
L + 500
Наибольшая масса обрабатываемой детали на 1м длины стола, кг
3 150
Наибольшее расстояние от рабочей поверхности стола до торца шпинделя, мм
1 000
Ход ползуна вертикальной бабки, мм
1 000
Расстояние от раб.поверхности стола до поперечины, мм
900
Расстояние от середины стола до стойки, мм
750
Ход вертикальной бабки по поперечине, мм
2 000
Расстояние от середины стола до торца гор. шпинделя накладной головки, мм
0 - 900
Расстояние от стола до оси горизонтального шпинделя накладной головки, мм
0 - 800
Мощность электродвигателя глав. привода (вращения шпинделя), кВт
37 - 45
Наибольший крутящий момент на шпинделе, кНм
5
Частота вращения шпинделя, мин-1
10 - 2 000
Габаритные размеры станка (Д х Ш х В), мм
10550х7000х5500
Масса станка, кг
36 500
Выбираем станок 6М10. Станок предназначен для обработки заготовок из стали, цветных материалов и чугуна фрезами из быстрорежущей стали или оснащенных пластинами из твердого сплава. Станок используется в условиях индивидуального и серийного производств.

2 Обоснование технической характеристики станка

2.1 Виды работ, выполняемых на горизонтально-фрезерных станках:

Станок предназначен для фрезерования различных деталей из стали, чугуна и цветных металлов сравнительно небольших размеров. Обработка деталей осуществляется цилиндрическими, дисковыми, фасонными, угловыми, модульными и торцевыми фрезами как встречным, так и попутным фрезерованием. При наличии делительной головки можно фрезеровать прямозубые шестерни, рейки, канавки и т.п.

2.2 Выбор и расчет режимов резания

Таблица 2 – Скорости резания (м/мин) на фрезерных станках
Технологичес-
кие переходы
Тип
Фрезы
Режимы резания


матер-иал
Диаметр,мм
Глубина резания
мм
Подача,
мм/об
Скорость
резания,
мм/мин
Конструкционная углеродистая и низколегированная сталь,

Фрезерование плоскостей:
Фре-зы
тор-
це-вые

 

 

 

 


черновое по
корке

Т15К12В
125-630
5-8
0,09-0,12
66-97,5


Т15К10

 

118-150
получистовые

Т15К6

до 1,5
до 0,06
239-300
Фрезерование плоскостей и
уступов:
Фре-
зы
кон-це-вые

 

 

 

 

 

 

 

черновое по
корке

Р6М5
25-100
до 0,3 Д
0,04-0,06
15-18
черновое и получистовое

Р6М5


0,06-0,11
20-30
Фрезерование
пазов
Фре-зы
кон-це-вые

Р6М5

25-100
Д
0,03-0,08
15-24


Продолжение таблицы 2
Технологичес-
кие переходы
Тип
Фрезы
Режимы резания


матери-ал
Диаметр,мм
Глубина резания,
мм
Подача,
мм/об
Скорость
резания,
мм/мин
Серый чугун НВ 180-220
Фрезерование плоскостей:

Фре-зы
тор-це-вые

 

 

 

 

 

 

 

черновое по корке

ВК8В
125-630
5-8
0,18-22
45-58
черновое

ВК8

 

60-75
получистовые

ВК6

до 0,3
до 0,12
94-118
Фрезерование плоскостей и
уступов:
Фре-зы
кон-це-вые

 

 

 

 

 

 

 

черновое по
корке

Р6М5
25-100
до 0,3 Д
0,08-0,12
10-12
черновое и получистовое

Р6М5

 

18-24
Фрезерование
пазов
Фре-зы
кон-це-вые

Р6М5

25-100
Д
0,05-0,15
15-19


Рисунок 1 – Скорости резания по видам работ

На графике рис. 1 цифрами обозначены: 1 – фрезерование плоскости черновое по корке фрезой торцевой диаметром 125 – 630 мм, оснащенной пластинами из твердого сплава Т15К12В; 2 - фрезерование плоскости черновое по корке фрезой торцевой диаметром 125 – 630 мм, оснащенной пластинами из твердого сплава Т15К10; 3 – фрезерование плоскости получистовое фрезой торцевой диаметром 125 – 630 мм, оснащенной пластинами из твердого сплава Т15К6; 4 – фрезерование плоскостей или уступов черновое по корке фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 25 – 100 мм; 5 - фрезерование плоскостей или уступов получистовое фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 25 – 100 мм; 6 – фрезерование пазов фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 25 – 100 мм; (1 – 6 – обработка стали средней твердости; 7 – 12 – обработка серого чугуна).
По выбранным скоростям резания определим частоты вращения шпинделя для каждого вида работ. Частоты вращения определяются по формулам:

(1)
где vmin – минимальная скорость при обработке максимального размера детали; vmax – максимальная скорость при обработке минимального размера детали; dmin, dmax – соответственно минимальный и максимальный размеры деталей.
dmin находится как:

(2)

Полученные значения частот вращения шпинделя оформим в виде графика:

Рисунок 2 – Частоты вращения шпинделя по видам работ

Минимальная скорость Vmin будет при черновом фрезеровании по корке плоскостей и уступов заготовки из серого чугуна фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5: Vmin = 10 м/мин; максимальная Vmax – при получистовом фрезеровании заготовки из стали фрезой, оснащено пластинами из твердого сплава Т15К6: Vmax = 300 м/мин.
Тогда минимальная nmin и максимальная nmax частоты вращения составят:


2.3 Диапазон регулирования

Диапазон обрабатываемых деталей (диапазон размеров):

Диапазон регулирования скоростей:

Диапазон частот вращения шпинделя:

Обеспечение полученного диапазона частот вращения нецелесообразно, т.к. приведет к усложнению и удорожанию станка. Поэтому ограничим минимальное значение частоты вращения шпинделя: nmin = 50 об/мин.

2.4 Регулирование скоростей

Регулирование скоростей для разрабатываемого станка принимаем ступенчатое. Для регулирования в заданных пределах (от nmin до nmax) выбираем геометрический ряд частот вращения шпинделя с знаменателем  = 1,26.
Число скоростей:

(3)

Обеспечение полученного диапазона частот вращения нецелесообразно, т.к. приведет к усложнению и удорожанию станка. Поэтому ограничим число скоростей вращения шпинделя: Zv = 15.
Рассчитаем частоты вращения шпинделя по формулам:

(4)

Расчетные значения частот вращения шпинделя округлим до значений, указанных в нормали станкостроения «Нормальные ряды чисел в станкостроении» (прил.2 [1]):


2.5 Расчет мощности привода и выбор электродвигателя

Мощность двигателя в приводе станка расходуется на создание рабочих сил и преодоление различных сопротивлений и определяется по формуле

(5)
где Nn- полезная мощность

(6)
где Pz – тангенциальная составляющая силы резания; υчерн – скорость резания для основного вида работы, м/мин; Nхх – мощность холостого хода; Nдоп – мощность на дополнительные потери

(7)

(8)

(9)

где (принимаем )
Для основного вида работ (черновое фрезерование фрезами максимального диаметра из быстрорежущей стали) сила резания и скорость рассчитывается аналитически по формулам справочника ([3] стр.282).
Скорость резания:

(10)
где Сv; q; m; x; y; u; p - коэффициент и показатели степени (принимаем соответственно равными 35,4; 0,45; 0,33; 0,3; 0,4; 0,1; 0,1); D – диаметр фрезы; T – период стойкости ( Т = 180 мин); t – глубина резания (принимаем t = 5 мм); sz – подача на зуб фрезы (для станков мощностью менее 5 кВт и средней жесткости системы при фрезеровании цилинжрическими фрезами из быстрорежущей стали конструкционной стали: s = 0,10 мм/зуб); z – число зубьев фрезы (z = 22); B – ширина фрезерования

(11)
Kv – поправочный коэффициент

(12)
где Kmv - коэффициент, учитывающий качество материала заготовки; Kпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (принимаем Kпv = 0,8); Kиv - коэффициент, учитывающий материал инструмента (принимаем Kиv = 1);

(13)
где Kг - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости (принимаем Kг = 1,0); - показатель степени (принимаем = -0,9).

Принимаем В = 100 мм;

 

Скорректируем скорость резания по станку:

(14)

где n – частота вращения фрезы;

Ближайшая частота вращения на станке n = 80 мин-1, тогда


Сила резания:

(15)
где Ср; x; y; n; q; w - коэффициент и показатели степени (принимаем соответственно 68,2; 0,86; 0,72; 1,0; 0,86; 0); Кмр - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала.

(16)
где n – показатель степени (при фрезеровании n = 0,3/0,3);

 


Принимаем для станка асинхронный электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором 4А132М4У3. Основные характеристики двигателя:
Мощность Nном (кВт) – 11,0;
Частота вращения n (мин-1) – 1400;
КПД η – 87,5%;
cos  – 0,87.
Мкр/Nном = 2,5;
Мпол/Мном = 1,4;
Мmin|Nном= 1,0.

3 Кинематический расчет привода главного движения

3.1 Построение структурной сетки

Рассмотрим 4 варианта структурной сетки:
а) ;
б) ;
в) ;
г) .
Построим 4 варианта структурных сеток:

Рисунок 3 – Структурные сетки
Выбираем первый вариант, т.к. эта структурная сетка позволяет получить минимальные размеры коробки скоростей и обеспечивает лучшие условия для работы зубчатых передач.

3.2 Разработка кинематической схемы проектируемого станка

Выбрав структурную сетку, приступаем к разработке кинематической схемы. Для этого вычерчиваем все линии, соответствующие количеству валов. Эти линии располагаются горизонтально и вертикально, в зависимости от типа станка и на них вычерчиваем зубчатые блоки (тройные, зубчатые колеса).


Рисунок 4 – Кинематическая схема
3.3 Построение графика частот вращения шпинделя

График частот вращения шпинделя строят в полном соответствии с принятой структурной сеткой и разработанной кинематической схемой проектируемого станка.

Рисунок 5 - График частот вращения шпинделя

3.4 Определение передаточных отношений и подбор зубчатых колёс

Из графика (рисунок 5) находим передаточные отношения:
Передаточное отношение ремённой передачи

(16)

Принимаем: ,
Для зубчатых колёс:

По полученным передаточным отношениям определяем число зубьев Z зубчатых колес.
Числа зубьев колес определяются для каждой группы передач. При этом сумма зубьев каждой пары колес в пределах данной группы должна быть постоянной. Число зубьев группы, а также число зубьев шестерен определяются по таблице (приложение 18 [1]). Во избежание получения вала-шестерни, что экономически нецелесообразно, принимаем Zmin  21.
Первая группа колес:


Вторая группа колес:


Третья группа колес:


Занесём выбранные значения зубьев колёс в таблицу.

Таблица 3 – Передаточные отношения и числа зубьев колёс
i
i1 = 1/2
i2 = 1/1,58
i3 = 1/1,26
i4 = 1/3,16
i5 = 1/1,58
i6 = 1,26
i7 = 1/3,98
i8 = 2
группы
101
101
108
Число зубьев колёс
Z1:Z2 =
= 34:67
Z3:Z4 =
= 39:62
Z5:Z6 =
= 45:56
Z7:Z8 =
= 24:77
Z9:Z10 = = 39:62
Z11:Z12 = = 56:45
Z13:Z14 = 22:86
Z15:Z16 = 72:36

3.5 Определение фактических частот вращения и величин погрешностей

По графику частот вращения составляем уравнение кинематического баланса и определим фактические частоты вращения:

(17)

 


В станкостроении принято, чтобы фактическая частота вращения не отклонялась от стандартного (заданного) значения более чем на:

(18)

Поэтому определим величину погрешности для каждой частоты вращения и сравним с допускаемым значением:

(19)


Все фактические частоты вращения не отклоняются от стандартного значения более чем на .
4 Силовой расчет элементов коробки скоростей

Силовой расчет элементов коробки заключается в расчете ременной передачи, определении модулей зубчатых колес, расчете диаметров валов, размеров муфт, шпонок, подборе подшипников.

4.1 Определение угловых скоростей валов

Расчетная частота вращения шпинделя np:

(20)

Стандартное значение 125 мин-1.
Угловая скорость электродвигателя 0:

(21)

Угловая скорость первого вала коробки скоростей I:

(22)

Угловая скорость второго вала коробки скоростей II:

(23)

Угловая скорость третьего вала коробки скоростей III:

(24)

Угловая скорость четвертого вала коробки скоростей IV:

(25)


4.2 Мощность и крутящий момент на валах

Нулевой вал (вал электродвигателя) N0:

(26)
где Nэл.дв – мощность электродвигателя: Nэл.дв = 11 кВт = 11000 Вт.
Крутящий момент на валу М0:

(27)

I вал:

(28)
где ηр – КПД клиноременной передачи; ηз.п – КПД зубчатой передачи; ηп – КПД подшипников качения;

(29)

II вал:

(30)

(31)

III вал:

(32)

(33)

IV вал:

(34)

(35)

Результаты расчета сведем в таблицу

Таблица 4 – Мощность и крутящий момент на валах
№ вала
N, Вт
n, мин-1
, с-1
M, нМ
i
Вал (0) электродвигателя
11000
1400
146,6
75,0

 

 


0,893
I
10458
1250
130,9
80

 

 


1,58
II
10250
800
82,8
124

 

 


1,58
III
10046
500
52,4
192

 

 


3,98
IV
9847
125
13,17
747


4.3 Расчет модулей зубчатых колес

При расчете зубчатых передач модуль зубчатых колес определяется как из прочности зуба на изгиб (mизг), так и из усталости поверхностных слоев (mпов) для каждой группы передач.
Для стальных цилиндрических колес с прямыми зубьями указанные модули определяются по формулам:

(36)
где N – мощность, передаваемая валом; n – частота вращения вала; Z – число зубьев меньшего колеса в расчетной цепи;  = b/m = 6  10 - коэффициент ширины, учитывающий соотношение ширины зубчатого колеса b и его модуля m; y = 0,243  0,268 – коэффициент формы зуба; 0 = 0,7  1,6 – коэффициент, учитывающий симметричность расположения шестерни на валу и жесткость вала; i – передаточное отношение по расчетной цепи для группы передач.
Коэффициент нагрузки k:

(37)
где kд – коэффициент динамической нагрузки; kк – коэффициент концентрации нагрузки; kр – коэффициент режима работы.
Рекомендуется при предварительном расчете:

Допускаемое напряжение на изгиб:

(38)
где -1 – предел выносливости материала зубьев при изгибе с симметричным циклом нагружения; n = 2  2,5 – запас прочности (в приближенных расчетах принимают n = 2,5).
Допускаемое контактное напряжение сжатия:

(39)
где Св – коэффициент; НВ – твердость поверхности по Бринеллю.
В качестве материала для ведущих зубчатых колес примем сталь 40Х, термообработка – улучшение, тогда: НВ = 255 кг/мм2 (табл.4 [1]); -1 = 40 кг/мм2 = 4000 кг/cм2 (табл.5 [1]); Св = 25 (табл.6 [1]).

 

Первая группа колес:

Вторая группа колес:

Третья группа колес:

Из рассчитанных модулей mизг и mпов для каждой группы колес принимаем наибольший и округляем по ОСТ 1597:
- первая группа колес: mI = 2,5 мм;
- вторая группа колес: mII = 3 мм;
- третья группа колес: mIII = 4 мм.
4.4 Геометрический расчет зубчатых колес

Диаметр выступов (вершин) зубчатого колеса:

(40)
Диаметр впадин зубчатого колеса:

(41)
Делительный диаметр зубчатого колеса:

(42)
Ширина венца зубчатого колеса:

(43)

4.5 Межосевое расстояние

Определяется для каждой группы передач

(44)
где Z1, Z2 – число зубьев пары колес по расчетной цепи для каждой группы передач.

4.6 Силы в зубчатых зацеплениях

На зуб зубчатого колеса в зацеплении действуют окружная Ft и радиальная Fr силы, которые определяются по формулам

(45)
где М – крутящий момент на колесе, Н∙м; d1 – делительный диаметр меньшего колеса;  = 200,  = 00 - для прямозубых колес.
Расчетные значения сведем в табл.5.
Таблица 5 – Параметры зубчатого колеса и величина силы
№ группы передач
Число зубьев колес Z
Модуль m, мм
Ширина колеса b, мм
Дели-тельный диаметр d1, мм
Диаметр вершины зубьев dвыст, мм
Диаметр впадин dвп, мм
Межосе-вое расстояние Ai, мм
Окруж-ная сила зацеп-ления Ft, Н
Радиаль-ная сила зацепле-ния Fr, Н
I
Z1 = 34
2,5
20
85
90
79
126
2544
926

Z2 = 67


168
173
161

 


Z3 = 39


98
103
91

 


Z4 = 62


155
160
149

 


Z5 = 45


113
118
106

 


Z6 = 56


140
145
134

 

II
Z7 = 24
3
24
72
78
65
152
3282
1195

Z8 = 77


231
237
224

 


Z9 = 39


117
123
110

 


Z10 = 62


186
192
179

 


Z11 = 56


168
174
161

 


Z12 = 45


135
141
128

 

III
Z13 = 22
4
32
88
96
78
216
4343
1581

Z14 = 86


344
352
334

 


Z15 = 72


288
296
278

 


Z16 = 36


144
152
134

 


4.7 Конструирование и расчет валов

4.7.1 Конструкция валов

Рисунок 6 – Конструкция валов

4.7.2 Материалы валов
В качестве материала для изготовления валов примем сталь углеродистую марки 45, термообработка – нормализация.
Основные параметры:
предел выносливости при изгибе -1 = 28 кг/мм2;
предел выносливости при кручении -1 = 16 кг/мм2.

4.7.3 Предварительный расчет валов
Диаметры валов:

(46)
где М – крутящий момент на валу.

Полученные значения диаметров валов округлим до стандартных из нормального ряда по ГОСТ 12080-66:


4.7.4 Проверочный расчет валов:

(47)
где - соответственно запас прочности при действии одних изгибающих и одних крутящих моментов; [n] = 2  2,5 – запас прочности вала.

(48)

где -1 и -1 – предел выносливости при изгибе и кручении соответственно.
Номинальное напряжение в сечении при изгибе:

(49)
Номинальное напряжение в сечении при кручении:

(49)
Вал I:

 

 

Вал II:

 

 

Вал III:

 

 

Проверим полученные диаметры валов на виброустойчивость:

(50)
где l – длина вала; d – диаметр вала.

4.8 Выбор подшипников качения

В коробках скоростей в основном применяются шарикоподшипники радиальные однорядные легкой серии (№ 204 ÷ 230, d = 20 ÷ 150 мм) и тяжелой серии (№ 304 ÷ 330, d = 20 ÷ 90 мм) по ГОСТ 8.338-75
Размеры подшипников определяются по коэф. работоспособности С:

(50)
где Q – условная нагрузка; R – сила, действующая на подшипник по радиусу (радиальная нагрузка); А = 1 – осевая нагрузка; n – частота вращения вала по расчетной цепи; h = 10000 час – долговечность работы подшипников в коробках скоростей; kk = 1 – коэффициент, учитывающий какое кольцо вращается; k = 1,05 ÷ 1,2 – коэффициент, учитывающий характер нагрузки на подшипник; k = 1 – температурный коэффициент (при температуре до 100Сº); m = 1,5 – коэффициент, учитывающий влияние нагрузок на срок службы подшипника.

По рассчитанному коэффициенту работоспособности С и по принятому диаметру вала d выбираем из таблиц приложения 19 [1] размеры подшипников: тип, серия, внутренний диаметр dп, наружный диаметр D, ширина подшипника В.
В коробке скоростей проектируемого станка в качестве опор валов принимаем подшипники нормального класса точности Н.
Выбранные параметры подшипников заносим в таблицу 6.
Таблица 6 – Размеры и основные характеристики подшипников
№ вала
Диаметр вала
Условное обозначение подшипника и его размеры
Коэффициент работоспособности
С
Посадка колец подшипника на вал и в корпус

Расчетный
d, мм

Под подшипник
dn, мм

d
D
B


І
40
35
407
35
100
25
68000
L0/k6
H7/l0
ІІ
46
40
308
40
90
23
48000

ІІІ
52
45
309
45
100
25
57000


5 Проектирование и расчет шпиндельного узла

Шпиндельный узел является одним из основных узлов станка, конструктивная форма и размеры которого влияют на компоновку и параметры других узлов, в частности, коробки скоростей.
Конструктивная форма шпинделя определяется типом и назначением станка, требованиями к его точности, условиями его работы, способами закрепления в нем инструмента или заготовки, размещением элементов привода и типом применяемых опор.

5.1 Исходные данные:
1. Максимальная частота вращения nmax = 2500 мин-1;
2. Передаваемая мощность Nmax=11,0 кВт;
3. Точность вращения и обработки (ГОСТ 17-70):
- радиальное биение шпинделя = 10 мкм;
- осевое биение шпинделя = 8 мкм;
- некруглость обработанных деталей = 8 мкм.
4. Жесткость шпиндельного узла j ≥ 25 кг/мкм.

5.2 Выбор типа опор

Тип опор – подшипники качения;
Радиальное и осевое биение шпинделя Δ = 1 мкм;
Шероховатость обработанной поверхности Ra = 0.32 мкм;
Некруглость обработанной поверхности Δr = 1 мкм;
Скоростной параметр dп = (0 ÷ 1) ∙ 106 мм ∙ мин-1

5.3 Выбор компоновочной схемы шпиндельного узла
Для шпиндельных узлов токарно-револьверных станков целесообразно применять низкоскоростные схемы.
В качестве схемы для расчета примем конструктивную схему 2 (приложение 22 [1]) с параметром быстроходности dn = 3,0  10-5 мммин-1 (жидкая смазка или смазка масляным туманом):

Рисунок 7 – Компоновочная схема шпиндельного узла
Подшипники, применяемые при данной схеме: 69700  17000 (2007100).

5.4 Определение диаметра шейки шпинделя в передней опоре

Ориентировочно минимально необходимый диаметр шейки шпинделя определяется по формулам:
- из условия жесткости по передаваемому крутящему моменту

(51)
где M – момент крутящий на шпинделе.

- из условия передачи мощности на шпинделе

(51)
где N – мощность на шпинделе.

Для дальнейших расчетов принимаем большее значение диаметра dmin = 104 мм.
Максимально возможный диаметр шейки шпинделя под передней опорой для выбрано компоновочной схемы определяем по формуле

(52)
где - параметр быстроходной схемы; nmax – максимальная частота вращения шпинделя из графика частот вращения.

Полученный диаметр корректируется по имеющимся ограничениям. При этом выбираем диаметр как можно большего размера. Это приведет к увеличению жесткости шпиндельного узла:

(53)

Принимаем d = 110 мм.

5.5 Определение конструктивных параметров шпинделя

5.5.1 Диаметра dп.к. переднего конца

(54)
где d – принятый диаметр шейки шпинделя под передней опорой.

Принимаем dп.к. = 135 мм.
5.5.2 Диаметр шпинделя между опорами dм.

(55)

Принимаем dм = 110 мм.
5.5.3 Диаметр шпинделя под задней опорой dз

(56)

Принимаем dз = 95 мм.

5.6 Расчет точностных и динамических параметров шпиндельного узла

5.6.1. Точность вращения шпинделя
Характеризуется радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя.
Величина радиального биения:

(57)
где А – величина биения передней опоры; В – величина биения задней опоры; l и a – параметры шпинделя

(58)
где [] – допустимое радиальное биение центрирующей шейки шпинделя проектируемого станка по ГОСТ.

 

5.6.2 Жесткость шпиндельного узла
Оценивается радиальной и осевой жесткостью.
Приближенная оценка жесткости узла:

(59)
где eR – радиальная податливость узла

(60)
где J1 и J2 – момент инерции передней и межопорной частей; E = 2106 – модуль упругости материала шпинделя; e1 и e2 – радиальная податливость передней и задней опор (рис.6 [1]).

(61)
где D – диаметр шпинделя в расчетном сечении; d – диаметр отверстия


5.6.3 Виброустойчивость
Оценивается по амплитуде волнистости на обработанной поверхности детали после запуска станка в работу.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсовой работы произвели необходимые расчеты при проектировании заданного технологического металлообрабатывающего оборудования (станка); проанализировали существующие конструкции аналогичных станков и выбрали из них станок-прототип; обосновали техническую характеристику станка; произвели кинематический расчет привода главного движения и расчет основных деталей привода; выбрали схему шпиндельного узла и произвели расчеты его основных параметров.
По расчетным данным вычертили развертку коробки скоростей, шпиндельный узел и деталировку нескольких деталей. За общий вид проектируемого станка принимается общий вид станка-прототипа.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. «Проектирование технологического металлообрабатывающего оборудования»: метод. указ. к выполнению курсового проекта / Сост. Н.А. Куний. – Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. – 79с.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. 496 с.
3. «Расчет режимов резания»: метод. указ. по курсовому проекту по металлорежущим станкам / Сост. В.В. Жуловян. – ХПИ. Хабаровск, 1992.
4. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Шнейдерович Р. И. Расчет на прочность деталей машин: Справочное пособие.- М., 1966. – 616 с.
5. Детали и механизмы металлорежущих станков /Под ред. Д. Н. Решетова: В 2 т. – М., 1972. Т. 2. – 520 с.
6. Детали машин: Атлас конструкций /Под ред. Д. Н. Решетова. – М., 1979. – 367 с.
7. Кучер И. М. Металлорежущие станки. Основы конструирования и расчета. – Л., 1969. – 720 с.
8. Лизогуб В. А. Конструирование и расчет шпиндельных узлов направляющих и механизмов подач металлорежущих станков: Учеб. пособие. – М., 1985. – 90 с.
9. Подшипники качения: Справочник-каталог /Под ред. В. Н Нарышкина, Р.В. Коросташевского. – М., 1984. – 280 с.
10. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник /Под ред. А. А. Проникова: В 3 т. – М.,1998. Т. 1. – 444 с.

 

 




Комментарий:

Курсовая работа защищалась хорошо, чертежи, записка, приложение, чертежи в компасе, записка ворд


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы