Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Читайте также:
  1. I. Проекты спасти Митю
  2. II. разработка проектов
  3. а)Технология проектирования ИХ
  4. Автор и ведущий тренинга: Михаил Воронков, бизнес-тренер, консультант по управлению, партнер консалтинговой компании «КАМА-Центр», руководитель HR-проектов ОАО «ЭР-Телеком».
  5. Актуальность проекта.
  6. Алгоритм проектирования шпиндельного узла
  7. Анализ чувствительности проекта

 

з дисципліни: “Металорізальне обладнання”

на тему: ”Розрахунок коробки швидкостей

металорізальних верстатів”

 

 

Виконавець

Студент гр. ТМ-08ф Р.О. Слабiнського

 

 

Консультант В.Г. Кочергiн

 

 

Нормо контролер В.Г. Кочергiн

 

Донецьк 2011

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект: 43 с., 4 табл., 9 рис., 10 источников, 1 приложения.

 

Объект исследования – автоматическая коробка скоростей токарно-револьверного 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 токарно-револьверного станка (прототипа), 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 токарно-револьверного станка.

Исходные данные:

Наибольший диаметр обрабатываемого прутка ;

Знаменатель геометрической прогрессии: ;

Предельные значения частот вращения шпинделя: .

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ВЫБОР ПРЕДЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ 6 1.1 Определение предельных значений режимов резания 6 1.2 Предварительное определение мощности электродвигателя

главного движения 6 2 КИНИМАТИЧЕСКИЙ РАСАЧЁТ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ 9

2.1 Определение диапазона регулирования скоростей 9

2.2 Выбор структурной формулы коробки скоростей 9 2.3 Определение чисел зубьев групп передач 12

3 СИЛОВОЙ РАСЧЁТ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ 15 3.1 Определение мощности холостого хода 15 3.2 Определение КПД коробки передач 15 3.3 Определение мощности электродвигателя.

Выбор электродвигателя 15 3.4 Расчет крутящих моментов на валах 16

4 Расчет передач 17 4.1 Расчет цилиндрических зубчатых передач 17 4.1.1 Назначение твердости и вида термической обработки зубчатых колес 17 4.1.2 Выбор материала зубчатых колес 17 4.1.3 Проектный расчет 18 4.1.4 Определение основных параметров зацепления 22 4.2 Расчет ременной передачи 23

5 КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ 26 5.1 Проектный расчет валов 26 5.2 Выбор материала для валов 26

6 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШЕСТОГО ВАЛА 27 6.1 Определение нагрузок действующих на вал 27 6.2 Эпюры изгибающих и крутящих моментов 28 6.3 Расчет вала на усталостную прочность 29

7 ВЫБОР И РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 32 7.1 Выбор шпоночных и шлицевых соединений 32



7.2 Расчет шпоночного соединения 33

8 ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ 34 8.1 Выбор подшипников 34 8.2 Проверочный расчет подшипников расчетного вала 34

9 ВЫБОР И РАСЧЕТ МУФТ 36 9.1 Выбор и расчет упругой муфты 36 9.2 Выбор и расчет электромагнитных муфт 37

10 Разработка системы управления 39

11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ СМАЗКИ 40 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41

Перечень ссылок 42

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация 43


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.

Загрузка...

Целью данного курсового проекта является разработка автоматической коробки скоростей токарно-револьверного станка, переключение передач в которой осуществляется при помощи электромагнитных муфт.

 

 


1 ВЫБОР ПРЕДЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

 

1.1 Определение предельных значений режимов резания

 

Определим предельные значения размеров обрабатываемой заготовки.

Наибольший диаметр обрабатываемого прутка: ;

Минимальный диаметр обрабатываемого прутка:

;

;

Принимаем .

Определим значение минимальной и максимальной скорости резания:

;

.

На данном станке возможно выполнение следующих основных технологических операций:

- Наружное точение;

- Подрезание пазов и отрезка;

- Фасонное точение и резьбонарезание.

 

Согласно с технической характеристики выбранного прототипа станка (мод.1Г340), подача револьверного суппорта:

продольная – 0,035-1,6 мм/об

поперечная –0,02-0,8 мм/об

 

1.2 Предварительное определение мощности электродвигателя главного движения

Предварительная мощность электродвигателя главного движения определяем по формуле:

,

где – КПД цепи главного движения, ;

– мощность резания [1],

,

где – значение сил резания,

,

где , , , , – коэффициенты и показатели степени выбираются по таблицам, приведенных в справочнике [1].

Рассмотрим режимы резания для различных токарных операций, рассчитаем силы и мощности резания. Полученные данные занесем в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Режимы, силы и мощности резания при различных токарных операциях

Вид операции Обрабатываемый материал Материал инструмента Режимы резания Сила резания, Н Мощность резания, кВт
Черновое точение сталь твердей сплав 1541,06 2,37
быстрорежущий сплав 2031,59 2,78
Медный сплав быстрорежущий сплав 278,84 0,31
Чистовое точение сталь твердей сплав 318,93 0,49
быстрорежущий сплав 420,45 0,43
Медный сплав быстрорежущий сплав 139,42 0.14
Отрезка и прорезка пазов сталь твердей сплав 1035,25 0,11
сталь быстрорежущий сплав 496,47 0,05
Медный сплав быстрорежущий сплав 281,25 0,06

 

Предварительного расчета мощности электродвигателя проводим по максимальной мощности резания


2 КИНИМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

 

2.1 Определение диапазона регулирования скоростей

 

Определим диапазон регулирования частот вращения по формуле [2, с. 9]:

Определяем число ступеней коробки скоростей:

Принимаем .

 

 

2.2 Выбор структурной формулы коробки скоростей

 

По числу ступеней коробки скоростей и знаменателю геометрической прогрессии [2, с. 23, табл. 5.1] выбираем типовые структурные формулы (таблица 2).

 

Таблица 2 – Варианты коробок передач со сложенной структурой

заданного числа ступеней скорости

 

Структурная формула Вид структуры Основные показатели привода
Количество Зубчатых колёс Количество валов Количество блоков шестерен Количество муфт
AII -3
БI-2 -
БI-6

 

Из полученных структурных формул выбираем наиболее простую (т.е. формул с наименьшим количеством зубчатых колёс, валов, подвижных блоков, сцепных муфт) и по ней производим дальнейший расчет.

Проанализировав все возможные варианты и принимая во внимание вышеперечисленные условия, принимаем сложенную структуру АII-3 (рисунок 1).

Для выбранной структуры коробки скоростей строим структурную сетку (рисунок 2) .

 

 

Рисунок 1 – Схема сложенной структуры

 

Рисунок 2 – Структурная сетка

 

В соответствии с нормами станкостроения, по ОСТ21111-1-72 стандартный ряд значений частот вращения, для знаменателя прогрессии , имеет вид: 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500. По полученным данным строим график частот вращения (рисунок 3).

 

Рисунок 3 – График частот вращения коробки скоростей

 


2.3 Определение чисел зубьев групп передач

 

При определении чисел зубьев необходимо не только получить данное передаточное отношение , но и обеспечить постоянную сумму зубьев в пределах двух валовой передачи: .

Исходя из найденных по графику частот вращения передаточных отношений, а также пользуясь таблицами 4.2, 4.3, 4.4 и 4.5 [3, с. 98-101]. Выбираем числа зубьев. Результаты выбора сведены в таблицу 3.

 

Таблица 3 – Числа зубьев зубчатых колёс коробки скоростей

Направление передачи (валы) I-II II-IV IV-V V-VI VI -III
Передаточные отклонения
Числа зубьев: ;

 

 

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

1) ; ; ;

2) ; ; ;

3) ; ; ;

4) ; ; ;

5) ; ; ;

6) ; ; ;

7) ; ; ;

8) ; ; ;

9) ; ; ;

10) ; ; ;

11) ; ; ;

12) ; ; ;

13) ; ; ;

14) ; ; ;

 

15) ; ; ;

16) ; ; ;

17) ; ; ;

18) ; ; ;


3 СИЛОВОЙ РАСЧЁТ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

 

3.1 Определение мощности холостого хода

 

Для станков с главным вращательным движением мощность может быть рассчитана по формуле [3]:

где – среднее арифметическое диаметров всех опорных шеек валов коробки скоростей станка исключая шпиндель, принимается в зависимости от габаритов;

;

–среднее арифметическое диаметров опорных шеек шпинделя; ;

с – коэффициент учитывающий тип подшипников на которых смонтирован шпиндель (скольжения или качения); ;

– частоты вращения валов и шпинделя на той ступени, на которой рассчитывается .

 

3.2 Определение КПД коробки передач

 

КПД передачи определяем по зависимости

,

где – кпд плоскоременной передачи [4, c. 36], ;

– кпд прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, ;

– кпд подшипников качения, ;

– число однотипных передач и подшипников.

 

 

3.3 Определение мощности электродвигателя. Выбор электродвигателя

 

Мощность электродвигателя определяется по формуле

.

По мощности подбираем двигатель, из таблицы 3.1 [3, с. 28-30]:

; ; асинхронный двигатель – 4А100L2У3

 

3.4 Расчет крутящих моментов на валах

 

Расчетный крутящий момент на любом валу равен [4]:

где – расчетная частота вращения вала.

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

Крутящий момент на I валу ( ; )

;

Крутящий момент на II валу ( ; )

;

Крутящий момент на IV валу ( ; )

;

Крутящий момент на V валу ( ; )

;

Крутящий момент на VI валу ( ; )

;

Крутящий момент на III валу ( ; )

.
4 Расчет передач

 

4.1 Расчет цилиндрических зубчатых передач

 

4.1.1 Назначение твердости и вида термической обработки зубчатых колес

 

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

 

 

4.1.2 Выбор материала зубчатых колес

 

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

Выбираем материал шестерни и колеса:

1) сталь 40Х ГОСТ 4543-71: ; ; ; ; .

2) сталь 40 ГОСТ 4543-71: ; ; ; ; .

 

Допустимые напряжения при расчете на изгибную прочность:

40Х:

40:

где – придел изгибающей выносливости;

– коэффициент, для реверсивных передач равен ;

– коэффициент запаса прочности, ;

– коэффициент долговечности,

где – при ТО: объемной закалке;

– базовое число циклов;

– эквивалентное число циклов,

– коэффициент эквивалентного нагружения;

– срок службы привода, .

При ;

 

 

Допустимые напряжения при расчете на контактную прочность:

40Х:

40:

где – придел контактной выносливости;

– коэффициент запаса прочности, ;

– коэффициент долговечности,

где – базовое число циклов;

– эквивалентное число циклов, ;

 

При ;

 

4.1.3 Проектный расчет

 

При расчёте зубчатых колёс коробки скоростей модуль рассчитывается для каждой из передач в отдельности исходя из прочности зубьев на изгиб и прочности зубьев на контакт.

Для цилиндрических прямозубых передач формулы для расчета имеют вид:

 

где K = 1,3…1,5 = 1,5 – коэффициент нагрузки;

YF – коэффициент учитывающий форму зубьев и концентрацию напряжений; [5, табл. 2.3, с. 15]

Tном; Tном2 – номинальный крутящий момент на шестерне и колесе соответственно, Нмм;

z – число зубьев менее прочного элемента (шестерни или колеса), у которого отношение [σ]F/ YF меньше;

ψm = b/mn = 8…12 = 8 – коэффициент ширины колеса;

aw – межосевое расстояние, мм;

C =310 – коэффициент;

u – передаточное число;

ψa = b/aw = 0,2…0,3=0,2 – коэффициент ширины колеса;

[σ]F и [σ]H – допускаемые напряжения на изгиб и контактную прочность соответственно, МПа.

Расчет модуля передач, с I-II вал. Материал – сталь 40.

Модуль зубчатой передачи по изгибным напряжениям:

Из условия обеспечения контактной прочности:

мм

мм

Принимаем стандартный модуль мм.

Для передачи II – VI. Материал – сталь 40:

мм

мм

мм

Принимаем стандартный модуль мм.

Для передачи IV – V. Материал – сталь 40:

мм

мм

мм

Принимаем стандартный модуль мм.

Для передачи V – VI. Материал – сталь 40:

мм

мм

мм

Принимаем стандартный модуль мм.

Для передачи VI – III. Материал – сталь 40Х:

мм

мм

мм

Принимаем стандартный модуль мм.

 

4.1.4 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.

Межосевое расстояние для каждой из рассчитываемых передач определяется по формуле:

Диаметр делительной окружности зубчатых колес определяется по формуле:

Диметр вершин зубьев:

Диаметр впадин зубьев:

Зная коэффициент ширины зубчатого колеса ψ=8, определим ширину зубчатого колеса:

Полученные значения параметров зубчатых колес для всех передач коробки скоростей заносим в таблицу 5.1

 

Таблица 5.1 – Геометрические параметры зубчатых колес

 

Перед. отнош., i Валы Z Zi Модуль, мм aw, мм dw, мм da, мм df, мм b, мм
i1=1/1,26 I-II
i2=1
i3=1/2 II-IV 3,5 110,25 73,5 80,5 64,75
138,25
i4=1/2 IV-V 58,5
124,5
i5=1/1,26 79,5
103,5
i6=1/3,16 V-VI 75,803
207,803
i7=1/1,26
i8=1/3,16 VI-III 187,5 77,5
272,5
i9=2 237,5
112,5

5 КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ

 

5.1 Проектный расчет валов

 

Проектирование валов осуществляется путем определения диаметра валов. Расчет ведется на кручение, по формуле [6]:

где – крутящий момент;

– допустимое напряжение кручения,

Принимаем следующие диаметры валов по ГОСТ 6636-53: dI=28 мм, dII=28мм, , dIV=28мм, dV=32мм, dVI=42 мм, dIII=65 мм

 

 

5.2 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 [6]:

; ; ; .

 

 


6 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШЕСТОГО ВАЛА

 

6.1 Определение нагрузок действующих на вал

 

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

Окружная сила

где – диаметр делительной окружности шестерни.

Радиальная сила

 

Рисунок 4 – Силы в цилиндрических передачах

 

Первая передача

;

;

Вторая передача

;

;

Третья передача

;

;

Как было указано в подразделе 3.4, проверочный расчет ведем по первой передаче, которая обеспечивает частоту вращения .

 

 

6.2 Эпюры изгибающих и крутящих моментов

 

Рассмотрим вала (рисунок 5) в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной, в которых действуют радиальная и окружная силы.

Рисунок 5 – Схема нагружения вала

 

Составим уравнение равновесия вала в вертикальной плоскости.

 

Составим уравнение равновесия вала в горизонтальной плоскости.

По найденным реакциям строим эпюру изгибающих и крутящих моментов (рисунок 6)

Рисунок 6 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов

 

Определение полной реакции в опорах:

 

 

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 (позиция 1, см. рисунок 5), под подшипниками (позиции 2) и участок вала с уступом (позиция 3).

Определим критерий безопасности по формуле:

 

где и – соответственно изгибающий и крутящий моменты в сечении;

– коэффициент, выбирается по таблице 6.1 [8];

– осевой момент сопротивления,

 

1) Участок вала под колесом, позиция 1 (рисунок 7):

 

2) Участок вала под подшипником, позиция 2:

 

 

3) Участок вала с уступом (позиция 3):

Наиболее опасный участок под подшипником, т.к. . Дальнейший расчет проводим на этом участке.

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

;

;

где и – соответственно изгибающий и крутящий моменты в рассматриваемом сечении вала;

, – моменты сопротивления сечения изгибу и кручению,

Коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям:

где и – пределы выносливости при изгибе и кручении [8, табл. 3.7];

и – коэффициенты, учитывающие влияние абсолютных размеров вала [8, табл. 6.3], ;

и – коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении с учетом влияния шероховатости поверхности,

и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений [8, табл. 6.5-6.6], ; ;

и – коэффициенты влияния шероховатости поверхности [8, табл. 6.4]

– коэффициент упрочнения валов [8, табл. 6.9], ;

и – коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений. [8, табл. 6.8], ; .

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

где – допускаемый запас прочности, .

 

 

7 ВЫБОР И РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

7.1 Выбор шпоночных и шлицевых соединений

 

Первый вал

1) Шпоночное соединение (рисунок 7), соединение муфты с валом.

Шпонка ГОСТ 23360-78

2) Шпоночное соединение, соединение муфты с валом.

Шпонка ГОСТ 23360-78

 

Второй вал

1) Шпоночное соединение, соединение червячного колеса с валов.

Шпонка ГОСТ 23360-78

 

Третий вал

1) Шпоночное соединение, соединение червячного колеса с валов.

Шпонка ГОСТ 23360-78

 

Четвертый вал

1) Шпоночное соединение, соединение червячного колеса с валов.

Шпонка ГОСТ 23360-78

2) Шпоночное соединение, соединение червячного колеса с валов.

Шпонка ГОСТ 23360-78

 

Пятый вал

1) Шпоночное соединение, соединение червячного колеса с валов.

Шпонка ГОСТ 23360-78

 

Шестой вал

1) Шпоночное соединение, соединение червячного колеса с валов.

Шпонка ГОСТ 23360-78

2) Шпоночное соединение, соединение червячного колеса с валов.

Шпонка ГОСТ 23360-78

Рисунок 7 – Шпоночное соединение

 

7.2 Расчет шпоночного соединения

 

Выбранная шпонка проверяется на смятие, по формуле:

где – вращательный момент, передаваемый шпонкой;

– диаметр вала;

– высота шпонки;

– рабочая длина шпонки, ;

– количество шпонок;

– допускаемое напряжение смятия, .

Пример: Шпонка ГОСТ 23360-78


8 ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ

 

8.1 Выбор подшипников

 

Подшипники выбираем, пользуясь справочником [9].

Первый вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 8338 – 75.

105:

Второй вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 27365 – 87.

104:

Третий вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 8338 – 75.

105:

Четвертый вал

Радиальный шариковый подшипник ГОСТ 8338 – 75.

106:


Дата добавления: 2015-07-07; просмотров: 139 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
NETDEFEND межсетевой экран| Курсы, на которые можно зарегистрироваться

mybiblioteka.su - 2015-2021 год. (0.184 сек.)