Кинематический расчет коробки скоростей горизонтально-фрезерного станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Кинематический расчет коробки скоростей горизонтально-фрезерного станка

2. Проектный расчет привода

2.1 Модули зацепления

2.2 Межосевое расстояние

2.3 Диаметры делительных окружностей

2.4 Диаметры вершин зубьев колес

2.5 Диаметры впадин зубьев колес

2.6 Ширина венца колеса

3. Расчет шеек валов и подбор подшипников

3.1 Выбор материалов валов

3.2 Выбор подшипников

4. Проект шпинделя

4.1 Диаметр шейки шпинделя под передней опорой

4.2 Диаметр переднего конца

4.3 Диаметр шпинделя между опорами

4.4 Диаметр шпинделя в задней опоре

4.5 Параметр быстроходности

Заключение

Список используемых источников

Введение

1. Основные технико-экономические требования

1.1 Одним из основных требований, предъявляемые к современному металлорежущему станку, является точность его работы.

Повышение точности достигается совершенствованием технологии изготовления его деталей и сборки его узлов, а длительность первоначальной точности в эксплутационных условиях - тщательностью ухода и регулярным профилактическим осмотром.

Не менее важной характеристикой станка является его производительность. Повышение производительности достигается увеличением скорости движения, глубины резания, числа одновременно работающих инструментов и автоматизацией цикла работы станка.

Способность станка сохранять при эксплуатации точность и производительность в заданных пределах характеризуется его надежностью. Основные составные надежности безотказность, долговечность и ремонтопригодность станка. Безопасность и удобство обслуживания станка, соблюдение правил производственной санитарии регламентируется требованиями охраны труда ГОСТ 12.2.009 - 72.

1.2 Основные задачи, решаемые при проектировании коробки скоростей горизонтально - фрезерного станка:

- Модернизация станка горизонтально - фрезерного 6 -ой группы;

- Разработка узла коробки скоростей горизонталь- фрезерного станка.

1. Кинематический расчет коробки скоростей горизонтально-фрезерного станка

Исходные данные: станок горизонтально- фрезерный; коробка скоростей; номер стола - 2; z = 27; Nдв = 7,5 кВт; ц = 1,12; nmin = n1 = 16 мин-1.

За базовую модель станка принят горизонтально - фрезерный станок модели 6Р82.

Промежуточные частоты вращения шпинделя станка определяем по формуле:

ni = n1· цi-1, (1)

где ц- знаменатель ряда геометрической прогрессии.

Рассчитанные по этой формуле частоты вращения сравниваем со стандартными. Определяем отклонения рассчитанные значения частоты вращения от стандартных по формуле:

? = (2)

Они не должны превышать Все полученные значения ni все полученные значения сводим в табл. 1.1.

Таблица 1.1

1·Расчетная	Стандартная	Отклонение	Расчетная	Стандартная	Отклонения
16	16	0	80	80	0
18	18	0	90	90	0
20	20	0	101	100	-1
22,4	22,4	0	113	112	-0,9
25	25	0	126	125	-0,8
28	28	0	142	140	-1,1
31,5	31,5	0	160	160	0
35,3	35,5	0,6	180	180	0
40	40	0	202	200	-1
45	45	0	226	224	-0,9
50	50	0	253	250	-1,2
56	56	0	283	280	-1,1
63	63	0	317	315	-0,6
71	71	0

Количество структурных вариантов (N) для К кинематических групп, L переборных групп и М групп с одинаковым числом передач для z = 27 ,будет равно:

N = (3)

N =

Структурные формулы с характеристиками групп имеют вид:

1) z = 27= 1· 3 4) z = 27= 1· 3

2) z = 27= 1· 3 5) z = 27= 1· 3

3) z = 27= 1· 3 6) z = 27= 1· 3

Все структурные сетки удовлетворяют условию по максимальному диапазону изменения передаточных отношений для последней переборной группы

(Di)max ‹ 8. Выбран вариант № 1, так как является более плавным и характеристики группы увеличивается от первой к последующей.

По заданной мощности в качестве источника движения принят асинхронный электродвигатель переменного тока: тип 4А160S8УS, Nдв = 7,5кВт, nдв = 750 мин-1.

Числа зубьев колес рассчитывается по формулам:

z1 = zs · ; (4)

z2 = . (5)

Суммарное число зубьев выбирается из условия надежной работоспособности передач и в машиностроении принимается равным 50…120.

Результаты расчетов сводим в табл. 1.2.

2. Проектный расчет

2.1 Межосевое расстояние

Межосевое расстояние определяем по формуле:

(6)

где Ка - вспомогательный коэффициент. Для прямозубых передач Ка = 49,5;

u - передаточное число редуктора;

Т2 - вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н·м;

- коэффициент ширины венца колеса, = 0,28…0,36 - для шестерни, расположенной симметрично относительно опор в проектируемых нестандартных одноступенчатых цилиндрических редукторах; принимаем: = 0,3;

- коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Для прирабатывающихся зубьев = 1;

- допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом или среднее допускаемое контактное напряжение, Н/мм2.

Производим расчет по понижающим передачам, так как момент является максимальным, расчет нижней ветви начинаем со второй четверти.

Передаточное число определяем по формуле:

u = (7)

где I - передаточное отношение групп передач между валами.

u1 =

u4 =

u7 =

u10 =

Принимаем u1 = 2,5; u7 = 3,15; u10 = 4 /6/.

u4 = 1,6 - принимаем не стандартное.

Вращающий момент рассчитываем по формуле:

На двигателе:

Тдв = (8)

где - угловая скорость на двигателе, рад/с.

= (9)

= ,

Тдв =

1 Вал:

Т1 = Тдв · u1 · ззп, (10)

где ззп - коэффициент полезного действия закрытой передачи.

Принимаем ззп = 0,95 /2/.

Т1 = 95,5 · 2,5 · 0,95 = 226,8 Н· м.

2 Вал:

Т2 = Т1 · u4 · ззп,

Т2 = 226,8· 1,6 ·0,95= 344,7 Н· м.

3 Вал:

Т3 = Т2 · u7 · ззп,

Т3 = 344,7· 3,15· 0,95= 1031,5 Н· м.

4 Вал:

Т4 = Т3 · u10 · ззп,

Т4 = 1031,5· 4· 0,95 = 3919,7 Н· м.

Выбираем материал шестерни и колеса: сталь 40Х, термообработка - улучшение, твердость Н ? 350НВ ( для колеса - 235…262; для шестерни - 255 …282 НВ ).

[у]но = 1,8 НВср + 67, (11)

[у]но1 = 1,8 • + 67 = 550,3 Н/мм2,

[у]но2 = 1,8 • + 67 = 514,3 Н/мм2.

Допускаемые контактные напряжения для зубьев колес и шестерни:

[у]н1,2 = КHL [у]но1,2, (12)

где КHL - коэффициент долговечности.

Для улучшенных колес 1 ? КHL ? 2,6, принимаем КHL = 1,5.

[у]н1 = 1,5 • 550,3 = 825,5 Н/мм2,

[у]н2 = 1,5 • 514,3 = 771,5 Н/мм2.

Дальнейший расчет выполняем по наименьшему значению из [у]н1 и [у]н2:

[у]н2 = 771,5 Н/мм2.

Рассчитываем межосевое расстояние по группам передач:

2.2 Модуль зацепления определяем по формуле:

mi = , (13)

m1 =

m2 =

m3 =

m4 =

Полученное значение модуля округляем в большую сторону до стандартного по ГОСТ 9563 -60 : m1 = 4мм; m2 = 4 мм; m3 = 4 мм; m4 = 6 мм.

2.3 Определяем делительный диаметр колес

d = z • m, (14)

d1 = 18 • 4 = 72 мм, d1 = 42 • 4 = 168 мм,

d2 = 31 • 4 = 124 мм, d2 = 39 • 4 = 156 мм,

d3 = 29 • 4 = 116 мм, d3 = 41 • 4 = 164 мм,

d4 = 27 • 4 = 108 мм, d4 = 43 • 4 = 172 мм,

d5 = 35 • 4 = 140 мм, d5 = 55 • 4 = 220 мм,

d6 = 28 • 4 = 112 мм, d6 = 62 • 4 = 248 мм,

d7 = 22 • 4 = 88 мм, d7 = 68 • 4 = 272 мм,

d8 = 66 • 6 = 396 мм, d8 = 34 • 6 = 240 мм,

d9 = 42 • 6 = 252 мм, d9 = 58 • 6 = 348 мм,

d10 = 20 • 6 = 120 мм, d10 = 80 • 6 = 480 мм.

Уточним межосевое расстояние

aw = (15)

aw1 =

aw2 =

aw3 =

aw4 =

Округлим межосевое расстояние до ближайшего стандартного из ряда чисел в большую сторону по ГОСТ 6636 - 69 (Ra 10): aw1 = 125 мм; aw2 = 160 мм; aw3 = 200 мм; aw4 = 320 мм.

2.4 Диаметр вершин зубьев колес определяем по формуле:

dвыс = (z + 2 ) m, (16)

dвыс1 = (18 + 2 ) 4 = 80 мм, dвыс1 = (42+ 2 ) 4 = 176 мм,

dвыс2= (31+ 2 ) 4 = 132 мм, dвыс2 = (39+ 2 ) 4 = 164 мм,

dвыс3 = (29 + 2 ) 4 = 124 мм, dвыс3 = (41 + 2 ) 4 = 172 мм,

dвыс4 = (27 + 2 ) 4 = 116 мм, dвыс4 = (43 + 2 ) 4 = 180 мм,

dвыс5 = (35 + 2 ) 4 = 148 мм, dвыс5 = (55 + 2 ) 4 = 228 мм,

dвыс6 = (28 + 2 ) 4= 120 мм, dвыс6 = (62 + 2 ) 4 = 256 мм,

dвыс7 = (22+ 2 ) 4 = 96 мм, dвыс7 = (68+ 2 ) 4 = 280 мм,

dвыс8 = (66+ 2 ) 6 = 408 мм, dвыс8 = (34 + 2 ) 6 = 216 мм,

dвыс9 = (42+ 2 ) 6 = 264 мм, dвыс9 = (58 + 2 ) 6 = 360 мм,

dвыс10 = (20+ 2 )6 = 132 мм, dвыс10 = (80 + 2 ) 6 = 492 мм.

2.5 Диаметр впадин зубьев колес определяем по формуле:

dвп = (z - 2 ) m, (17)

dвп1 = (18 - 2 ) 4 = 64 мм, dвп1 = (42- 2 ) 4 = 160 мм,

dвп2= (31- 2 ) 4 = 116 мм, dвп2 = (39- 2 ) 4 = 148 мм,

dвп3 = (29 - 2 ) 4 = 108 мм, dвп3 = (41 - 2 ) 4 = 156 мм,

dвп4 = (27 - 2 ) 4 = 100 мм, dвп4 = (43 - 2 ) 4 = 164 мм,

dвп5 = (35 - 2 ) 4 = 132 мм, dвп5 = (55 - 2 ) 4 = 212 мм,

dвп6 = (28 - 2 ) 4= 104 мм, dвп6 = (62 - 2 ) 4 = 240 мм,

dвп7 = (22 - 2 ) 4 = 80 мм, dвп7 = (68 - 2 ) 4 = 264 мм,

dвп8 = (66 - 2 ) 6 = 384 мм, dвп8 = (34 - 2 ) 6 = 192 мм,

dвп9 = (42 - 2 ) 6 = 240 мм, dвп9 = (58 - 2 ) 6 = 336 мм,

dвп10 = (20 - 2 )6 = 108 мм, dвп10 = (80 - 2 ) 6 = 468 мм.

2.6 Ширину венца колеса определяем по формуле:

b2 = w, (18)

b2 = ,

b2 = ,

b2 = ,

b2 = .

шестерни:

b1 = b2 + (2…4)мм, (19)

b1 = 37,5 + 2,5 = 40 мм,

b1 = 48 + 2 = 50 мм,

b1 = 60 + 3 = 63 мм,

b1 = 96 + 4 = 100 мм.

3. Расчет шеек валов и подбор подшипников

3.1 Выбор материалов валов

Принимаем углеродистую сталь 45. Допускаемые напряжения на кручение [ф]к = 10…20 Н/мм2 ( при этом меньшие значения [ф]к - для быстроходного вала, большие - для тихоходного вала).

Определяем диаметр шеек валов одноступенчатого редуктора

d1 = (20)

d1 = d1 =

d1 = d1 =

Округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 6636-69 из ряда Rz 40: d1 = 30 мм; d1 = 40 мм; d1 = 45 мм; d1 = 67 мм.

Длины ступеней валов определяем графически.

3.2 Выбор подшипников

Для коробки скоростей с цилиндрическими прямозубыми передачами выбираем /6/ все подшипники одного типа для всех валов, в соответствии с прототипом станка и расчетами: тип - шариковые однорядные, серия - легкая, угол контакта - б = 11…16є, схема установки - враспор.

4. Проект шпинделя

4.1 Диаметр шейки шпинделя под передней опорой

dmin = (21)

dmin =

Вылет шпинделя задается в зависимости от параметров переднего конца для закрепления инструмента или приспособления, размеров уплотнений под подшипники, а также ширины первого подшипника. З начение вылета определяется графически.

Расстояние между опорами принимаем равным l = 3а, которое корректируется в результате прочерчивании всех элементов шпиндельной группы.

4.2 Диаметр переднего конца

dпк = ( 1,0…1,2 ) d, (22)

dпк = 1,1• 30 = 33 мм.

4.3 Диаметр шпинделя между опорами

dм = ( 0,9…1,0 ) d, (23)

dм = 0,95 • 30 = 28,5 мм.

4.4 Диаметр шпинделя в задней опоре

dз = ( 0,8…0,9 ) d, (24)

dз = 0,85 • 30 = 25,5 мм.

4.5 Параметр быстроходности

(d • n )max, (25)

где d - диаметр шейки шпинделя под передней опорой, мм;

n - частота вращения шпинделя, мин-1.

(30 • 315 ) = 9450 •10-5 мин-1.

Принимаем радиальное и осевое биение шпинделя 1,0 мкм /2/.

Диаметр шпинделя определяем по формуле:

d = (26)

где l - расстояние между опорами, мм.

Принимаем из прототипа станка l = 600 мм.

d =

Выбираем /2/ конструктивную схему шпиндельного узла в зависимости от параметра быстроходности:

Заключение

Разрабатываемая коробка скоростей горизонтально - фрезерного станка собрана в специальном корпусе, встроенном в станину станка.

Данная коробка скоростей разработана на основе сложенной структуры, что обеспечивает компактность привода и имеет значительно расширенный диапазон регулирования. В коробки скоростей используются связанные колеса и передвижные блоки зубчатых колес, более удобные для переключения подач, они также дают более высокий КПД и меньший уровень шума, по сравнению с другими способами переключения подач.

привод зацепление вал подшипник

Список используемых источников

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. В 3 т. Т. 2. - 5 -е изд. перераб. и доп. / В.И. Анурьев. - М.: Машиностроение, 1979. - 559 с.

2. Бурков А.А. Металлорежущие станки. Практикум: учеб. Пособие / А.А. Бурков, Е.Б. Щелкунов, С.В. Виноградов. - Комсомольск -на-Амуре: ГОУВПО « Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т», 2007. - 74 с.

3. Металлорежущие станки: В 2 т. / Н.С. Ачеркан, А.А. Гаврюшин, В.В. Ермаков и др.; Под ред. Н,С. Ачеркана. - М.: Машиностроение, 1965. - 625 с.

4. Проников А.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков / А.С. Проников. - 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1968. - 431 с.

5. Тарзиманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков / Г.А. Тарзиманов. - 3-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 288 с.

6. Шишкин Б.В. Курсовое проектирование: учеб. пособие / Б.В. Шишкин. - Комсомольск-на-Амуре:ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2005. - 127 с.

Размещено на Allbest.ru

...