Коробка скоростей вертикально-сверлильного станка
Вычисление предельных частот вращения, передаточных отношений. Кинематическая цепь движения станка. Расчетные и стандартные числа оборотов ступеней коробки скоростей и их процентные расхождения. Проверка по напряжениям изгиба. Модуль зубчатых передач.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.10.2014 |
| Размер файла | 727,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
[Введите текст]
Задание
Спроектировать коробку скоростей вертикально-сверлильного станка.
Диапазон материалов: сталь 10 - сталь 80.
Инструментальный материал быстрорежущая сталь.
Максимальный диаметр отверстия 50 мм.
1. Вычисление предельных частот вращения
Определим максимальную и минимальную скорости резания:
(1) - значения коэффициентов принимаем по справочнику Косилова.
, , , , , мин;
, где , , .
Вычислим минимальную скорость резания:
м/мин;
Вычислим максимальную скорость резания:
м/мин;
Вычислим минимальное количество оборотов
(2):
об/мин;
Вычислим максимальное количество оборотов
(3):
об/мин;
Определим диапазон регулирования частоты вращения исполнительного органа
(4):
;
Принимаем Z=12, .
Нормальный ряд частот вращения:
n1=250 об/мин;
n2=315 об/мин;
n3=400 об/мин;
n4=500 об/мин;
n5=630 об/мин;
n6=800 об/мин;
n7=1000 об/мин;
n8=1250 об/мин;
n9=1600 об/мин;
n10=2000 об/мин;
n11=2500 об/мин;
n12=3150 об/мин;
Структурная формула: .
Определим мощность резания:
(5), где
; (6)
(7)
КВт (8);
Мощность электродвигателя:
(9);
КПД кинематической цепи: (10),
где зрп - КПД ремённой передачи, зрп= 0,95;
ззп - КПД зубчатой пары. ззп =0,97, (3 пары);
зпк - КПД подшипников качения, зпк =0,99, (4 пары).
КВт;
Выбираем двигатель 4А112М2У3 с мощностью P=7,5 КВт, n=3000 об/мин.
2. Структурная сетка, график частот вращения, кинематическая схема коробки скоростей
Рисунок 1 - Структурная сетка
Рисунок 2 - График частот вращения
3. Расчет передаточных отношений
Передаточное отношение одиночной передачи определяется из уравнения кинематической цепи привода для минимальной частоты вращения шпинделя:
(11)
где nэ - частота вращения электродвигателя;
n1 - минимальная частота вращения шпинделя;
iРmin - минимальное значение i-групповых передач.
(12);
Для наиболее распространённого случая, когда зубчатые колёса в группе прямозубые, одного модуля и нарезаны без смещения исходного контура, числа зубьев ведущего Z и ведомого Z' колёс определяются соответственно по формулам:
(13) (14)
где a и b - взаимно простые числа, через которые выражается данное передаточное отношение, т.е.; ?Z - сумма чисел зубьев в рассматриваемой группе.
Двойной блок на втором валу:
(15)
(16)
Пусть ?Z = 90, что соответствует стандартному значению. При ?Z = 90 числа зубьев колес будут равны:
(17)
Тройной блок на третьем валу
(18)
(19)
?Z = 90, что соответствует стандартному значению. При ?Z = 90 и числа зубьев колес будут равны:
(20)
Двойной блок на третьем валу
(21)
(22)
?Z = 90, что соответствует стандартному значению. При ?Z = 90 и числа зубьев колес будут равны:
(23)
4. Кинематическая цепь главного движения станка
(24)
На основании кинематической цепи главного движения составляются все уравнения кинематического баланса:
Максимально допустимое отклонение:
(25)
(26)
Расчет отклонений по ступеням:
(27)
Таблица 1 - Расчетные и стандартные числа оборотов ступеней коробки скоростей и их процентные расхождения
|
Nст, об/мин |
Nрасч, об/мин |
% |
|
|
250 |
249,74 |
0,104 |
|
|
315 |
317,85 |
0,904 |
|
|
400 |
399,58 |
0,105 |
|
|
500 |
499,48 |
0,104 |
|
|
630 |
635,7 |
0,9 |
|
|
800 |
799,16 |
-0,125 |
|
|
1000 |
998,96 |
0,104 |
|
|
1250 |
1271,4 |
1,71 |
|
|
1600 |
1598,33 |
-0,104 |
|
|
2000 |
1997,92 |
-0,104 |
|
|
2500 |
2542 |
1,68 |
|
|
3150 |
3196,68 |
1,4 |
5. Предварительный расчет коробки скоростей
Необходимо определить диаметры валов, модули и напряжения, действующие в зубчатых зацеплениях.
При динамическом расчёте привода главного движения максимальный крутящий момент определяется по расчётной частоте его вращения, которая принимается равной первой ступени второй четверти диапазона регулирования скорости. В нашем случае это четвертая ступень.
Определение крутящих моментов действующих на валах коробки скоростей.
(28),
где Pi и ni - номинальная мощность и расчетная частота вращения i-ого вала.
(29),
где Рэ - мощность электродвигателя, кВт;
зобщ - к.п.д. коробки скоростей.
(30),
зр.п. = 0,96 - коэффициент ременной передачи;
зз.п. = 0,98 - коэффициент цилиндрической зубчатой передачи;
зподш = 0,99 - коэффициент подшипников качения.
об/мин КВт;
об/мин КВт;
об/мин КВт;
об/мин КВт;
об/мин КВт;
;
;
;
;
;
станок скорость коробка передача
(31),
где di - диаметр рассчитываемого вала, мм; [фкр] = 12 МПа - допускаемое напряжение кручения.
мм;
принимаем мм;
принимаем мм;
принимаем мм;
6. Расчет зубчатых передач
В качестве материала для расчета зубчатых колес принимаем Сталь 12ХН3А, 7степени точности, ГОСТ 4543-71, цементация.
Ув = 920 Мпа - предел прочности при растяжении;
ут = 700 Мпа - предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений;
HRCэ = 56-63;
уH lim b = 1362 Мпа - предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений;
уF lim b = 780 Мпа - базовый предел изгибной выносливости
Определим модуль зубчатых передач
Для всех передач одного зубчатого блока принимают один модуль, поэтому расчёту подлежит только самая малая шестерня блока.
(32),
где ТFi - расчетный крутящий момент, Н·м;
(33),
где КFv = 1,2 - коэффициент, учитывающий динамические нагрузки для седьмой степени точности;
КFв = 1,18 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;
ш = 8 - коэффициент ширины зуба;
z - число зубьев рассчитываемой шестерни;
YF - коэффициент учитывающий форму зуба;
уFp - допускаемое напряжение изгиба, Мпа.
(34),
где уF lim b = 780 Мпа - базовый предел изгибной выносливости,
SF = 1,95 - коэффициент безопасности,
КFc = 0,8 - коэффициент, учитывающий влияние одностороннего приложения нагрузки;
КFl = 1,0 - коэффициент долговечности, зависит от n.
(35)
Для первого зубчатого блока Z= 30, YF = 11,93;
;
, принимаем .
Для второго зубчатого блока Z= 30, YF = 11,93;
;
принимаем .
Третий зубчатый блок Z= 30, YF = 11,93;
;
принимаем .
Окончательно принимаем .
Для дальнейшего конструирования коробки скоростей необходимо сопоставить полученный ранее диаметр вала и размеры шестерни, насаженной на этот вал. Необходимо, чтобы толщина стенки была не менее 2m.
(36)
где mi, zi,di - соответственно модуль, число зубьев и диаметр вала рассчитанной шестерни.
Проверка сошлась. мм.
Проверочный расчет зубчатых передач коробки скоростей предусматривает проверку зубьев ведущих шестерен на выносливость по напряжениям изгиба и по контактным напряжениям. Расчетные напряжения должны быть не больше допускаемых. Ширина венца мм для первого и второго зубчатого блока, для третьего зубчатого блока мм.
Рассчитываем зубчатые колеса ведущие на первую ступень второй четверти диапазона регулирования скорости n=500 об/мин.
Первый зубчатый блоке Z = 30:
Проверка по напряжениям изгиба:
(37), где
ТF - расчетный крутящий момент, Н·м;
YF - коэффициент учитывающий форму зуба
m - модуль вала рассчитанной шестерни, мм;
z - число зубьев вала рассчитанной шестерни;
b - ширина зубчатого венца, мм;
уFp - допускаемое напряжение изгиба, Мпа.
Мпа;
(38) - допускаемые напряжения;
Мпа;
186,52<320.
;
где бw - межосевое расстояние между валами, мм.
Мпа;
- допускаемые контактные напряжения;
Мпа;
531,23<1231,2 Мпа. Проверка сходится.
Второй зубчатый блок Z=30:
Мпа;
Мпа;
Мпа;
Мпа;
1150>528,91 Мпа - проверка сошлась.
Третий зубчатый блок Z=30:
Мпа;
Мпа;
365,66<432 Мпа - проверка сошлась
Мпа;
1242>744,192 - проверка сошлась.
Были проведены расчеты диаметров валов исходя из допускаемых напряжений при кручении, модули передач, а также осуществлена проверка зубчатых колес по касательным напряжениям и напряжениям изгиба, которая показала, что все напряжения находятся в допускаемых пределах. Колеса изготовим из стали марки 12ХН3А.
Заключение
В курсовом проекте была рассчитана коробка скоростей вертикально-сверлильного станка. Были определены технические характеристики станка. Были рассчитаны диаметры валов исходя из допускаемых напряжений при кручении, модули передач, а так же осуществлена проверка зубчатых колес по касательным напряжениям и напряжениям изгиба, которая показала, что все напряжения находятся в допускаемых пределах.
Список литературы
1. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т./ по ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерикова. - М.: Машиностроение. Т.1, 1985.
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя, т. 1.- М.: Машиностроение 1978.
3. Дунаев «Детали Машин» - учебное пособие для техникумов. «Высшая школа» 1984.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование коробки подач вертикально-сверлильного станка. Кинематика привода коробки скоростей. Кинематическая схема и график частот вращения. Определение крутящих моментов на валах. Расчет вала, подшипников, шпоночного соединения, системы смазки.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 01.05.2009Построение графика частот вращения шпинделя, определение числа зубьев передач. Разработка кинематической схемы коробки скоростей, измерение мощностей и передаваемых крутящих моментов на валах. Расчет подшипников качения, шлицевых и шпоночных соединений.
курсовая работа [318,7 K], добавлен 28.04.2011Модернизация коробки скоростей горизонтально-фрезерного станка модели 6Н82. Графика частот вращения шпинделя. Передаточные отношения, число зубьев. Проверка условий незацепления. Расчет зубчатых передач на ЭВМ. Спроектированная конструкция привода станка.
курсовая работа [12,0 M], добавлен 08.04.2010Расчёт конструкции коробки скоростей вертикально-сверлильного станка 2Н125. Назначение, область применения станка. Кинематический расчет привода станка. Технико-экономический анализ основных показателей спроектированного станка и его действующего аналога.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 14.06.2011Особенности и требования, предьявляемые к коробкам скоростей. Выбор оптимальной компоновки кинематической схемы привода станка. Подбор шлицевых соединений, подшипников, системы смазки для проектирования коробки скоростей вертикально-сверлильного станка.
курсовая работа [297,2 K], добавлен 22.09.2010Кинематический анализ коробки скоростей: построение стандартного ряда; определение функций групповых передач; составление структурной формулы. Определение числа зубьев групповых передач и действительных частот вращения шпинделя. Расчет приводной передачи.
курсовая работа [345,8 K], добавлен 16.08.2010Техническая характеристика вертикально-сверлильного станка 2Н135, используемого в мелкосерийном производстве, мастерских. Проведение кинематического расчета коробки скоростей, зубчатых передач. Характеристика валов, расчет шлицевых и шпоночных соединений.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.06.2012Общая характеристика радиально-сверлильного станка. Определение диапазона регулирования подач. Выбор элементов передающих крутящий момент. Расчет эффективной мощности коробки скоростей. Уточненный расчет второго вала. Разработка системы управления.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.01.2015Разработка коробки скоростей сверлильного станка со шпинделем и механизмом переключения скоростей. Построение структурной сетки и графика частот вращения шпинделя. Расчёт крутящего момента на валах и модуля зубчатых колёс. Построение эпюр моментов.
курсовая работа [902,3 K], добавлен 15.10.2013Техническая характеристика токарно-винторезного станка. Обоснование числа ступней скоростей. Выбор структуры привода. Построение картины чисел оборотов. Расчет модулей зубчатых колес. Описание конструкции коробки скоростей. Разработка систем смазки.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 27.06.2015Металлорежущий станок модели 7В36: предназначение, кинематическая схема. Расчет автоматической коробки скоростей: построение структурной сетки, графика чисел оборотов; определение чисел зубьев шестерен. Компоновка АКС с использованием фрикционных муфт.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 13.02.2011Режимы резания. Траектория движения инструментов. Определение комплекта инструментов. Кинематическая схема коробки скоростей. График частот вращения. Выбор двигателя. Выбор технологического оборудования. Краткая техническая характеристика станка.
контрольная работа [33,7 K], добавлен 09.10.2008Кинематический расчет коробки скоростей горизонтально-фрезерного станка. Выбор предельных режимов резания. Определение чисел зубьев передач. Расчет вала на усталостною прочность. Подбор подшипников расчетного вала, электромагнитных муфт и системы смазки.
курсовая работа [184,6 K], добавлен 22.09.2010Изучение процесса модернизации привода главного движения вертикально-сверлильного станка модели 2А135 для обработки материалов. Расчет зубчатых передач и подшипников качения. Кинематический расчет привода главного движения. Выбор электродвигателя станка.
курсовая работа [888,2 K], добавлен 14.11.2011- Проектировка коробки скоростей привода главного движения горизонтально фрезерного станка модели 6Н81
Кинематический и динамический расчет деталей привода горизонтально-фрезерного станка. Конструкция коробки скоростей. Расчет абсолютных величин передаточных отношений, модуля прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, валов на прочность и выносливость.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 02.01.2013 Коробка скоростей товарно-карусельного станка для обработки заготовок. Параметры обработки и механические свойства деталей механизма. Расчёт технических и кинематических характеристик. Силовой расчёт, расчёт шлицевых соединений и шпонок на прочность.
курсовая работа [188,8 K], добавлен 21.10.2012Исполнительные движения, структура станка. Определение передаточных отношений передач графоаналитическим методом, построение структурной сетки и графика чисел оборотов. Расчет зубчатых передач. Выбор материала валов. Подбор шпонок и шлицевых соединений.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.04.2016Маршрутный процесс изготовления детали. Расчет работоспособности зубчатых передач и шпоночных соединений коробки, шпинделя многошпиндельной коробки. Разработка технологического процесса обработка детали. Термодинамическое состояние токарного станка.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 23.12.2013Устройство, состав и работа фрезерного станка и его составных частей. Предельные расчетные диаметры фрез. Выбор режимов резания. Расчет скоростей резания. Ряд частот вращения шпинделя. Определение мощности электродвигателя. Кинематическая схема привода.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 20.01.2013Проектирование привода главного движения вертикально-фрезерного станка на основе базового станка модели 6Т12. Расчет технических характеристик станка, элементов автоматической коробки скоростей. Выбор конструкции шпинделя, расчет шпиндельного узла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 22.04.2015
