Конструирование переборной коробки

вид сверху силы.frw

Спецификация.spw

Пояснительная записка
Прокладка уплотнительная
Болт М5х20 ГОСТ 7785-81
Болт М6 х 28 ГОСТ 7798-70
Болт М8 х 30 ГОСТ 7796-70
Болт М10 х 35 ГОСТ 15589-70
Винт М2 х 5 ГОСТ 17473-80
Винт М3 х 7 ГОСТ 17475-80
Винт М3 х 11 ГОСТ 17473-80
Винт М4 х 10 ГОСТ 17473-80
Винт М8 х 20 ГОСТ 11738-84
Гайка М5 ГОСТ 15526-70
Гайка М6 ГОСТ 5915-70
Гайка М12 ГОСТ 5916-70
Гайка накидная 10-022 ГОСТ 13957-74
Гайка М80 х 2 ГОСТ 11871-88
Кольцо 20 ГОСТ 13941-86
Кольцо 30 ГОСТ 13941-86
Кольцо 19 ГОСТ 13942-86
Кольцо 50 ГОСТ 13942-86
Кольцо 60 ГОСТ 13942-86
Мaнжета 1-120 х 145-1 ГОСТ 8752-79
Подшипник 1000901 ГОСТ 8338-75
Подшипник 104 ГОСТ 8338-75
Подшипник 106 ГОСТ 8338-75
Подшипник 1000911 ГОСТ 8338-75
Подшипник 46215 ГОСТ 831-75
Подшипник 46220 ГОСТ 831-75
Шайба 2 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 3 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 5 ГОСТ 11371-78
Шайба 6 ГОСТ 11371-78
Шайба 2.10 ГОСТ 11371-78
Шайба 12 Н ГОСТ 6402-70
Шпонка 3 х 3 х 8 ГОСТ 23360-78
Шпонка 3 х 3 х 20 ГОСТ 23360-78
Шпонка 6 х 6 х 21 ГОСТ 23360-78
Шпонка 6 х 6 х 30 ГОСТ 23360-78
Шпонка 12 х 8 х 28 ГОСТ 23360-78
Шпонка 14 х 9 х 36 ГОСТ 23360-78
Шпонка 22 х 14 х 63 ГОСТ 23360-78
Штуцер 1-10-022 ГОСТ 8734-75

ПЗ.doc

Данный курсовой проект посвящен разработке элементов главного движения станка с компьютерным управлением.
К основным факторам влияющим на развитие станкостроения можно отнести:
повышение скорости резания до уровня максимально допустимого с точки зрения безопасности работы станка; согласно европейским нормам такие скорости превосходят 1000 ммин (в настоящее время до 100 000 ммин) а процесс получил название «обработка со сверхвысокими скоростями»;
обработку лучом лазера используемым в качестве инструмента;
обработку без использования смазывающе-охлаждающих технологических средств (СОТС) являющихся одним из основных источников загрязнения окружающей среды;
точную обработку деталей из закаленных сталей на токарных станках позволяющую исключить дорогостоящий и экологически грязный процесс шлифования.
Создание современных точных и высокопроизводительных металлорежущих станков обуславливает повышенные требования к их основным узлам. В частности к приводам главного движения и подач предъявляются требования по увеличению жёсткости повышению точности вращения валов шпиндельных узлов. Станки должны обеспечивать возможность высокопроизводительного изготовления без ручной последующей доводки деталей удовлетворяющих современным непрерывно возрастающим требованиям к точности. Современные металлорежущие станки характеризуются весьма высоким техническим уровнем по сравнению с другими технологическими машинами.
К приводам главного движения предъявляют следующие требования: обеспечение необходимой мощности резания сохранение постоянства мощности резания в коробках скоростей и крутящего момента обеспечение заданного диапазона регулирования скорости высокий КПД надёжность простота обслуживания и малые размеры.
Производство и технологические возможности станка должны быть максимально адаптированы к требованиям потребителя. Один из путей удовлетворения этих требований — удешевление станков на основе их агрегатирования т.е. применения нормализованных модулей. При создании современного станочного оборудования многими ведущими станкостроительными фирмами используется агрегатно–модульный принцип проектирования который позволяет повысить технологические возможности выпускаемого оборудования и снизить его стоимость. Этот принцип используется при разработке отдельных станков (в виде сочетания конструктивных модулей) и автоматизированных комплексов (в виде технологических модулей). Такой подход традиционно использовался и используется при производстве агрегатных станков однако в последние годы он распространяется и на производство ГПМ и ГПС. Это связано с появлением на рынке высококачественных комплектующих (винтовые пары шпиндельные узлы направляющие несущие конструкции из легких сплавов системы управления) с использованием которых можно относительно просто разработать станок потребной конфигурации. В качестве примеров такой разработки можно привести компоновки токарных многоцелевых станков.
При проектировании модуля устанавливаются необходимые функции компоновка станка и состав модулей. Производится определение функциональных подсистем заданного модуля его блок-схемы структуры основных технических характеристик и уточнение компоновки. На основании этого разрабатываются кинематическая схема и конструкция модуля с проведением необходимых проектных и проверочных расчетов.
Анализ конструкции обрабатываемых деталей уточнение маршрутной и операционной технологии изготовления детали-представителя.
1 Анализ технологического назначения проектируемого станка
Данная деталь является корпусной (рисунок 1).
Масса заготовки не более 27кг КИМ не менее 03 заготовка штамповка.
Деталь называется «Корпус уплотнения» первоначально предложенный состав материала стали очень сложный и содержит много компонентов что свидетельствует о том что деталь ответственная и имеет важное значение в сборке готовой конструкции или узла.
В детали имеется множество отверстий симметричных и асимметричных относительно осей ряд канавок на наружной и внутренней поверхностях что усложняет обработку.
Материал детали: жаропрочная сталь 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш относится к труднообрабатываемым материалам МПа.
Габаритные размеры: Dma Dmin= 1462 мм а наименьший диаметр который необходимо обработать составляет 3мм.
Процентное содержание элементов:
) корпус и крышки реакторных установок на АЭС;
) корпусные детали авиационного назначения;
Рис.1 Эскиз детали представителя
2. Анализ технологического процесса изготовления заданных деталей
Маршрутная карта из технологического процесса рассмотрена в таблице 1.
В данной маршрутной карте присутствуют следующие виды обработки: токарная в том числе с ЧПУ сверлильная шлифовальная фрезерная долбежная.
Деталь-представителя выполняется по седьмому и восьмому квалитету точности. Шероховатость точных поверхностей Ra=08мкм остальных Ra=32мкм. Суммарная погрешность формы и расположения оценивается торцевым биением равным 002мкм допуском параллельности 003мкм и позиционным допуском равным 015мкм.
Маршрут обработки по базовому технологическому процессу
Наименование операции
Оборудование модель станка
Заготовка (штамповка термообработка)
Контроль магнитопорошковый
3. Разработка предложений по изменению маршрутной технологии изготовления детали-представителя
В ходе анализа маршрута обработки по базовому технологическому процессу были введены следующие коррективы.
Максимально сконцентрированы операции.
Объединены операции выполняемые на одних и тех же поверхностях с целью выполнить максимальное количество операций за одну установку т.е. повысить производительность. Подробно это можно увидеть в таблице 2.
Уточненный маршрут обработки
Разрабатываемый станок
В качестве основного станка для обработки принят станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной с ЧПУ модели 600VT Стерлитамакского М.Т.Е.
Выполняемые переходы обработки на проектируемом станке.
Фрезерование торцевое
Сверление координатное.
Точение продольное поперечное (получистовое).
Определение основных технических характеристик модуля
1. Основные технологические условия использования
К этим условиям относятся:
обрабатываемые материалы и их предельные характеристики
- конструкционные стали sв = 900МПа;
основные переходы обработки
- точение продольное и поперечное торцевое фрезерование сверление;
- чистовая с глубиной резания t = 1 мм
вид материала режущей части инструментов –твердый сплав
- предельные диаметры обработки dmax = 9 мм dmin =3 мм.
2. Характерные сочетания технологических условий.
К этим сочетаниям относятся условия определяющие vmin Sma
3. Определение значений предельных режимов резания и наибольшей (расчетной) эффективной мощности.
Ввиду того что мы разрабатываем привод главного движения операции точения далее не рассматриваем.
Скорость резания V ммин и подача S ммоб определяется по таблице 4[6] согласно установленным характерным условиям обработки. Для сверления жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш d=7 мм цельными твердосплавными сверлами назначаем V = 15 ммин S = 002 ммоб.
Нарезание резьбы осуществляется метчиком d=4мм скорость резания V ммин и шаг резьбы Р ммоб определяется по таблице 1[6] согласно установленным характерным условиям обработки. Для нарезания жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш цельными твердосплавными метчиками назначаем V = 73 ммин Р=05 ммоб.
Подача на зуб фрезы S ммзуб и скорость резания V ммин определяется по таблице 1[6] согласно установленным характерным условиям обработки детали. Для фрезерования жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш наибольший диаметр фрезы dmax = 07 ×В (где В -наибольшая ширина детали)=07*86 мм dmin = 5 мм. При использовании торцевой фрезы примем подачу на зуб равной S=01 ммзуб скорость резания V=70 ммин.
Наибольшее (расчетное) значение эффективной мощности резания определяется при помощи программы «Rezim» [6] для условий обработки соответствующих vmin. При фрезеровании жаропрочной стали (sв = 900 МПа) заготовки c диаметром d =6 мм твердосплавным инструментом S = 01 ммзуб V = 70 ммин эффективная мощность резания Nэф =82 кВт.
Наименьшее (расчетное) значение эффективной мощности резания определяется при помощи программы «Rezim» [6] для условий обработки соответствующих vmax. При сверлении жаропрочной стали (sв = 900 МПа) заготовки c диаметром d= 9 мм твердосплавными сверлами S = 002 ммоб V = 15 ммин эффективная мощность резания Nэф = 0160 кВт.
4. Определение расчетных значений технических
характеристик модуля
Предельные значения частоты вращения шпинделя определяются по формулам (1) и (2):
В данном случае лимитирующими частотами вращения являются при фрезерной обработке при сверлении.
Принимаем =500 обмин и =3715 обмин.
Максимальный и минимальный диаметры обработки взяты непосредственно с чертежа детали-представителя.
Диапазон регулирования двигателя:
Мощность приводного электродвигателя
где h - к.п.д. привода ориентировочно h = 08; kп – допускаемый коэффициент перегрузки двигателя kп = 125; при указанных коэффициентах Nэл = Nэф.
Способ регулирования частот вращения шпинделя выбирается с учетом структуры модуля и алгоритмов его работы. В случае ступенчатого регулирования с учетом плавности регулирования характеризуемой знаменателем геометрической прогрессии ряда частот вращения шпинделя j находится количество ступеней частот вращения шпинделя.
На основании полученных данных выбираем двигатель постоянного тока модели 2ГТ-9. Основные характеристики приведены в таблице3.
Основные технические характеристики двигателя 3ГТ-9
Анализ технических характеристик модулей аналогичных станков.
Анализ технических характеристик модулей аналогичных станков приведен в таблице 4.
Технические характеристики модулей аналогичных станков
Способ регулирования
частот вращения шпинделя z (количество передач)
Пределы частот вращения шпинделя
Мощность главного привода
Анализ структуры модуля станка.
С учетом рассмотрения структуры модулей станков аналогов и определения переходов которые необходимо выполнить на проектируемом станке проводим анализ структуры проектируемого модуля (Таблица 5).
Анализ структуры модуля станка
Проектируемый станок
Комбинированный модуль главного вращательного движения и поступательного движения вертикальной подачи
Фрезерование плоскостное
7. Уточнение технических характеристик проектируемого модуля станка
На основании сведений полученных для модуля станка-аналога проводится корректировка расчетных значений технических характеристик проектируемого модуля. С учетом опыта проектирования современных аналогичных станков и применения прогрессивного режущего инструмента допускается увеличение значения наибольшей расчетной частоты вращения шпинделя на 25 – 50 % . Если расчетное значение Nэл превышает мощность электродвигателя соответствующего модуля станка-аналога целесообразно для проектируемого модуля принять ее по станку–аналогу.
Выводы: сравнивая технические характеристики проектируемого станка и станков-аналогов видно что у проектируемого модуля диапазон вращения шпинделя уменьшен во много раз(по сравнению со станком модели 2C132ПМФ2) и мощность привода меньше что обеспечивает экономию энергии.
Определение компоновок станка и модуля.
Для станка наиболее выгодно применение консольной компоновки. В этом случае станок занимает на 35 – 40 % меньшую площадь чем при портальной компоновке. В качестве компоновки привода шпинделя принимаем встроенную компоновку (указано в задании на проектирование). При неразделенном приводе отсутствует отдельная коробка скоростей а зубчатые передачи служащие для изменения общего передаточного отношения располагаются в шпиндельной бабке (рис3). В этом случае шпиндельная бабка может называться коробкой скоростей. Коробка скоростей (КС) показанная на рис. 3 в зависимости от положения зубчатых блоков позволяет получить необходимое число различных частот вращения шпинделя. По сравнению с разделенным привод упрощается но ухудшается плавность вращения шпинделя так как обычно применяется зубчатая (иногда косозубая) передача на шпинделе; ременную передачу применить сложно. Кроме того тепло выделяемое в коробке скоростей отрицательно сказывается на работе шпиндельного узла.
1. Компоновка проектируемого станка.
Современные станки средних размеров имеют как правило оригинальную компоновку позволяющую повысить их жесткость улучшить защиту направляющих и винтовых передач обеспечить свободный доступ к инструменту и приспособлениям повысить безопасность работы. В большинстве случаев станки с вертикальной осью шпинделя имеют компоновки следующих типов: наклонную горизонтальную или угловую по отношению к шпинделю расположением станины.
Компоновка проектируемого станка схожа с компоновкой многоцелевого станка модели 2С132ПМФ2 общий вид которой представлен на рисунке 2.
Рисунок 2. Компоновка станка 2С132ПМФ2.
На рисунке 2 показаны важнейшие узлы станка.
- шпиндельная головка
- механизм автоматической смены инструментов.
2. Компоновка модуля главного движения проектируемого станка
В соответствии с заданием рассмотренными в пункте 3 преимуществами и недостатками компоновок принципиальная кинематическая схема привода будет иметь вид показанный на рисунке 3.
– корпус; 2 - подмоторная плита; 3 – двигатель; 4 - шпиндель
Рис. 3. Компоновка модуля станка
Структура привода проектируемого модуля: нормальная.
Для нормальной множительной структуры характерны: небольшая стоимость высокие КПД и жесткость характеристики возможность получения постоянства мощности на всем диапазоне регулирования.
Определение функциональных подсистем проектируемого модуля и разработка его структуры.
Конечная цель данного этапа разработать структуру модуля но перед этим нам необходимо наметить требования к выполнению переходов при изготовлении деталей в целях повышения технологических возможностей проектируемого оборудования. Рассмотрим переходы выполняемые на разрабатываемом станке в схеме формообразования (таблица 6).
Схемы формообразования
1. Определение функциональных подсистем модуля
С учетом особенностей конструкции кинематики анализируемого станка и управления его работой при выполнении заданных переходов (таблица 5) и с использованием классификации (Приложение 1) определены функциональные подсистемы модуля станка-аналога (табл.7 ).
Состав функциональных подсистем анализируемого
модуля станка аналога (600 VT)
РД1 [(1ПО1) ВН11 РБ11]
ПМ1[ВП12 (1ПО1)( 1РД1)( 1СД1)]
После определения функциональных подсистем станка аналога с использованием классификации (Приложение 1) [2] сделаны следующие изменения в подсистемах:
) при обеспечении пуска и остановки( ПО) добавлена подсистема (УП21) постоянного ускорения где индекс (21) означает что в подсистеме с программно-адаптивным (интеллектуальным) управлением целевые функции управления обеспечивают требуемые параметры движений и высокую производительность обработки;
) при обеспечении пуска и остановки( ПО) добавлена подсистема (ТБ21) торможения с бесступенчатым изменением замедления;
) при обеспечении скорости движения( CД) добавлена подсистема (ИС21) изменения скорости в процессе обработки с бесступенчатым изменением. Подробно функциональные подсистемы разрабатываемого модуля представлены в таблице 8.
Состав функциональных подсистем разрабатываемого
ПО1 (П11 УБ21 ТБ21 О11)
С учетом указанных функциональных подсистем модуля разрабатывается его блок-схема и структура.
2. Разработка блок-схемы и структуры модуля
С учетом станка-аналога и установленного состава функциональных подсистем разработана блок-схема модуля (рис.4).
Для повышения точности управления целесообразно информацию о скорости движения получать непосредственно с исполнительного органа станка.
Структура модуля главного движения разработана с учетом блок-схемы и особенностей выполнения перехода обработки (рис. 5).
На следующем этапе проектирования при разработке кинематической схемы структура модуля может быть уточнена с учетом целесообразности применения его составных частей.
Алгоритмы выполнения переходов
Алгоритм выполнения перехода
Изменение частоты вращения шпинделя в процессе резания с учетом оптимальной температуры резания для обеспечения высокой производительности обработки
Повышение стойкости и точности изготавливаемых деталей.
Разработка кинематической схемы привода
модуля главного движения
1.Определение диапазонов регулирования с постоянной мощностью и постоянным моментом
Диапазон регулирования с постоянной мощностью:
где b=4 для многоцелевых станков.
Диапазон регулирования с постоянным моментом:
2. Определение диапазонов регулирования двигателя
по полю с постоянной мощностью
Диапазон регулирования двигателя по полю с постоянной мощностью определяется по формуле:
3. Определение знаменателя ряда регулирования и числа ступеней переборной коробки
Первоначально знаменатель ряда принимается равным диапазону регулирования двигателя по полю с постоянной мощностью .
Расчётное число ступеней коробки определяется по формуле:
Полученное расчётное число ступеней коробки округляется в большую сторону до целого числа: =3.
Уточняем знаменатель ряда регулирования:
4. Уточнение характеристик электродвигателя
Уточнение диапазона регулирование электродвигателя:
С уменьшением знаменателя ряда частот коробки диапазон регулирования привода по полю может быть уменьшен до значения поэтому максимальная частота вращения электродвигателя снижается:
Минимальная частота вращения электродвигателя определяется диапазоном регулирования привода с постоянным моментом:
5. Определение характерных частот вращения шпинделя
6. Определение компоновки АПК и построение структурной сетки
Для полученного числа ступеней коробки наиболее предпочтительным является использование компоновки
Данный вариант позволяет спроектировать привод с наименьшим числом валов минимальными массой и габаритами. Структурная сетка представлена на рис 6.
Рисунок 6. Структурная сетка
Кинематическая схема разрабатываемого привода изображена на рис.7. Двигатель соединяется с валом при помощи ременной передачи. Переключение передач осуществляется вилками.
Рисунок 7. Кинематическая схема
Далее строится график частот вращения валов разрабатываемого привода (рис.8).
Рисунок 8. График частот вращения валов
Используя график определяем передаточные отношения привода.
6.1 Проверка кинематического расчёта.
После построения графика частот нам необходимо убедиться что коробка скоростей работает правильно т.е. изменение скоростей на выходном валу от до реализуется без «разрывов» для этого проводится уточняющие расчеты:
Полученные данные свидетельствуют о том что при изменении частоты данная мехатронная система будет работать без «разрывов».
Аналогично проводим уточнение для частоты :
Вывод аналогичен – «разрыв» на данном участке диапазона регулирования отсутствует.
6.2. Расчет чисел зубьев колес
Для передачи сумму зубьев определяем табличным методом из условия что число зубьев шестерни должно находиться в пределах от 18 до 20 .
Отсюда передаточное число определяется по формуле
По полученным данным выбираем из таблицы 1[3] общий вариант Sz1=50 при этом находим числа зубьев .
В ходе дальнейших расчетов выбирая необходимую сумму чисел зубьев было установлено что данную конструкцию с полученными диметром колес межосевым расстоянием собрать невозможно эту задачу мы решаем увеличивая сумму чисел зубьев.
Для первой группы передач
Для понижающих передач находятся передаточные числа
Для u1 i2 по таблице 1[3] находится общий вариант Sz1 =70 при этом определяются числа зубьев 2743.
Определяются числа зубьев остальных колес:
Для второй группы передач
Для понижающей передачи находится передаточное число
Для u3 i4 по таблице находится общий вариант Sz2 = 88 при этом находятся числа зубьев 34 44.
для передачи i4 z10= 44 z11 = 88 – 44 = 44.
6.3. Проверка кинематического расчёта.
Определяются фактические частоты вращения с учётом принятых чисел зубьев [3]:
При данных числах зубьев обеспечивается перекрытие частот n2 n3 без разрывов в графике частот.
Условие jпк = 095 × R эР (8) должно выполняться
5>158 на 5% следовательно условие выполняется.
7. Проектирование автоматической переборной коробки
7.1. Расчёт мощностей на валах
Мощность на первом валу:
Мощность на втором валу:
Мощность на третьем валу:
В приведенных выше формулах
- кпд подшипников(пары подшипников) качения =0995;
- кпд зубчатой передачи =097 099 принимаем =099.
7.2. Расчёт максимальных моментов на валах
Момент на i-том валу:
где -расчётная частота на i-том валу.
Момент на валу электродвигателя:
Момент на первом валу:
Момент на втором валу:
Момент на третьем валу:
7.3. Расчёт минимальных диаметров валов
Минимальный диаметр вала определяется в зависимости от крутящего момента на нём:
где - допустимое напряжения на кручение;=10 15 Нмм2.
Получаем минимальные диаметры валов:
7.4.Расчет зубчатых передач
Расчет веду по самой нагруженной передаче i1 или i3 (т.к. они равны). Как видно из графика (См. рис. 8) максимальный момент на валах возникает при работе двигателя на номинальной частоте следовательно на этой частоте и ведем расчеты.
Выбор материала и определение допускаемых напряжений:
Выбираем для изготовления зубчатых колес сравнительно недорогую легированную Сталь 40Х со следующими характеристиками ( таблица 9) .
Характеристики материалов.
Предел текучести sт МПа
Допустимые контактные напряжения:
Так как НВHB 350 то:
где = - предел контактной выносливости по поверхности зуба.
- коэффициент безопасности рекомендуют принимать ; принимаем .
Принимаем =125*500=625МПа.
Максимальные допустимые напряжения изгиба(22):
где - рекомендуют ; принимаю ;
- коэффициент долговечности принимаем ;
- коэффициент реверсивности нагрузки так как редуктор не реверсивный то принимаем ;
7.5. Расчёт модулей для зубчатых колёс
Модуль передачи [6]:
где - межосевое расстояние.
Проектировочный расчет межосевого расстояния по условию контактной прочности:
где Ка – объединенный коэффициент Ка=495
u – передаточное отношение u=08
КНВ – коэффициент учитывающий распределение нагрузки по ширине венца КНВ=106
– относительная ширина венца для станков рекомендовано =02.
Проектировочный расчет модуля зубчатой передачи по напряжениям изгиба [4]:
где – коэффициент распределения нагрузки между зубьями и коэффициент динамической нагрузки =112 =101;
- коэффициент формы зуба =405.
=25 (по таблице 85 [4]).
Модуль из расчета по напряжениям изгиба:
Модуль из расчета по контактным напряжениям: мм. Принимаем m=3 мм.
7.6 Геометрический расчет зубчатых передач.
Межосевое расстояние находим по формуле (27):
Ширина зубчатого венца:
Ширину венца колеса при прямозубой передаче принимаем равной ширине венца шестерни
Делительные диаметры колес зубчатого зацепления [3]:
Для каждой группы передач проведем расчеты подставляя имеющиеся данные в формулы (27) – (34) полученные данные заносим в таблицу 10.
Геометрический расчет зубчатых передач
8 Предварительное конструирование коробки передач
На рисунке 10 представлена основная компоновка привода модуля главного движения.
Рис. 10. Компоновка модуля
При построении компоновки модуля необходимо выдерживать размер зазора а между поверхностью вала и венцом зубчатого колеса в пределах 3 5мм. В пределах 5-10 мм необходимо выдерживать зазор b между венцом зубчатого колеса и корпусом.
9 Проектирование валов
На рис. 11 представлен эскиз первого вала. Диаметр под подшипники принимаем .
Рис. 11. Эскиз первого вала
На рис. 12 представлен эскиз второго вала. Диаметр под подшипники принимаем .
Рис.12 Эскиз второго вала
9.1 Проектирование шпинделя
Для проектного расчёта шпинделя воспользуемся программой “Stankin SPINDL”. Выбираем шпиндель для фрезерных станков по ширине стола 630мм. Максимальная частота вращения для шпинделя (рис. 13).
Рис. 13. Проектирование переднего конца шпинделя и расчет быстроходности
Выбор опор осуществляется из расчета быстроходности радиальной жесткости и возможностей температурной компенсации (рис. 13).
Рис. 14. Проектирование опор шпинделя
Рис. 15. Эскиз шпинделя
Эскиз шпинделя представлен на рис.15. При проектировании шпиндельного узла в схему опор внесены некоторые конструктивные изменения.5.10 Разработка схемы свёртки валов
Определяющей размерной характеристикой данного станка является размер H – вылет шпинделя. При разработке свертки валов был учтен размер вылета шпинделей станков аналогов (например для ГДВ500 он составляет 480мм).
Рис. 15. Схема свертки валов
Рис. 16. Схема свертки валов с указанием действующих сил
На рис. 16 приведена схема свертки с указанием направления сил действующих на валы.
Проверочный расчет деталей
1 Проверочный расчёт зубчатых передач
Проверочные расчеты зубчатых передач произведём в программе «Komp_IR» (рис. 18-22).
Рис.18 проверочный расчет для передачи ip
Рис.19. Проверочный расчёт 1-й зубчатой передачи
Рис.20. Проверочный расчёт 2-й зубчатой передачи
Рис.21. Проверочный расчёт 3-й зубчатой передачи
Рис.22. Проверочный расчёт 4-й зубчатой передачи
Условия контактной и изгибной прочности выполняются. Данная передача работоспособна при данных режимах нагружения. Также во всех случаях выполняется условие при котором происходит достаточное нагружение зубчатых колес: .
2 Расчет сил действующих на валы
Окружная сила определяется по формуле:
где - передаваемый момент
- делительный диаметр.
Радиальная сила определяется по формуле:
где - угол подъема зуба
На рис. 23 приведена схема сил действующих на валы привода.
Рис. 23. Расчетная схема валов
3 Проверочный расчет промежуточного вала (вал II)
Рис. 24. Расчётная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов
Реакции в плоскости XOZ:
Реакции в плоскости XOY:
Расчёт изгибающих моментов в плоскости XOZ:
Расчёт изгибающих моментов в плоскости YOZ:
Эпюры изгибающих и крутящих моментов представлены на рис. 24. Сечение D является опасным сечением.
4 Определение фактического запаса прочности вала
Коэффициент запаса рассчитывается по формуле:
где - коэффициент запаса по контактным напряжениям
- коэффициент запаса только по изгибным напряжениям.
- амплитуды переменных составляющих циклов напряжений;
- постоянные составляющие циклов напряжений;
- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;
(при расчёте шлицевых соединений по внутреннему диаметру) [4 стр.360];
- масштабный фактор; [4 таб. 16.4]
- фактор шероховатости поверхности; [4 таб. 16.4]
- коэффициенты корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости;
Предел выносливости вала в самом нагруженном сечении больше допускаемого и превышает почти в два раза из за конструктивных особенностей разрабатываемого модуля.
5 Проверочный расчёт шпинделя
Проверочный расчет на жесткость произведем в программе «SPINDL». На рис. 29 показан результат расчёта.
Рис. 25. Расчёт жёсткости шпинделя
Допускаемые перемещения по осям:
Перемещения по осям меньше допускаемых следовательно условие жесткости шпинделя выполняется.
6 Проверочный расчёт шлицевых соединений
Проверку произведем в программе «KOMP_IR». Результаты расчетов приведены на рис. 26.
Рис. 26. Расчёт шлицевого соединения
Так как расчётное напряжение смятия меньше допускаемого то шлицевое соединение выдержит нагрузку.
При выполнении курсовой работы были разработаны элементы эскизного и технического проекта модуля главного движения многоцелевого станка с числовым программным управлением с учетом повышения производительности. В ходе проектирования определены технологическое назначение станка основные функциональные подсистемы модуля и его структура компоновка станка и модуля а также разработана кинематическая схема модуля. Для модуля привода главного движения станка выполнен чертеж общего вида коробки передач со шпинделем.

общий вид, вилка.cdw

вид сверху.cdw

главный вид. .cdw

Технические требования
Обеспечить зазор крышек 0
Обеспечить на конце шпинделя предварительный натяг 14 осевой нагрузки подшипникового
Необработанные наружные поверхности модуля покрыть се-
рой эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76
а внутренние необработанные
поверхности красной эмалью ПФ-117 ГОСТ 6465-76.
Плоскость разъема коробки передач покрыть тонким слоем герметика
В коробку передач залить масло индустриальное И-30А ГОСТ 20799-75
Проверить вручную плавность вращения валов.
Коробку передач обкатить без нагрузки при частоте вращения
n=2000 обмин в течение 3 часов.
После обкатки масло в модуле заменить.