Проектирование коробки передач вертикально-фрезерного станка

после содержания.docx

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.
В большинстве станков в качестве привода главного движения применяют коробки передач со ступенчатым регулированием частоты вращения соединённые с асинхронным электродвигателем. 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.
Для обработки на станках деталей машин с разными размерами и режущим инструментом с различными режущими свойствами при большом числе технологических операций для получения оптимальных режимов резания необходимо изменять частоты вращения шпинделя в пределах от nmin до nmax.
Вертикально-фрезерный станок с крестовым столом предназначен для обработки плоских поверхностей из стали чугуна легких сплавов торцевыми концевыми и фасонными фрезами.
У вертикальных бесконсольных фрезерных станков крестовой стол расположен на неподвижной станине и может перемещаться в продольном и поперечном направлениях. На этих станках можно обрабатывать большие и тяжелые заготовки в условиях единичного и серийного производства. Фрезерование производится главным образом торцовыми головками а также торцовыми цилиндрическими и фасонными фрезами.
Обоснование скоростной характеристики вертикально-фрезерного станка
По заданию требуется спроектировать коробку скоростей вертикально-фрезерного станка со следующими параметрами: φ=126; z=12; n=315 обмин.; nЭ=750 обмин. Определяем весь ряд частот вращения шпинделя по нормали Н11-1 и заносим в таблицу 1
Таблица 1- Ряд частот вращения шпинделя
Определяем скоростной диапазон коробки скоростей по формуле
где n12 и n1 берем по нормали Н11-1.
Для дальнейшего обоснования скоростной характеристики необходимо определить габариты обрабатываемых деталей.
1 Габариты обрабатываемых деталей
Выбираем станок аналог 654 безконсольный с крестовым столом. Размер рабочей поверхности стола 630×1600. Конус 7:24 № 50. Мощность электродвигателя P=13 кВт.
Предельные диаметры обработки для вертикально-фрезерных станков выбирается по соотношениям для торцевых фрез
где В – ширина стола мм. В=630 мм. Принимаем
Определение диапазон диаметров по формуле
2 Скоростная характеристика станка
Соответственно найденным предельным размерам вычислим пределы скоростей резания по формулам
где dmin и dmax - наименьший и наибольший размер обработки мм.
dm dma nmin =315 обмин. nmax =400 обмин.
Определим диапазон регулирования по скорости по формуле
Кинематический расчет привода
1 Структурная формула в развернутом виде
Выбираем последовательную схему привода и для z=12 и φ=126 составим оптимальную структурную формулу: z=31 23 26 где x3=6.
Кинематическая схема коробки скоростей представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Кинематическая схема коробки скоростей вертикально-фрезерного станка
2 Определение числа возможных вариантов
Число кинематически возможных вариантов найдем по формуле
где к – число групп передач.
Число конструктивных вариантов привода состоящего из групп передач рассчитывается по формуле
где m-число групп с одинаковым числом передач m=2.
Общее число вариантов равно
3 Построение структурной сетки
Построенная структурная сетка изображена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Структурная сетка для проектируемой коробки скоростей вертикально-фрезерного станка
4 Построение графика чисел оборотов
Построенный график чисел оборотов представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 – График чисел оборотов для проектируемой коробки скоростей вертикально-фрезерного станка
Обоснование мощности приводного электродвигателя
Для электродвигателя в приводе станка мощность вычисляем по формуле
где Nп – полезная мощность кВт;
– общий КПД привода;
NХ – мощность холостого хода (при Nп=0) кВт;
Полезную мощность в свою очередь находим из выражения
р - расчетная скорость вращения шпинделя ммин.
1 Расчетная скорость вращения шпинделя
Эта скорость рассчитывается из условия наибольшего использования мощности привода по формуле
где Dр nр – расчетные значения диаметров обработки и частот вращения шпинделя
Принимаем Dр =100 мм
где RD Rn – диапазоны диаметров и частот вращения. RD=1684; Rn=127.
Силы резания определяем при помощи аналитической программы на ЭВМ для расчетов режимов резания при фрезеровании. Окно с результатами расчета представлено на рисунке 4.
Рисунок 4 – Результаты расчета режимов резания при фрезеровании
По формуле 11 определяем расчетную скорость вращения шпинделя
По формуле 10 находим полезную мощность
2 Определим общий КПД привода
Общий КПД привода включает все потери на трение в передачах и опорах валов и определяется по формуле
где р. п. – КПД ременной передачи; р. п.=095.
З – КПД зубчатой пары; З=098.
П – КПД подшипников качения. П=099.
к – число валов в коробки передач; к=5.
n – среднее число подшипников на валу; n =2.
муф. - КПД электромагнитных муфт; муф.=098.
m – число электромагнитных муфт на валу; m=7.
3 Определение мощности холостого хода
Мощность холостого хода определяем по формуле
где dср. – средний диаметр всех валов привода мм;
- сумма расчетных частот вращения всех промежуточных валов обмин;
- расчетная частота вращения шпинделя обмин;
к1=15 20 – коэффициент повышения потерь на трение в шпиндельном узле; меньшее значение для опор качения;
к2=3 6 – коэффициент совершенства системы смазки (большие для смазки масляным туманом меньшие для систем принудительной смазки);
dшп. – расчетный диаметр шпинделя мм.
Расчетную частоту вращения шпинделя нашли в пункте 3.1
От этой частоты начинается расчетная ветка графика выделенная утолщенной линией на рисунке 2. Таким образом расчетные частоты вращения валов будут равны:
Для расчета мощности холостого хода производим предварительный расчет валов по формулам
- для сплошного вала (14)
- для полого вала (15)
где Np – мощность для эскизного проектирования кВт;
- расчетная частота вращения к- го вала обмин;
D - наружный диаметр полого вала мм;
- допускаемое напряжение среза;
d0 – диаметр отверстия шпинделя полого вала мм;
=04 055 – соотношение диаметров полого вала мм.
Мощность для эскизного проектирования принимаем в два раза больше полезной мощности NП.
По формулам 14 и 15 рассчитаем диаметры всех валов
Рассчитаем средний диаметр всех валов
Сумма расчетных частот вращения всех промежуточных валов
По формуле 13 определим мощность холостого хода
По формуле 9 рассчитаем необходимую мощность электродвигателя в приводе станка
Выбор электродвигателя главного движения производится из библиотеки программы КОМПАС – 3D V11 . При этом задаем интервал мощности число оборотов номинальное. После чего программа выдает тип трехфазного асинхронного двигателя мощность фактическую частоту вращения коэффициент полезного действия диаметр вала и массу электродвигателя. Окно с параметрами выбранного электродвигателя представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 – Выбор электродвигателя для главного привода станка
Выбираем в качестве электродвигателя главного движения асинхронный двигатель переменного тока АИР160S8 мощностью 75 кВт и номинальной частотой вращения 750 обмин.
Расчет чисел зубьев групповых передач
1 Количество зубьев для первой группы передач
Определяем число зубьев колес для первой группы передачи с imin принимают zmin = zдоп.=17. Таким колесом будет z1=17.
Участок графика частот вращения для первой группы передач представлен на рисунке 6.
Рисунок 6 – Участок графика частот вращения для первой группы передач
Число зубьев ведомого колеса найдем по формуле
где z1 – число зубьев ведущего колеса; z1 =17.
Находим сумму зубьев из выражения
Полученную сумму зубьев увеличиваем на 25% и уточняем по нормали
Определяем числа зубьев оставшихся в группе по формуле
где fn =250 обмин.; gn = 400 обмин.
2 Количество зубьев для второй группы передач
Для удобства расчетов чисел зубьев воспользуемся участком графика частот вращения для второй группы передач изображенным на рисунке 7.
Рисунок 7 – Участок графика частот вращения для второй группы передач
Число зубьев ведомого колеса найдем по формуле 16
Находим сумму зубьев по формуле 17
Полученную сумму зубьев увеличиваем на 25% и уточняем по нормали Н21-5 [2].
Определяем числа зубьев оставшихся в группе пар по формуле 18
3 Количество зубьев для третьей группы передач
Участок графика частот вращения для третьей группы передач представлен на рисунке 8
Рисунок 8 – Участок графика частот вращения для третьей группы передач
Полученную сумму зубьев увеличиваем на 25 % и уточняем по нормали Н21-5 [2].
При дальнейшем расчете реальных частот вращения шпинделя была обнаружена (в четырех частотах) ошибка большая чем допустимая. Кроме того некоторые зубчатые передачи не проходили по условию долговечности. Поэтому было принято решение о увеличении количества зубьев всех передач в полтора раза.
Расчетные параметры зубчатых колес вносим в таблицу 2.
Таблица 2 – Параметры зубчатых колес
Определение реальных частот вращения шпинделя
1 Расчет ременной передачи
Производится при помощи библиотеки расчетов Компас –Shaft – 2 D V6 для расчета механических передач в Компас – 3D V11.
Предварительное передаточное отношение
Таблица 3 – Проектный расчет клиноременной передачи
2 Расчет реальных частот вращения производится в Microsoft Office Excel
Допустимая ошибка между номинальной и расчетной частотой вращения находится по формуле
где φ – знаменатель ряда геометрической прогрессии частот вращения;
Расчет частот вращения изображен на рисунке 9.
Рисунок 9 – Расчет фактических частот вращения
Расчет зубчатых передач
1 Расчет крутящих моментов
Крутящие моменты на валах находим исходя из расчетных частот вращения по формуле
где NЭ – мощность выбранного электродвигателя кВт;
Согласно рисунку 3 КПД для каждого вала коробки можно определить по формулам:
где р.п. – КПД ременной передачи; р.п. =095.
подш. – КПД пары подшипников; подш. =099.
м. – КПД муфты; м. =098.
зуб.пер. – КПД закрытой зубчатой передачи; зуб.пер. =098.
Крутящий момент по формуле 20 равен:
на третьем и четвертом валу
2 Расчет сил действующих в зацеплении зубчатых передач и на шкиве ременной передачи
Окружная сила на шкиве ременной передачи определяем по формуле
где к – коэффициент динамичности нагрузки к=11 13;
Мкр1 – расчетный крутящий момент на первом валу Мкр1 =16472 Н м;
D – диаметр шкива на 1-ом валу D=01 м.
Радиальная сила давления со стороны шкива на вал равна
где Sс – начальная сила натяжения ремня Н;
α – угол обхвата на ведущем шкиве град.
Начальная сила натяжения ремня определяется по формуле
где e =27 – основание натурального логарифма;
f =03 – коэффициент трения для прорезиненных ремней;
α – угол обхвата ремнем приводного шкива.
Угол обхвата α на ведущем шкиве определим из выражения
где d2 – диаметр ведомого шкива мм; d2 =180 мм.
d1 – диаметр ведущего шкива мм; d1 =100 мм.
aW – межосевое расстояние мм; aW =403 мм.
По формуле 23 найдем силу натяжения ремня
По формуле 23 находим радиальную силу давления со стороны шкива на вал
Для расчета сил в зубчатых передачах для косозубых передач используют формулы:
(28) где dw – диаметр делительной окружности м;
α – угол зацепления град;
– угол наклона зуба град.
Рассчитаем для передачи z1-z2 все силы действующие в зацеплении
Рассчитаем для передачи z9-z10 все силы действующие в зацеплении
Рассчитаем для передачи z11-z12 все силы действующие в зацеплении
Рассчитаем для передачи z15-z16 все силы действующие в зацеплении
3 Проектный расчет зубчатых передач на условие прочности и долговечности работы
Расчет зубчатых передач на условия прочности и долговечности работы производим с помощью библиотечной программы Shaft в Компас 3D V11.
Перед данными расчетами проводится геометрический расчет зубчатой передачи.
Проведем расчеты зубчатой передачи z1 =35 и z2 =55 (таблица 2). Для этого запустим программу из библиотеки расчетов Компас Shaft - 2D V6 в
Компас 3D V11 выберем «расчет зубчатой передачи внешнего зацепления» затем выберем расчет «по межосевому расстоянию». После чего вносим параметры зацепления: число зубьев модуль угол наклона зубьев ширину зубчатого венца и степень точности колес. Угол наклона зубьев находим в [2].
Окно с параметрами ввода показано на рисунке 10.
Рисунок 10 – Окно программы геометрического расчета зубчатой передачи
Результаты геометрического расчета представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Геометрический расчет зубчатой передачи
Далее закрываем окно «геометрический расчет» и переходим к расчету в окне «прочность зубчатой передачи».
Для передачи записываем следующие параметры:
вариант схемы расположения передачи 1-5;
материал зубчатых колес;
допускаемые напряжения по контакту и изгибу МПа;
твердость активных поверхностей зубьев колес HRC или
расчетную нагрузку Нм;
число оборотов на ведущем колес обмин.;
Далее нажимаем расчет. Окно с параметрами изображено на рисунке 11
Рисунок 11 – Окно программы для расчета зубчатой передачи на прочность
Результаты расчета приведены в таблице 6.
Таблица 6– Расчет на прочность зубчатой передачи
Закрываем окно «расчет на прочность» и переходим к расчету в окне «расчет на выносливость».
Далее записываем следующие параметры для расчета на долговечность:
базовый ресурс и его размерность. Базовый ресурс выбирается в зависимости от твердости активных поверхностей зубьев по графику из [7].
Например для твердости зубьев HRC 57 базовый ресурс составляет
тип передачи – обычная;
На второй странице данного расчета записываем параметры нагружения:
исходная нагрузка Нм;
частота вращения шестерни обмин.;
число циклов нагружения млн. циклов;
Далее нажимаем расчет. Вторая страница с параметрами для ввода показана на рисунке 12.
Рисунок 12 – Окно с параметрами для расчета зубчатого соединения на долговечность
Результаты расчета приведены в таблице 7.
Таблица 7 – Расчет на долговечность зубчатой передачи
Расчеты остальных зубчатых передач по расчетной ветке приведены в приложении А.
Расчет валов коробки передач
2 Уточненный расчет валов
Предварительный расчет валов был проведен в пункте 3.3 данной работы где были посчитаны диаметры валов. После предварительных расчетов и конструктивного оформления валов фасонных конструкций имеющих ряд ступеней кольцевых и шпоночных канавок галтелей отверстий в ответственных случаях проводят уточненный (проверочный) расчет валов на усталостную прочность то есть на выносливость.
Расчет на сопротивление усталости заключается в том что для самого опасного сечения определяют действительный коэффициент запаса прочности и сравнивают его с допускаемым коэффициентом запаса прочности.
Проведем расчеты валов по коэффициенту запаса прочности. Для этого запустим программу из библиотеки расчетов Компас - Shaft - 2D V6 в Компас 3D V11 выберем «построение модели». Далее выбираем вид модели: в разрезе.
В качестве примера рассчитаем вал на усталостную прочность.
Вал – это быстроходный вал коробки передач опирающийся на два радиально-упорных конических подшипника причем на одной его стороне есть ведомый шкив ременной передачи. Три паза под призматическую шпонку (под электромагнитную муфту) канавки под выход шлифовального круга галтели – все это источники усталостных разрушений.
Для расчета модели и подшипников необходимо построить модель закрепить ее в подшипниках качения приложить окружные радиальные и осевые нагрузки на зубчатое соединение окружные и радиальные нагрузки для шкива ременной передачи. Также к середине шестерни и к середине шкива прикладываются крутящие моменты для данного вала Мкр.=16472 Нм.
После построения модели и приложения всех нагрузок заходим в меню «механические свойства материала модели расчет модели и подшипников» и задаем материал вала модели – Сталь 45. После чего нажимаем «расчет модели и подшипников» и появляется окно Компас – ShaftCalc где выбираем общий расчет валов. Заходим в «расчет вала» и выбираем «графики и отчеты». Ставим галочки напротив графиков:
- график изгибающих моментов: в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
- график крутящих моментов;
- коэффициент запаса прочности.
Расчетная модель и графики представлены на рисунке 9. Коэффициент запаса прочности минимальный под двумя шпоночными пазам для электромагнитных муфт и составляет 38. Окно программы с моделью и деревом построения показано на рисунке 13.
Рисунок 13 – Расчетная модель и дерево построения
Расчетная модель и графики представлены на рисунке 14
Рисунок 14 - Расчетная модель и графики
Расчеты остальных валов приведены в приложении Б
Расчет шпинделя на жесткость
Шпиндель - одна из наиболее ответственных деталей станка. Он является последним звеном коробки скоростей несущим заготовку или инструмент. От него во многом зависит точность обработки. Шпиндельные узлы предназначены для осуществления точного вращения инструмента или обрабатываемой детали.
К шпиндельным узлам станков предъявляются следующие требования:
Точность вращения измеряемая биением на переднем конце шпинделя в радиальном или осевом направлении.
Жёсткость шпиндельного узла определяемая по упругим перемещениям переднего конца шпинделя.
Виброустойчивость шпиндельного узла. Существенно влияет на устойчивость всего станка.
Долговечность шпиндельных узлов.
Для шпинделей станков нормальной и повышенной точности имеющим конусные отверстия фланцы пазы применяется объёмная закалка обеспечивающая твёрдость в пределах HRC 56 - 60. В этом случае шпиндель изготавливают из Сталь 50Х.
В вертикально-фрезерном станке как правило применяются трёхопорные шпиндели с целью увеличения демпфирования в шпиндельном узле.
Расчет на жесткость проводим также как уточненный расчет валов с тем лишь отличием что графиков будет два: график распределения прогиба в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Расчетная модель шпинделя изображена на рисунке 11.
Рисунок 15 - Модель шпинделя и графики его прогиба
Прогиб в вертикальной плоскости максимален и составляет 0093 мм. Найдем прогиб в середине и сравним его с допустимым.
В середине графика прогиб в вертикальной плоскости Δ=0021 мм. А допустимый прогиб определим по формулам
где Δм - допустимый прогиб по модулю зубчатого колеса мм;
m – модуль зубчатого зацепления мм m=35 мм;
l – длина между опорами мм l =2512 мм.
Таким образом условие жесткости шпинделя выполняется Δ0025 мм.
Расчет и выбор подшипников
Предварительно выбираются конические радиально - упорные однорядные подшипники тип 7207 легкая серия.
Подшипники качения это опоры использующие в основе трение качение.
Основные достоинства подшипников тел качения: малый расход смазочных материалов высокая несущая способность на единицу ширины малые моменты трения малое тепловыделение.
Расчет выбранного подшипника осуществляется при помощи программы из библиотеки расчетов Компас – Shaft – 2D V6 в Компас 3D V11.
Так же как и для расчета валов строится модель на которую устанавливаются подшипники качения и прикладывается нагрузка.
После чего заходим в меню «механические свойства материала модели расчет модели и подшипников» и задаем материал вала модели – Сталь 45. Затем нажимаем «расчет модели и подшипников» и появляется окно Компас – ShaftCalc где выбираем «общий расчет подшипников».
В параметры заносим: температурный режим подвижное кольцо (внутреннее или наружное) и вид нагружения. Следующий шаг – задаем требуемый ресурс работы подшипников и частоту вращения вала. Ресурс задается в часах или циклах частота вращения вала – в обмин.
Результаты расчета подшипников типа 7207 приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Расчет подшипников на грузоподъемность и долговечность
Расчет опорных подшипников на других валах приведен в приложении В.
Выбор электромагнитных муфт
Электромагнитные муфты являются исполнительными элементами современных быстродействующих электроприводов. Муфты обеспечивают передачу вращения от ведущего вала (двигателя) к ведомому валу приводимого механизма. Электромагнитные муфты обеспечивают плавное регулирование передаваемого момента и частоты вращения ограничение передаваемого момента плавность процесса пуска изменение направления вращения торможение.
Для управления переключениями передач в проектируемой коробке скоростей используем контактные электромагнитные муфты многодисковые с магнитопроводящими дисками работающие со смазкой.
Контактные муфты Э1М 2 состоят из корпуса с катушкой и токоподводящим кольцом пакета фрикционных магнитопроводящих дисков работающих со смазкой якоря и общей втулки. Между корпусом и охватываемой им гладкой частью втулки имеется магнитоизолирующий кольцевой зазор. Втулка и корпус соединяются торцовым немагнитным сварочным швом вблизи которого имеются радиальные отверстия для подачи смазки по валу.
Внутренние диски расположены на эвольвентных шлицах втулки наружные диски имеют пазы для зацепления с поводком - соединительной деталью механизма в котором используется муфта.
При включении катушки рабочий магнитный поток замыкается по контуру якорь и пакет дисков притягиваются к полюсам корпуса и между сжатыми дисками возникает фрикционное сцепление. Момент передается по цепи: втулка - внутренние диски - наружные диски - поводок.
Расцепление фрикционного пакета при отключении муфты обеспечивается упругими наружными дисками с жесткой "волной" специальной формы. При этом якорь отходит вправо до упора в бронзовое кольцо. Ток подводится с помощью унифицированного щеткодержателя.
Выбираем муфты для переключения скоростей исходя из передаваемого крутящего момента рассчитанного в 6 главе данной записки.
На первом валу установлены три муфты передающие крутящий момент
Для данного вала выбираем из электронного справочника конструктора электромагнитную муфту Э1ТМ 92 – 1А девятого габарита с диаметром под вал 35 мм и передаваемым моментом
На втором валу установлены две муфты передающие крутящий момент
Для этого вала выбираем из электронного справочника конструктора электромагнитную муфту Э1ТМ 102 – 1А десятого габарита с диаметром под вал 40 мм и передаваемым моментом
На четвертом установлены две муфты передающие крутящий момент
Для данного вала выбираем из электронного справочника конструктора электромагнитную муфту Э1ТМ 112 – 1А одиннадцатого габарита с диаметром под вал 45 мм и передаваемым моментом
Расчет шпоночных и штифтовых соединений
1 Расчет шпоночных соединений
Расчетом проверяется отсутствие смятия в той части боковой поверхности шпонки которая выступает над валом.
Расчет производится по формуле
d – диаметр вала мм;
к – высота шпонки над валом мм;
[см] – допускаемое напряжение при смятии МПа;
В качестве материала для шпонки используем сталь обычного качества Ст 6
допускаемое напряжение смятие у которой [см] =210 МПа.
По формуле 31 определяем напряжение смятия для шпоночного соединения на концевом коническом участке вала под шкив ременной передачи.
d=32 мм; к=18 мм; Мкр.2 =164 72 Н м;
По формуле 31 определяем напряжение смятия для шпоночного соединения на втором валу (смотреть расчетную ветку) колесо z=55.
d=45 мм; к=3 5 мм; Мкр.2 =246 11 Н м;
На третьем валу: колесо z=60.
d=50 мм; к=3 5 мм; Мкр.3 =308 30 Н м;
На третьем валу: колесо z=54.
d=55 мм; к=3 5 мм; Мкр.3 =308 30 Н м;
На пятом валу: колесо z=96.
d=100 мм; к=6 04 мм; Мкр.5 =897 28 Н м;
Условие прочности на срез учтено при стандартизации призматических шпонок поэтому при проектировании проверка на срез не обязательна.
2 Расчет штифтовых соединений
Расчет штифтового соединения производят по условию прочности на срез и на смятие.
Расчет на срез. Опасными для штифтов являются касательные напряжения среза [ср.]. Поэтому именно по нему и будем проверять штифтовое соединение.
Расчет выполним по формуле
dш – диаметр штифта мм;
[ср] – допускаемое касательное напряжение при срезе МПа;
nш – количество штифтов.
В качестве материала для штифта используем Сталь 45 допускаемое касательное напряжение среза у которой [ср] =130 МПа.
Расчет производим по расчетной ветке. По формуле 32 определяем напряжение среза для шпоночного соединения и сравниваем его с допустимым:
dш=4 мм; Мкр.2 =16472 Н м; nш=3.
dш=10 мм; Мкр.2 =30830 Н м; nш=2.
dш=12 мм; Мкр.2 =30830 Н м; nш=2.
Опасными для штифтов являются не только касательные напряжения среза [ср.] но и напряжения смятия [см].
Расчет на смятие произведем по формуле
[см] – допускаемое касательное напряжение при срезе МПа;
В качестве материала для штифта используем Сталь 45 допускаемое напряжение смятия у которой [см] =420 МПа.
По формуле 33 определяем напряжение смятия для шпоночного соединения и сравниваем его с допустимым:
Расчет системы смазки
Данный расчет сводится к определению объема протекающей смазки Q для смазывания и отвода тепла от зубчатых колес подшипников дисков фрикционных муфт.
Общее количество подводимой смазки определим по формуле
где k - коэффициент зависящий от перепада температуры масла;
N – мощность станка Вт; N=7500 Вт.
– КПД всех охлаждающих деталей и изделий;
По формуле определим необходимый расход жидкости.
По найденному расходу выбираем шестеренный насос для систем гидравлики с подачей QН. большей или равной расходу жидкости Q.
Выбираем насос шестеренный НШ -10М основные параметры которого приведены в таблице.
Таблица 9 – Основные параметры шестеренного насоса НШ – 10М
масло в гидравлических системах
В курсовом проекте по металлорежущим станкам была спроектирована двенадцатиступенчатая коробка скоростей вертикально-фрезерного бесконсольного станка.
Для коробки скоростей выбран оптимальный вариант привода выбран электродвигатель рассчитаны числа зубьев зубчатых передач. Так же проведены расчеты зубчатых передач на прочность и долговечность определены межцентровые расстояния и другие геометрические параметры зубчатых колес; сконструированы валы и зубчатые колеса выбраны и проверены по ресурсу подшипники качения. Проведены расчеты ременной передачи проверочные расчеты валов на прочность и жесткость. По расчетам крутящих моментов выбраны электромагнитные многодисковые муфты с контактным токопроводом.
Некоторые расчеты и все чертежи были выполнены с помощью программы
автоматизированного проектирования чертежной и конструкторской документации КОМПАС- 3D V11.
Так же выполнена графическая часть которая состоит:
общий вид вертикально-фрезерного станка – формат А1;
свертка коробки скоростей вертикально-фрезерного станка (сборочный чертеж) – формат А2;
развертка коробки скоростей вертикально-фрезерного станка (сборочный чертеж) – формат А1.
Список использованной литературы
Березин С. Я Металлорежущие станки и промышленные роботы: метод. указания С. Я. Березин. – Чита: ЧитПИ 1993. – 50 с.
Тарзиманов Г. А. Проектирование металлорежущих станков: для инженеров- конструкторов машиностроительных заводов Г. А. Тарзиманов под ред. канд. техн. наук А. А. Гаврюшина: - 3 –е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение1980. 288 с. ил.
Ничков А. Г. Фрезерные станки для рабочих - фрезеровщиков и мастеров А. Г. Ничков: - 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1984. 160 с. ил. – (Библиотека станочника).
Черпаков Б. И. Металлорежущие станки: учебник для нач. проф. образования Б. И. Черпаков Т. А. Альперович. – М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 368 с.
Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие. для студ. техн. спец. вузов П. Ф. Дунаев О. П. Леликов: 8 –е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия» 2004. – 496 с.
Орлов П. И. Основы конструирования. Справочник – методическое пособие для студ. машиностроительных спец. в 3 Ч. Ч.2 П. И. Орлов: 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1977. – 574 с.; ил.
Приложение А - Расчеты зубчатых передач
Таблица А.1 – Геометрический расчет зубчатой передачи
Таблица А.2 – Расчет на прочность зубчатой передачи
Таблица А.3 – Расчет на выносливость зубчатой передачи
Таблица А.4 – Геометрический расчет промежуточной зубчатой передачи
Таблица А.5 – Расчет на прочность промежуточной зубчатой передачи
Таблица А.6 – Расчет на выносливость промежуточной зубчатой передачи
Таблица А.7 – Геометрический расчет зубчатой передачи
Таблица А.8 – Расчет на прочность зубчатой передачи
Таблица А.9 – Расчет на выносливость зубчатой передачи
Приложение Б – Уточненный расчет валов
Рисунок 1.Б – Модель вала и его графики
Рисунок 2.Б – Модель вала и его графики
Рисунок 3.Б - Модель вала V и его графики
Приложение В – Расчет подшипников
Таблица В.1 – Расчет опорных подшипников на валу
Таблица В.2 – Расчет опорных подшипников на валу
Таблица В.3 – Расчет опорных подшипников на валу V
Таблица В.4 – Расчет опорных подшипников на шпинделе

Записка.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Читинский государственный университет
Кафедра Технологии машиностроения
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по металлорежущим станкам
Проектирование коробки скоростей вертикально-фрезерного станка
Проектировал студент группы
(фамилия имя отчество)
Пояснительная записка содержит 79 с. 15 ил. 9 таблиц и 6 источника.
ШЕСТЕРНЯ КОЛЕСО ВАЛ ПОДШИПНИК КОРПУС СМАЗКА ПЕРЕДАЧА ПРИВОД ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ КПД ЧИСЛО ПЕРПЕДАТОЧНОЕ МУФТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ.
Объектом курсового проекта является двенадцатиступенчатая коробка скоростей вертикально-фрезерного станка.
Цель проекта: получение студентами навыков в конструировании узлов металлорежущих станков а также в расчетах при помощи различных аналитических программ на ЭВМ.
При выполнении проекта использовалась справочная литература расчеты и чертежи выполнялись с помощью программы КОМПАС - 3D V11.
В результате спроектирована двенадцатиступенчатая коробка скоростей вертикально-фрезерного станка выбраны подшипники качения рассчитаны валы; на прочность и жесткость проверен шпиндель и другие валы коробки вертикально-фрезерного станка.
В графической части результат представлен тремя чертежами:
) общий вид вертикально-фрезерного станка – формат А1;
) свертка коробки скоростей вертикально-фрезерного станка (сборочный чертеж) – формат А2;
) развертка коробки скоростей вертикально-фрезерного станка (сборочный чертеж) – формат А1.
Обоснование скоростной характеристики вертикально-
1 Габариты обрабатываемых деталей ..7
2 Скоростная характеристика станка ..8
Кинематический расчет привода ..10
1 Структурная формула в развернутом виде 10
2 Определение числа возможных вариантов 11
3 Построение структурной сетки 12
4 Построение графика чисел оборотов ..12
Обоснование мощности электродвигателя главного движения 13
1 Расчетная скорость вращения шпинделя 13
2 Общий КПД привода 15
3 Определение мощности холостого хода 16
Расчет чисел зубьев групповых передач ..20
1 Количество зубьев для первой группы передач 20
2 Количество зубьев для второй группы передач 21
3 Количество зубьев для третьей группы передач ..22
Определение реальных частот вращения шпинделя ..25
1 Расчет ременной передачи ..25
2 Расчет фактических значений частот вращения шпинделя в
Microsoft Office Excel 26
Расчет зубчатых передач 27
1 Расчет крутящих моментов .27
2 Расчет сил действующих в зацеплении зубчатых передач и на
шкиве ременной передачи 28
3 Проектный расчет зубчатых передач на условие прочности
и долговременности работы 32
Расчет валов коробки передач 38
1 Уточненный расчет валов 38
Расчет шпинделя на жесткость 41
Расчет и выбор подшипников ..44
Выбор электромагнитных муфт ..46
Расчет шпоночных и штифтовых соединений ..48
1 Расчет шпоночных соединений .48
2 Расчет штифтовых соединений .. 49
Расчет системы смазки 52
Приложение А Расчет зубчатых передач 55
Приложение Б Уточненный расчет валов 64
Приложение В Расчет подшипников ..67

Вид станка.cdw

- подвесная кнопочная станция;
- шпиндельная бабка;
КП МС 151001.65 19.13 705 01 10
вертикально-фрезерного
Мощность электродвигателя главного движения
Число частот вращения шпинделя - 12.
Частоты вращения шпинделя:
- максимальная 400 обмин.
Число подач стола - 16.
Минимальная подача стола:
-поперечная 24 мммин.