Проектирование коробки скоростей токарного станка

БлокПН.cdw

Коэффициент смещения
Общие допуски по ГОСТ 30893.1-2002:
Сталь 45 ГОСТ 4543-82
КП. МРС. 000.001.10.
Технические требования
Термообработка-улучшение

Лист2ПН.cdw

Технические требования
Осевую игру радиально-упорных ролико-
подшипников в пределах 0 0.05 мм
обеспечить подгонкой регулировочными
Поверхности соединения "корпус-крышка"
перед сборкой покрыть уплотнительной
пастой типа Герметик.
После сборки валы коробки скоростей
должны проворачиваться свободно
без стуков и заедания..
Необработанные наружные поверхности
литых деталей покрыть серой эмалью
Курсовой проект по М

С3.cdw

Курсовой проект по МРС
Шпонка 8х7х100 ГОСТ8788-58
Шпонка 16х10х56 ГОСТ8788-58
Шпонка 18х11х70 ГОСТ8788-58
Шпонка 4х4х6 ГОСТ8788-58
Шпонка 4х4х10 ГОСТ8788-58
Шпонка 6х6х14 ГОСТ8788-58
Шпонка 6х6х160 ГОСТ8788-58
Шпонка 6х6х180 ГОСТ8788-58
Манжета ГОСТ 8752-79
Болт М12 ГОСТ 7798-70
Болт М10 ГОСТ 7798-70
Гайка М24 ГОСТ 5915-62

Лист1ПН.cdw

Кинематическая схема коробки скоростей
Диаметр обрабатываемой заготовки - от100мм до 500мм.
Переключение коробки скоростей - однорукояточное.
Привод подач - нераздельный привод.
Число скоростей - 9 скоростей
Мощность электродвигателя 4 квт.
Курсовой проект по М
Структурная сетка z=3*3.
График чисел оборотов
Техническая храктеристика.

Крышка ск.cdw

Формовочные уклоны- 3
литейные радиусы- 3-5мм.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1-2002: H14
КП. МРС. 000.001.18.

шкив.cdt.cdw

Балансировать статически .
Допустимый дисбаланс - 6 г м
Общие допуски по ГОСТ 30893.1-2002:
КП. МРС. 000.001.14.

запискаПН.docx

Министерство науки и образования Российской Федерации.
Саратовский Государственный Технический Университет.
Записка к курсовому проекту.
Проектирование коробки скоростей токарного станка.
Студент группы ТМС-41.
Задание на курсовое проектирование.
Спроектировать коробку скоростей токарного станка для обработки деталей из стали ; при обработке режущим инструментом из твердого сплава в диапазоне размеров обрабатываемой детали 100 500мм.Привод станка неразделенный; вид управления коробки скоростей: однорукояточный.
Задание на курсовой проект 2
Расчет технических характеристик станка .4
Расчет мощности привода и выбор электродвигателя .4
Построение структурной сетки и графика чисел оборотов определение значений передаточных отношений ..5
Расчет параметров клиноременной передачи .5
Определение частоты вращения валов коробки скоростей и крутящих
моментов на валах .7
Расчет зубчатых передач .7
Ориентировочный расчет валов редуктора 11
Подбор подшипников 12
Проверка шпоночных соединений .17
Проверка шлицевых соединений .17
Определение напряжений изгиба касательных напряжений в опасных сечениях ..18
Расчёт шпинделя на жёсткость .20
Расчет шпинделя на виброустойчивость ..22
Список литературы ..23
Расчет технических характеристик станка.
1.Определение диапазона скоростей.
Определим глубину резания и подачу в зависимости от минимального и максимального диаметра заготовки
Скорость резания при точении:
2.Определение чисел оборотов шпинделя:
3.Диапазон регулирования:
Расчет мощности привода и выбор электродвигателя.
1.Расчет мощности привода выбор электродвигателя.
При 1мм; S=0.4 ммоб;
Принимаем электродвигатель 4А112МB6УЗ:
Построение структурной сетки и графика чисел оборотов определение значений передаточных отношений.
1. Структурный вариант коробки скоростей:
2. Построим график чисел оборотов.
С графика чисел оборотов находим передаточные отношения :
Для полученных передаточных отношений находим числа зубьев колес:
Расчет параметров клиноременной передачи.
1.Сечение ремня и размеры сечения.
Выбираем клиновой ремень нормального сечения типа А.
a=13; a0=11; F=0.81 см2.
2.Минимальный расчетный диаметр ведущего шкива мм:
3.Расчетный диаметр ведомого шкива мм:
4.Действительное передаточное число проектируемой передачи:
5.Минимальное межосевое расстояние мм:
6.Расчетная длина ремня мм:
7. Уточненное межосевое расстояние мм:
8.Угол обхвата ремнем меньшего шкива град:
9. Коэффициент угла обхвата:
10.Скорость ремня мс:
11. Коэффициент скорости:
C=1.05-0.0005*2 = 1.05-0.0005*4.712 = 1.039;
12. Коэффициент режима работы: Cp=0.9;
13. Число пробегов: U=L=4.711.06=4.44;
14. Допускаемое полезное напряжение:
15. Окружное усилие
17. Давление на вал:
Определение частоты вращения валов коробки скоростей и крутящих моментов на валах.
Расчет зубчатых передач.
Расчет производим для наиболее нагруженной ветки:
1.Выбор материала для шестерни и зубчатого колеса.
Желая получить редуктор с возможно меньшими габаритами выбираем для обеих пар зубчатых колёс сталь с повышенными механическими характеристиками:
Для шестерен – сталь 45 нормализованная твердость 210НВ.
Для зубчатых колёс – сталь 40 нормализованная твёрдостью 200НВ.
Механические характеристики материалов:
Шестерни: В=589 МНм2; Т=294 МНм2;
Колеса: В=530 МНм2; Т=265 МНм2;
2. Приделы выносливости:
-1ш=043 В=043*589=25327 МНм2;
-1к=043* В =043*530=2279 МНм2;
3. Допускаемые контактные напряжения:
([]к)ш=275*НВ*kрк=275*210*1=5775 МНм2;
([]к)к=275*НВ*kрк=275*200*1=550 МНм2;
kрк- коэффициент режима.
4. Допускаемые напряжения изгиба при одностороннем действии нагрузки:
[n]- коэффициент запаса прочности;
k- коэффициент концентрации напряжения;
5. Предварительное межосевое расстояние для пары :
а) расчетный момент на валу шестерни: Мрш=Мш*К=763*15=11445 Нм2;
где: Мш- вращающий момент на валу шестерни.
К- коэффициент несимметричности предварительно К= 15.
б) =02 - коэффициент ширины;
в) =1 – коэффициент повышения допускаемой нагрузки;
6. Нормальный модуль зацепления: m=3мм;
7. Основные размеры зубчатой пары:
dа1= dd1+2m=66+6=72 мм;
dа2= dd2+2m=261+6=267 мм;
df1= dd1-2.5m =66-7.5=58.5 мм;
df2= dd2-2.5m =261-7.5=253.5 мм;
Уточненное межосевое расстояние:
A= 0.5(dd1+dd2)= 0.5(66+261)=163.5 мм;
Ширина В2=А=02*1635=327 мм; примем 34 мм.
В1=В2+5= 34+5=39; примем 38 мм.
8. Окружная скорость колес и степень точности передачи:
Для данной скорости принимаем 9-ю степень точности.
9. Уточняем коэффициент нагрузки: К=Кнц*Кдин;
Кнц=128 при bd=06 твердости НВ350 и несимметричным расположением колес [3] табл 3.5; Кдин=1.1 [3] табл 3.6 стр. 32. Тогда: К=1.28*1.1=1.41;
10. Рабочие контактное напряжение:
Уточненный расчетный момент на валу шестерни:
Мрш=Мш*К=763*141=1079 Нм2;
11. Силы действующие в зацеплении:
12. Проверка прочности на изгиб:
а) коэффициенты формы зуба: yш= 0383; yк=0479;
б) сравнительная оценка прочности зубьев шестерни и колеса:
y[0]u’= yш*[0]u’=0.383*158.3=60.63 Нм2;
y[0]u’’= yш*[0]u’’=0.479*152=72.8 Нм2;
Проверять на изгиб следует зубья шестерни.
в) Расчетное окружное усилие: Рр= Р*К= 2312*141= 3260 Н;
13. Предварительное межосевое расстояние для пары
а) расчетный момент на валу шестерни: Мрш=Мш*К=2943*15=44145 Нм2;
14. Нормальный модуль зацепления: m=35мм;
15. Основные размеры зубчатой пары:
dd1=mz=35*30=105 мм;
dd2=mz=35*84=294 мм;
dа1= dd1+2m=105+7=112 мм;
dа2= dd2+2m=294+7=301 мм;
df1= dd1-2.5m =105-875=9625 мм;
df2= dd2-2.5m =294-875=28525 мм;
A= 0.5(dd1+dd2)= 0.5(105+294)=1995 мм;
Ширина В2=А=02*1995=399 мм; примем 40 мм.
В1=В2+5= 40+5=45; примем 44мм.
16. Окружная скорость колес и степень точности передачи:
17. Уточняем коэффициент нагрузки: К=Кнц*Кдин;
Кнц=128 при bd=038 твердости НВ350 и несимметричным расположением колес [3] табл 3.5; Кдин=1.1 [3] табл 3.6 стр. 32. Тогда: К=1.28*1.1=1.41;
18. Рабочие контактное напряжение:
19. Силы действующие в зацеплении:
20. Проверка прочности на изгиб:
а) коэффициенты формы зуба: yш= 0416; yк=0479;
y[0]u’= yш*[0]u’=0.416*158.3=659 Нм2;
в) Расчетное окружное усилие: Рр= Р*К= 5605.7*141= 7904 Н;
Ориентировочный расчет валов редуктора:
Mk- крутящий момент в поперечных сечениях валов.
Mk1=763 Нм; Mk2=2943 Нм; Mk3=8217 Нм;
-допускаемое напряжение на кручение. Для ведущего вала
для промежуточных и выходных валов
Примем d1=25 мм; под подшипник d1’=30 мм; под зк d1’’=35 мм;
Примем d1=40 мм; под подшипник d1’=55 мм; под зк d1’’=60 мм;
Примем d1=50 мм; под подшипник d1’=55 мм; под зк d1’’=60 мм;
Определим реакции опор:
из предыдущих расчетов Рр=6688 Н; Рш=2312 Н; Тш=8415 Н;
Суммарные радиальные реакции:
Наиболее нагруженная опора RA по ней подбираем подшипник.
Условная нагрузка на подшипник:
Поправочные коэффициенты: ременная передача создает неравномерную нагрузку.
Требуемый коэффициент работоспособности:
h- срок службы подшипника 4000 ч.
По каталогу при d1’=30 мм; выбираем подшипник особо легкой серии нормальной ширины №106; С=20000; d:D:B=30:55:13.
из предыдущих расчетов Рк=2312 Н; Тк=8415 Н; Рш=56057 Н; Тш=20403 Н;
Наиболее нагруженная опора RВ по ней подбираем подшипник.
По каталогу при d1’=45 мм; выбираем подшипник особо легкой серии нормальной ширины №109; С=25000; d:D:B=45:75:16.
из предыдущих расчетов Рк=56057Н; Тк=20403 Н;
По каталогу при d1’=45 мм; выбираем подшипник легкой серии №211; С=52000; d:D:B=55:100:21. Левый.
Правый подшипник – специальный шпиндельный роликоподшипник радиальный двухрядный типа 3182114 (ГОСТ 7634-71): С=74100; d:D:B=70:110:30.
Проверяем его по динамической грузоподъёмности
Расчётная долговечность работы подшипника:
- показатель степени для шарикоподшипников.
-эквивалентная динамическая нагрузка
- коэффициент радиальной нагрузки
- коэффициент вращения.
- коэффициент осевой нагрузки
- коэффициент безопасности нагрузка с лёгкими толчками.
- коэффициент температуры при температуре 1500 C.
Полученная долговечность удовлетворительная. Подшипники №3182114 (ГОСТ 7634-71) приемлимы.
Проверка шпоночных соединений.
Шпонки обыкновенные призматические со скругленными торцами. Размеры шпонок и пазов по ГОСТ-8788-58. Материал шпонок сталь 45 нормализованная [см]=110 МНм2.
Шпонка 8:7:100 ГОСТ-8788-58; К=35 мм;
Шпонка 16:10:56 ГОСТ-8788-58; К=62 мм;
Шпонка18:11:70 ГОСТ-8788-58; К=68 мм;
Проверка шлицевых соединений.
Шлицы прямобочные ГОСТ 1139-58; [см]=110 МНм2.
- средний радиус соединения.
Шлицевое соединение 8:36:32:8 ГОСТ 1139-58;
Шлицевое соединение 8:50:46:8 ГОСТ 1139-58;
Определение напряжений изгиба касательных напряжений в опасных сечениях.
Материал – Сталь 45 В=750 (Нмм2)
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Здесь возникают только касательные напряжения. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициенты концентраций напряжений:
Принимаем k=17-коэффициент концентрации касательных напряжений
=077-масштабный фактор
Большой коэффициент запаса прочности свидетельствует об увеличении вала при конструировании поэтому другие сечения не проверяем.
Здесь возникают касательные напряжения. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Принимаем k=17=077=01
Концентрацию напряжений также вызывает наличие шлицев.
Момент сопротивления изгибу:
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
Среднее напряжение m=0 тогда
Результирующий коэффициент запаса прочности
Принимаем k=17=07 =01
Все рассмотренные сечения для всех валов удовлетворяют условию прочности n > [n] т.к. [n]=25
Расчёт шпинделя на жёсткость
Допускаемые напряжение на изгиб МПа
Максимально допустимый угол поворота конца шпинделя рад
Допустимый прогиб конца шпинделя
Максимально допустимый прогиб оси шпинделя под зубчатым колесом
Где l- расстояние между опорами шпинделя мм
m- Модуль зубчатого колеса под которым проверяется изгиб
Допустимый угол взаимного поворота валов под зубчатыми передачами:
-окружное усилие на шестерне Н
-коэффициент учитывающий характер распределения нагрузки по длине зубьев шестерен и роликов
Допустимый угол поворота валов на роликовых подшипниках:
P- расчетная нагрузка на подшипник.
-допускаемая нагрузка на подшипник при 250 обмин и долговечности в 5000 часов Н.
Допустимая величина погиба у:
Момент сопротивления для круглого полого сечения:
Расчет шпинделя на виброустойчивость.
Расчет на виброустойчивость заключается в определении частоты собственных колебаний шпинделя fш и сравнения ее с частотой возмущающей силы fв с целью исключения резонанса. Причем наиболее оптимальным является случай когдаfш fв т.к. в этом случае при пусках и остановках не будет прохождения через зону резонанса.
Где: -вес отдельных элементов.
Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: Справочное учебно -методическое пособие Л.В. Курмаз А.Т.Скойбеда. – М.: Высш. шк.2004.-
Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.2Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1986. 496 с. ил.
Расчёт и конструирование металлорежущих станков Под ред.А.С. Проникова. М.: Высшая школа 1967.
Проектирование металлорежущих станков. Тарзиманов Г.А. М.: «Машиностроение» 1980г.
Конструирование металлорежущих станков. Пуш В.Э. М.: «Машиностроение» 1977г.
Курсовое проектирование деталей машин. Под ред. Чернавского С.А. Бокова К.Н. М.; «Машиностроение» 1988г.
Сопротивление материалов. Под ред. Федосьева В.И. М.; «Наука» 1974г.
Методические указания по выполнению курсового проектирования по дисциплине «Металлорежущие станки». Шпиндели металлорежущих станков. Часть 1. Балаково 2007г.

ВалПН.cdw

170..190 HB. ТО улучшение.
R* oбеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1-2002: H14
КП. МРС. 000.001.03.
Сталь 45 ГОСТ 1050-74
Отв. центр. В5 ГОСТ 14034-74

с2.cdw

Чертеж3лм.cdw

Поверхность соединения крышка-корпус перед сборкой покрыть
уплотнительной пастой типа Герметик
После сборки валы должны проворачиваться свободно без заедания.
Курсовой проект по М

С1.cdw

Курсовой проект по М
Развертка коробки скоростей
Курсовой проект по МРС
Корпус коробки скоростей
Крышка коробки скоростей
Колесо цилиндрическое

крышка.cdw

Формовочные уклоны- 3
литейные радиусы- 3-5мм.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1-2002: H14
КП. МРС. 000.001.16.