Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Курсовой проект - файл ПЗ.doc


Курсовой проект
скачать (1331.5 kb.)

Доступные файлы (11):

вид сверху.bak
вид сверху.cdw
вид сверху силы.bak
вид сверху силы.frw
главный вид. .bak
главный вид. .cdw
общий вид, вилка.bak
общий вид, вилка.cdw
ПЗ.doc1895kb.17.12.2008 20:10скачать
Спецификация.bak
Спецификация.spw

содержание

ПЗ.doc

  1   2
Реклама MarketGid:
Введение.

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 м/мин (в настоящее время до 100 000 м/мин), 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.



  1. ^ Анализ конструкции обрабатываемых деталей, уточнение маршрутной и операционной технологии изготовления детали-представителя.

1.1 Анализ технологического назначения проектируемого станка

В качестве детали для проектирования мехатронной станочной системы с компьютерным управлением была выбрана деталь корпус уплотнения, изготавливаемая на предприятии ОАО «УМПО». Главным критерием выбора детали было максимальное число различных видов обработок, ведущихся предпочтительно на станках с ЧПУ.

Данная деталь является корпусной (рисунок 1).

Масса заготовки не более 2,7кг, КИМ не менее 0,3 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: Dmax= 212 мм; Dmin= 146,2 мм, а наименьший диаметр, который необходимо обработать составляет 3мм.

Процентное содержание элементов:

Углерод: 0,12-0,18

Кремний: до 0,4

Марганец: 0,5-0,9

Сера: до 0,025

Никель: 0,4-0,8

Титан: до 0,2

Медь: до 0,3

Ванадий: 0,15-0,3

Вольфрам: 0,7-1,1

Молибден: 0,5-0,7

Хром: 11-18

Фосфор: до 0,03

Назначение стали:

1) корпус и крышки реакторных установок на АЭС;

2) корпусные детали авиационного назначения;

3) авиастроение.





Рис.1 Эскиз детали представителя


1.2. 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=0,8мкм, остальных Ra=3,2мкм. Суммарная погрешность формы и расположения оценивается торцевым биением равным 0,02мкм, допуском параллельности 0,03мкм и позиционным допуском равным 0,15мкм.

Таблица 1

Маршрут обработки по базовому технологическому процессу

Номер операции

Наименование операции

Оборудование модель станка

00

Заготовка (штамповка, термообработка)




05

слесарная




10

Токарная с ЧПУ

1П732

15

Токарная с ЧПУ

1П732

20

Токарная с ЧПУ

1П732

25

Токарная

1К62

30

Сверлильная

2Н125

35

Промывка




40

Контроль




45

Шлифовальная

SIP400x500

50

Слесарная




55

Контроль




65

Шлифовальная

SIP400x500

70

Токарная

1К62

75

Токарная

1К62

80

Токарная

1К62

85

Токарная

1К62

90

Токарная

1К62

95

Токарная

1К62

100

Токарная

1К62

105

Токарная

1К62

110

Слесарная




115

Токарная

1К62

120

Сверлильная

2125

125

Сверлильная

2125

130

Сверлильная

2125

135

Фрезерная

6Р10

140

Долбежная

741

145

Слесарная




150

Шлифовальная

SIP400x500

155

Слесарная




160

Промывка




165

Контроль магнитопорошковый




170

Промывка




175

Контроль




180

Консервация





^ 1.3. 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.


Таблица 2

Уточненный маршрут обработки



Номер операции

Наименование операции

Оборудование модель станка

00

Заготовка (штамповка, термообработка)




05

слесарная




10

Токарная с ЧПУ

Разрабатываемый станок

15

Комплексная с ЧПУ:

Токарная

Сверлильная

Разрабатываемый станок

20

Промывка




25

Контроль

Разрабатываемый станок

30

Шлифовальная

SIP400x500

35

Токарная с ЧПУ

Разрабатываемый станок

40

Токарная с ЧПУ

Разрабатываемый станок

45

Слесарная




50

Контроль

Разрабатываемый станок

55

Шлифовальная

SIP400x500

65

Сверлильная

Разрабатываемый станок

70

Сверлильная

Разрабатываемый станок

75

Фрезерная

Разрабатываемый станок

80

Долбежная

741

85

Слесарная




90

Шлифовальная

SIP400x500

95

Слесарная




100

Промывка




105

Контроль магнитопорошковый




110

Промывка




115

Контроль




120

Консервация





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.

  1. Фрезерование торцевое

  2. Сверление координатное.

  3. Резьбонарезание.

  4. Точение продольное, поперечное (получистовое).




  1. Определение основных технических характеристик модуля


^ 2.1. Основные технологические условия использования

станка


К этим условиям относятся:

обрабатываемые материалы и их предельные характеристики

- конструкционные стали в = 900МПа;

основные переходы обработки

- точение продольное и поперечное, торцевое фрезерование, сверление;

характер обработки

- чистовая, с глубиной резания t = 1 мм,

вид материала режущей части инструментов –твердый сплав

- предельные диаметры обработки dmax = 9 мм, dmin =3 мм.


^ 2.2. Характерные сочетания технологических условий.


К этим сочетаниям относятся условия, определяющие vmin, Smax и Nэфmax - наиболее тяжелый режим обработки (или расчетный, который может отличаться меньшим значением Nэф с учетом особенностей эксплуатации станка), который соответствует чистовому фрезерованию материала c наибольшей прочностью (твердостью) – жаропрочной стали (в = 900 МПа), и условия, определяющие vmax, - наиболее легкий режим обработки, соответствующий сверлению материала - жаропрочной стали;


^ 2.3. Определение значений предельных режимов резания и наибольшей (расчетной) эффективной мощности.


Ввиду того, что мы разрабатываем привод главного движения операции точения далее не рассматриваем.

Сверление:

Скорость резания V, м/мин и подача S, мм/об 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 м/мин, S = 0,02 мм/об.

Нарезание резьбы:

Нарезание резьбы осуществляется метчиком d=4мм, скорость резания V, м/мин и шаг резьбы Р мм/об определяется по таблице 1,[6] согласно установленным характерным условиям обработки. Для нарезания жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш, цельными твердосплавными метчиками назначаем V = 7,3 м/мин, Р=0,5 мм/об.

Фрезерование:

Подача на зуб фрезы S, мм/зуб и скорость резания V, м/мин определяется по таблице 1[6] согласно установленным характерным условиям обработки детали. Для фрезерования жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш наибольший диаметр фрезы dmax = 0,7 В (где В -наибольшая ширина детали)=0,7*86 мм, dmin = 5 мм. При использовании торцевой фрезы примем подачу на зуб равной S=0,1 мм/зуб, скорость резания V=70 м/мин.

Наибольшее (расчетное) значение эффективной мощности резания определяется при помощи программы «Rezim» [6] для условий обработки, соответствующих vmin. При фрезеровании жаропрочной стали (в = 900 МПа) заготовки c диаметром d =6 мм твердосплавным инструментом S = 0,1 мм/зуб, V = 70 м/мин эффективная мощность резания Nэф =8,2 кВт.

Наименьшее (расчетное) значение эффективной мощности резания определяется при помощи программы «Rezim» [6] для условий обработки, соответствующих vmax. При сверлении жаропрочной стали (в = 900 МПа) заготовки c диаметром d= 9 мм твердосплавными сверлами S = 0,02 мм/об, V = 15 м/мин эффективная мощность резания Nэф = 0,160 кВт.


^ 2.4. Определение расчетных значений технических

характеристик модуля

Предельные значения частоты вращения шпинделя определяются по формулам (1) и (2):

, об/мин, (1)

, об/мин. (2)

В данном случае лимитирующими частотами вращения являются при фрезерной обработке, при сверлении.

= 531 об/мин

= 3715 об/мин.

Принимаем =500 об/мин и =3715 об/мин.

Максимальный и минимальный диаметры обработки взяты непосредственно с чертежа детали-представителя.

Диапазон регулирования двигателя:

(3)



Мощность приводного электродвигателя

кВт, (4)

где - к.п.д. привода, ориентировочно = 0,8; kп – допускаемый коэффициент перегрузки двигателя, kп = 1,25; 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  находится количество ступеней частот вращения шпинделя.


2.5.Выбор двигателя

На основании полученных данных выбираем двигатель постоянного тока модели 2ГТ-9. Основные характеристики приведены в таблице3.

Таблица 3.

Основные технические характеристики двигателя 3ГТ-9

Параметр

Значение параметра

Pн

9,0 кВт

nэн

3000 об/мин

nmax

5000 об/мин

η

0,85

    1. Анализ технических характеристик модулей аналогичных станков.


Анализ технических характеристик модулей аналогичных станков приведен в таблице 4.

Таблица 4.

Технические характеристики модулей аналогичных станков


Модель станка

Типоразмер

Способ регулирования

частот вращения шпинделя, z (количество передач)

Пределы частот вращения шпинделя,

стола

об/мин

Мощность главного привода,

кВт

600VT

630x630

Бесступенчатый

0 - 12000

0 - 400

19

2C132ПМФ2

400х630

Ступенчатый, 2

25 - 3500

-

8,1/11




    1. ^ 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).


Таблица 5

Анализ структуры модуля станка



Модель

станка


Наименование

модуля



Наименование

перехода




Проектируемый станок



Комбинированный модуль главного вращательного движения и поступательного движения вертикальной подачи


Расточка

Сверление

Нарезание резьбы

Фрезерование плоскостное




^ 2.7. 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.


  1. ^ 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.


^ 3.1. 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.

1 - основание,

2 - крестовый стол,

3 - колонна,

4 - шпиндельная головка,

5 - механизм автоматической смены инструментов.


^ 3.2. 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.



1 – 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.





  1. ^ 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).


Таблица 6

Схемы формообразования





4.1. 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 ).


Таблица 7


Состав функциональных подсистем анализируемого

модуля станка аналога (600 VT)






п/п



Наименование

модуля


Функциональные

подсистемы


1


Комбинированный модуль главного вращательного движения и поступательного движения вертикальной подачи


1ПО1 (П11, О11)

1РД1 [(1ПО1), ВН11, РБ11]

1СД1 (НБ11, )

1ПМ1[ВП12, (1ПО1),( 1РД1),( 1СД1)]



После определения функциональных подсистем станка аналога, с использованием классификации (Приложение 1) [2] сделаны следующие изменения в подсистемах:

1) 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;

2) при обеспечении пуска и остановки( ПО) добавлена подсистема (ТБ21) торможения с бесступенчатым изменением замедления;

3) 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.





Таблица 8.

Состав функциональных подсистем разрабатываемого

модуля станка






п/п



Наименование

модуля


Функциональные

подсистемы


1


Комбинированный модуль главного вращательного движения и поступательного движения вертикальной подачи


1ПО1 (П11, УБ21, ТБ21, О11)

1РД1 [(1ПО1), ВН11, РБ11]

1СД1 (НБ11, ИС21)

1ПМ1[ВП12, (1ПО1),( 1РД1),( 1СД1)]


С учетом указанных функциональных подсистем модуля разрабатывается его блок-схема и структура.


^ 4.2. 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.


Таблица 4

Алгоритмы выполнения переходов



Основные Переходы

Алгоритм выполнения перехода

1

Координатное

сверление или

растачивание

отверстий.

Изменение частоты вращения шпинделя в процессе резания с учетом оптимальной температуры резания для обеспечения высокой производительности обработки

2

Контурное

фрезерование

Повышение стойкости и точности изготавливаемых деталей.


















5. Разработка кинематической схемы привода

модуля главного движения


    1. Определение диапазонов регулирования с постоянной мощностью и постоянным моментом


Диапазон регулирования с постоянной мощностью:

(5)

где b=4 для многоцелевых станков.

.

Диапазон регулирования с постоянным моментом:

(6)




^ 5.2. Определение диапазонов регулирования двигателя

по полю с постоянной мощностью


Диапазон регулирования двигателя по полю с постоянной мощностью определяется по формуле:

(7)

тогда


^ 5.3. 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:

. (8)

.

Полученное расчётное число ступеней коробки округляется в большую сторону до целого числа: =3.

Уточняем знаменатель ряда регулирования:

, (9)

.

Принимаем .


^ 5.4. Уточнение характеристик электродвигателя


Уточнение диапазона регулирование электродвигателя:

, (10)

.


, (11)




С уменьшением знаменателя ряда частот коробки диапазон регулирования привода по полю может быть уменьшен до значения , поэтому максимальная частота вращения электродвигателя снижается:

(12)



Минимальная частота вращения электродвигателя определяется диапазоном регулирования привода с постоянным моментом:

(13)




^ 5.5. Определение характерных частот вращения шпинделя




, (14)




(15)



(16)



(17)

.


5.6. 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.

.

^ 5.6.1 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:

Для частоты :

при



при



Полученные данные свидетельствуют о том, что при изменении частоты данная мехатронная система будет работать без «разрывов».

Аналогично проводим уточнение для частоты :

при



при



Вывод аналогичен – «разрыв» на данном участке диапазона регулирования отсутствует.

5.6.2. 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

(18)

.

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

u1 = 1/i1,

u1 = 1/0,64 = 1,56;

u2 = 1/i2,

Для u1, i2 по таблице 1[3] находится общий вариант Sz1 =70 , при этом определяются числа зубьев 27,43.

Определяются числа зубьев остальных колес:

для передачи i1 z4 = 27, z5 = 70 – 27 = 43;

для передачи i2 z6 = 35, z7 = 70 –35 = 35;

Для второй группы передач

= 0,64;

= 1.

Для понижающей передачи находится передаточное число

u3 = 1/i3,

u3 = 1/0,64 = 0,64.

Для u3, i4 по таблице находится общий вариант Sz2 = 88, при этом находятся числа зубьев 34, 44.

Определяются числа зубьев остальных колес:

для передачи i3 z8 = 34, z9 = 88 – 34 = 54;

для передачи i4 z10= 44, z11 = 88 – 44 = 44.

^ 5.6.3. Проверка кинематического расчёта.

Определяются фактические частоты вращения с учётом принятых чисел зубьев [3]:

Для частоты :

при



при




Для частоты :

при




при



При данных числах зубьев обеспечивается перекрытие частот n2, n3 без разрывов в графике частот.

Условие пк = 0,95  R эР, (8) должно выполняться

R эР=2400/1500=1,65,

пк=1,58,

1,65>1,58 на 5%, следовательно, условие выполняется.



Рисунок 9.

^ 5.7. Проектирование автоматической переборной коробки


5.7.1. 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, =0,995;

- кпд зубчатой передачи, =0,97…0,99, принимаем =0,99.

Тогда

,

,

.


^ 5.7.2. Расчёт максимальных моментов на валах




Момент на i-том валу:

, (19)

где -расчётная частота на i-том валу.

Момент на валу электродвигателя:



Момент на первом валу:

,

Момент на втором валу:

,

Момент на третьем валу:

.


^ 5.7.3. Расчёт минимальных диаметров валов

Минимальный диаметр вала определяется в зависимости от крутящего момента на нём:

, (19)

где - допустимое напряжения на кручение;=10…15 Н/мм2.

Получаем минимальные диаметры валов:

;

;




      1. ^ 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) .

Таблица 9

Характеристики материалов.




Шестерня

колесо

Предел прочности

в МПа


950


850

Предел текучести т МПа


700


550

Твердость

НВ

260…280

230...260

Принимаем НВ

270

2400

Термообработка

Азотирование

Улучшение


Допустимые контактные напряжения:

Так как НВ<HB 350, то:

, (20)

где = - предел контактной выносливости по поверхности зуба.

- коэффициент безопасности, рекомендуют принимать ; принимаем .

Для колеса:




Для шестерни:




(21)






Принимаем =1,25*500=625МПа.

Максимальные допустимые напряжения изгиба(22):

, (22)

где - рекомендуют ; принимаю ;

- коэффициент долговечности, принимаем ;

- коэффициент реверсивности нагрузки, так как редуктор не реверсивный, то принимаем ;



принимаем

принимаем


^ 5.7.5. Расчёт модулей для зубчатых колёс


Модуль передачи [6]:

(23)

где - межосевое расстояние.

Проектировочный расчет межосевого расстояния по условию контактной прочности:

, (24)

где Ка – объединенный коэффициент, Ка=495,

u – передаточное отношение, u=0,8,

КНВ – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, КНВ=1,06,

– относительная ширина венца, для станков рекомендовано =0,2.

мм,

мм.

Проектировочный расчет модуля зубчатой передачи по напряжениям изгиба [4]:

, (25)

где – коэффициент распределения нагрузки между зубьями и коэффициент динамической нагрузки, =1,12, =1,01;

- коэффициент формы зуба, =4,05.

, (26)

=25 (по таблице 8,5 [4]).

Модуль из расчета по напряжениям изгиба:

.

Модуль из расчета по контактным напряжениям: мм. Принимаем m=3 мм.


^ 5.7.6 Геометрический расчет зубчатых передач.


Межосевое расстояние находим по формуле (27):

, (27)


Ширина зубчатого венца:

(28)


Ширину венца колеса при прямозубой передаче принимаем равной ширине венца шестерни

Делительные диаметры колес зубчатого зацепления [3]:

, (29)

. (30)

Диаметры вершин:

(31)

. (32)


Диаметры впадин:

, (33)

. (34)

Для каждой группы передач проведем расчеты, подставляя имеющиеся данные в формулы (27) – (34) , полученные данные заносим в таблицу 10.


Таблица 10

Геометрический расчет зубчатых передач



  1   2

Реклама:





Скачать файл (1331.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru