Проектирование привода главного движения горизонтально-фрезерного станка

Кинематический расчет коробки скоростей привода главного движения горизонтально-фрезерного станка. Прочностной расчет зубчатых колес, их диаметров, ременной передачи, валов на статическую прочность и выносливость. Определение грузоподъемности подшипников.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Федеральное агентство по атомной энергии

Снежинская Государственная Физико-Техническая академия

Кафедра ТМ

Курсовой проект

по курсу «Металлорежущие станки»

Тема проекта: «Проектирование привода главного движения горизонтально-фрезерного станка»

Снежинск

2008 г.

Содержание

Техническое задание

1. Кинематический расчет коробки скоростей

1.1 Исходные данные

1.2 Определение общего диапазона регулирования

1.3 Выбор структурной формулы и построение структурной сетки

1.4 Построение графика частот вращения

1.5 Определение чисел зубьев шестерен

1.6 Построение кинематической схемы

1.7 Расчет моментов на валах

2. Разработка конструкции коробки скоростей

2.1 Прочностной расчет зубчатых колес

2.2 Расчет диаметров колес

2.3 Предварительный расчет диаметров валов коробки скоростей

2.4 Расчет ременной передачи

2.5 Выбор подшипников

2.6 Расчет валов

Заключение

Спецификация

1. Кинематический расчет коробки скоростей

1.1 Исходные данные

Станок горизонтально-фрезерный, мощность 2,2 кВт;

число скоростей шпинделя z_n=16;

минимальная частота вращения шпинделя n_min=80 мин-¹;

ц=1,26

1.2 Определение общего диапазона регулирования

R_n=¹⁵=1,26¹⁵=32,03

n_max= R_n* n_min=32,03*80=2562

Принимаем промежуточные значения чисел оборотов для знаменателя геометрического ряда =1,26 из отраслевого стандарта станкостроения ОСТ HI 1-1-72.

n₁=n_min=80; n₂=*n₁=1,26*80=100; n₃=*n₂=1,26*101=125;

n₄=*n₃=1,26*127=160; n₅=*n₄=1,26*160=200; n₆=*n₅=1,26*202=250;

n₇=*n₆=1,26*254=320; n₈=*n₇=1,26*320=400; n₉=*n₈=1,26*403=500;

n₁₀=*n₉=1,26*508=640; n₁₁=*n₁₀=1,26*640=800; n₁₂=*n₁₁=1,26*807=1000; n₁₃=*n₁₂=1,26*1017=1280; n₁₄=*n₁₃=1,26*1281=1600; n₁₅=*n₁₄=1,26*1614=2000;

n₁₆=*n₁₅=1,26*2034=2560.

Соответственно выбираем двигатель: мощностью - 2,2 кВт, n_д = 1280 об/мин

1.3 Выбор структурной формулы и построение структурной сетки

Выбираем структурную формулу z_n=р₀р₁р₂р₃р₄=12222=16 и принимаем вариант структурной сетки с диапазонами регулирования групповых передач: R₁=²; R₂=³; R₃=⁶ и общим диапазоном R_n=¹⁵, которые удовлетворяют знаменателю геометрического ряда =1,26.

1.4 Построение графика частот вращения

Построение выполняется в соответствии с предельно допустимыми передаточными отношениями групповых передач ? U 2 для знаменателя =1,26 и U₁>U₃>U₅>U₇

Рисунок 1 - График частот вращения привода.

Из графика частот вращения передаточные отношения зубчатых колес составляют:

в группе Р₁: U₁=z₁/z₂=1/1,26=0,794; U₂=z₃/z₄=1/1,26⁰=1;

в группе Р₂: U₃=z₅/z₆=1/1,26=0,794; U₄=z₇/z₈=1/1,26=0,794;

в группе Р₃: U₅=z₉/z₁₀=1/1,26³=0,5; U₆=z₁₁/z₁₂=1/1,26=0,794;

в группе Р₄: U₇=z₁₃/z₁₄=1/1,26⁶=0,25; U₈=z₁₅/z₁₆=1/1,26²=0,63;

В группе передач от вала I₀ к валу I передаточное отношение составляет U₀=D₁/D₂=1/1,26=0,794. По этому передаточному отношению проектируется ременная передача.

1.5 Определение чисел зубьев шестерен

При определении чисел зубьев колес необходимо не только получить передаточные отношения, но и обеспечить постоянную сумму зубьев в пределах двухваловой передачи, например, для группы Р₁: _z=z₁+z₂= z₃+z₄=const. Решая систему уравнений U и _z в каждой группе передач, получим числа зубьев колес всего привода. Для этой цели в каждой группе передач назначаем числа зубьев меньших колес z₁=40, z₅=38, z₉=35, z₁₃ =19 и определяем остальные. Результаты расчета сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Параметр	U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8
Z	z1/z2=40/50	z3/z4=45/45	z5/z6=38/48	z7/z8=48/38	z9/z10=35/69	z11/z12=58/46	z13/z14=19/75	z15/z16=58/36
z	90	86	104	94

При определении чисел зубьев колес их дробные величины округлялись до ближайших целых.

1.6 Построение кинематической схемы

Кинематическая схема (рис. 2) построена в полном соответствии с графиком частот вращения (рис. 1), требованиями ГОСТ 2.770-68 по условным изображениям элементов кинематических цепей и ГОСТ 2.701-2.703-68 по правилам оформления кинематических схем. Правильность расчета зубчатых передач и построения кинематической схемы привода устанавливается после составления уравнений кинематического баланса цепей. При этом расчетные частоты вращения шпинделя n_р должны быть выдержаны по отношению к нормальному ряду n_нр в пределах =±4,1%. Уравнения кинематического баланса для z_n=16 сведены в таблицу 2.

Рисунок 2 - Кинематическая схема привода.

Таблица 2

<...

Уравнение кинематического баланса	nр	nнр	=100(nнр- nр)/nр, %
	81,4	80	1,7
	101,7	100	1,7
	129,8	125	3,7
	162,3	160	1,4
	202,3	200	1,1
	252,8	250	1,1
	322,8	320	0,8
	403,5	400	0,8
	517,6	500	3,4
	647	640	1,1
	825,8	800	3,1
	1032,3	1000	3,1
	1286,5	1280	0,5