Проектирование токарного станка

курсовая работа

4. Разработка кинематической схемы станка

Определение числа скоростей привода главного движения

Частоты вращения шпинделя образуют отрезок геометрического ряда со знаменателем ц. Число ступеней частот - z.

Число ступеней частоты вращения шпинделя определяется по формуле

где ц - знаменатель геометрического ряда, равный для токарных станков 1.26.

.

Определим значения частот вращения шпинделя

Построение графика частот вращения

Для возможности передачи шпинделю 16-ти частот вращений примем привод главного движения со сложенной структурой, так как использование множительной структуры не позволяет реализовать коробку скоростей с 16-ю скоростями. Сложенная структура получается из двух определенным образом соединенных структур с последовательно соединенными групповыми передачами. Первая структура называется основной, вторая - дополнительной. Структурная формула привода главного будет иметь вид

Исходя из структурной формулы построим структурную сетку. Вертикальными линиями обозначим валы привода, горизонтальными -частоты вращения шпинделя. Точки пересечения вертикальных линий с горизонтальными соответствуют частотам вращения валов, представленным в логарифмическом масштабе. Луч с наклоном вверх изображает повышающую передачу, луч с наклонно вниз - понижающую, горизонтальный луч - передачу с передаточным отношением, равным 1. Параллельные лучи изображают одну и ту же передачу. Для обеспечения приемлемых радиальных размеров коробок скоростей вводя ограничения на передаточные отношения передач , т.е для ц=1.26 луч, изображающий передаточное отношение передачи, может опускаться вниз максимум на 6 интервалов и подыматься вверх на 2.

Рисунок 4.1 - Структурная сетка основной группы

Опираясь на кинематическую схему привода главного движения станка-аналога и используя структурную сетку построим кинематическую схему. Так как числа зубьев зубчатых колес пока неизвестны, все зубчатые колеса на кинематической схеме изобразим одинакового размера.

Рисунок 4.2 - Структурная сетка дополнительной группы

Рисунок 5 - Кинематическая схема привода главного движения

Используя кинематическую схему и структурные сетки построим график частот вращения шпинделя. Для его построения необходимо задаться передаточными отношениями передач. Условием для задания передаточных отношений является предпочтительность передач 1:1. С другой стороны, средством уменьшения радиальных размеров служит равенство , что приводит к симметричному расположению лучей.

Рисунок 6 - График частот вращения

Определяем передаточные отношения передач

Определение чисел зубьев зубчатых колес

Числа зубьев зубчатых колес подбираем по таблицам 4.2 - 4.5 [6] исходя из найденных передаточных отношений передач.

5. Силовой расчет привода

Предварительный расчет валов

Расчет второго вала

Крутящий момент на валу

где - мощность на i-валу, кВт;

-минимальная частота вращения i-вала, об/мин.

где - КПД ременной передачи;

- КПД пары подшипников;

- КПД зубчатой передачи;

х - показатель степени, равный количеству соответствующих передач.

Диаметр вала

где ф - предел прочности материала вала при кручении, МПа. Для стали ф=15…20 МПа.

Значение d округляем до ближайшего стандартного.

Остальные валы рассчитываются аналогично. Результаты расчетов:

Расчет модулей зубчатых передач

Модуль рассчитаем для первой и последней зубчатых передач, т.е. найдем его минимальное и максимальное значение, для промежуточной передачи возьмем промежуточное значение модуля.

Расчет модуля первой зубчатой передачи

где - модуль, необходимый для обеспечения изгибной прочности зубьев зубчатых колес i-передачи;

- минимальное число зубьев зубчатого колеса в передаче;

- коэффициент, равный отношению ширины зубчатого колеса к модулю, ;

;

- допускаемое напряжение изгиба материала зубчатых колес.

При термической обработке материла зубчатых колес - улучшении - определяется по формуле

где - твердость материала зубчатых колес.

,

где - коэффициент динамичности нагрузки;

- коэффициент концентрации нагрузки. Учитывается только при определении .

Коэффициент К определяется только при окружной скорости большего колеса

где z - число зубьев большего колеса в передаче.

Для определения необходимо знать значение модуля, который мы и пытаемся найти. Чтобы все-таки определить окружную скорость колеса, для расчетов возьмем значение модуля зубчатых передач станка-аналога, которое для станка 1А12П равно 2.

где - модуль, необходимый для обеспечения прочности по нормальным напряжениям зубьев зубчатых колес i-передачи;

- допускаемое контактные напряжение материала шестерни;

- минимальное передаточное отношение зубчатой передачи.

При термической обработке материла зубчатых колес - улучшении - определяется по формуле

Из найденных двух значений модуля выбираем наибольшее, т.еm1=2 мм.

Расчет модуля последней зубчатой передачи

Для уменьшения модуля последней зубчатой передачи изменим вид термообработки зубчатых колес на закалку ТВЧ по контуру зубьев. Тогда

.

Модуль последней зубчатой передачи m3=4 мм. Для промежуточной передачи примем m2=2.5 мм.

Определение размеров зубчатых колес

Для примера рассчитаем параметры зубчатого колеса z1, для которого z=43, m=2 мм.

Делительный диаметр колеса

Диаметр окружности вершин колеса

Диаметр окружности впадин колеса

Ширина колеса

Остальные зубчатые колеса рассчитываются аналогично.

Расчет клиноременной передачи

В приводе главного движения станка применяются две клиноременные передачи. Для примера рассчитаем первую передачу.

Частота вращения меньшего шкива

По рисунку 7.3 [1, с.134] определяем сечение ремня - А.

Вращающий момент

Диаметр меньшего шкива

Полученное значение диаметра округляем по ГОСТ 17383-73 до ближайшего стандартного. .

Диаметр большего шкива

Полученное значение округляем по ГОСТ 17383-73 до ближайшего значения. .

Уточненное передаточное отношение

Межосевое расстояние, в интервале

где - толщина клинового ремня, мм.

Длина ремня

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного. .

Уточненное межосевое расстояние

Угол обхвата ремнем меньшего шкива

Число ремней

где - коэффициент режима работы;

- мощность, допускаемая для передачи одним ремнем, кВт;

- коэффициент, учитывающий влияние длины ремня;

- коэффициент угла обхвата;

- коэффициент, учитывающий число ремней в передаче.

Натяжение ветви ремня

где - окружная скорость ремня, м/с;

- коэффициент, учитывающий центробежную силу,

Сила, действующая на вал

Делись добром ;)