Пректировнаие коробки скоростей вертикально сверлильного станка

Министерство образование и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Машиностроительный институт

Машиностроительный факультет

Кафедра «Технологии машиностроения и методики профессионального обучения»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Коробка скоростей радиально – сверлильного станка

Пояснительная записка

051000.62.09. ПЗ

 

 

 

 

 

 

Разработал

студент гр. ТО-301с                                                                     С.А. Новикова

 

Руководитель

Доцент, к.п.н.                                             В. И. Вешкурцев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2013

 

Содержание

1. Задание на проектирование……………………………………………………
2. Составление структурной формулы……………………………..................
3. Разработка кинематической схемы коробки скоростей………..................
4. Построение структурной сетки………………………………………………
5. Построение структурного графика(графика частот вращения)…………..
6. Анализ графика частот вращения……………………………………………
7. Определение передаточных отношений…………………………………….
8. Расчет чисел зубьев……………………………………………………………
9. Выбор электродвигателя и расчет энергосиловых параметров валов……………………………………………………………………....................
10. Расчет зубчатых передач…………………………………………………….
11. Расчет промежуточного вала на прочность………………………………..
12. Проверочный расчет зубчатых передач……………………………………
13. Проверочный расчет шпонки  на смятие…………………………
14. Проверка шлицевого соединения…………………………………………….
15. Выбор и расчет подшипников……………………………………………….
16. Расчет клиноременной передачи……………………………………………...
17. Система смазки коробки скоростей………………………………………….

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание на проектирование.

 

Спроектировать коробку скоростей  вертикально – сверлильного станка в соответствии с исходными данными, представленными в табл. 1.

Таблица 1 - Исходные данные для проектирования

Тип станка	Основные размеры, мм		Число ступеней, Z	nmin, об/мин	Мощность, P кВт
					Станка	Эл. двиг.
Радиально –     сверлильный станок	св.=18мм	1,26	8	125	-	6, 8

 

Объектом контрольной работы является процесс и результат  и проектирование сложной коробки скоростей оптимальной структуры для вертикально – сверлильного станка в соответствии с заданными параметрами.

Цель работы – спроектировать оптимальный вариант сложной коробки скоростей вертикально – сверлильного станка.

Задачи работы: разработать оптимальную кинематическую схему коробки скоростей, рассчитать передаточные отношения и числа зубьев зубчатых колес коробки скоростей методом НОК, рассчитать энергосиловые параметры привода, выбрать электродвигатель и выбрать вид передачи от двигателя на первичный вал и рассчитать передаточное отношение этой передачи, произвести ориентированный расчет диаметров валов коробки скоростей.

Предполагаемые результаты работы – обоснованный оптимальный вариант структуры коробки  скоростей, кинематическая схема, числа зубьев колес и энергосиловые параметры привода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Составление структурной формулы

 

Структурная формула имеет вид

Z=Zx1 ;

где Zx – числа передач в первой, второй, третьей ступенях;

X1 , X2 , X3 – характеристики группы, обусловленные вариантом включения передач при переходе с одной частоты вращения шпинделя на другую.

Определяем количество возможных конструктивных вариантов (Ккс) одной и той же структуры равно числу перестановок  m  групп и определяется по формуле:

,

где q – количество групп с одинаковыми числом скоростей;

m – Количество элементарных коробок.

 Для восьми ступеней  коробки скоростей m=3, q=3.

 

Следовательно: Z=

Определяем число кинематических вариантов (Ккн) определяется по формуле:

 

(Z=8): Ккн=3! = 6

Общее число всевозможных вариантов (конструктивных и кинематических) (Ко) для обычных множительных структур определяется по формуле:

 

(Z=8):

Возможно, получить 6 вариантов компоновки коробки скоростей. Оптимальный вариант структуры коробки скоростей выбирается в соответствии с требованиями.

Выбираем вариант структуры коробки.

Таблица 2-Требования к выбору оптимального варианта компоновки коробки

Требования	Математическое ворожение
Стремиться принимать число передач в группах равно 2 или 3.	Zгр=2
Число передач уменьшается при приближении к шпинделю	Zx0 > Zx1
Предпочтительно за основную принимать первую группу, а характеристики переборных групп должны возрастать по мере приближения к шпинделю.	X0<X1<X2<X3

 

В соответствии с приведенными выше требованиями к компоновке коробки скоростей выбираем следующий вариант структурной формулы:

Z= 21 24  22 =8

Основная группа имеет 2 передачи, с характеристикой X0=1.

Первая переборная группа  - имеет 2 передачи и характеристику X1=4

Вторая переборная группа – имеет 2 передачи и характеристику   X3=2.

При выборе данного варианта соблюдаются условия:

- число передач в группе 2

- характеристика переборной  группы возрастают по мере  приближения к шпинделю (X0=1 – основная группа;  X1=2, X3=4 – первая переборная группа).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Разработка кинематической схемы коробки скоростей

 

       В соответствии  с приведенными выше требованиями  к компоновке коробки скоростей  выбираем следующий  вариант структурной формулы:

Z = 8 = 21 × 24 × 22

Кинематическая схема  коробки скоростей вертикально  -  сверлильного станка показано на Рис.1.

Рисунок 1- Кинематическая схема коробки скоростей

Z = 8 = 21 × 24 × 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Построение структурной  сетки

 

 Строим структурную  сетку  в следующем порядке:

1. На чертеже в произвольном масштабе построим структурную сетку. Количество вертикальных прямых, равное (m +1), соответствует числу валов коробки, в нашем случае, при   m = 3, число валов – четыре.

2. На равном расстоянии друг  от друга наносим столько горизонтальных прямых, сколько ступеней частот вращения имеет проектируемая коробка. В нашем случае, число ступеней равно 8 (рис. 2.).

3. Наносим  на линии четвертого  вала (без указания величин) точки  n1 – n8,- изображающие частоты вращения шпинделя. Первый вал имеет одну частоту вращения, следовательно, на вертикальной линии первого вала наносим исходную точку 0 симметрично относительно nmin = n1 и nmax = n8, на уровне между n4 и n5.

4. Первая группа состоит из двух передач, поэтому из точки 0 проводим два луча, при этом первому множителю 21 соответствует характеристика х = 1, т.е. на вертикальной линии вала на структурной сетке расстояние между точками 1 – 2 равно одному интервалу Для следующего множителя 24 характеристика х = 4, а расстояние между точками 3 – 5 и 4 – 6 равно двум интервалам, для множителя 22 характеристика равна х = 2 и расстояние между n1 – n4, n2 – n5, n3 – n6, n4 – n8 равно трем интервалам.

5. Полученные точки соединяем  лучами.

  Анализ структурной сетки производится по следующим показателям:

1. Симметричность и веерообразность  расположения лучей.

Симметричность структурной сетки  может быть обеспечена в том случае, если произведение максимального и минимального передаточного отношения 1, то есть:

imin × imax = 1

где imin  ;  imax =

Структурная сетка симметрична в пределах каждой  группы.

2.  Соблюдение вышеперечисленных  условий выбора оптимального  варианта компоновки коробки  скоростей.

Число передач основной группы равно 2, 2 и 2 соответственно и уменьшается по мере приближения к шпинделю. Кинематические характеристики групп увеличиваются по мере приближения к шпинделю.

 

 

 

3. Проверка оптимальности выбранного варианта сетки по диапазону регулирования.

R = jХпп (Zпп -1),

  где Zпп– число передач (ступеней) последней переборной коробки Zпп (Z3) равно  2.  Хпп – характеристика последней переборной коробки (хпп=2).

Условие оптимальности  R £ [R], где [R] = 8

R = 1, 26 2(2-1) = 1, 58 < 8

   Все условия соблюдены, следовательно, выбранный вариант структуры  можно считать оптимальным.

 

                              I                                          II                                         III                                         IV

 

n8

 
                                         

                                              Х = 1                            Х = 4                                          Х = 2

Рисунок 2- Структурная сетка для коробки скоростей Z = 8 = 21 × 24 × 22

5. Построение структурного  графика (графика частот вращения)

   График частот вращения (структурный график) (рис. 4) является видоизмененной структурной сеткой. Он показывает действительные значения частных передаточных отношений передач и частот вращения валов.

  Для построения графика частот  вращения необходимо рассчитать  числа оборотов шпинделя по  формуле:

ni = n min × jn-1

при j = 1,26

n1 = nmin = 125  об\мин                   

n2 = nmin × j1 = 157,5 об\мин              n5 = nmin × j4 =  315,05 об\мин

n3 = nmin × j2 =  198,45 об\мин           n6 = nmin × j5 = 396,97 об\мин

n4 = nmin × j3 = 250,04 об\мин           n7 = nmin × j6 = 500,18 об\мин   

                                                              n8 = nmin × j7 = 630, 22 об\мин