Токарно-винторезный станок.

Федеральное Агентство по образованию.

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Томский политехнический университет».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Факультет – машиностроительный

Направление – машиностроение

Кафедра – автоматизация и роботизация машиностроения

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовой работе по предмету «Металлорежущие  станки»

Токарно-винторезный станок.

ФЮРА. 4150.124.000.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент группы    4150       ___________________     Сухорослова Н. С.

 (подпись)                             

                                ___________________

(дата)

Преподаватель                 ____________________            Мойзес Б. Б.                                             

(подпись)

                                   ___________________

(дата)

 

 

 

 

 

 

 

Томск-2009

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.     Исходные данные.                   3

     2.      Кинематический расчет привода главного движения станка            3

2.1.  Определение действительного числа ступеней частот

вращения                    3

2.2.  Определение минимальной частоты вращения привода                            4

2.3.  Кинематическая схема привода главного движения                             4

2.4.  Картина частот вращения                         5

2.5. Определение численных значений передаточных отношений                            5

3.    Определение расчетных крутящих моментов на валах

коробки скоростей                   6

4.    Расчет диаметров валов                        7

5.    Расчет модулей зубчатых передач                       7

6.    Расчет числа зубьев зубчатых передач                      8

7. Конструктивное  оформление коробки скоростей.                                           11

7.1 Определение  наружных диаметров зубчатых колес. Определение межосевых          11

расстояний  между смежными валами. Определение  диаметра шпинделя.

      Список литературы                            13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные.

Исходными данными для проектирования согласно заданию являются:

Тип станка – токарно-винторезный.

Структурная формула привода главного движения:

Диапазон  регулирования R_n = 128.

Знаменатель геометрического ряда частот вращения j = 1,41.

Наибольший  диаметр заготовки, устанавливаемой  над станиной-500мм.

В качестве привода применяется односкоростной двигатель переменного тока.

 

2. Кинематический расчет привода  главного движения.

2.1 Определение действительного  числа частот вращения шпинделя.

 

Найдем  реальное число частот вращения, которое  ограниченно заданным диапазоном регулирования R_n = 128:

Z= +1= +1=15, следовательно имеется перекрытие.

Записываем  структурную формулу в окончательном  виде:

Z= 2×2×2(1+1) =16.

Для облегчения построения структурной  сетки разработаем упрощенную кинематическую схему привода (рис. 1.1). При этом каждая группа передач показана вертикальными линиями между смежными валами. Число вертикальных линий равно числу передач в каждой группе.

 

Рис. 1.1. Упрощенная кинематическая схема.

 

Структурную сетку начинают строить с проведения такого количества горизонтальных линий  на равном расстоянии друг от друга, которое  равно числу валов в упрощенной кинематической схеме, и вертикальных линий, число которых равно числу  реальных частот вращения шпинделя. Расстояние между вертикальными линиями равно lg φ. Практически же берут произвольное расстояние, но так, чтобы между всеми смежными частотами вращения оно было одинаковым (рис. 2.2.).

 

 

Рис. 2.2. Структурная сетка

 

 

2.2.Определение минимальной частоты  вращения привода

 

Для построения графика частот вращения необходимо выбрать n_max и n_min  частоты вращения проектируемого привода исходя из  n_max   выпускаемых промышленностью токарно- винторезных станков с таким же максимальным диаметром обработки  (d_max = 500 мм), пользуясь справочной литературой         [1, С.57], выбираем  модель токарно-винторезного станка 16К25 (n_max =1600об/мин, N=11 кВт).

Назначаем электродвигатель [1, С.97] : 4А132М2У3  N=11кВт, n=3000 об/мин.

Ориентируясь на n_max =1600 об/мин станка, определим n_min    проектируемого привода:

 

Пользуясь нормальным рядом чисел в станкостроении, выписываем ряд частот вращения для φ=1,41:

12,5-18-25-35,5-50-71-100-140-200-280-400-560-800-1120-1600

2.3. Кинематическая схема привода главного движения

Рис 2.3. Кинематическая схема привода главного движения

 

 

 

 

2.4. Картина частот вращения

 

При j = 1,41;  i_min = 1/j = 1/1,41, общее передаточное отношение:

;

 

График  частот вращения для этого случая показан на рис.2.4.

Рис 2.4. График частот вращения

 

На рис 2.4. использованы следующие обозначения:

,  ,  ,  ,  ,

  ,  ,  , , .

2.5. Определение численных значений  передаточных отношений

; ;  ;

    ;  ;  ;

 

; ; ;

    

    ; .

 

 

 

 

 

 

3.  Определение расчетных крутящих  моментов на валах коробки  скоростей

 

Для уменьшения габаритов привода рекомендуется  ограничивать передаваемую мощность на шпинделе критической частотой вращения n_Р , которая принимается равной частоте вращения верхней ступени нижней трети диапазона регулирования частот вращения шпинделя, т.е для нашего случая        n_Р =50 об/мин.

Таким образом, в области частот вращения с  n₁ =10 об/мин до  n₁₀ =50 об/мин мощность привода ограничена величиной крутящего момента М_Р , который определяется из выражения:

где N_e – эффективная мощность на шпинделе, кВт;

где     N  – мощность электродвигателя, кВт;

    h_пр - условный расчетный КПД (h_пр.= 0,80…0,90). Принимаем h_пр.= 0,88.

Тогда 

Определяем  расчетные крутящие моменты на всех промежуточных валах при передаче полной мощности на минимальной частоте вращения этого вала:

где  h_{VI-VI I} -расчетный КПД между смежными валами VI и VII.

h_{VI -VII} = h_зп × h_подш = 0,99 × 0,995 = 0,985;

 

 

 

 

 

 

 

4.    Расчет диаметров валов

 

Ориентировочно  диаметры всех промежуточных валов можно определить по формуле:

где  [t] = 30 × 10⁶ Па – допустимое напряжение на кручение принимается заниженным, так как неизвестно еще пространственное положение валов.

(Принимаем d₁ =32мм);

(Принимаем d₁ = 34мм);

(Принимаем d₁ = 38мм);

(Принимаем d₁ =48мм);

(Принимаем d₁ = 38мм);

(Принимаем d₁ = 54мм);

Диаметр последнего, шестого, вала (шпинделя) окончательно уточняется из расчета его на жесткость.

 

5. Расчет модулей зубчатых передач

 

Ориентировочно  модуль зубчатой передачи m можно определить исходя из окружного усилия на минимальной по разуму шестерне в группе передач и усилия, допускаемого прочностью зуба на изгиб:

 

где   М_кр – расчетный крутящий момент, передаваемый рассматриваемой группой передач, Н×м;

 m – модуль, м;

    Z – число зубьев самой малой шестерни в этой же группе передач,

      Без большой погрешности можно принять Z = 16; y – коэффициент формы зуба, y = 0,1;

 y - относительная ширина венца зубчатого колеса.

Для подвижных шестерен привода главного движения y = 8;

Для постоянных передач y = 10 – 15, выбираем y = 14;

 [s _изг] - допускаемое напряжение на изгиб. Для легированных сталей [s _изг] = 370 – 400МПа,

К_у = К_изг = 1.

Тогда,

 

  Для группы (Принимаем m =2,5мм);

 Для группы (Принимаем m =2,75мм);        

Для группы (Принимаем m =3мм);       

;

(Принимаем m =3мм)       

 (Принимаем m =3мм)       

 

6. Расчет числа зубьев зубчатых передач.

 

С начало определим минимальное число зубьев в каждой группе передач, а затем уже, ориентируясь на это число зубьев, можно подобрать числа зубьев всех остальных шестерен по передаточным отношениям.

;

где d и m – диаметр вала и модуль посаженной на него шестерни, мм.

Для группы 1            Принимаем Z_min =21 ;

Для группы 2           Принимаем Z_min = 22 ;

Для группы 3           Принимаем Z_min = 23 ;

Для группы 4           Принимаем Z_min = 26 ;

Для группы 5            Принимаем Z_min = 23 ;

Для группы 6            Принимаем Z_min = 28 .

 

Приступаем  к расчету чисел зубьев всех шестерен привода.

Для ведущих шестерен

Для ведомых шестерен

где   S_Zi – наименьшее кратное a_i + b_i для каждой группы передач;

a_i, b_i – целые числа, выражающие передаточные отношения.

Для группы i₁ - i₂

;  ;

;  ;

; 

;  ;

;     ;

Данные  числа зубьев домножим на 5, тогда 

Для группы i₃ – i₄

;  ;

;  ;

; 

;  ;

;     ;

Данные  числа зубьев домножим на 5, тогда 

Для группы i₅ – i₆ – i₇ – i₈

;  ;

  ;

;  ;

;  ;

; 

;  ;  

;   ;

;  ;

;   ;

Данные  числа зубьев домножим на 23/19, тогда

Для группы i₉ – i₁₀

;  ;

;  ;

; 

;  ;  

;   ;

Данные  числа зубьев домножим на 26/19, тогда 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Для подобранных чисел зубьев определим отклонение расчетных частот вращения от теоретических. Данное отклонение не должно превышать значения %.

Передаточное  отношение	Табличное значение	Расчетное значение	Относительная погрешность,%
i1	0,709	0,714	-0,7
I2	1	1	0
I3	0,709	0,714	-0,7
I4	1,41	1,4	-0,7
I5	0,502	0,5	-0,4
I6	1,988	2	+0,6
I7	0,502	0,5	-0,4
I8	0,356	0,358	+0,56
I9	0,356	0,358	+0,56
I10	0,709	0,714	-0,7

 

 

 

 

7. Конструктивное оформление коробки  скоростей.

7.1 Определение наружных диаметров зубчатых колес. Определение межосевых расстояний между смежными валами. Определение диаметра шпинделя.