Реферат: Проектирование привода главного движения фрезерного станка на основе модели 6Р13

7 Техника безопасности при работе на станках фрезерной группы и смазка станка

Современные станки являются мощными машинами, предназначеными для обработки металлов путем снятия стружки. Возможность получения травм при работе на станках обязывает применять специальные устройства и приспособления, обеспечивающие безопасную работ.

Все вращающиеся части необходимо закрывать крышками и кожухами. Применять стружкоотводы и пылесборники, которые защищают рабочего от попадания в него мелкой стружки. Рабочий должен иметь специальную одежду и быть внимательным при работе на станке. Рабочее место должно иметь хорошее освещение в дневное и вечернее время суток.

На рабочем месте нужно проверить убрана ли стружка со станка и пол, а так же удалить все лишние предметы. Проверить исправность предохранительных ограждений на станке, они должны быть надежно закреплены. Категорически запрещается снимать ограждения во время работы станка. Перед пуском станка проверить исправность электрооборудования. Обрабатываемая деталь и режущий инструмент должны быть надежно закреплены. Держать деталь руками запрещается. Не разрешается измерять деталь во время работы станка. Нельзя удалять стружку руками.

Смазка зубчатых колес осуществляется разбрызгиванием индустриаль-

ного масла И-30, которое заливается в корпус коробки скоростей. Обьем маслянной ванны определяем из расчета 0,25масла на 1 кВт передаваемой мощности: V = 0,25Ч11 = 2,75.

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом УС-2, закладываемом при монтаже.

6 Расчет шпоночных и шлицевых соединений

6.1 Шпоночные соединения

Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Размеры шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78.

Напряжение смятия:

, (6.1)

где - диаметр в месте посадки шпонки, мм;

- передаваемый крутящий момент, Нм;

- рабочая длинна шпонки, мм;

- площадь смятия, мм2;

- высота шпонки, мм;

- глубина паза вала, мм;

МПа – допускаемое напряжение смятия.

На втором валу для зубчатых колес 2, 4, 6 назначаем призматические шпонки 10Ч8Ч32 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На третьем валу для зубчатых колес 8, 10, 12, 14 назначаем призматические шпонки 12Ч8Ч32 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На четвертом валу для зубчатых колес 16, 18 назначаем призматические шпонки 14Ч9Ч45 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

Параметры шпонок сводим в таблицу 5.

6.2 Шлицевые соединения

Шлицевые соединения выбираем по [3] в зависимости от диаметра вала. Выбранное соединение проверяем на смятие:

, (6.3)

где М - передаваемый крутящий момент, Нм;

Z - число шлицев;

- расчетная поверхность смятия, мм2;

, (6.4)

где - номинальный наружный диаметр, мм;

- диаметр вала, мм;

- длина ступицы насаживаемой на вал детали, мм;

- средний радиус соединения, мм;

; (6.5)

- допускаемое напряжение смятия .

На первом валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 42 мм, шириной шлицев b = 7 мм, и величиной фаски

f = 0,4 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

На втором валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 42 мм, шириной шлицев b = 7 мм, и величиной фаски

f = 0,4 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

На третьем валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 48 мм, шириной шлицев b = 9 мм, и величиной фаски

f = 0,4 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

Номинальные размеры шлицевых прямобочных соединений сводим в таблицу 6.

Таблица 6 – Конструкционные размеры шлицевых соединений

5 Подбор подшипников

На наиболее нагруженный вал выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии №209.

Эквивалентная нагрузка:

, (5.1)

где - коэффициент, учитывающий вращение внутреннего кольца,

при вращении внутреннего кольца;

- радиальная нагрузка, Н;

- коэффициент, зависящий от температуры,

- при рабочей температуре подшипника ;

- коэффициент, зависящий от нагрузки;

- при умеренных нагрузках.

.

Номинальная долговечность в часах:

, (5.2)

где - динамическая грузоподъемность по каталогу, Н;

- максимальная частота вращения вала, об/мин.

Долговечность подшипников на четвертом валу при максимальной частоте вращения и динамической грузоподъемности по формуле (5.2):

По ГОСТ 16162-85 минимальная долговечность подшипников для зубчатых редукторов 10000 ч.

Учитывая то, что коробка скоростей состоит из прямозубых цилиндрических колес, выбираем для оставшихся валов шарикоподшипники радиальные опорные легкой серии: первого и второго валов №207, для третьего вала №208, для четвертого вала №209.

Номинальные размеры подшипников сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Номинальные размеры подшипников

1 Справочник технолога-машиностроителя – В 2-х т. Т.2/ под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова – 4-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1985.- 656 с. ил.

2 Проников А.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков.- М: Высшая школа, 1962.- 425 с. ил.

3 Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для учащихся техникумов/ С.А. Чернавский, К.Н. Набоков, И.М. Чернин и др.- 2-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1988.- 416 с. ил.

Заключение

Чтобы обеспечить машиностроение высококачественными станками для осуществления разнообразных технологических процессов с высокими экономическими показателями, станкостроение должно решать следущие задачи:

- повышение качества станков – повышение их точности, жесткости, виброустойчивости, надежности и долговечности; повышение технических характеристик (быстроходности, мощности, к. п. д.);

- дальнейшая автоматизация станков – создание новейших автоматов, автоматических линий и универсальных металлорежущих станков с автоматизацией вспомогательных и контрольных операций, станков с ЧПУ;

- повышение экономичности станков – удешевление их производства и проектирования, снижение веса и габаритов, применение новых материалов; создание более технологичных конструкций;

- расширение технологических возможностей станков;

- планомерное обновление парка станков – замена устаревших моделей более совершенными и прогрессивными группами станков, модернизация станков.

Введение

Фрезерные станки предназначены для выполнения широкого круга операций. Они позволяют обрабатывать наружные и внутренние фасонные поверхности, порезать прямые и винтовые канавки, фрезеровать зубья зубчатых колес и т. д. Различают две основные группы фрезерных станков: универсальные и специализированные. К первым относятся горизонтально-фрезерные, вертикально- фрезерные и продольно-фрезерные станки, ко вторым – шпоночно-фрезерные, шлице-фрезерные, карусельно-фрезерные и другие станки.

Основные технические характеристики вертикально-фрезерного консольного станка 6Р13:

Габарит станка (длинаЧширинаЧвысота) …………………...2560Ч2260Ч2120 мм

Размеры рабочей поверхности стола (длинаЧширина) ……………. 1600Ч400 мм

Наибольшие перемещения стола:

продольное …………………………………………………………..1000 мм

поперечное ……. …………………………………………………… 300 мм

вертикальное………………………………………………………….. 420 мм

Наибольший угол поворота шпиндельной головки…………………….. 45град

Подача стола:

продольная и поперечная..………………………………… 25-1250 мм/мин

вертикальная..…………………………………………….. 8,3-416,6 мм/мин

Крутящий момент двигателя:

, (4.1)

где - мощность двигателя, кВт;

- частота вращения вала двигателя, об/мин.

.

Крутящие моменты на валах рассчитываем по следующим формулам:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

Крутящий момент на первом валу по формуле (4.2):

.

Крутящий момент на втором валу по формуле (4.3):

.

Крутящий момент на третьем валу по формуле (4.4):

.

Крутящий момент на четвёртом валу по формуле (4.5):

.

4.1 Ориентировочный расчет валов

Предварительный расчет проводим на кручение по допускаемым напряжениям:

, (4.6)

где допускаемое напряжение на кручение;

- крутящий момент на валу,Нм.

Диаметр первого вала по формуле (4.6):

.

Диаметр второго вала по формуле (4.6):

.

Диаметр третьего вала по формуле (4.6):

.

Диаметр четвёртого вала по формуле (4.6):

.

4.2 Уточненный расчет валов

Уточнённый расчет проводим для наиболее нагруженного вала (с наибольшим крутящим моментом). Выбираем колесо с наименьшим диаметром на этом валу и для него строим эпюры моментов, которые возникают при вращении.

Окружное усилие, возникающее в зацеплении:

, (4.7)

где - крутящий момент на валу, Нм;

- делительный диаметр колеса, мм.

Для четвертого вала, на котором и окружная сила по формуле (4.7):

.

Радиальное усилие:

, (4.8)

где - угол в зацеплении.

.

Находим сумму моментов относительно точки А:

Находим сумму моментов относительно точки В:

;

Изгибающий момент в плоскости xz:

. (4.9)

Изгибающий момент в плоскости yz:

. (4.10)

;

.

По полученным данным строим эпюры моментов, которые представлены на рисунке 4 .

Rx1 A B Rx2

Ry1 Ft Ry2

a = 640 Fr b = 180

My, Нм

134,4 Mx, Нм

369,28

Результирующий момент:

(4.11)

.

Диаметр четвертого вала по формуле (4.6) с учетом :

.

После уточнённого расчета диаметр четвертого вала увеличился на 11% по сравнению с предварительным расчетом, следовательно, диаметры остальных валов увеличиваем на 11%.

Принимаем диаметры валов: dв1 = 34 мм, dв2 = 34 мм, dв3 = 40 мм, dв4 = 44 мм;

диаметры валов под подшипниками: dп1 = 35 мм, dп2 = 35 мм, dп3 = 40 мм,

dп4 = 45 мм;

диаметры валов под колесами: dк1 = 36 мм, dк2 = 36 мм, dк3 = 42 мм,

dк4 = 46 мм.

3 Силовой расчет коробки скоростей

Определяем мощность, передаваемую каждым валом:

; (3.1)

; (3.2)

; (3.3)

, (3.4)

где - к.п.д. пары подшипников;

;

- к.п.д. зубчатой передачи;

.

Выбираем материал для зубчатых колес сталь 40Х, термообработка улучшение 257НВ, предел выносливости .

(3.5)

где - предел выносливости материала колес при симметричном цикле изгиба,Н/см2;

- допускаемый коэффициент запаса прочности;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений у корня зуба;

- коэффициент режима нагрузки при расчете зубьев на изгиб.

Для легированной стали:

(3.6)

.

Принимаем .

для стальных поковок, подвергнутых нормализации и улучшению;

для зубчатых колес, подвергнутых нормализации и улучшению.

Принимаем , .

Допускаемое напряжение на изгиб по формуле (3.5):

.

Для стальных зубчатых колес модуль определяется, исходя из условия прочности зуба на изгиб:

, (3.7)

где - передаваемая мощность,кВт;

- коэффициент нагрузки, учитывающий изменение нагрузки по сравнению с номинальной от действия различных факторов;

, (3.8)

где - коэффициент динамичности нагрузки;

- коэффициент концентрации нагрузки;

- коэффициент режима;

- коэффициент ширины венца;

, (3.9)

где - ширина шестерни;

- число оборотов шестерни;

- коэффициент формы зуба;

при ;

– число зубьев шестерни;

- допускаемое напряжение на изгиб, Н/см2.

Принимаем ; ; ,тогда коэффициент нагрузки по формуле (3.8):

.

Принимаем ;.

Мощность, передаваемая первым валом , по формуле (3.1):

кВт.

Частота вращения первого вала:

.

Модуль для первого зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая вторым валом, по формуле (3.2):

кВт.

Частота вращения второго вала:

.

Модуль для второго зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая третьим валом, по формуле (3.3):

кВт.

Частота вращения третьего вала:

.

Модуль для третьего зацепления по формуле (3.7):

.

Принимаем m1-2 = m2-3 = 3 мм; m3-4 = 4 мм.

, (3.10)

где - числа зубьев шестерни и колеса соответственно;

- модуль зацепления, мм.

;

;

.

Основные размеры зубчатых колес:

диаметр делительной окружности:

(3.11)

диаметр окружности впадин зубьев:

(3.12)

диаметр окружности вершин зубьев:

(3.13)

ширина колеса:

, (3.14)

где - коэффициент ширины зуба;

для прямозубых колес;

ширина шестерни:

(3.15)

и сводим в таблицу 3.

Заключение

Чтобы обеспечить машиностроение высококачественными станками для осуществления разнообразных технологических процессов с высокими экономическими показателями, станкостроение должно решать следущие задачи:

- повышение качества станков – повышение их точности, жесткости, виброустойчивости, надежности и долговечности; повышение технических характеристик (быстроходности, мощности, к. п. д.);

- дальнейшая автоматизация станков – создание новейших автоматов, автоматических линий и универсальных металлорежущих станков с автоматизацией вспомогательных и контрольных операций, станков с ЧПУ;

- повышение экономичности станков – удешевление их производства и проектирования, снижение веса и габаритов, применение новых материалов; создание более технологичных конструкций;

- расширение технологических возможностей станков;

- планомерное обновление парка станков – замена устаревших моделей более совершенными и прогрессивными группами станков, модернизация станков.

Введение

Фрезерные станки предназначены для выполнения широкого круга операций. Они позволяют обрабатывать наружные и внутренние фасонные поверхности, порезать прямые и винтовые канавки, фрезеровать зубья зубчатых колес и т. д. Различают две основные группы фрезерных станков: универсальные и специализированные. К первым относятся горизонтально-фрезерные, вертикально- фрезерные и продольно-фрезерные станки, ко вторым – шпоночно-фрезерные, шлице-фрезерные, карусельно-фрезерные и другие станки.

Основные технические характеристики вертикально-фрезерного консольного станка 6Р13:

Габарит станка (длинаЧширинаЧвысота) …………………...2560Ч2260Ч2120 мм

Размеры рабочей поверхности стола (длинаЧширина) ……………. 1600Ч400 мм

Наибольшие перемещения стола:

продольное …………………………………………………………..1000 мм

поперечное ……. …………………………………………………… 300 мм

вертикальное………………………………………………………….. 420 мм

Наибольший угол поворота шпиндельной головки…………………….. 45град

Подача стола:

продольная и поперечная..………………………………… 25-1250 мм/мин

вертикальная..…………………………………………….. 8,3-416,6 мм/мин

4.1 Ориентировочный расчет валов …………………………………………. 26

4.2 Уточненный расчет валов…………………………………………………...27

6.1 Шпоночные соединения ……………………………………………………33

6.2 Шлицевые соединения ……………………………………………………...34

7 Техника безопасности при работе на станках сверлильной группы и

смазка станка …………………………………………………………………….37

2 Кинематический расчет коробки скоростей

Диапазон регулирования

. (2.1)

.

.

По [2] принимаем стандартное значение знаменателя ряда чисел оборотов φ = 1,06.

При = 842 об/мин , = 314 об/мин по [2] записываем стандартный ряд чисел оборотов: n1 = 315 об/мин., n2 = 335 об/мин.,= 355 об/мин.,

= 375 об/мин., = 400 об/мин.,= 425 об/мин., = 450 об/мин.,

= 475 об/мин., = 500 об/мин.,= 530об/мин., = 560 об/мин.,

= 600об/мин., = 630 об/мин., = 670 об/мин., = 710 об/мин.,

= 750об/мин., = 800 об/мин.,= 850 об/мин.

Строим структурную сетку (3Ч4Ч2) ,которая дает возможность видеть число валов в коробке скоростей, число групповых передач, число передач каждой группе, относительный порядок расположения групповых передач, число частот вращения каждого вала. Затем строим график чисел оборотов с помощью которого определяем конкретные численные значения частот

вращения каждого вала. Структурная сетка представлена на рисунке 1,

график чисел оборотов на рисунке 2.

I

i3 i1 II

i7 i6 i5 i4

i9 i8 III

IV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Рисунок 1- Структурная сетка 3Ч4Ч2

I

i3 i1

i2

II

i7 i5 i4

i9 i6

III

i9 i8

IV

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18

nдв

По структурной сетке определяем значения передаточных отношений:

принимаем , тогда ;

принимаем , тогда ,,;

принимаем , тогда , .

Определяем числа зубьев в каждом зацеплении по значениям передаточных отношений и сводим в таблицу 1.

Таблица 1-Числа зубьев в каждом зацеплении

Согласно структурной сетке 2Ч4Ч3 составляем кинематическую схему коробки скоростей, которая представлена на рисунке 3.

Согласно графику чисел оборотов записываем уравнения кинематической цепи:

об/мин; об/мин;

об/ми; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин.

об/мин ; об/мин.

z16=58 z18=68 IV

a=640 b=180

z10=61

III

z8=58

z2=56 z4=54 z17=48

z15=58

z12=66 z14=71 II

z13=45

z6=58 z7=60 z9=55 z11=50 I

ЭД

z5=54

z1=56 z3=58

Рисунок 3 - Кинематическая схема коробки скоростей

Сравниваем рассчитанные значения частот вращения шпинделя со стандартными значениями и величину отклонения между ними находим по формуле:

(2.3)

Полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Сравнение частот вращения

 , (1.1)

где - поправочный коэффициент;

- диаметр фрезы, мм;

- период стойкости фрезы, мин;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- поправочный коэффициент,

, (1.2)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

, (1.3)

где Кг - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, Кг = 1;

σВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал;

σВ = 750 МПа;

nV - показатель степени, nV = 0,9;

;

- коэффициент состояния поверхности заготовки, КпV = 1;

- коэффициент, учитывающий качество инструментального материала, КиV = 1;

;

- показатели степеней;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы.

По заданию Bmax = 300 мм.

Bmin = (0,125ч0,25)Bmax = 37,5ч75 мм.

Принимаем Bmin = 75 мм.

При фрезеровании углеродистой инструментальной стали, марки У7А, принимаем глубину резания и подачу:

при Bmax = 300 мм t = 4 мм, s = 0,25 мм/зуб;

при Bmin = 75 мм t = 2 мм, s = 0,4 мм/зуб.

Частота вращения фрезы:

(1.4)

Сила резания при обработки заготовки определяется:

, (1.5)

где - поправочный коэффициент;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы;

- диаметр фрезы, мм;

- частота вращения фрезы, об/мин;

- показатели степеней;

- поправочный коэффициент;

, (1.6)

где σВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал;

σВ = 750 МПа;

n - показатель степени, n = 0,3;

.

(1.7)

Для первого режима резания при ширине заготовки = 300 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава Т15К6 диаметром в = 125 мм, числом зубьев Z = 12 и периодом стойкости T = 180 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 700; m = 0,33; x = 0,38;

y = 0,28; u = 0,08; p = 0,1; q = 0,17:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5) ,приняв по [1] = 101;

x = 0,88; y = 0,75; u = 0,5; q = 0,87; w = 0:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

.

Для второго режима резания при ширине заготовки = 75 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава Т15К6 диаметром в = 63 мм, числом зубьев Z = 8 и периодом стойкости T = 120 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 700; m = 0,33; x = 0,38;

y = 0,28; u = 0,08; p = 0,1; q = 0,17:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5) ,приняв по [1] = 101;

x = 0,88; y = 0,75; u = 0,5; q = 0,87; w = 0:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

При полученных расчетах получаем:

; ;

; ;

; .

Требуемая мощность двигателя:

, (1.8)

где - к.п.д. привода;

Принимаем .

.

Выбираем электродвигатель асинхронный 4А 160М8 с мощностью

Nдв = 11 кВт и синхронной частотой вращения nдв = 750 об/мин.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

АРЗАМАССКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра Технология машиностроения__________________________

Заведующий кафедрой

___________________________Пучков В. П.___

(подпись) (фамилия, и., о.)

__________________________________________

(дата)

(наименование темы проекта или работы)

____________________________________________________________________________________________________

Пояснительная записка

(вид документа - проект дипломный, курсовой, исследовательская работа или часть и т. п.)

По___________________________________ ________________Баженов С. А.___

(подпись) (фамилия, .и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия,.и.,о.) __________________________________

(дата)

_______________________________________

(дата) СТУДЕНТ

2. По___________________________________ Логунов А. В.

(подпись) (фамилия,. и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) АЗМ 2001-2

(дата) (группа или шифр)

_______________________________________

(дата)

3. По___________________________________

_______________________________________

(подпись) (фамилия,. и.о.) Проект защищен ________________(дата)

_______________________________________

(дата) Протокол №_________________________

РЕЦЕНЗЕНТ С оценкой_____________________

_________________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) ________________________________________

_______________________________________

(дата)

2004г.

4.1 Ориентировочный расчет валов …………………………………………. 26

4.2 Уточненный расчет валов…………………………………………………...27

6.1 Шпоночные соединения ……………………………………………………33

6.2 Шлицевые соединения ……………………………………………………...34

7 Техника безопасности при работе на станках сверлильной группы и

смазка станка …………………………………………………………………….37

Введение

Фрезерные станки предназначены для выполнения широкого круга операций. Они позволяют обрабатывать наружные и внутренние фасонные поверхности, порезать прямые и винтовые канавки, фрезеровать зубья зубчатых колес и т. д. Различают две основные группы фрезерных станков: универсальные и специализированные. К первым относятся горизонтально-фрезерные, вертикально- фрезерные и продольно-фрезерные станки, ко вторым – шпоночно-фрезерные, шлице-фрезерные, карусельно-фрезерные и другие станки.

Основные технические характеристики вертикально-фрезерного консольного станка 6Р13:

Габарит станка (длинаЧширинаЧвысота) …………………...2560Ч2260Ч2120 мм

Размеры рабочей поверхности стола (длинаЧширина) ……………. 1600Ч400 мм

Наибольшие перемещения стола:

продольное …………………………………………………………..1000 мм

поперечное ……. …………………………………………………… 300 мм

вертикальное………………………………………………………….. 420 мм

Наибольший угол поворота шпиндельной головки…………………….. 45град

Подача стола:

продольная и поперечная..………………………………… 25-1250 мм/мин

вертикальная..…………………………………………….. 8,3-416,6 мм/мин

1 Справочник технолога-машиностроителя – В 2-х т. Т.2/ под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова – 4-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1985.- 656 с. ил.

2 Проников А.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков.- М: Высшая школа, 1962.- 425 с. ил.

3 Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для учащихся техникумов/ С.А. Чернавский, К.Н. Набоков, И.М. Чернин и др.- 2-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1988.- 416 с. ил.

Заключение

Чтобы обеспечить машиностроение высококачественными станками для осуществления разнообразных технологических процессов с высокими экономическими показателями, станкостроение должно решать следущие задачи:

- повышение качества станков – повышение их точности, жесткости, виброустойчивости, надежности и долговечности; повышение технических характеристик (быстроходности, мощности, к. п. д.);

- дальнейшая автоматизация станков – создание новейших автоматов, автоматических линий и универсальных металлорежущих станков с автоматизацией вспомогательных и контрольных операций, станков с ЧПУ;

- повышение экономичности станков – удешевление их производства и проектирования, снижение веса и габаритов, применение новых материалов; создание более технологичных конструкций;

- расширение технологических возможностей станков;

- планомерное обновление парка станков – замена устаревших моделей более совершенными и прогрессивными группами станков, модернизация станков.

4.1 Ориентировочный расчет валов …………………………………………. 26

4.2 Уточненный расчет валов…………………………………………………...27

6.1 Шпоночные соединения ……………………………………………………33

6.2 Шлицевые соединения ……………………………………………………...34

7 Техника безопасности при работе на станках сверлильной группы и

смазка станка …………………………………………………………………….37

4.1 Ориентировочный расчет валов …………………………………………. 26

4.2 Уточненный расчет валов…………………………………………………...27

6.1 Шпоночные соединения ……………………………………………………33

6.2 Шлицевые соединения ……………………………………………………...34

7 Техника безопасности при работе на станках сверлильной группы и

смазка станка …………………………………………………………………….37

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

АРЗАМАССКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра Технология машиностроения__________________________

Заведующий кафедрой

___________________________Пучков В. П.___

(подпись) (фамилия, и., о.)

__________________________________________

(дата)

(наименование темы проекта или работы)

____________________________________________________________________________________________________

Пояснительная записка

(вид документа - проект дипломный, курсовой, исследовательская работа или часть и т. п.)

По___________________________________ ________________Баженов С. А.___

(подпись) (фамилия, .и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия,.и.,о.) __________________________________

(дата)

_______________________________________

(дата) СТУДЕНТ

2. По___________________________________ Задунаев Н. А.

(подпись) (фамилия,. и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) АЗМ 2001-2

(дата) (группа или шифр)

_______________________________________

(дата)

3. По___________________________________

_______________________________________

(подпись) (фамилия,. и.о.) Проект защищен ________________(дата)

_______________________________________

(дата) Протокол №_________________________

РЕЦЕНЗЕНТ С оценкой_____________________

_________________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) ________________________________________

_______________________________________

(дата)

2004г.

7 Техника безопасности при работе на станках фрезерной группы и смазка станка

Современные станки являются мощными машинами, предназначеными для обработки металлов путем снятия стружки. Возможность получения травм при работе на станках обязывает применять специальные устройства и приспособления, обеспечивающие безопасную работ.

Все вращающиеся части необходимо закрывать крышками и кожухами. Применять стружкоотводы и пылесборники, которые защищают рабочего от попадания в него мелкой стружки. Рабочий должен иметь специальную одежду и быть внимательным при работе на станке. Рабочее место должно иметь хорошее освещение в дневное и вечернее время суток.

На рабочем месте нужно проверить убрана ли стружка со станка и пол, а так же удалить все лишние предметы. Проверить исправность предохранительных ограждений на станке, они должны быть надежно закреплены. Категорически запрещается снимать ограждения во время работы станка. Перед пуском станка проверить исправность электрооборудования. Обрабатываемая деталь и режущий инструмент должны быть надежно закреплены. Держать деталь руками запрещается. Не разрешается измерять деталь во время работы станка. Нельзя удалять стружку руками.

Смазка зубчатых колес осуществляется разбрызгиванием индустриаль-

ного масла И-30, которое заливается в корпус коробки скоростей. Обьем маслянной ванны определяем из расчета 0,25масла на 1 кВт передаваемой мощности: V = 0,25Ч15 = 3,75.

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом УС-2, закладываемом при монтаже.

2 Кинематический расчет коробки скоростей

Диапазон регулирования

. (2.1)

.

.

По [2] принимаем стандартное значение знаменателя ряда чисел оборотов φ = 1,06.

При = 2031 об/мин , = 939 об/мин по [2] записываем стандартный ряд чисел оборотов: n1 = 800 об/мин., n2 = 850 об/мин.,= 900 об/мин.,

= 950 об/мин., = 1000 об/мин.,= 1060 об/мин., = 1120 об/мин.,

= 1180 об/мин., = 1250 об/мин.,= 1320 об/мин., = 1400 об/мин.,

= 1500 об/мин., = 1600 об/мин., = 1700 об/мин., = 1800 об/мин.,

= 1900 об/мин., = 2000 об/мин.,= 2120 об/мин.

Строим структурную сетку (3Ч2Ч4) ,которая дает возможность видеть число валов в коробке скоростей, число групповых передач, число передач каждой группе, относительный порядок расположения групповых передач, число частот вращения каждого вала. Затем строим график чисел оборотов с помощью которого определяем конкретные численные значения частот

вращения каждого вала. Структурная сетка представлена на рисунке 1,

график чисел оборотов на рисунке 2.

I

II

III

IV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Рисунок 1- Структурная сетка 2Ч3Ч4

I

i3 i1 i2

i2

II

i5 i4

i9

III

i6

i8

i9 i7 IV

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18

nдв

По структурной сетке определяем значения передаточных отношений:

принимаем , тогда , ,;

принимаем , тогда ;

принимаем , тогда , .

Определяем числа зубьев в каждом зацеплении по значениям передаточных отношений и сводим в таблицу 1.

Таблица 1-Числа зубьев в каждом зацеплении

Согласно структурной сетке 3Ч2Ч4 составляем кинематическую схему коробки скоростей, которая представлена на рисунке 3.

Согласно графику чисел оборотов записываем уравнения кинематической цепи:

об/мин; об/мин;

об/ми; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин.

об/мин ; об/мин.

z14=55 z16=64 z18=69

z12=50

IV

a=450 b=320

z8=66

III

z4=65 z6=66

z2=62 z17=41

z10=57 z13=55 z15=46

z11=60 II

z9=53

z5=50 z7=58 I

ЭД

z1=52 z3=53

Рисунок 3 - Кинематическая схема коробки скоростей

Сравниваем рассчитанные значения частот вращения шпинделя со стандартными значениями и величину отклонения между ними находим по формуле:

(2.3)

Полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Сравнение частот вращения

 , (1.1)

где - поправочный коэффициент;

- диаметр фрезы, мм;

- период стойкости фрезы, мин;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- поправочный коэффициент,

, (1.2)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

, (1.3)

где Кг - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, Кг = 1;

σВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал;

σВ = 490 МПа;

nV - показатель степени, nV = 1;

;

- коэффициент состояния поверхности заготовки, КпV = 1;

- коэффициент, учитывающий качество инструментального материала, КиV = 1;

;

- показатели степеней;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы.

По заданию Bmin = 30 мм.

Bmax = (4ч8) Bmin = 120ч240 мм.

Принимаем Bmax = 120 мм.

При фрезеровании углеродистой инструментальной стали, марки У7А, принимаем глубину резания и подачу:

при Bmax = 120 мм t = 4 мм, s = 0,12 мм/зуб;

при Bmin = 30 мм t = 2 мм, s = 0,2 мм/зуб.

Частота вращения фрезы:

(1.4)

Сила резания при обработки заготовки определяется:

, (1.5)

где - поправочный коэффициент;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы;

- диаметр фрезы, мм;

- частота вращения фрезы, об/мин;

- показатели степеней;

- поправочный коэффициент;

, (1.6)

где σВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал;

σВ = 490 МПа;

n - показатель степени, n = 0,3;

.

(1.7)

Для первого режима резания при ширине заготовки = 120 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава Т15К6 диаметром в = 125 мм, числом зубьев Z = 12 и периодом стойкости T = 180 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 332; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0; q = 0,2:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5) ,приняв по [1] = 825; x = 1;

y = 0,75; u = 1; q = 1,3; w = 0,2:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

.

Для второго режима резания при ширине заготовки = 30 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава Т15К6 диаметром в = 63 мм, числом зубьев Z = 8 и периодом стойкости T = 120 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 332; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0; q = 0,2:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5), приняв по [1] = 825; x =1; y = 0,75; u = 1; q = 1,3; w = 0,2:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

При полученных расчетах получаем:

; ;

; ;

; .

Требуемая мощность двигателя:

, (1.8)

где - к.п.д. привода;

Принимаем .

.

Выбираем электродвигатель асинхронный 4А 160S4 с мощностью

Nдв = 15 кВт и синхронной частотой вращения nдв = 1500 об/мин.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

АРЗАМАССКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра Технология машиностроения__________________________

Заведующий кафедрой

___________________________Пучков В. П.___

(подпись) (фамилия, и., о.)

__________________________________________

(дата)

(наименование темы проекта или работы)

____________________________________________________________________________________________________

Пояснительная записка

(вид документа - проект дипломный, курсовой, исследовательская работа или часть и т. п.)

По___________________________________ ________________Баженов С. А.___

(подпись) (фамилия, .и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия,.и.,о.) __________________________________

(дата)

_______________________________________

(дата) СТУДЕНТ

2. По___________________________________ Карсаков С. В.

(подпись) (фамилия,. и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) АЗМ 2001-2

(дата) (группа или шифр)

_______________________________________

(дата)

3. По___________________________________

_______________________________________

(подпись) (фамилия,. и.о.) Проект защищен ________________(дата)

_______________________________________

(дата) Протокол №_________________________

РЕЦЕНЗЕНТ С оценкой_____________________

_________________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) ________________________________________

_______________________________________

(дата)

2004г.

3 Силовой расчет коробки скоростей

Определяем мощность, передаваемую каждым валом:

; (3.1)

; (3.2)

; (3.3)

, (3.4)

где - к.п.д. пары подшипников;

;

- к.п.д. зубчатой передачи;

.

Выбираем материал для зубчатых колес сталь 40Х, термообработка улучшение 257НВ, предел выносливости .

(3.5)

где - предел выносливости материала колес при симметричном цикле изгиба,Н/см2;

- допускаемый коэффициент запаса прочности;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений у корня зуба;

- коэффициент режима нагрузки при расчете зубьев на изгиб.

Для легированной стали:

(3.6)

.

Принимаем .

для стальных поковок, подвергнутых нормализации и улучшению;

для зубчатых колес, подвергнутых нормализации и улучшению.

Принимаем , .

Допускаемое напряжение на изгиб по формуле (3.5):

.

Для стальных зубчатых колес модуль определяется, исходя из условия прочности зуба на изгиб:

, (3.7)

где - передаваемая мощность,кВт;

- коэффициент нагрузки, учитывающий изменение нагрузки по сравнению с номинальной от действия различных факторов;

, (3.8)

где - коэффициент динамичности нагрузки;

- коэффициент концентрации нагрузки;

- коэффициент режима;

- коэффициент ширины венца;

, (3.9)

где - ширина шестерни;

- число оборотов шестерни;

- коэффициент формы зуба;

при ;

– число зубьев шестерни;

- допускаемое напряжение на изгиб, Н/см2.

Принимаем ; ; ,тогда коэффициент нагрузки по формуле (3.8):

.

Принимаем ;.

Мощность, передаваемая первым валом , по формуле (3.1):

кВт.

Частота вращения первого вала:

.

Модуль для первого зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая вторым валом, по формуле (3.2):

кВт.

Частота вращения второго вала:

.

Модуль для второго зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая третьим валом, по формуле (3.3):

кВт.

Частота вращения третьего вала:

.

Модуль для третьего зацепления по формуле (3.7):

.

Принимаем m1-2 = m2-3 = m3-4 = 3 мм.

, (3.10)

где - числа зубьев шестерни и колеса соответственно;

- модуль зацепления, мм.

;

;

.

Основные размеры зубчатых колес:

диаметр делительной окружности:

(3.11)

диаметр окружности впадин зубьев:

(3.12)

диаметр окружности вершин зубьев:

(3.13)

ширина колеса:

, (3.14)

где - коэффициент ширины зуба;

для прямозубых колес;

ширина шестерни:

(3.15)

и сводим в таблицу 3.

Крутящий момент двигателя:

, (4.1)

где - мощность двигателя, кВт;

- частота вращения вала двигателя, об/мин.

.

Крутящие моменты на валах рассчитываем по следующим формулам:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

Крутящий момент на первом валу по формуле (4.2):

.

Крутящий момент на втором валу по формуле (4.3):

.

Крутящий момент на третьем валу по формуле (4.4):

.

Крутящий момент на четвёртом валу по формуле (4.5):

.

4.1 Ориентировочный расчет валов

Предварительный расчет проводим на кручение по допускаемым напряжениям:

, (4.6)

где допускаемое напряжение на кручение;

- крутящий момент на валу,Нм.

Диаметр первого вала по формуле (4.6):

.

Диаметр второго вала по формуле (4.6):

.

Диаметр третьего вала по формуле (4.6):

.

Диаметр четвёртого вала по формуле (4.6):

.

4.2 Уточненный расчет валов

Уточнённый расчет проводим для наиболее нагруженного вала (с наибольшим крутящим моментом). Выбираем колесо с наименьшим диаметром на этом валу и для него строим эпюры моментов, которые возникают при вращении.

Окружное усилие, возникающее в зацеплении:

, (4.7)

где - крутящий момент на валу, Нм;

- делительный диаметр колеса, мм.

Для четвертого вала, на котором и окружная сила по формуле (4.7):

.

Радиальное усилие:

, (4.8)

где - угол в зацеплении.

.

Находим сумму моментов относительно точки А:

Находим сумму моментов относительно точки В:

;

Изгибающий момент в плоскости xz:

. (4.9)

Изгибающий момент в плоскости yz:

. (4.10)

;

.

По полученным данным строим эпюры моментов, которые представлены на рисунке 4 .

Rx1 A B Rx2

Ry1 Ft Ry2

a = 450 Fr b = 320

My, Нм

139,05 Mx, Нм

382,05

Результирующий момент:

(4.11)

.

Диаметр четвертого вала по формуле (4.6) с учетом :

.

После уточнённого расчета диаметр четвертого вала увеличился на 30% по сравнению с предварительным расчетом, следовательно, диаметры остальных валов увеличиваем на 30%.

Принимаем диаметры валов: dв1 = 37 мм, dв2 = 38 мм, dв3 = 38 мм, dв4 = 44 мм;

диаметры валов под подшипниками: dп1 = 40 мм, dп2 = 40 мм, dп3 = 40 мм,

dп4 = 45 мм;

диаметры валов под колесами: dк1 = 42 мм, dк2 = 44 мм, dк3 = 42 мм,

dк4 = 46 мм.

6 Расчет шпоночных и шлицевых соединений

6.1 Шпоночные соединения

Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Размеры шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78.

Напряжение смятия:

, (6.1)

где - диаметр в месте посадки шпонки, мм;

- передаваемый крутящий момент, Нм;

- рабочая длинна шпонки, мм;

- площадь смятия, мм2;

- высота шпонки, мм;

- глубина паза вала, мм;

МПа – допускаемое напряжение смятия.

На втором валу для зубчатых колес 2, 4, 6 назначаем призматические шпонки 12Ч8Ч28 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На третьем валу для зубчатых колес 8, 10 назначаем призматические шпонки 12Ч8Ч32 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На четвертом валу для зубчатых колес 12, 14, 16, 18 назначаем призматические шпонки 14Ч9Ч32 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

Параметры шпонок сводим в таблицу 5.

6.2 Шлицевые соединения

Шлицевые соединения выбираем по [3] в зависимости от диаметра вала. Выбранное соединение проверяем на смятие:

, (6.3)

где М - передаваемый крутящий момент, Нм;

Z - число шлицев;

- расчетная поверхность смятия, мм2;

, (6.4)

где - номинальный наружный диаметр, мм;

- диаметр вала, мм;

- длина ступицы насаживаемой на вал детали, мм;

- средний радиус соединения, мм;

; (6.5)

- допускаемое напряжение смятия .

На первом валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 48 мм, шириной шлицев b = 8 мм, и величиной фаски

f = 0,4 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

На втором валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 48 мм, шириной шлицев b = 8 мм, и величиной фаски

f = 0,4 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

На третьем валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 48 мм, шириной шлицев b = 8 мм, и величиной фаски

f = 0,4 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

Номинальные размеры шлицевых прямобочных соединений сводим в таблицу 6.

Таблица 6 – Конструкционные размеры шлицевых соединений

5 Подбор подшипников

На наиболее нагруженный вал выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии №209.

Эквивалентная нагрузка:

, (5.1)

где - коэффициент, учитывающий вращение внутреннего кольца,

при вращении внутреннего кольца;

- радиальная нагрузка, Н;

- коэффициент, зависящий от температуры,

- при рабочей температуре подшипника ;

- коэффициент, зависящий от нагрузки;

- при умеренных нагрузках.

.

Номинальная долговечность в часах:

, (5.2)

где - динамическая грузоподъемность по каталогу, Н;

- максимальная частота вращения вала, об/мин.

Долговечность подшипников на четвертом валу при максимальной частоте вращения и динамической грузоподъемности по формуле (5.2):

По ГОСТ 16162-85 минимальная долговечность подшипников для зубчатых редукторов 10000 ч.

Учитывая то, что коробка скоростей состоит из прямозубых цилиндрических колес, выбираем для оставшихся валов шарикоподшипники радиальные опорные легкой серии: первого, второго и третьего валов №208, для четвертого вала №209.

Номинальные размеры подшипников сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Номинальные размеры подшипников

1 Справочник технолога-машиностроителя – В 2-х т. Т.2/ под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова – 4-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1985.- 656 с. ил.

2 Проников А.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков.- М: Высшая школа, 1962.- 425 с. ил.

3 Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для учащихся техникумов/ С.А. Чернавский, К.Н. Набоков, И.М. Чернин и др.- 2-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1988.- 416 с. ил.

7 Техника безопасности при работе на станках фрезерной группы и смазка станка

Современные станки являются мощными машинами, предназначеными для обработки металлов путем снятия стружки. Возможность получения травм при работе на станках обязывает применять специальные устройства и приспособления, обеспечивающие безопасную работ.

Все вращающиеся части необходимо закрывать крышками и кожухами. Применять стружкоотводы и пылесборники, которые защищают рабочего от попадания в него мелкой стружки. Рабочий должен иметь специальную одежду и быть внимательным при работе на станке. Рабочее место должно иметь хорошее освещение в дневное и вечернее время суток.

На рабочем месте нужно проверить убрана ли стружка со станка и пол, а так же удалить все лишние предметы. Проверить исправность предохранительных ограждений на станке, они должны быть надежно закреплены. Категорически запрещается снимать ограждения во время работы станка. Перед пуском станка проверить исправность электрооборудования. Обрабатываемая деталь и режущий инструмент должны быть надежно закреплены. Держать деталь руками запрещается. Не разрешается измерять деталь во время работы станка. Нельзя удалять стружку руками.

Смазка зубчатых колес осуществляется разбрызгиванием индустриаль-

ного масла И-30, которое заливается в корпус коробки скоростей. Обьем маслянной ванны определяем из расчета 0,25масла на 1 кВт передаваемой мощности: V = 0,25Ч11 = 2,75.

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом УС-2, закладываемом при монтаже.

4.1 Ориентировочный расчет валов …………………………………………. 26

4.2 Уточненный расчет валов…………………………………………………...27

6.1 Шпоночные соединения ……………………………………………………33

6.2 Шлицевые соединения ……………………………………………………...34

7 Техника безопасности при работе на станках сверлильной группы и

смазка станка …………………………………………………………………….37

Заключение

Чтобы обеспечить машиностроение высококачественными станками для осуществления разнообразных технологических процессов с высокими экономическими показателями, станкостроение должно решать следущие задачи:

- повышение качества станков – повышение их точности, жесткости, виброустойчивости, надежности и долговечности; повышение технических характеристик (быстроходности, мощности, к. п. д.);

- дальнейшая автоматизация станков – создание новейших автоматов, автоматических линий и универсальных металлорежущих станков с автоматизацией вспомогательных и контрольных операций, станков с ЧПУ;

- повышение экономичности станков – удешевление их производства и проектирования, снижение веса и габаритов, применение новых материалов; создание более технологичных конструкций;

- расширение технологических возможностей станков;

- планомерное обновление парка станков – замена устаревших моделей более совершенными и прогрессивными группами станков, модернизация станков.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

АРЗАМАССКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра Технология машиностроения__________________________

Заведующий кафедрой

___________________________Пучков В. П.___

(подпись) (фамилия, и., о.)

__________________________________________

(дата)

(наименование темы проекта или работы)

____________________________________________________________________________________________________

Пояснительная записка

(вид документа - проект дипломный, курсовой, исследовательская работа или часть и т. п.)

По___________________________________ ________________Баженов С. А..___

(подпись) (фамилия, .и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия,.и.,о.) __________________________________

(дата)

_______________________________________

(дата) СТУДЕНТ

2. По___________________________________ Кошкин А. М.

(подпись) (фамилия,. и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) АЗМ 2001-2

(дата) (группа или шифр)

_______________________________________

(дата)

3. По___________________________________

_______________________________________

(подпись) (фамилия,. и.о.) Проект защищен ________________(дата)

_______________________________________

(дата) Протокол №_________________________

РЕЦЕНЗЕНТ С оценкой_____________________

_________________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) ________________________________________

_______________________________________

(дата)

2004г.

3 Силовой расчет коробки скоростей

Определяем мощность, передаваемую каждым валом:

; (3.1)

; (3.2)

; (3.3)

, (3.4)

где - к.п.д. пары подшипников;

;

- к.п.д. зубчатой передачи;

.

Выбираем материал для зубчатых колес сталь 40Х, термообработка улучшение 257НВ, предел выносливости .

(3.5)

где - предел выносливости материала колес при симметричном цикле изгиба,Н/см2;

- допускаемый коэффициент запаса прочности;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений у корня зуба;

- коэффициент режима нагрузки при расчете зубьев на изгиб.

Для легированной стали:

(3.6)

.

Принимаем .

для стальных поковок, подвергнутых нормализации и улучшению;

для зубчатых колес, подвергнутых нормализации и улучшению.

Принимаем , .

Допускаемое напряжение на изгиб по формуле (3.5):

.

Для стальных зубчатых колес модуль определяется, исходя из условия прочности зуба на изгиб:

, (3.7)

где - передаваемая мощность,кВт;

- коэффициент нагрузки, учитывающий изменение нагрузки по сравнению с номинальной от действия различных факторов;

, (3.8)

где - коэффициент динамичности нагрузки;

- коэффициент концентрации нагрузки;

- коэффициент режима;

- коэффициент ширины венца;

, (3.9)

где - ширина шестерни;

- число оборотов шестерни;

- коэффициент формы зуба;

при ;

– число зубьев шестерни;

- допускаемое напряжение на изгиб, Н/см2.

Принимаем ; ; ,тогда коэффициент нагрузки по формуле (3.8):

.

Принимаем ;.

Мощность, передаваемая первым валом , по формуле (3.1):

кВт.

Частота вращения первого вала:

.

Модуль для первого зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая вторым валом, по формуле (3.2):

кВт.

Частота вращения второго вала:

.

Модуль для второго зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая третьим валом, по формуле (3.3):

кВт.

Частота вращения третьего вала:

.

Модуль для третьего зацепления по формуле (3.7):

.

Принимаем m1-2 = m2-3 =3 мм; m3-4 = 4 мм.

, (3.10)

где - числа зубьев шестерни и колеса соответственно;

- модуль зацепления, мм.

;

;

.

Основные размеры зубчатых колес:

диаметр делительной окружности:

(3.11)

диаметр окружности впадин зубьев:

(3.12)

диаметр окружности вершин зубьев:

(3.13)

ширина колеса:

, (3.14)

где - коэффициент ширины зуба;

для прямозубых колес;

ширина шестерни:

(3.15)

и сводим в таблицу 3.

2 Кинематический расчет коробки скоростей

Диапазон регулирования

. (2.1)

.

.

По [2] принимаем стандартное значение знаменателя ряда чисел оборотов φ = 1,06.

При = 747 об/мин , = 286 об/мин по [2] записываем стандартный ряд чисел оборотов: n1 = 280 об/мин., n2 = 300 об/мин.,= 315 об/мин.,

= 335 об/мин., = 355 об/мин.,= 375 об/мин., = 400 об/мин.,

= 425 об/мин., = 450 об/мин.,= 475 об/мин., = 500 об/мин.,

= 530 об/мин., = 560 об/мин., = 600 об/мин., = 630 об/мин.,

= 670 об/мин., = 710 об/мин.,= 750 об/мин.

Строим структурную сетку (2Ч4Ч3) ,которая дает возможность видеть число валов в коробке скоростей, число групповых передач, число передач каждой группе, относительный порядок расположения групповых передач, число частот вращения каждого вала. Затем строим график чисел оборотов с помощью которого определяем конкретные численные значения частот

вращения каждого вала. Структурная сетка представлена на рисунке 1,

график чисел оборотов на рисунке 2.

I

i2 i1 II

i6 i3

i9 i7 III

IV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Рисунок 1- Структурная сетка 2Ч4Ч3

I

i2

i1

II

i6 i5 i4 i3

i9

III

i9 i8 i7

IV

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18

nдв

По структурной сетке определяем значения передаточных отношений:

принимаем , тогда , ;

принимаем , тогда , ,;

принимаем , тогда .

Определяем числа зубьев в каждом зацеплении по значениям передаточных отношений и сводим в таблицу 1.

Таблица 1-Числа зубьев в каждом зацеплении

Согласно структурной сетке 2Ч4Ч3 составляем кинематическую схему коробки скоростей, которая представлена на рисунке 3.

Согласно графику чисел оборотов записываем уравнения кинематической цепи:

об/мин; об/мин;

об/ми; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин.

об/мин ; об/мин.

z14=57 z16=50 z18=64 IV

a=660 b=160

III

z6=58

z3=51 z4=53 z13=35

z8=59 z15=50

z10=65 z12=68 z13=43 II

z5=58 z7=55 z9=51 z11=48 I

ЭД

z1=52 z3=50

Рисунок 3 - Кинематическая схема коробки скоростей

Сравниваем рассчитанные значения частот вращения шпинделя со стандартными значениями и величину отклонения между ними находим по формуле:

(2.3)

Полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Сравнение частот вращения

 , (1.1)

где - поправочный коэффициент;

- диаметр фрезы, мм;

- период стойкости фрезы, мин;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- поправочный коэффициент,

, (1.2)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

, (1.3)

НВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал, НВ = 190;

nV - показатель степени, nV = 1,25;

;

- коэффициент состояния поверхности заготовки, КпV = 1;

- коэффициент, учитывающий качество инструментального материала, КиV = 1;

;

- показатели степеней;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы.

По заданию Bmin = 40 мм.

Bmax = (4ч8)Bmin = 160ч240 мм.

Принимаем Bmax = 160 мм.

При фрезеровании серого чугуна, марки СЧ20, принимаем глубину резания и подачу:

при Bmax = 160 мм t = 4 мм, s = 0,3 мм/зуб;

при Bmin = 40 мм t = 2 мм, s = 0,5 мм/зуб.

Частота вращения фрезы:

(1.4)

Сила резания при обработки заготовки определяется:

, (1.5)

где - поправочный коэффициент;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы;

- диаметр фрезы, мм;

- частота вращения фрезы, об/мин;

- показатели степеней;

- поправочный коэффициент;

, (1.6)

где НВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал,

НВ = 190 МПа;

n - показатель степени, n = 1;

.

(1.7)

Для первого режима резания при ширине заготовки = 160 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава ВК6 диаметром в = 125 мм, числом зубьев Z = 12 и периодом стойкости T = 180 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 750; m = 0,42; x = 0,4;

y = 0,47; u = 0,23; p = 0,14; q = 0,37:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5) ,приняв по [1] = 58;

x = 0,9; y = 0,8; u = 0,65; q = 0,9; w = 0:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

.

Для второго режима резания при ширине заготовки = 40 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава ВК6 диаметром в = 63 мм, числом зубьев Z = 8 и периодом стойкости T = 120 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 588; m = 0,42; x = 0,13;

y = 0,47; u = 0,23; p = 0,14; q = 0,37:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5) ,приняв по [1] = 58;

x = 0,9; y = 0,8; u = 0,65; q = 0,9; w = 0:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

При полученных расчетах получаем:

; ;

; ;

; .

Требуемая мощность двигателя:

, (1.8)

где - к.п.д. привода;

Принимаем .

.

Выбираем электродвигатель асинхронный 4А 160М8 с мощностью

Nдв = 11 кВт и синхронной частотой вращения nдв = 750 об/мин.

Введение

Фрезерные станки предназначены для выполнения широкого круга операций. Они позволяют обрабатывать наружные и внутренние фасонные поверхности, порезать прямые и винтовые канавки, фрезеровать зубья зубчатых колес и т. д. Различают две основные группы фрезерных станков: универсальные и специализированные. К первым относятся горизонтально-фрезерные, вертикально- фрезерные и продольно-фрезерные станки, ко вторым – шпоночно-фрезерные, шлице-фрезерные, карусельно-фрезерные и другие станки.

Основные технические характеристики вертикально-фрезерного консольного станка 6Р13:

Габарит станка (длинаЧширинаЧвысота) …………………...2560Ч2260Ч2120 мм

Размеры рабочей поверхности стола (длинаЧширина) ……………. 1600Ч400 мм

Наибольшие перемещения стола:

продольное …………………………………………………………..1000 мм

поперечное ……. …………………………………………………… 300 мм

вертикальное………………………………………………………….. 420 мм

Наибольший угол поворота шпиндельной головки…………………….. 45град

Подача стола:

продольная и поперечная..………………………………… 25-1250 мм/мин

вертикальная..…………………………………………….. 8,3-416,6 мм/мин

1 Справочник технолога-машиностроителя – В 2-х т. Т.2/ под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова – 4-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1985.- 656 с. ил.

2 Проников А.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков.- М: Высшая школа, 1962.- 425 с. ил.

3 Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для учащихся техникумов/ С.А. Чернавский, К.Н. Набоков, И.М. Чернин и др.- 2-е изд. перераб. и доп.- М: Машиностроение, 1988.- 416 с. ил.

Крутящий момент двигателя:

, (4.1)

где - мощность двигателя, кВт;

- частота вращения вала двигателя, об/мин.

.

Крутящие моменты на валах рассчитываем по следующим формулам:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

Крутящий момент на первом валу по формуле (4.2):

.

Крутящий момент на втором валу по формуле (4.3):

.

Крутящий момент на третьем валу по формуле (4.4):

.

Крутящий момент на четвёртом валу по формуле (4.5):

.

4.1 Ориентировочный расчет валов

Предварительный расчет проводим на кручение по допускаемым напряжениям:

, (4.6)

где допускаемое напряжение на кручение;

- крутящий момент на валу,Нм.

Диаметр первого вала по формуле (4.6):

.

Диаметр второго вала по формуле (4.6):

.

Диаметр третьего вала по формуле (4.6):

.

Диаметр четвёртого вала по формуле (4.6):

.

4.2 Уточненный расчет валов

Уточнённый расчет проводим для наиболее нагруженного вала (с наибольшим крутящим моментом). Выбираем колесо с наименьшим диаметром на этом валу и для него строим эпюры моментов, которые возникают при вращении.

Окружное усилие, возникающее в зацеплении:

, (4.7)

где - крутящий момент на валу, Нм;

- делительный диаметр колеса, мм.

Для четвертого вала, на котором и окружная сила по формуле (4.7):

.

Радиальное усилие:

, (4.8)

где - угол в зацеплении.

.

Находим сумму моментов относительно точки А:

Находим сумму моментов относительно точки В:

;

Изгибающий момент в плоскости xz:

. (4.9)

Изгибающий момент в плоскости yz:

. (4.10)

;

.

По полученным данным строим эпюры моментов, которые представлены на рисунке 4 .

Rx1 A B Rx2

Ry1 Ft Ry2

a = 600 Fr b = 220

My, Нм

155,4 Mx, Нм

427,2

Результирующий момент:

(4.11)

.

Диаметр четвертого вала по формуле (4.6) с учетом :

.

После уточнённого расчета диаметр четвертого вала увеличился на 19% по сравнению с предварительным расчетом, следовательно, диаметры остальных валов увеличиваем на 19%.

Принимаем диаметры валов: dв1 = 37 мм, dв2 = 40 мм, dв3 = 43 мм, dв4 = 47 мм;

диаметры валов под подшипниками: dп1 = 40 мм, dп2 = 40 мм, dп3 = 45 мм,

dп4 = 50 мм;

диаметры валов под колесами: dк1 = 46 мм, dк2 = 46 мм, dк3 = 46 мм,

dк4 = 52 мм.

3 Силовой расчет коробки скоростей

Определяем мощность, передаваемую каждым валом:

; (3.1)

; (3.2)

; (3.3)

, (3.4)

где - к.п.д. пары подшипников;

;

- к.п.д. зубчатой передачи;

.

Выбираем материал для зубчатых колес сталь 40Х, термообработка улучшение 257НВ, предел выносливости .

(3.5)

где - предел выносливости материала колес при симметричном цикле изгиба,Н/см2;

- допускаемый коэффициент запаса прочности;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений у корня зуба;

- коэффициент режима нагрузки при расчете зубьев на изгиб.

Для легированной стали:

(3.6)

.

Принимаем .

для стальных поковок, подвергнутых нормализации и улучшению;

для зубчатых колес, подвергнутых нормализации и улучшению.

Принимаем , .

Допускаемое напряжение на изгиб по формуле (3.5):

.

Для стальных зубчатых колес модуль определяется, исходя из условия прочности зуба на изгиб:

, (3.7)

где - передаваемая мощность,кВт;

- коэффициент нагрузки, учитывающий изменение нагрузки по сравнению с номинальной от действия различных факторов;

, (3.8)

где - коэффициент динамичности нагрузки;

- коэффициент концентрации нагрузки;

- коэффициент режима;

- коэффициент ширины венца;

, (3.9)

где - ширина шестерни;

- число оборотов шестерни;

- коэффициент формы зуба;

при ;

– число зубьев шестерни;

- допускаемое напряжение на изгиб, Н/см2.

Принимаем ; ; ,тогда коэффициент нагрузки по формуле (3.8):

.

Принимаем ;.

Мощность, передаваемая первым валом , по формуле (3.1):

кВт.

Частота вращения первого вала:

.

Модуль для первого зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая вторым валом, по формуле (3.2):

кВт.

Частота вращения второго вала:

.

Модуль для второго зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая третьим валом, по формуле (3.3):

кВт.

Частота вращения третьего вала:

.

Модуль для третьего зацепления по формуле (3.7):

.

Принимаем m1-2 = 3 мм; m2-3 = m3-4 = 4 мм.

, (3.10)

где - числа зубьев шестерни и колеса соответственно;

- модуль зацепления, мм.

;

;

.

Основные размеры зубчатых колес:

диаметр делительной окружности:

(3.11)

диаметр окружности впадин зубьев:

(3.12)

диаметр окружности вершин зубьев:

(3.13)

ширина колеса:

, (3.14)

где - коэффициент ширины зуба;

для прямозубых колес;

ширина шестерни:

(3.15)

и сводим в таблицу 3.

2 Кинематический расчет коробки скоростей

Диапазон регулирования

. (2.1)

.

.

По [2] принимаем стандартное значение знаменателя ряда чисел оборотов φ = 1,06.

При = 750 об/мин , = 322 об/мин по [2] записываем стандартный ряд чисел оборотов: = 315 об/мин., = 335 об/мин., = 355 об/мин.,

= 375 об/мин., = 400 об/мин., = 425 об/мин., = 450 об/мин.,

= 475 об/мин., = 500 об/мин., = 530 об/мин., = 560 об/мин.,

= 600 об/мин., = 630 об/мин., = 670 об/мин., = 710 об/мин.,

= 750 об/мин.

Строим структурную сетку (3Ч2Ч3) ,которая дает возможность видеть число валов в коробке скоростей, число групповых передач, число передач каждой группе, относительный порядок расположения групповых передач, число частот вращения каждого вала. Затем строим график чисел оборотов с помощью которого определяем конкретные численные значения частот

вращения каждого вала. Структурная сетка представлена на рисунке 1,

график чисел оборотов на рисунке 2.

I

II

III

IV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Рисунок 1- Структурная сетка 3Ч2Ч3

I

i3 i2

i1

II

i5 i4

i9

III

i8 i6

i7 IV

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16

nдв

По структурной сетке определяем значения передаточных отношений:

принимаем , тогда , ;

принимаем , тогда ;

принимаем , тогда , .

Определяем числа зубьев в каждом зацеплении по значениям передаточных отношений и сводим в таблицу 1.

Таблица 1-Числа зубьев в каждом зацеплении

Согласно структурной сетке 3Ч2Ч3 составляем кинематическую схему коробки скоростей, которая представлена на рисунке 3.

Согласно графику чисел оборотов записываем уравнения кинематической цепи:

об/мин; об/мин;

об/ми; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин.

z12=58 z14=53 z16=63 IV

a=600 b=220

z10=59 z13=57

z8=49 z15=47

III

z2=59 z6=60

z4=57

z9=42 z11=52 II

z5=48 I

ЭД

z1=49 z3=51

Рисунок 3 - Кинематическая схема коробки скоростей

Сравниваем рассчитанные значения частот вращения шпинделя со стандартными значениями и величину отклонения между ними находим по формуле:

(2.3)

Полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Сравнение частот вращения

5 Подбор подшипников

На наиболее нагруженный вал выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии №210.

Эквивалентная нагрузка:

, (5.1)

где - коэффициент, учитывающий вращение внутреннего кольца,

при вращении внутреннего кольца;

- радиальная нагрузка, Н;

- коэффициент, зависящий от температуры,

- при рабочей температуре подшипника ;

- коэффициент, зависящий от нагрузки;

- при умеренных нагрузках.

.

Номинальная долговечность в часах:

, (5.2)

где - динамическая грузоподъемность по каталогу, Н;

- максимальная частота вращения вала, об/мин.

Долговечность подшипников на четвертом валу при максимальной частоте вращения и динамической грузоподъемности по формуле (5.2):

По ГОСТ 16162-85 минимальная долговечность подшипников для зубчатых редукторов 10000 ч.

Учитывая то, что коробка скоростей состоит из прямозубых цилиндрических колес, выбираем для оставшихся валов шарикоподшипники радиальные опорные легкой серии: первого и второго валов №208, для третьего вала №209, для четвертого вала №210.

Номинальные размеры подшипников сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Номинальные размеры подшипников

6 Расчет шпоночных и шлицевых соединений

6.1 Шпоночные соединения

Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Размеры шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78.

Напряжение смятия:

, (6.1)

где - диаметр в месте посадки шпонки, мм;

- передаваемый крутящий момент, Нм;

- рабочая длинна шпонки, мм;

- площадь смятия, мм2;

- высота шпонки, мм;

- глубина паза вала, мм;

МПа – допускаемое напряжение смятия.

На втором валу для зубчатых колес 2, 4, 6 назначаем призматические шпонки 14Ч9Ч28 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На третьем валу для зубчатых колес 8, 10 назначаем призматические шпонки 14Ч9Ч36 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На четвертом валу для зубчатых колес 12, 14, 16 назначаем призматические шпонки 16Ч10Ч40 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

Параметры шпонок сводим в таблицу 5.

6.2 Шлицевые соединения

Шлицевые соединения выбираем по [3] в зависимости от диаметра вала. Выбранное соединение проверяем на смятие:

, (6.3)

где М - передаваемый крутящий момент, Нм;

Z - число шлицев;

- расчетная поверхность смятия, мм2;

, (6.4)

где - номинальный наружный диаметр, мм;

- диаметр вала, мм;

- длина ступицы насаживаемой на вал детали, мм;

- средний радиус соединения, мм;

; (6.5)

- допускаемое напряжение смятия .

На первом валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 54 мм, шириной шлицев b = 9 мм, и величиной фаски

f = 0,5 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

На втором валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 54 мм, шириной шлицев b = 9 мм, и величиной фаски

f = 0,5 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

На третьем валу для подвижного блока колес назначаем шлицевое прямобочное соединение средней серии с числом шлицев Z = 8, наружным диаметром в = 54 мм, шириной шлицев b = 9 мм, и величиной фаски

f = 0,5 мм по ГОСТ 1139-80 .Проверку шлицевого соединения производим по формуле (6.3) :

Номинальные размеры шлицевых прямобочных соединений сводим в таблицу 6.

Таблица 6 – Конструкционные размеры шлицевых соединений

7 Техника безопасности при работе на станках фрезерной группы и смазка станка

Современные станки являются мощными машинами, предназначеными для обработки металлов путем снятия стружки. Возможность получения травм при работе на станках обязывает применять специальные устройства и приспособления, обеспечивающие безопасную работ.

Все вращающиеся части необходимо закрывать крышками и кожухами. Применять стружкоотводы и пылесборники, которые защищают рабочего от попадания в него мелкой стружки. Рабочий должен иметь специальную одежду и быть внимательным при работе на станке. Рабочее место должно иметь хорошее освещение в дневное и вечернее время суток.

На рабочем месте нужно проверить убрана ли стружка со станка и пол, а так же удалить все лишние предметы. Проверить исправность предохранительных ограждений на станке, они должны быть надежно закреплены. Категорически запрещается снимать ограждения во время работы станка. Перед пуском станка проверить исправность электрооборудования. Обрабатываемая деталь и режущий инструмент должны быть надежно закреплены. Держать деталь руками запрещается. Не разрешается измерять деталь во время работы станка. Нельзя удалять стружку руками.

Смазка зубчатых колес осуществляется разбрызгиванием индустриаль-

ного масла И-30, которое заливается в корпус коробки скоростей. Обьем маслянной ванны определяем из расчета 0,25масла на 1 кВт передаваемой мощности: V = 0,25Ч11 = 2,75.

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом УС-2, закладываемом при монтаже.

Крутящий момент двигателя:

, (4.1)

где - мощность двигателя, кВт;

- частота вращения вала двигателя, об/мин.

.

Крутящие моменты на валах рассчитываем по следующим формулам:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

Крутящий момент на первом валу по формуле (4.2):

.

Крутящий момент на втором валу по формуле (4.3):

.

Крутящий момент на третьем валу по формуле (4.4):

.

Крутящий момент на четвёртом валу по формуле (4.5):

.

4.1 Ориентировочный расчет валов

Предварительный расчет проводим на кручение по допускаемым напряжениям:

, (4.6)

где допускаемое напряжение на кручение;

- крутящий момент на валу,Нм.

Диаметр первого вала по формуле (4.6):

.

Диаметр второго вала по формуле (4.6):

.

Диаметр третьего вала по формуле (4.6):

.

Диаметр четвёртого вала по формуле (4.6):

.

4.2 Уточненный расчет валов

Уточнённый расчет проводим для наиболее нагруженного вала (с наибольшим крутящим моментом). Выбираем колесо с наименьшим диаметром на этом валу и для него строим эпюры моментов, которые возникают при вращении.

Окружное усилие, возникающее в зацеплении:

, (4.7)

где - крутящий момент на валу, Нм;

- делительный диаметр колеса, мм.

Для четвертого вала, на котором и окружная сила по формуле (4.7):

.

Радиальное усилие:

, (4.8)

где - угол в зацеплении.

.

Находим сумму моментов относительно точки А:

Находим сумму моментов относительно точки В:

;

Изгибающий момент в плоскости xz:

. (4.9)

Изгибающий момент в плоскости yz:

. (4.10)

;

.

По полученным данным строим эпюры моментов, которые представлены на рисунке 4 .

Rx1 A B Rx2

Ry1 Ft Ry2

a = 660 Fr b = 160

My, Нм

148,5 Mx, Нм

407,88

Результирующий момент:

(4.11)

.

Диаметр четвертого вала по формуле (4.6) с учетом :

.

После уточнённого расчета диаметр четвертого вала увеличился на 15% по сравнению с предварительным расчетом, следовательно, диаметры остальных валов увеличиваем на 15%.

Принимаем диаметры валов: dв1 = 35 мм, dв2 = 35 мм, dв3 = 39 мм, dв4 = 47 мм;

диаметры валов под подшипниками: dп1 = 35 мм, dп2 = 35 мм, dп3 = 40 мм,

dп4 = 50 мм;

диаметры валов под колесами: dк1 = 36 мм, dк2 = 36 мм, dк3 = 42 мм,

dк4 = 52 мм.

5 Подбор подшипников

На наиболее нагруженный вал выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии №210.

Эквивалентная нагрузка:

, (5.1)

где - коэффициент, учитывающий вращение внутреннего кольца,

при вращении внутреннего кольца;

- радиальная нагрузка, Н;

- коэффициент, зависящий от температуры,

- при рабочей температуре подшипника ;

- коэффициент, зависящий от нагрузки;

- при умеренных нагрузках.

.

Номинальная долговечность в часах:

, (5.2)

где - динамическая грузоподъемность по каталогу, Н;

- максимальная частота вращения вала, об/мин.

Долговечность подшипников на четвертом валу при максимальной частоте вращения и динамической грузоподъемности по формуле (5.2):

По ГОСТ 16162-85 минимальная долговечность подшипников для зубчатых редукторов 10000 ч.

Учитывая то, что коробка скоростей состоит из прямозубых цилиндрических колес, выбираем для оставшихся валов шарикоподшипники радиальные опорные легкой серии: первого и второго валов №207, для третьего вала №208, для четвертого вала №210.

Номинальные размеры подшипников сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Номинальные размеры подшипников

 , (1.1)

где - поправочный коэффициент;

- диаметр фрезы, мм;

- период стойкости фрезы, мин;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- поправочный коэффициент,

, (1.2)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

, (1.3)

НВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал, НВ = 150;

nV - показатель степени, nV = 1,25;

;

- коэффициент состояния поверхности заготовки, КпV = 1;

- коэффициент, учитывающий качество инструментального материала, КиV = 1;

;

- показатели степеней;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы.

По заданию Bmax = 350 мм.

Bmin = (0,125ч0,25) Bmax = 43,75ч87,5 мм.

Принимаем Bmin = 80 мм.

При фрезеровании ковкого чугуна, марки КЧ35-10, принимаем глубину резания и подачу:

при Bmax = 350 мм t = 4 мм, s = 0,3 мм/зуб;

при Bmin = 80 мм t = 2 мм, s = 0,5 мм/зуб.

Частота вращения фрезы:

(1.4)

Сила резания при обработки заготовки определяется:

, (1.5)

где - поправочный коэффициент;

- глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

- ширина заготовки, мм;

- число зубьев фрезы;

- диаметр фрезы, мм;

- частота вращения фрезы, об/мин;

- показатели степеней;

- поправочный коэффициент;

, (1.6)

где НВ -параметр, характеризующий обрабатываемый материал,

НВ = 150 МПа;

n - показатель степени, n = 1;

.

(1.7)

Для первого режима резания при ширине заготовки = 350 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава ВК6 диаметром в = 400 мм, числом зубьев Z = 36 и периодом стойкости T = 400 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 695; m = 0,33; x = 0,17;

y = 0,32; u = 0,22; p = 0; q = 0,22:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5) ,приняв по [1] = 491;

x = 1; y = 0,75; u = 0,75; q = 1,3; w = 0,2:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

.

Для второго режима резания при ширине заготовки = 80 мм выбираем торцевую фрезу из твердого сплава ВК6 диаметром в = 100 мм, числом зубьев Z = 10 и периодом стойкости T = 180 мин. Скорость резания вычисляем по формуле (1.1), приняв по [1] = 695; m = 0,33; x = 0,17;

y = 0,32; u = 0,22; p = 0; q = 0,22:

.

Частоту вращения фрезы вычисляем по формуле (1.4):

.

Силу резания вычисляем по формуле (1.5) ,приняв по [1] = 491;

x = 1; y = 0,75; u = 0,75; q = 1,3; w = 0,2:

.

Мощность резания вычисляем по формуле (1.7):

При полученных расчетах получаем:

; ;

; ;

; .

Требуемая мощность двигателя:

, (1.8)

где - к.п.д. привода;

Принимаем .

.

Выбираем электродвигатель асинхронный 4А 160S6 с мощностью

Nдв = 11 кВт и синхронной частотой вращения nдв = 1000 об/мин.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

АРЗАМАССКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра Технология машиностроения__________________________

Заведующий кафедрой

___________________________Пучков В. П.___

(подпись) (фамилия, и., о.)

__________________________________________

(дата)

(наименование темы проекта или работы)

____________________________________________________________________________________________________

Пояснительная записка

(вид документа - проект дипломный, курсовой, исследовательская работа или часть и т. п.)

По___________________________________ ________________Баженов С. А.___

(подпись) (фамилия, .и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия,.и.,о.) __________________________________

(дата)

_______________________________________

(дата) СТУДЕНТ

2. По___________________________________ Квасов В. В.

(подпись) (фамилия,. и., о.)

_______________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) АЗМ 2001-2

(дата) (группа или шифр)

_______________________________________

(дата)

3. По___________________________________

_______________________________________

(подпись) (фамилия,. и.о.) Проект защищен ________________(дата)

_______________________________________

(дата) Протокол №_________________________

РЕЦЕНЗЕНТ С оценкой_____________________

_________________________________________

(подпись) (фамилия, .и.о.) ________________________________________

_______________________________________

(дата)

2004г.

2 Кинематический расчет коробки скоростей

Диапазон регулирования

. (2.1)

.

.

По [2] принимаем стандартное значение знаменателя ряда чисел оборотов φ = 1,12.

При = 465 об/мин , = 92 об/мин по [2] записываем стандартный ряд чисел оборотов: n1 = 90 об/мин., n2 = 100 об/мин.,= 112 об/мин.,

= 125 об/мин., = 140 об/мин.,= 160 об/мин., = 180 об/мин.,

= 200 об/мин., = 224 об/мин.,= 250 об/мин., = 280 об/мин.,

= 315 об/мин., = 355 об/мин., = 400 об/мин., = 450 об/мин.,

= 500 об/мин., = 560 об/мин.,= 630 об/мин.

Строим структурную сетку (2Ч3Ч4) ,которая дает возможность видеть число валов в коробке скоростей, число групповых передач, число передач каждой группе, относительный порядок расположения групповых передач, число частот вращения каждого вала. Затем строим график чисел оборотов с помощью которого определяем конкретные численные значения частот

вращения каждого вала. Структурная сетка представлена на рисунке 1,

график чисел оборотов на рисунке 2.

I

II

III

IV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Рисунок 1- Структурная сетка 2Ч3Ч4

i2

i1

i9 i5 i4 i3

i6

i7

i9 i8

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18

nдв

По структурной сетке определяем значения передаточных отношений:

принимаем , тогда , ,;

принимаем , тогда , ;

принимаем , тогда .

Определяем числа зубьев в каждом зацеплении по значениям передаточных отношений и сводим в таблицу 1.

Таблица 1-Числа зубьев в каждом зацеплении

Согласно структурной сетке 2Ч3Ч4 составляем кинематическую схему коробки скоростей, которая представлена на рисунке 3.

Согласно графику чисел оборотов записываем уравнения кинематической цепи:

об/мин; об/мин;

об/ми; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин; об/мин; об/мин;

об/мин; об/мин.

об/мин ; об/мин.

z14=61 z16=80 z18=88

z12=51

IV

a=550 b=500

z6=66

III

z4=65

z2=62 z17=28

z8=60 z10=72 z13=55 z15=36

z11=66 II

z9=36

z5=42 z7=48 I

ЭД

z1=39 z3=36

Рисунок 3 - Кинематическая схема коробки скоростей

Сравниваем рассчитанные значения частот вращения шпинделя со стандартными значениями и величину отклонения между ними находим по формуле:

(2.3)

Полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Сравнение частот вращения

3 Силовой расчет коробки скоростей

Определяем мощность, передаваемую каждым валом:

; (3.1)

; (3.2)

; (3.3)

, (3.4)

где - к.п.д. пары подшипников;

;

- к.п.д. зубчатой передачи;

.

Выбираем материал для зубчатых колес сталь 40Х, термообработка улучшение 257НВ, предел выносливости .

(3.5)

где - предел выносливости материала колес при симметричном цикле изгиба,Н/см2;

- допускаемый коэффициент запаса прочности;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений у корня зуба;

- коэффициент режима нагрузки при расчете зубьев на изгиб.

Для легированной стали:

(3.6)

.

Принимаем .

для стальных поковок, подвергнутых нормализации и улучшению;

для зубчатых колес, подвергнутых нормализации и улучшению.

Принимаем , .

Допускаемое напряжение на изгиб по формуле (3.5):

.

Для стальных зубчатых колес модуль определяется, исходя из условия прочности зуба на изгиб:

, (3.7)

где - передаваемая мощность,кВт;

- коэффициент нагрузки, учитывающий изменение нагрузки по сравнению с номинальной от действия различных факторов;

, (3.8)

где - коэффициент динамичности нагрузки;

- коэффициент концентрации нагрузки;

- коэффициент режима;

- коэффициент ширины венца;

, (3.9)

где - ширина шестерни;

- число оборотов шестерни;

- коэффициент формы зуба;

при ;

– число зубьев шестерни;

- допускаемое напряжение на изгиб, Н/см2.

Принимаем ; ; ,тогда коэффициент нагрузки по формуле (3.8):

.

Принимаем ;.

Мощность, передаваемая первым валом , по формуле (3.1):

кВт.

Частота вращения первого вала:

.

Модуль для первого зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая вторым валом, по формуле (3.2):

кВт.

Частота вращения второго вала:

.

Модуль для второго зацепления по формуле (3.7):

.

Мощность, передаваемая третьим валом, по формуле (3.3):

кВт.

Частота вращения третьего вала:

.

Модуль для третьего зацепления по формуле (3.7):

.

Принимаем m1-2 = 3 мм; m2-3 = 4; m3-4 = 5 мм.

, (3.10)

где - числа зубьев шестерни и колеса соответственно;

- модуль зацепления, мм.

;

;

.

Основные размеры зубчатых колес:

диаметр делительной окружности:

(3.11)

диаметр окружности впадин зубьев:

(3.12)

диаметр окружности вершин зубьев:

(3.13)

ширина колеса:

, (3.14)

где - коэффициент ширины зуба;

для прямозубых колес;

ширина шестерни:

(3.15)

и сводим в таблицу 3.

6 Расчет шпоночных и шлицевых соединений

6.1 Шпоночные соединения

Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Размеры шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78.

Напряжение смятия:

, (6.1)

где - диаметр в месте посадки шпонки, мм;

- передаваемый крутящий момент, Нм;

- рабочая длинна шпонки, мм;

- площадь смятия, мм2;

- высота шпонки, мм;

- глубина паза вала, мм;

МПа – допускаемое напряжение смятия.

На втором валу для зубчатых колес 2, 4 назначаем призматические шпонки 14Ч9Ч28 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На третьем валу для зубчатых колес 6, 8, 10, назначаем призматические шпонки 18Ч11Ч40 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

На четвертом валу для зубчатых колес 10, 14, 16, 18 назначаем призматические шпонки 25Ч14Ч56 по ГОСТ 23360-78 . Проверку соединения на смятие производим по формуле (6.1):

.

Параметры шпонок сводим в таблицу 5.

6.2 Шлицевые соединения

Шлицевые соединения выбираем по [3] в зависимости от диаметра вала. Выбранное соединение проверяем на смятие:

, (6.3)