Принимаем ближайший диаметр по гост 1284.3-96 .

Найдем числа зубьев группы, передающей крутящий момент со II вала на III, методом наименьшего общего кратного:

k=18

Число зубьев шестерен передач подсчитывается по формуле:

; ;

; ;

;

; .

Найдем числа зубьев группы, передающей крутящий момент с III вала на IV:

k=21

7

Число зубьев шестерен передач подсчитывается по формуле:

; ;

;

Определяем диаметры шкивов, передающих крутящий момент с IV на V вал:

Принимаем диаметр шкива ,

Принимаем диаметр шкива

Числа зубьев пар шестерен, передающих крутящий момент с V вала на VI, с VI на VII, с VII на VIII и с VIII на IX найдем табличным методом:

Определяем передаточные отношения передач:

,

,

По таблице определяем , а , следовательно .

Таблица 1

D	D2:D3	D14:D15	Z	Z4:Z5	Z6:Z7	Z8:Z9	Z10:Z11	Z12:Z13	Z16:Z17	Z18:Z19	Z20:Z21	Z22:Z23
Диаметры шкивов	63:90	71:71	Число зубьев	36:36	32:40	28:44	56:28	24:60	35:55	35:55	35:55	35:55
i	0,7	1	i	1	0,8	0,64	2	0,4	0,64	0,64	0,64	0,64
			ΣZ	72	72	72	84	84	90	90	90	90

По результатам таблицы 1 проектируем кинематическую схему главного привода станка (рис. 7).

Рис. 7 Кинематическая схема главного привода проектируемо станка

1.6. Составление уравнений кинематического баланса и расчет действительных частот вращения шпинделя.

Составляем уравнения кинематического баланса для каждой из ветвей графика.

1.7. Расчет допустимой погрешности частот вращения и фактических погрешностей на всех ступенях

Максимальная погрешность не должна превышать:

Δ = 10·(φ – 1) % = 10·(1,26 – 1) % = 2,6 %.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Подсчитанные отклонения действительных значений от табличных не превышают допустимых.

2. Прочностные расчеты

2.1. Расчет модуля из условий прочности на изгиб и по допускаемым контактным напряжениям

Расчет модулей в группах передач производится из условия работы зуба на изгиб и контактную прочность для коробок скоростей.

Максимальное значение рассчитанного модуля m_и или m_к округляется до ближайшего большего стандартного значения 1; 1.5; 2; 2.5; 3; 4. В станкостроении для универсальных станков среднего типоразмера модуль менее 2 мм нежелателен.

Формула для определения модуля зубьев исходя из прочности на изгиб:

где:

N – мощность передаваемая данным валом;

[σ _и] – допускаемое напряжение на изгиб;

у_Н – коэффициент формы зуба;

ψ_в – коэффициент ширины зуба;

К_q – коэффициент режима нагружения;

К_Н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки;

К_П– коэффициент перегрузки;

Z₁ – число зубьев шестерни;

n_расч – расчетная частота вращения;

об/мин;

Примем n_расч = 80 об/мин; построим расчетную схему для определения модуля (рис. 8).

Рабочая область

Рис 8. Расчетная частота

Рассчитываем мощность: , .

1. , кВт

2. , кВт;

3. , кВт;

4. , кВт;

5. , кВт;

6. , кВт;

7. , кВт;

8. , кВт.

Расчет модуля из условий прочности на изгиб:

- мощность передаваемая данным валом кВт, N = 6,674;

- коэффициент динамики,

- коэффициент переменности режима нагрузок, =1;

-коэффициент перегрузки, ;

- коэффициент формы зуба, =0,5;

- коэффициент ширины зуба , =12;

- число зубьев шестерни первой группы, =28;

- частота вращения в минуту шестерни об/мин:

- длительный предел выносливости зуба (сталь 40х закалка ТВЧ=300МПа; сталь 40х улучшение = 220МПа; сталь 12ХН3 цементация и закалка = 350 МПа).

Проектировочный расчет на контактную прочность проводится по формуле:

-коэффициент зависит от режимов нагружения и твердости материала, =1,2 (среднелегкое нагружение)

и -предыдущие значения

– допустимое напряжение при расчете на контактную прочность (сталь 40х закалка ТВЧ=1000МПа; сталь 40х улучшение = 650МПа; сталь 12ХН3 цементация и закалка = 1700МПа).

Значение модулей других групп для трех видов материалов найдем с помощью ЭВМ, используя Microsoft Office Excel (Таблица 2):

Таблица 2

Данные					Данные		№ вала
kn=	1,2						I		II		III		IV		V		VI	VII		VIII		IX
kд=	1				n1р		750		500		315		125		125		80	80		125		80
kн=	1				Z1		-		28		24		-		35		35	35		35		-
yн=	0,5				N		6,816		6,674		6,532		6,319		6,177		6,106	5,964		5,822		5,764
Ψb=	12				n2р		-		500		315		125		125		80	80		80		80
Сталь 40Х - закалка					Z2		-		-		44		60		-		55	55		55		55
[σи]=		300				i		-		-		1,571		2,500		-	1,571		1,571		1,571		1,571
[σк]=		1000				Сталь 40Х - закалка
Сталь 40Х-улучшение					mи		-		1,837		2,240		-		2,638		3,049	3,025		2,586		-
[σи]=		220				mк		-		-		1,726		1,542		-	2,289		2,280		2,262		2,244
[σк]=		650				Сталь 40Х-улучшение
Сталь 12ХН3-цем.+ зак.					mи		-		2,037		2,483		-		2,925		3,381	3,355		2,868		-
[σи]=		350				mк		-		-		2,300		2,055		-	3,050		3,038		3,015		2,991
[σк]=		1700				Сталь 12ХН3-цем.+ зак.
						mи		-		1,745		2,127		-		2,506	2,896		2,874		2,457		-
						mк		-		-		1,212		1,083		-	1,607		1,601		1,588		1,575

В связи с проблемами, возникшими при построении кинематической схемы, связанными с недостаточными межосевыми расстояниями, выберем модуль для первой и второй группы равный m=2,5, для всех остальных m=3,0 мм, используя при этом материал сталь 12ХН3 с термообработкой – цементация и закалка.