Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Институт металлургии, машиностроения и транспорта

________________________________________________________

Кафедра "Технологические процессы и оборудование автоматизированных машиностроительных производств"

ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Методические указания по курсовому проектированию

Санкт-Петербург

2014г

Кинематический расчет привода главного движения множительной структуры (пример)

Произвести кинематический расчет и составить кинематическую схему главного привода (шпиндельной бабки) горизонтально-фрезерного станка при следующих исходных данных:

Наименьшее число оборотов шпинделя n_наим = 25 мин^-1.

Наибольшее число оборотов шпинделя n_наиб = 1250 мин^-1.

Число оборотов электродвигателя n_эл = 1460 мин^-1.

Знаменатель ряда чисел оборотов шпинделя  = 1,25 (1,26).

1. Определение диапазона регулирования чисел оборотов шпинделя

2 Составление структурной формулы

При z =18 возможны следующие структурные формулы:

z= 6 х 3; z= 3 х 3 х 2;

z= 3 х 6; z= 3 х 2 х 3 ;

z= 2 х 3 х 3.

Структуры с группами из 6 передач приводят к валам большой длины и поэтому практически не применяются

Учитывая, что для уменьшения размеров колес и других деталей привода целесообразно применять такой вариант структуры, при котором группы с большим числом передач располагаются у электродвигателя, принимаем следующий вариант структурной формулы:

z= 3·3·2

Учитывая, что для уменьшения наибольших чисел оборотов промежуточных валов и снижения наибольших окружных скоростей зубчатых колес целесообразно применять такой вариант структуры, при котором основная группа располагается у электродвигателя, затем 1-я переборная, затем 2-я переборная, принимаем в структурной формуле следующее распределение групп:

z= Р_о·Р_1п·Р_2п = 3·3·2,

Р_о = 3 – число передач основной группы;

Р_1п = 3 – число передач 1-ой переборной группы;

Р_2п = 2 – число передач 2-ой переборной группы.

Определяем характеристики групп:

характеристика основной группы Х_о = 1,

характеристика 1-ой переборной группы Х_1п = Р_о = 3,

характеристика 2-ой переборной группы Х_2п = Р_о·Р_1п = 3·3 = 9.

С учетом найденных значений характеристик групп полная структурная формула будет следующей:

z= 3_Хо·3_Х1п·2_Х2п = 3₁·3₃·2₉

Проверяем возможность осуществления выбранной структурной формулы, определяя диапазон регулирования последней переборной группы по формуле:

При выбранной структурной формуле и  = 1,26 имеем:

Если бы был принят вариант со структурной формулой

z= Р₀·Р_1п·Р_2п = 2·3·3,

то диапазон последней переборной группы стал бы равным:

Д_2п = 1,26 ^Ро·^Р1п· ^(Р2п-1) = 1,26 ²·³· ^(3-1) = 1,26 ¹² = 16,

что недопустимо. Большое значение величины Д_2п получается за счет того, что в этом случае число передач в последней переборной группе больше 2. Так как последнюю переборную группу наиболее целесообразно располагать между шпинделем и предпоследним валом привода, то из приведенного примера следует, что на шпинделе нецелесообразно располагать три зубчатых колеса.

3. Построение графика чисел оборотов

Во фрезерных станках между валом электродвигателя и первой группой передач для некоторого снижения скорости вращения промежуточных валов, а также для увеличения наименьших передаточных отношений устанавливают одиночную передачу. Передаточное отношение этой передачи обычно определяется величиной межосевого расстояния, которое должно быть достаточным для размещения муфты и подшипников, а также правилом разбивки общего наименьшего передаточного отношения между группами (см. ниже).

Учитывая изложенное, стоим график чисел оборотов с включением в график одиночной передачи. При необходимости значительного уменьшения скорости шпинделя при помощи одиночной передачи ее располагают последней в кинематической цепи.

Для построения графика (рис. 1) выполняем следующее:

1) наносим все валы привода;

2) из стандартного ряда со знаменателем 1,25 выбираем числа оборотов шпинделя: 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250 мин^-1;

3) на графике приводим горизонтальные линии в количестве, достаточном для нанесения всех чисел оборотов шпинделя и числа оборотов электродвигателя;

4) наносим на графике числа оборотов шпинделя (справа) и числа оборотов электродвигателя;

5) разбиваем графически между группами наименьшее передаточное отношение привода.

Наименьшее передаточное отношение разбиваем таким образом, чтобы передаточные отношения групп уменьшались тем сильнее, чем ближе передача к шпинделю; такая разбивка обеспечивает относительно высокие наименьшие числа оборотов промежуточных валов и малые моменты на валах.

При назначении (выборе) передаточных отношений должно быть выдержано условие: 2 ≥ i_наим  1/4. Так как диапазон регулирования 2-ой переборной группы равен 8, т.е. предельному значению, то эта группа должна состоять из двух передач с передаточным отношением ¼ и 2.

После нанесения лучей, соответствующих наименьшим передаточным отношениям i₁ , i₂ , i₅ и i₇ строим остальную часть графика, выдерживая между смежными лучами интервалы в соответствии со структурной сеткой.

Рис. 1. График чисел оборотов.

График чисел оборотов может быть построен в 2-3 вариантах. Из построенных вариантов выбирается оптимальный вариант. При оценке вариантов необходимо учитывать наименьшие и наибольшие величины передаточных отношений, определяющие размеры зубчатых колес; наличие или отсутствие повышающих передач; наибольшие числа промежуточных валов, определяющие наряду с диаметрами наибольшие окружные скорости зубчатых колес. Наибольшие передаточные отношения должны быть меньше или равны 2.