m_th_i.v.belyantseva_2017
.pdfd1 2 20 / 0,976 40,98 |
(145) |
|||
Для колеса d2 мм : |
|
|
|
|
d2 mz2 |
/ cos ; |
(146) |
||
d2 2 102 / 0,976 209, 02 |
(147) |
|||
Рассчитаем диаметр вершин зубьев dа мм : |
|
|
|
|
Для шестерни dа1 мм : |
|
|
|
|
da1 d1 2m ; |
(148) |
|||
da1 40,98 2 2 44,98 |
(149) |
|||
Для колеса dа2 мм : |
|
|
|
|
dа2 d2 2m |
(150) |
|||
da2 209, 02 2 2 213, 02 |
(151) |
|||
Рассчитаем диаметр впадин зубьев d f мм : |
|
|
|
|
Для шестерни d f 1 мм : |
|
|
|
|
d f 1 d1 2,5m ; |
(152) |
|||
d f 1 40,98 2,5 2 35,98 |
(153) |
|||
Для колеса d f 2 мм : |
|
|
|
|
d f 2 d2 |
2,5m ; |
(154) |
||
d f 2 209, 02 2,5 2 204, 02 |
(155) |
|||
d2 418, 032 . |
|
|
|
|
Проверим межосевое расстояние мм: |
|
|
|
|
а |
d1 |
d2 |
; |
(156) |
|
|
|||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
120
40,98 209, 02
а 125 (157)
|
2 |
|
Проверим контактное напряжение H Н / мм2 :
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8400 |
|
T uф 1 3 |
K |
|
K |
|
K |
|
|
|
; |
(158) |
|||
|
|
H |
W |
|
bW 2uф |
H |
H |
H |
Н |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
H |
|
8400 |
|
|
45,81 5,1 1 |
1, 0639 1, 0284 1, 094 76,96 |
(159) |
|||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
125 |
|
|
|
5,1 50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
КН - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Для прирабатывающихся зубьев
КН 1 (KHBo 1)KW 1 (1, 2 1)0,142 1, 0284 .
КН - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для косозубых
КН 1 0,15(ncn 5)Kw 1 0,15(8 5)0,142 1, 0639 .
КН - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колёс и степени точности передачи; КН 1, 02 0, 0079 1, 094 .
b2 - ширина венца колеса, мм;.
иф - фактическое передаточное число;. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Н |
-среднее допускаемое контактное напряжение, МПа ; Н 547.9 . |
|||||||||||||||||||
T - момент на валу, Нм;. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Проверим напряжение изгиба зубьев шестерни F1 |
и колеса F 2 , МПа : |
|||||||||||||||||||
|
|
|
Y Y Y |
2000T1 |
|
K |
|
K |
|
K |
|
|
|
|
; |
(160) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
F1 |
|
F1 b m d |
|
F |
|
F |
|
F |
|
|
F 2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
w2 |
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
F1 |
4, 0836 0,874 0, 606 |
2000 45,81 |
1, 45 1, 049 1,5846 116,55 176,338 (161) |
|||||||||||||||||
50 40,98 2 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
F 2 F1YF1bw1 / YF 2bw2 |
|
|
; |
|
|
|
(162) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F1 |
|
|
|
|
|
||
|
F 2 116,55 4, 0836 53 / 50 3,5903 120,52 129, 706 |
(163) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
121 |
|
где т - модуль зацепления, мм:. b2 - ширина венца колеса, мм;.
d1 -делительный диаметр колеса, мм;. b1 - ширина венца колеса, мм;.
T- момент на колесе, Нм;.
КF - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между
зубьями. Для косозубых КF 1 0,15(nст 5) 1 0,15(8 5) 1, 45 . |
|
||||||||||
|
КF |
- коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Для |
|||||||||
прирабатывающихся зубьев |
К |
F |
0,18 0,82K o 0,18 0,82 1, 0602 . |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
KB |
|
|
|
|
КF |
- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной |
|||||||||
скорости |
|
колёс |
и |
|
степени |
точности |
передачи; |
||||
КF 1 1,5(KHV 1) 1 1,5(1, 0279 1) 1, 0418 . |
|
|
|||||||||
|
YF1 - коэффициент формы зуба шестерни. Для косозубых |
|
|||||||||
Y |
3, 47 |
|
|
13, 2 |
4, 0836 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
F1 |
21,512 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
YF 2 |
- |
коэффициент |
|
формы зуба |
колеса. Для |
косозубых |
||||
YF 2 |
3, 47 |
|
13, 2 |
|
3,5903. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
109, 712 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Y - коэффициент, учитывающий наклон зуба. Для косозубых Y 0,874 |
||||||||||
Y |
- коэффициент, учитывающий перекрытие зуба Для косозубых Y 0, 606 . |
||||||||||
|
F1 - допускаемое напряжение изгиба для зубьев шестерни, МПа ;. |
||||||||||
|
F 2 |
- допускаемое напряжение изгиба для зубьев колеса, МПа ;. |
|||||||||
Определение консольных сил.
Консольные силы в зацепление цилиндрической косозубой закрытой передачи.
Окружные силы в зацепление шестерни Ft1 |
Н: |
Ft1 Ft 2 ; |
(164) |
|
122 |
Ft1 Ft 2 3369.94
где Ft 2 - окружные силы в зацепление колеса, Н:.
Окружные силы в зацепление колеса Ft 2 Н:
Ft 2 2T1d103 ;
2
Ft 2 2 224, 68 103 2149,84 209, 02
где Т2 - вращающий момент на валу тихоходной передачи, Н м;. d2 - диаметр ведомого шкива, мм;.
Радиальные силы в зацепление шестерни Fr1 Н:
Fr1 Fr 2 ;
Fr1 Fr 2 1252.97
где Fr 2 - радиальные силы в зацепление колеса, Н:
Радиальные силы в зацепление колеса Fr 2 Н:
Fr 2 Ft 2 tg ;
cos
Fr 2 2149,84 0,36 792,97 0,976
(165)
(166)
(167)
(168)
(169)
(170)
(171)
Где |
- действительная величина угла наклона |
зубьев для косозубых |
|
передач, в градусах: 11.7177 , cos11.7177 0,979 . |
|
||
|
- угол зацепления в цилиндрической косозубой закрытой передаче |
||
принят, в градусах: 20 , tg20 0,36 . |
|
||
Осевые силы в зацепление шестерни Fa1 Н: |
|
||
|
Fa1 |
Fa2 |
(172) |
|
Fa1 Fa2 |
697.578 |
(173) |
где Fa 2 - осевые силы в зацепление колеса, Н:
123
Осевые силы в зацепление колеса Fa 2 Н: |
|
Fa2 Ft 2tg |
(174) |
Fa2 2149,84 0, 22 472,96 |
(175) |
Согласно [14] расчет кинематической погрешности зубчатой передачи производится по формуле:
|
Fi0min 0.62 Ks (Fi1 |
Fi 2 ) |
|
|
(176) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
(177) |
||
F |
K [ |
(F )2 E2 |
|
(F )2 E2 |
] |
||||
i0max |
s |
i1 |
m1 |
|
|
i 2 |
m2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Где Ks - значение фазовой компенсации
E m - погрешность монтажа
Fi - допуск на кинематическую погрешность зубчатого колеса[]
По [10] и [14] находим значения величин, необходимые для расчета, для 7 степени точности.
Fi1 = 47 мкм, Fi 2 |
= 103 мкм, Ks = 0,85, |
E |
= 10 мкм |
|
|
|
m |
|
|
|
Fi0min 0.62 0,85(47 103) 79, 05 |
(178) |
||
Fi0max 0,85[
(47)2 102 
(103)2 102 ] 0,85[48, 05 103, 48] 128,8 (179)
Возьмем среднее значение этих величин 79,05+128,8 = 103,925
2
6.4СРАВНЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ
МЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ ГИТАР
В цепи окружной подачи станка с электронной гитарой присутствуют элементы: червячная пара, электронная гитара и зубчатая передача.
Значения кинематических погрешностей мы определили ранее:
ЭГ= 0,013 мкм – для электронной гитары
ЗП= 29,979 мкм – для зубчатой передачи
ЧП= 16 мкм – для червячной передачи
124
Таким образом, для станка с электронной гитарой суммарная кинематическая погрешность составляет ∑=45,992 мкм
В цепи окружной подачи станка с механической гитарой присутствуют элементы: 2 червячных пары и зубчатая передача.
Значения кинематических погрешностей мы определили ранее:
ЗП= 103,925 мкм – для зубчатой передачи
ЧП= 16 мкм – для червячной передачи
Таким образом, для станка с механической гитарой суммарная кинематическая погрешность составляет ∑=135,925 мкм.
На основании этого получается, что станки с электронной гитарой являются более точными, чем станки с механической гитарой, но в данном случае не учитывается фактор времени.
Втолько что изготовленном станке с механической гитарой присутствуют погрешности связанные с неточностью изготовления и сборки зубчатых и червячных передач. С течением времени трущиеся поверхности начинают изнашиваться, образуются зазоры в соединениях и кинематическая погрешность станка начинает возрастать.
Встанках с электронной гитарой износ будет происходить только в червячной передаче, при этом кинематическая погрешность все же будет возрастать, но не в значительной степени.
Сказанное продемонстрируем на графиках
125
Рис. 6.2 График зависимости погрешности от времени
Рис. 6.3 График зависимости погрешности от времени
Если наложить 2 графика друг на друга, получим
126
Рис. 6.3 График зависимости погрешности от времени
Из графика видно, что в начальный период времени станок с электронной гитарой имеет большую кинематическую погрешность, а значит меньшую точность обработки. Но в определенное время графики пересекаются, и станок с электронной гитарой имеет уже лучшие показатели по точности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Замена механических связей электронными обусловливает применение новых методов обеспечения точности синфазного движения приводов механизмов, их инвариантности к изменению нагрузки.
Применение электронных связей на основе программируемых делителей частоты в формообразующих кинематических цепях зубофрезерных станков взамен механических цепей позволит получить ряд преимуществ.
1. Сократить общую протяженность кинематической цепи между ИО, повысить жесткость цепи, а также предельно сблизить и удобно расположить узлы, несущие инструмент и заготовку.
2.Создать более рациональную компоновку станка при сложном пространственном расположении его узлов, сократить металлоемкость и массу станка.
3. Сократить время настройки и наладки станка, а также сократить время на переналадку станка для обработки нового типа шестерен.
127
4.Обеспечить высокоточное задание скорости и соотношения скоростей при практически неограниченном диапазоне регулирования.
5.Уменьшить накопленную погрешность изделия, так как погрешность электронной связи не зависит от расстояния между задающим устройством и исполнительным двигателем.
6.Унифицировать элементы привода и приводы в целом для станков как одного назначения, так и различного технологического назначения и разных типоразмеров.
В рамках данной дипломной работы разработана принципиальная схема зубофрезерного станка, которая может быть применена при разработке зубофрезерных станков с ЧПУ, а также других типов станков, в которых требуется точное согласование сложных формообразующих рабочих движений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.М.В. Сандаков и др. Таблицы для подбора шестерен: Справочник. – 6-е изд. М.: 1988. – 571 с.
2.Ванин В.А. Кинематическая структура зубо- и резьбообрабатывающих станков с унифицированными гидравлическими связями в формообразующих цепях. «СТИН», 2008, №1.
3.Агурский М.С., Вульфсон И.А., Ратмиров В.А. Станки с программным управлением: М.: Машиностроение, 1981, - с.379.
4.Ратмиров В.А., Рашкович П.М. Программное управление зубообрабатывающими станками: Обзор. – М.: НИИмаш, 1983, - с. 48, ил. – 19 (Сер. С -1. Станкостроение).
5.В.В. Бушуев, А.В. Еремин, А.А. Какойло и др.; Металлорежущие станки: учебник. В 2 т. Т.2 / под ред. В.В. Бушуева. Т.2. – М.: Машиностроение, 2011. – 594 с.; ил.
6.Патент РФ № 160852. Я. Л. Либерман, С. Г. Кучин, Е. Ю. Чепусова. Устройство согласования формообразующих перемещений рабочих органов станков.
128
7.Шляпоберский В.И. Основы техники дискретных сообщений. М.:
Связь, 1973. 478 с.
8.Либерман Я.Л. Разработка технического задания на проектирование систем ЧПУ металлорежущим станком: Методические указания к курсовой работе по курсу «Системы управления станками и станочными комплексами». Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2009. 51 с.
9.Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.:
Машиностроение, 1986. Т.2 496 с.
10.ГОСТ 1643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. 75 с.
11.Расчет деталей машин: учеб. Пособие. / Г.Л. Баранов – 2-е изд. перераб. и доп. – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 222с.
12.ГОСТ 3675-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи червячные цилиндрические. Допуски. 62 с.
13.ГОСТ 9324-80 Фрезы червячные чистовые однозаходные для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем. Технические условия. 51 с.
14.ГОСТ 21098-82 Цепи кинематические. Методы расчета точности. 27 с.
129