
- •В.Н. Евстигнеев, м.А. Китаева, б.В. Устинов расчет и конструирование приводов главного движения металлорежущих станков
- •150400.65 «Технологические машины и оборудование»
- •Оглавление
- •Предисловие
- •1. Задачи, тематика и организация курсового проектирования
- •1.1. Задачи и требования к курсовой работе
- •1.2. Тематика и содержание курсовых работ
- •1.3. Указания к написанию разделов пояснительной записки
- •Введение
- •Современные тенденции развития станков
- •Разработка технологического процесса обработки детали на станке
- •Разработка кинематической схемы привода главного движения
- •Технические расчеты деталей привода
- •Выбор системы смазки привода
- •Заключение
- •1.4. Требования к оформлению пояснительной записки
- •Общие положения
- •Оформление пояснительной записки
- •Формулы и уравнения
- •Иллюстрации и рисунки
- •Оформление таблиц
- •Описание библиографического списка
- •1.5. Требования к оформлению графических материалов
- •Указания к оформлению чертежа общего вида
- •Указания к оформлению сборочного чертежа
- •Указания к оформлению чертежа детали
- •Указания к оформлению кинематической схемы
- •1.6. Организация выполнения курсовой работы
- •2. Методические материалы для обоснования конструкции привода главного движения
- •2.1. Электродвигатели
- •С разными режимами работы
- •Численные значения технических характеристик электродвигателя аирм132м4 при изменении частоты тока от 50 до 125 Гц
- •Конструктивные исполнения по способу монтажа двигателей серий аи, 5а, 6а, адчр
- •2.2. Проектрование кинематической схемы привода главного движения
- •2.2.1. Разработка кинематики привода со ступенчатым регулированием частоты вращения
- •2.2.2. Разработка кинематики привода с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя
- •2.3. Определение диаметров валов коробки скоростей
- •Механические характеристики сталей
- •Номинальные размеры цилиндрических концов валов
- •Допускаемые номинальные напряжения [σИ] для валов
- •Коэффициенты Kσ и Kτ в ступенчатом переходе с галтелью
- •Коэффициенты Kσ и Kτ для шпоночного паза
- •Коэффициенты Kσ и Kτ для шлицев и резьбы
- •Отношения Kσ/Kdσ и Kτ/Kdτ для посадки деталей на вал с натягом
- •Коэффициенты Kdσ и Kdτ
- •Коэффициенты kFσ и kFτ
- •Коэффициент kv
- •Уравнения упругой линии, максимальные прогибы и углы поворота двухопорных балок
- •Допустимые углы поворота сечения и прогибы вала
- •2.4. Шпоночные и шлицевые соединения
- •Номинальные размеры призматических шпонок (гост 23360-78)
- •Номинальные размеры сегментных шпонок (гост 8794)
- •Размеры прямобочных шлицевых соединений, мм
- •Предпочтительный размерный ряд эвольвентных шлицевых соединений (гост 6033-80)
- •50×2×9H/9gГост 6033-80.
- •50H7/g6×2×h9/g9 гост 6033-80.
- •Допускаемые напряжения [σ]см для неподвижных соединений
- •2.5. Выбор уплотнений опор качения
- •Применение уплотнений опор качения
- •Размеры лабиринтных уплотнений, мм
- •Размеры манжетных уплотнений для валов (гост 8752-79), мм
- •2.6. Выбор системы смазки
- •Предельная быстроходность шпиндельных узлов для различных систем смазки
- •Основные эксплуатационные характеристики масел на нефтяной основе
- •2.7. Шпиндельные узлы с опорами качения
- •Технические характеристики шпиндельных узлов
- •Значения коэффициентов k1, k2, k3 и осевой жесткости j0 для комплексных опор
- •Предварительный натяг шариковых радиально-упорных подшипников, н
- •2.8. Зубчатые передачи
- •2.8.1. Общие сведения о зубчатых передачах
- •Материалы и виды термообработки для изготовления зубчатых колес
- •Рекомендации применения зубчатых колес по нормам плавности
- •Модуль зубьев по гост 9563-80
- •Геометрические параметры цилиндрических передач внешнего зацепления без смещения, мм
- •Число зубьев шестерни
- •Формулы для расчета сил в зацеплении
- •2.8.2. Расчет зубчатых передач
- •Расчет модулей зубчатых передач по критерию изгибной прочности
- •Пределы выносливости σFlimb, σНlimb и коэффициенты безопасности sf, sh при расчете на контактную и изгибную прочность
- •Показатели степени кривой усталости qF, qН и коэффициенты приведения μF, μН
- •Коэффициенты расчетной нагрузки
- •Коэффициенты kFβ и kНβ
- •Коэффициенты kfv и kнv динамической нагрузки
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на выносливость при изгибе
- •Проверочный расчет на контактную выносливость зубьев
- •Базовое число циклов nHlim
- •2.8.3. Конструкция зубчатых колес
- •2.9. Ременные передачи
- •Основные характеристики ременных передач
- •2.9.1. Клиноременная передача
- •Характеристики сечений импортных клиновых ремней
- •Длина клинового ремня
- •2.9.2. Поликлиновая передача
- •Поликлиновые отечественные ремни, изготавливаемые серийно
- •Параметры сечений поликлиновых ремней импортного производства по din 7867
- •Поликлиновые импортные ремни, изготавливаемые серийно
- •2.9.3. Зубчатоременная передача
- •Резиновые зубчатые литьевые ремни, изготавливаемые серийно
- •Основные типоразмеры выпускаемых зубчатых ремней импортного производства
- •2.9.4. Определение кинематических и геометрических параметров ременных передач Передаточное число ременной передачи
- •Сечения клиновых ремней
- •Модуль зубчатого ремня и число зубьев шкивов
- •Параметры зубчатоременных передач
- •Диаметры шкивов и скорость ремня
- •Угол обхвата
- •Межосевое расстояние и расчетная длина ремня
- •2.9.5. Методика расчета ременных передач по тяговой способности
- •Клиноременная передача
- •Параметры для определения Cl
- •Коэффициент режима нагрузки, Cp
- •Поликлиновая передача
- •Параметры клиновых ремней
- •Зубчатоременная передача
- •Силы, действующие на валы
- •Силы, действующие на валы
- •Расчет ременных передач на долговечность
- •2.9.6. Шкивы ременной передачи
- •Профиль шкива клиноременной передачи
- •Профиль ремня поликлиновой передачи
- •Профиль шкива зубчатоременной передачи
- •Основные размеры шкивов ременных передач
- •Способы натяжения ремней
- •Рекомендации по конструктивному расположению шкивов в приводе
- •3. Разработка кинематики привода подач
- •Коэффициент μ
- •4. Примеры проектирования приводов главного движения металлорежущих станков
- •С электродвигателем модели аир132м2
- •Параметры трех вариантов коробок скоростей
- •1. Разработка кинематической схемы привода
- •2. Расчёты для обоснования конструкции деталей привода
- •40×2×7H/7nГост 6033-80.
- •95×3×7H/7nГост 6033-80.
- •Параметры зубчатых передач привода
- •3. Проверочные расчеты деталей привода
- •Основные силовые характеристики зубчатых передач при работе с максимальным моментом
- •Коэффициенты расчетной нагрузки
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на выносливость при изгибе
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на контактную выносливость зубьев
- •Кинематические и силовые характеристики ременной передачи по кинематической схеме привода
- •Параметры сечения 11м клинового ремня
- •Проверочный расчет ременной передачи по тяговой способности
- •Основные размеры шкивов ременной передачи
- •Механические свойства сталей
- •Нагрузка, действующая на II вал коробки скоростей со стороны деталей привода
- •Расчет нормальных σ и касательных τ напряжений в опасных сечениях вала
- •Проверочный расчет вала по критерию статической прочности
- •Проверочный расчет вала по критерию усталости материала
- •Проверочный расчет эвольвентных шлицевых соединений
- •Проверочный расчет шлицевого соединения d – 8×36×40h7/h6×f10/e9
- •4. Расчет и обоснование параметров шпиндельного узла
- •Технические характеристики шпиндельного узла
- •Расчет жесткости опор шпинделя
- •Расчет шпинделя на жесткость
- •Геометрические параметры деталей привода
- •Режимы обработки
- •Расчет потерь в электродвигателе при заданной мощности
- •Список рекомендуемой литературы
Рекомендации применения зубчатых колес по нормам плавности
Степень точности по ГОСТ 1643-81 |
Допустимая окружная скорость V, м/с, колес | |
прямозубых |
косозубых | |
4 |
40 |
75 |
5 |
35 |
70 |
6 |
20 |
40 |
7 |
10 |
15 |
8 |
6 |
10 |
Ограничения на допустимую окружную скорость зубчатых колес влияют на конструкцию коробок скоростей. Прямозубые колеса позволяется объединять в блоки (по 2,3 колеса) и перемещать их непосредственно вдоль оси вала для ввода в зацепление разных колес с целью получения необходимой частоты вращения шпинделя (рис. 2.29, а,б). Косозубые колеса устанавливаются на валах стационарно, поэтому для включения разных колес и соответственно разных частот вращения используются муфты. Электромагнитные муфты целесообразно использовать на низших частотах вращения валов и зубчатых колес. Зубчатые и профильные муфты рекомендуется применять для высокоскоростных редукторов (рис. 2.29,в).
Перемещения зубчатых колес и муфт вдоль оси вала лучше всего производить с помощью гидроцилиндров. На рис. 2.29 приведены такие схемы. Схема на рис. 2.29, аобеспечивает два положения зубчатого блока, передвигаемого гидроцилиндром, управление которым обеспечивает двухпозиционный распределитель масла золотникового типа. Более сложная схема управления зубчатым блоком на три положения представлена на рис. 2.29,б. В конструкцию гидроцилиндра1заложена втулка2, имеющая возможность перемещаться по штоку3. Положение элементов гидросистемы, как представлено на рис 2.29,б, соответствует позицииIIзубчатого блока. Подача масла осуществляется одновременно в обе полости гидроцилиндра1. Разность площадей плоскостей цилиндра создает с правой стороны большую силу, которая перемещает втулку2в левую сторону до упора. Вилка4переключателя зубчатого блока жестко закрепляется на штоке3, фиксирует среднее положение тройного блока.
|
|
|
| ||
а) |
б) |
в) |
Рис. 2.29. Схемы переключения зубчатых колес с помощью гидроцилиндров:
а - двойного блока; б - тройного блока; в - зубчатой муфты
Включение гидрораспределителя 5в положение с перекрещивающимися каналами для прохода масла позволит гидроцилиндру1сместить втулку4влево и вступить в работу зубчатым колесам в позицииI, рис. 2.29,б. Соответственно включение гидрораспределителя в положение с параллельными каналами дает позициюIIIзубчатых колес. Конструктивное исполнение такого механизма приведено на рис. 2.30. Другие варианты механизмов приведены в работе [11].
Рис. 2.30. Механизм переключения частот вращения:
1 – гидроцилиндр; 2 – поршень-втулка; 3 – шток; 4 – вилка; 5 – конечные выключатели; 6 - фиксатор
Управление зубчатыми муфтами для включения зубчатых колес по рис. 2.29, ваналогично управлению для переключения блоков с прямыми зубьями.
В отличие от прямозубого зацепления в косозубом зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно, что обеспечивает плавность зацепления и значительное снижение динамических нагрузок и шума при работе передачи. Отмеченное преимущество косозубого зацепления становится особенно значительным в быстроходных передачах, так как динамические нагрузки возрастают пропорционально скорости. Поэтому в современных высокоскоростных приводах главного движения косозубые колеса получили преимущественное распространение, включая и одиночные зубчатые передачи. Однако наличие в зацеплении осевых сил, которые дополнительно нагружают подшипники, является недостатком косозубых колес. Во избежание больших осевых сил в косозубой передаче угол наклона линии зуба ограничивают значениями β = 8…18°, несмотря на то, что с увеличением β возрастает прочность зубьев, плавность работы передачи, её нагрузочная способность. При этом для шестерен рекомендуется принимать направление зуба левое, для колес – правое.
Основными геометрическими параметрами зубчатой пары колес с эвольвентным зацеплением являются: модуль, диаметры и ширина зубчатого венца.
Основной параметр зубчатого колеса – модуль зубьев. Для пары колес, находящихся в зацеплении, модуль должен быть одинаковым. Модули зубьев для цилиндрических и конических передач регламентированы (ГОСТ 9563-80). Значения стандартных модулей от 1 до 14 мм приведены в табл. 2.30.
Таблица 2.30