
- •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
Параметры клиновых ремней
Сечение ремня |
Cv |
Cd |
Fр, Н |
К |
1,086 - 0,013v |
2,38 - 55/ d1 |
23 |
Л |
0,908- 0,0155v |
2,95 - 155/ d1 |
83 |
М |
0,910 - 0,0167v |
3,04 - 328/ d1 |
285 |
Необходимое число ребер с последующим округлением до целого числа:
z=Ft/F1,
где Ft – передаваемая окружная сила, Н:
Ft= 103NCp/v,
где Cp– коэффициент режима нагрузки, табл. 2.49.
Сила предварительного натяжения поликлинового ремня, Н:
F0= 0,78Ft/Cα+z mпv2,
где mП – погонная масса одного клина, табл. П38.
Зубчатоременная передача
Допускаемая удельная окружная сила, передаваемая ремнем в условиях эксплуатации, Н/мм:
F = FрCiCzCr,
где Fр– допускаемая окружная сила, передаваемая ремнем, табл. 2.47.Ci– коэффициент, учитывающий передаточное отношение передачи.Ci= 1 приi≤ 1, для ускорительных передач:
u |
1,0…0,8 |
0,8…0,6 |
0,6…0,4 |
0,4…0,3 |
0,3 |
Ci |
1,0 |
0,95 |
0,9 |
0,85 |
0,8 |
Cz– коэффициент, учитывающий число зубьев на дуге обхвата меньшего шкива:
z0 |
4,5 |
5…7 |
7…9 |
9…11 |
11…13 |
Cz |
0,5…0,6 |
0,6…0,8 |
0,88…0,9 |
0,9…0,96 |
0,96…1 |
Cr– коэффициент наличия нажимных роликов:
при отсутствии роликов Cr= 1;
при наличии одного ролика внутри контура Cr= 0,9;
при наличии двух роликов внутри контура Cr= 0,8;
ролики вне контура, Cr= 0,7.
Ширина ремня, мм:
b= 103NCp/[(F – mПv2)vCш],
где mП– масса 1 м ремня шириной 1 мм (табл. 2.47).Cp– коэффициент режима нагрузки (табл. 2.49).Сш– коэффициент, учитывающий неполные витки каната у боковых поверхностей ремня:
b |
≤ 16 |
20 |
25 |
32, 40 |
50, 63 |
80, 100 |
> 100 |
Cш |
0,7 |
0,95 |
1,0 |
1,05 |
1,10 |
1,15 |
1,20 |
Ширина ремня bокругляется в большую сторону до целого стандартного значения, табл. П39.
При z0 < 6 рекомендуется проверять давление на зубьях ремня:
p= 2·103NCp/[z0bhv] ≤[p]z ,
где [p]z– допускаемое давление, МПа:
n1, мин-1 |
100 |
200 |
400 |
1000 |
2000 |
5000 |
10000 |
[p]z, МПа |
2,5 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
0,75 |
0,50 |
0,35 |
Сила предварительного натяжения зубчатого ремня:
F0= (1,1…1,3)mПbv2.
Силы, действующие на валы
Силы, возникающие в ременной передаче, необходимо знать для расчета валов, опор и шкивов. Действие центробежной силы Fvв расчетах не учитываются, так как она уравновешивается в ремне. Сила, передаваемая на вал со стороны шкивов, действует вдоль оси О1О2(рис. 2.42), вычисляется по табл. 2.51 в зависимости от типа передачи.
Рис. 2.42. Силы, действующие на валы
Таблица 2.51
Силы, действующие на валы
Тип передачи |
Сила Fr, Н |
Проекции Fr, Н |
Клиноременная |
Fr= 2F0zcos(γ/2) |
Frx = Fr cosψ Frx = Fr sinψ |
Поликлиновая |
Fr= 2F0cos(γ/2) | |
Зубчатоременная |
Fr= (1,0…1,2)·103NCp/v |
Расчет ременных передач на долговечность
Долговечность и выносливость ремня напрямую зависят от свойств материала, из которого он изготовлен. Расчет на долговечность ременных передач импортного производства в данном параграфе не приводится, из-за отсутствия необходимых данных о материале фирм-производителей ремней.
Клиновые ремни узкого сечения, поликлиновые и зубчатые ремни отечественного производства проверяются на допустимую частоту пробега ремня в секунду:
λ = 103v/L ≤ [λ],
где [λ] – допустимая частота пробега ремня, с-1. Для клиновых ремней нормального сечения [λ] = 20 с-1; для узких клиновых, поликлиновых и зубчатых ремней [λ] = 30 с-1.
Для клиновых ремней нормального сечения рассчитывается долговечность в часах по формуле:
Lh= 2,8·10-7(σу/σmax)8N0цςiL/v ≥Tр,
где σу= 9 МПа – условный предел выносливости ремня; N0ц– базовое число циклов при типовых испытаниях на двушкивной передаче, табл. П37;L– длина ремня, мм; ςi– коэффициент, учитывающий разную степень влияния напряжений изгиба на малом и большом шкивах, рис. 2.43;Тр– требуемый ресурс ремня, табл. П37;σmax– суммарное максимальное напряжение в ведущей ветви в месте набегания ремня на малый шкив, определяемое:
σmax=σр+σи,
где σр– напряжение растяжения иσи– напряжение изгиба, МПа:
σр = F0/A + 103NCp/(2Av) + 10-6ρv2,
σи = 2Ey0/D1,
где А– площадь сечения, мм2, табл. П37. Плотность материала ремня, кг/м3: ρ = 1250…1400. Модуль упругостиE= 100 МПа.y0– расстояние от нейтрального слоя до внешнего волокна, табл. П36.
Рис. 2.43. Коэффициент ςi для клиновых ремней