МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: " Металлорежущие станки и инструменты "

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Металлорежущие станки»

На тему: "Разработка конструкции главного привода многооперационного горизонтального

станка с центральной шпиндельной бабкой"

Выполнил: Грушевский Д.Ф.

студент группы №103131

Проверил: Глубокий В. И.

Минск 2015

Аннотация

Целью данной курсовой работы является разработка кинематики и кинематической настройки главного привода многооперационного горизонтального сверлильно–фрезерно–расточного станка с консольной шпиндельной бабкой и автономным шпиндельным узлом.

В работе описываются технологические возможности станка-прототипа, его движения формообразования, а также структурная и кинематическая схемы. Приводится кинематический расчет привода главного движения с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя. Выполняетсякинематический расчет привода главного движения, расчет передаточных отношений передач привода. Производится расчет чисел зубьев зубчатых колес, крутящих моментов на валах привода. Выполняются проектные расчеты зубчатых колес и валов привода главного движения.

Содержание

Аннотация 2

Введение 9

1 Кинематический расчёт главного привода 11

1.1 Исходные данные для кинематического расчета привода 11

1.2 Расчет диапазона регулирования частотвращения шпинделя 11

1.3 Расчет диапазона регулирования частот вращения электродвигателя при постоянной мощности 11

1.4 Определение расчетной частоты вращения шпинделя 12

1.5 Округление расчетной частоты вращения шпинделядо стандартного значения 12

1.6 Определение диапазона регулирования частот вращенияшпинделя при постоянной мощности 12

1.7 Расчет диапазона регулирования частот вращениякоробки скоростей 12

1.8 Определение знаменателя геометрического ряда частотвращения коробки скоростей 13

1.9 Округление знаменателя геометрического ряда частотвращения шпинделя до стандартного значения 13

1.10 Определение фактического диапазона регулированиячастот вращения шпинделя при постоянной мощности 13

1.11 Определение фактической расчетной частотывращения шпинделя 13

1.12 Округление фактической расчетной частоты вращенияшпинделя до стандартного значения 14

1.13 Определение диапазона регулирования частот вращенияшпинделя при постоянном моменте 14

1.14 Определение минимальной частоты вращения электродвигателя 14

1.15 Округление минимальной частоты вращения электродвигателядо стандартного значения 14

1.16 Определение фактического диапазона регулированиячастот вращения шпинделя при постоянном моменте 15

1.17 Определение фактического диапазона регулированиячастот вращения шпинделя 15

1.18 Определение фактической минимальной частотывращения шпинделя 15

1.19 Округление фактической минимальной частоты вращениядо стандартного значения 15

1.20 Определение числа делений, изображающих минимальную,номинальную и максимальную частоту вращения электродвигателя 16

1.21 Определение числа делений изображающую линейную частоту вращения электродвигателя 16

1.22 Определение числа делений, изображающих знаменательгеометрического ряда частот вращения коробки скоростей 16

1.23 Оптимизация структурной формулы 16

1.24 Построение графика частот вращения главного привода 17

1.25 Расчет передаточных отношений и передаточныхчисел передач 19

1.26 Подбор чисел зубьев зубчатых колес привода 20

2 Кинематическая схема главного привода с бесступенчатым регулированием 20

2.2 Описание кинематической схемы сверлильно-фрезерно расточного станка 20

2.2 Уравнение кинематического баланса главного привода 22

3 Патентно-информационный поиск конструкций шпиндельных узлов 23

3.1 Информационный поиск конструкций шпинельных узлов 23

3.2 Патентный поиск. Краткое описание новизны 25

патентов 25

3.2.1 Шпиндельный узел металлорежущего станка 25

Регистрационный номер заявки: 6079919 25

3.2.2 Шпиндельный узел металлорежущего станка 25

Регистрационный номер заявки: 5782586 25

25

3.2.3 Шпиндельный узел металлорежущего станка 25

Регистрационный номер заявки: 6843623 25

3.2.4 Шпиндельный узел металлорежущего станка 26

Регистрационный номер заявки: 7331742 26

3.2.5 Шпиндельный узел металлорежущего станка 26

Регистрационный номер заявки: 5070592 26

3.2.1 Шпиндельный узел металлорежущего станка 27

Регистрационный номер заявки: 6079919 27

3.2.2 Шпиндельный узел металлорежущего станка 28

Регистрационный номер заявки: 5782586 28

3.2.3 Шпиндельный узел металлорежущего станка 29

Регистрационный номер заявки: 6843623 29

3.2.4 Шпиндельный узел металлорежущего станка 30

Регистрационный номер заявки: 6843623 30

3.2.5 Шпиндельный узел металлорежущего станка 31

Регистрационный номер заявки: 6843623 31

4 РАСЧЕТ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ НА ВАЛАХ 33

4.1 Расчёт крутящего момента на валу электродвигателя 33

4.2 Расчёт крутящего момента на валах привода 33

4.3 Расчёт крутящего момента на первом валу привода 33

4.4 Расчёт крутящего момента на втором валу привода 34

4.5 Расчёт крутящего момента на третьем валу привода 35

4.6 Расчёт крутящего момента на четвёртом валу привода 35

5 Проектный расчёт передач 36

5.1 Проектный расчет цилиндрической прямозубой постоянной передачи 36

5.1.1. Исходные данные 36

5.1.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки 36

5.1.3 Проектный расчёт прямозубой постоянной передачи z1-z2 на контактную выносливость зубьев 36

5.1.4 Проектный расчёт прямозубой постоянной передачи z1-z2 навыносливость зубьев при изгибе 38

5.1.5 Определение модуля прямозубой постоянной передачи z1-z2 38

5.1.6 Расчёт геометрических параметров прямозубой постоянной передачи 39

5.2 Проектныйрасчет цилиндрических прямозубых передачи групповой передачи 40

8.2.1 Исходные данные 40

5.2.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки 40

5.2.3 Проектный расчёт прямозубой передачи z3-z4групповой передачина контактную выносливость зубьев 40

5.2.4 Проектный расчёт прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи на выносливость зубьев при изгибе 42

5.2.5 Определение модуля прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи 43

5.2.6 Расчёт геометрических параметров прямозубой передачи z3-z4 иz5-z6групповой передачи 43

5.3 Проектный расчет цилиндрической прямозубой постоянной передачи 46

5.3.1 Исходные данные 46

5.3.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки 46

5.3.3 Проектный расчёт прямозубой постоянной передачи z11-z12 на контактную выносливость зубьев 46

5.3.4 Проектный расчёт прямозубой постоянной передачи z11-z12 на выносливость зубьев при изгибе 47

5.3.5 Определение модуля прямозубой постоянной передачи z7-z8 48

5.3.6 Расчёт геометрических параметров прямозубой постоянной передачи 48

6 Проектный расчёт валов и шпинделя 50

6.1 Проектный расчёт диаметров первого вала 50

6.2 Проектный расчёт диаметров второго вала 51

6.3 Проектный расчёт диаметров третьего вала 51

7 Проектный расчет шпиндельного узла 51

7.1 Расчет геометрических параметров шпинделя 51

8 Эскизная компоновка главного привода 53

9 Расчетная схема и расчет действующих нагрузок на шпиндель 55

9.1 Составление расчетной схемы нагрузок на шпиндель 55

9.2 Определение сил, действующих в зацеплении зубчатых колес привода 55

9.3 Определение составляющих сил резания 56

10 Расчет шпинделя на жесткость 58

10.1 Составление расчетной схемы шпинделя на жесткость 58

10.2 Определение упругого перемещения переднего конца шпинделя 59

60

10.3 Определение угла поворота оси шпинделя в передней опоре 63

11 Регулирование натяга в подшипниках шпиндельных опор 65

12 Смазывание подшипников шпиндельных опор 66

13 Механизм зажима и разжима режущих инструментов 68

13.1 Принцип работы механизма зажима режущих 68

инструментов 68

69

13.2 Принцип работы механизма разжима инструмента 69

14 Обоснование технических требований 69

14.1. Требования, определяющие качество и точность изготовления 69

14.2 Требования к точности монтажа изделия 70

14.3 Требования к настройке и регулированию изделия 70

14.4 Прочие технические требования к качеству изделия 70

14.5 Условия и методы испытаний 71

14.6 Требования по смазыванию изделия 71

14.7 Требования по эксплуатации изделия 71

15 Требования охраны труда к конструкции проектируемого объекта и при его эксплуатации 71

15.1 Общие требования безопасности 72

15.2 Требования охраны труда к конструкции приводов станка 72

15.3 Требования охраны труда к конструкции станка 73

15.4 Требования охраны труда к органам управления станка 73

15.5 Прочие требования охраны труда и техники безопасности 73

Литература 75