Реферат: Расчет и проектирование коробки скоростей к операционному токарному станку

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «СТАНКИН»

КАФЕДРА ОСНОВКОНСТРУИРОВАНИЯ МАШИН

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: Рассчитать и спроектироватькоробку скоростей к операционному токарному станку. Вариант 2/11

Выполнил: студент гр. ВТ-6-1Тулаев П.А.

Проверил: Степанов А.А.

МОСКВА 2001

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

36X42

шлицы

/> />

ЭМ

∅35

∅35

/> />

/>/>

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

III

/> /> />

/> />

∅45

/>/>

∅40

Дано:

Твыхmax = 138 H·m

nmin= 340 мин–1

φ = 1,41

n0= 1000 мин–1

Тип фрикционной муфты ЭМ

Тип передачи (U = 1) или муфты на выходном валу клиноремённая

Коробку установить на литойплите

Срок службы коробки tч = 12·103часов

Кинематический расчёт

Выбор электродвигателя

Т = 9550 р/п

Расчётная мощность на выходе

Рвых = />

Рэл’ = />

побщ = п2оп· п2пр

побщ = 0, 9952· 0, 982/>0, 990025· 0, 9604 = 0, 95082

/>Рэл’= /> (это в )

Тип двигателя : Типисполнения:

4А132S6У3 М300

/>Рн = 5, 5 кВтп0= 1000

пп = 965 мин-1

/> <td/>

/> <20% — недогрузка электродвигателя

/>=>типдвигателя выбран правильно

Определение частот вращения выходного вала

п1min= 340 об/мин

п2min= n1·φ= 340·1,41 = 479,4 об/мин

Определение общих передаточных чисел

Uобщ1, 2= />Uпр2 13·Uпр1

Uобщ1= /> (1) = Uпр1·Uпр2

Uобщ2 = /> (2) = Uпр1·Uпр3

Выбор передаточных чиселотдельных пар

Uпрmax = 4

РазбиениеUобщпо ступеням приводят к Uобщ min

Здесьможно выявить следующие пары:

/> = />

Определение чисел зубьев прямозубых колёс

/>/>

/>/> т.к. aw = const

/>/>

Проверкачастот вращения

/> />

/>%

φ-

т. к. />кинематика выбранаудовлетворительно

/>мм – диаметры шкивов на выходе

пz= min

30,965>24·nII

/>при ТIIи пIIψbd= 0,3 – рассчитываемая передача

Определение мощности на валах

Рэл = 5,5 кВт

РI = Pэл·ηпр·ηоп = 5,5·0,98·0,995= 5,36 кВт

РII = PI·ηпр·ηоп= 5,36·0,98·0,995 = 5,23 кВт

РIII = PII·ηоп·ηкл.р = 5,23·0,995·0,96 = 4,995 кВт

Определение частот вращения валов

nI = nH·/>= 965·/>= 675,5 мин-1

nII1 = nI·/>= 675,5·/>= 337,75 мин-1

nII2 = nI·/>= 675,5·/>= 482,499 мин-1

nIII1 = nII1·U = 337,75мин-1

nIII2 = nII2·U = 482,499мин-1

Определение вращающих моментов

Т = 9550 />

Тэл = 9550·/>= 9550·/>= 51,103 H·м

TI = 9550·/>=9550·/>= 75,7 H·м

TII = 9550·/>=9550·/>= 147,8 ≈ Tmax = 138 H·м

Проектировочный расчёт валов

φ = />

dbI = 110·/>= 32,8 мм

dbII = 110·/>= 38,8 мм

dbIII = 110·/>= 35,09 мм

Итоговая таблица

№ вала

dbi

Эл

5,5

965

51,103

5,36

337,75

75,7

32,830

5,23

482,499

147,8

38,80

III

4,995

482,499

138

35,08

Расчёт прямозубой цилиндрической передачи

т.к. у шестерни Z3наименьшее число зубьев (zmin), торассчитывать будем её = />

Проектировочный расчёт

а) на контактную выносливость

d1H = Kd·/>

Kd = 770 (сталь)

TI = 75,7 Н·м

Ψbd = 0,3 – коэффициентширины зуба

KHβ = 1,07 потаблице 1.5

HB > 350

/>> 6(менее жёсткий вал)

Cos β = 1 т.к. прямозубая цилиндрическаяпередача

далее по таблице 6.5

Ст40х + термическая обработка, закалка в ТВЧ

σНР = 900 МПа

σFP = 230МПа

σНР = σНР’·KHL= 900·1 = 900МПа

NHO = 8·107 циклов

NFO = 4·106циклов

t14=t24=/>

NHE = 60·tч·nI= 60·6·103·675,5 ≈ 24·107 циклов

KHL = />= /> 1

т.к. NHE > NHO, тоKHL = 1

dIH = />= />мм

mH = />мм

б) на изгибную выносливость

mF = />

Km = 13,8 (сталь,прямозубая)

ТI= 75,7 H·м

Z3 = 24

Ψbd = 0,3

УF3 = Z3 и “Х” = 3,92 (по таблице)

σFp= σFp’·KFL

KFL = /> 1

KFβ = 1,15 потаблице 1. 5

Для постоянного режима

NFE = NHE = 24·107

т.к. NFE>NF0, тоKFL = 1

σFP = 230·1 = 230 МПа

mF = 13,8/>2,7мм

mH = 2,55мм mF = 2,7мм

ГОСТ: 2,0;2,25; 2,5; 2,75; 3,0; 3,5…

по ГОСТ выбираем 2,75мм

Проверочный расчет прямозубой передачи

а) на контактную выносливость

σН = ZM·ZH·Zε/> σHP

ZM = 192 (сталь-сталь)

ZH = 2,49 (x=0, β=0)

Zε= />

/>εα= = 1,88-3,2·(/>) = 1,68

Zε= /> = 0,88

dIII = />

b = ψbd·dI= 0,3·66 = 19,8 мм(принимаем b=20)

U = 2 />

FtI = />

KHα = 1(прямозубая передача)

KHβ = 1,07

KHv= />

FHv=δH·д·v·b/>

δH = 0,014 (дляпрямозубой НВ>350 и без модификации)

д0= 47 (для 7й степениточности)

vI= />

aw = />

FHv=0,014·47·2,33·19,8·/>=213,5 H

KHv= 1+/>

σH = 192·2,49·0,88·/>МПа

730МПа < 900МПа

Расчет на изгибную выносливость

σF = УFI·Уε·Уβ·/> σFP

УFI = 3,92

Уε= 1 (прямозубая)

Уβ= 1 (β=0)

FtI = 2336 H

b = 19,44 мм

m = 2,75 мм

KFα =1(прямозубая)

KFβ = 1,15

KFv = 1+/>

FFv = δF·д0·vI·b·/>

δF = 0,016(прямые без модификации НВ>350)

FFv=0,016·47·2,33·20·/>=246 H

KFv= 1+/>= 1,09

σF = 3,92·1·1·/>= 205МПа

205 МПа < 230 МПа

SF = />= 1,12

Расчётклиноремённой передачи

Типремня Б

Нормальногосечения по ГОСТ 1284.1 и по ГОСТ 1284.3

/>
Характеристики и размеры(по таблице 9.13)

в0= 17 мм

вр= 14 мм

h=10,5 мм

А1= 138 мм2

d1min= 125 мм

q=0,18 кг/м

L=800…6300 мм

Т1= 50…150 Hм

Диаметрышкивов

/>мм – диаметры шкивов на выходе

округляемпо табл. 9. 3 до значения 160 мм

dp1=dp2=160 мм

/> <td/> />
Фактическая частотавращения ведомого вала

n2 =482.499 мин-1

Скоростьремня

V = 4 м/с

Окружнаясила

Ft= />= 1189 Н

Межосевоерасстояние

/> мм

причёмamin <a < amax, где

amin = 0,55·(d1+d2)+h= 0,55·(160+160)+10,5 = 186,5 мм

amax = 2·(d1+d2) = 2·(160+160) = 640 мм

Длинаремня

L≈

L≈ мм

Принимаем стандартную длину ремня по таблице 9.14

/>L= 1000 мм

Окончательное межосевое расстояние

, где

λ = L — π·dср= 497,6

dср = />= 160 мм

/>/> = 0

мм

Наименьшее межосевое расстояние

(необходимое для монтажа ремня)

aнаим<sub/>≈ a – 0,01·L ≈ 238,8 мм

Наибольшее межосевое расстояние

(необходимое для компенсации вытяжки ремня)

aнаиб≈ a + 0,025·L ≈ 273,8 мм

Коэффициент режима Ср = 1 т.к. токарный станок (по табл. 9.9)

Угол обхвата ремня на малом шкиве

Коэффициент угла обхвата

Са = 1 (по табл. 9.15)

Частота пробегов ремня, С-1i = />i = />Эквивалентный диаметр ведущего шкива/> de= d1·Kи, где

=> de = 160 мм

приведённое полезное напряжение/>

[σF]= 2,5 МПа

Допускаемое полезное напряжение

[σF]= [σF]0·Ca·Cp= 2,5·1 = 2,5 МПа

Необходимое число клиновых ремней

Z’ = />

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки поремням

Сz = 0,95 (потабл. 9.19)

Число ремней

принимаем Z = 3

Коэффициент режима при односменной работе

Cp’ = 1 (по табл. 9.9)

Рабочий коэффициент тяги

Ψ= 0, 67·Ca·Cp’= 0,67·1·1 = 0,67

Коэффициент m = />

Площадь сечения ремней

A = A1·Z

A = 138·3 = 414 мм

Натяжение от центробежных сил

Fц = 10-3·ρ·A·V2, где

Плотность ремней ρ= 1,25 Г/см3

Fц = 10-3·1,25·414·42 = 8,28 Н

Натяжение ветвей при работе

F1 = Ft·/>+Fц

F2 = Ft·/>+Fц

F1 = 1189·/>+8,28= 1490,13 H

F2 = 1189·/>+8,28= 301,13 H

Натяжение ветвей в покое

F0= 0,5·(F1+F2)-x·Fц , где

коэффициент x = 0,2

F0= 0,5·(1490,13+301,13)-0,2·8,28 =893,974 H

Силы действующие на валы при работе передачи

Fa = 1774,7 H

Силы действующие на валы в покое

Fa0 = 2·F0·sin/>

Fa0 = 2·893,974 ·sin/> 1787,9 H

Размеры профиля канавок на шкивах

(выбираются по табл. 9.20)

H = 15

B(b) = 4,2

t = 19

f = 12,5

φ = 34°…40°

Наружный диаметр шкивов

de1 = de2= dp1,2+2·b

de1,2 =168+2·4,2 = 176,4 мм

Внутренний диаметр шкивов

df1 = df2 = de1,2–2·H

df1,2 = 176,4 — 2·15 =146,4 мм

Ширина ремняB = Z·t

B = 3·19 = 57 мм

Ширина шкива

M = 2·f+(Z-1)·t

M = 2·12,5+(3-1)·19 = 63 мм

Определение геометрических параметров

di = />

dai = di+2m

dti = di-2,5m

b = ψbd·di

d1 =/>/>мм

da1 =82,5+2·2,75 = 88 мм

dt1 = 82,5-2,5·2,75 =75,625 мм

b1 = 0,3·82,5 = 24,75 мм

d2 = />мм

da2 =115,5+2·2,75 = 121мм

dt2 =115,5-2,5·2,75 =108,625 мм

b2 = 0,3·115,5 = 34,65 мм

d3 = />мм

da3 = 66+2·2,75 = 71,5 мм

dt3 =66-2,5·2,75 = 59,125мм

b3 = 0,3·66 = 19,8 мм

d4 = />мм

da4 = 132+2·2,75 = 137,5 мм

dt4 =132-2,5·2,75 =125,125 мм

b4 = 0,3·132 = 39,6 мм

d5 =/>/>мм

da5 =82,5+2·2,75 = 88 мм

dt5 =82,5-2,5·2,75 =75,625 мм

b5 = 0,3·82,5 = 24,75 мм

d6 = />мм

da6 =115,5+2·2,75 = 121мм

dt6 =115,5-2,5·2,75 =108,625 мм

b6 = 0,3·115,5 = 34,65 мм

aw = 99 мм (для всех колёс)

Определение усилий действующих в зацеплении

Tэл = 51,103 H·м

/>H

T1 = TI = 75,7 H·м

/>H

Выбор и расчёт муфтыЭлектромагнитная фрикционная муфта сконтактным токоподводом и постоянным числом дисков тип ЭТМ…2.

b=1,3…1,75коэффициент сцепления

[P]p– удельное давление

[P]p=[P]·Kv

Kv = />

Vcp = />

Дср = />

f = 0,25…0,4 (сталь феродо)-сухие

[P] = 0,25…0,3 Мпа –сухие

T = 75,7 H/м

i = 2·Zнар = 2·3 = 6

n = 337,75 об/мин

Дн = 53 мм

Дв = 45 мм

Дср = />

Vcp = />

P = />

Kv = />

Kv £ 1

[P]p = 4,17·0,9 = 3,75

P<[P]p

Расчёт валов на статическуюпрочность Расчёт вала I

Ft2 = 1239 H

Ft3 = 2336 HFr2 = 451 HFr3 = 850,4 H T = 75,7H×мСт 45 термообработка, улучшение/>S МAг = 0Бг = />

SМБг = 0

Аг = />

SМАв = 0

Бв = />

SМБв = 0

Ав = />

Определение наибольшего изгибающего и вращающегомоментов в опасном сечении

Принимаем />

По эпюрам и реакциям находим максимальный изгибающиймомент.

Tmax = 1,5×T = 1,5×75,7 =113,55 H×м

Определение эквивалентного напряжения в опасномсечении

По эмперической теории прочности

sэкв = />

запас прочности по пределу текучести в опасномсечении

для стали 45

НВ³200 sТ= 280Мпа

/> />

Расчёт вала II

Ft4 = 850,4 H

Ft4 = 2336 HR = 1189 H T = 147,8 H×мСт 45 термообработка, улучшение/>S МAг = 0Бг = />

Аг = Fr4– Бг + R = 850,4-1746+1189=293,4

SМАв = 0

Бв = />

Ав = -Ft4+ Бв = 511-2336=-1825

Определение наибольшего изгибающего и вращающегомоментов в опасном сечении

Принимаем />

По эпюрам и реакциям находим максимальный изгибающиймомент.

Tmax = 1,5×T = 1,5×147,8 =221,7 H×м

Определение эквивалентного напряжения в опасномсечении

По эмперической теории прочности

sэкв =/>

запас прочности по пределу текучести в опасномсечении

для стали 45

НВ³200 sТ= 280Мпа

/> />

Расчёт на сопротивление усталости вала II

/>/>

имеем 2 опасных сечения (I и II)

МГI = АГ×0,035 = 293,4×0,035 = 10,3 H×м

МГII = Ft×0,05 = 1189×0,05 = 59,45 H×м

МВI = АВ×0,035 = 1825×0,035 = 63,8 H×м

Суммарные значения изгибающих моментов

Определение нормального напряжения в опасныхсечениях

j = 0,5(Kv-1) = 0,5(1,2-1) = 0,1

dв = 45мм

WuI = />

WuII = />

/> Мпа

sm = 0 (для симметричного цикла)

Определение касательных напряжений

tа =tm =/>

Wk = />

tаI = tmI = />МПа

tаII = tmII = />Мпа

Расчёт эффективного концентратора напряжения

I es = 0,83 et = 0,77 (dв=45мм)

II es = 0,83 et = 0,77 (dв=45мм)

I Ú /обточка sв = 560 Ksп = Ktп = 1,05

II Ú /шлифование sв = 560 Ksп = Ktп = 1,0

I sв = 560 и шпоночная канавка

Ks = 1,76

Kt = 1,54

II sв = 560

/> />/>

Определение запаса прочности по усталости

ys = yt = 0

nmin = 1,5…1,8

Расчёт подшипников на долговечность

Расчёт подшипников на валу I

Влевой и правой опорах шариковый радиальный подшипник

Æ вала = 35мм

n = 1000 об/мин

долговечность L10h = 10×103часов

Расчёт опоры

1)Шариковый радиальный средней серии 307

d´D´B = 35´80´21

Cr = 26200

2)Находим эквивалентную нагрузку

PE = (XVFr + YFa)KT×Kd

Kd = 1,3

V = 1 (при вращающемся вале)

KT = 1 (t<100°)

Опора воспринимает только радиальную нагрузку

ÞFr = R1 = 1239 H

т.к. Fa = 0 то, /> и это < e, где e величина >0

и называется коэффициентом осевого нагружения, товсегда Х=1

PE = (1×1×1239 +0)×1×1,3=1610,7 Н

3)Определение динамической грузоподъёмности

р = 3 (т.к. подшипник шариковый)

Стреб<Cr

Запас прочности удовлетворительный

Расчёт подшипников на валу II

В левой опоре шариковый радиальный подшипник серии 308

Æ вала=40мм

В правой опоре шариковый радиальный подшипник серии 309Æ вала=50мм

Расчёт левой опоры

n = 1000 об/мин

долговечность L10h = 10×103часов

1) шариковый радиальный подшипник серии 308

d´D´B = 40´90´23

Cr = 33200

2)Находим эквивалентную нагрузку

PE = (XVFr + YFa)KT×Kd

Kd = 1,3

V = 1 (при вращающемся вале)

KT = 1 (t<100°)

Опора воспринимает только радиальную нагрузку

ÞFr = R3 = 2336 H

т.к. Fa = 0 то, /> и это < e, где e величина >0

и называется коэффициентом осевого нагружения, товсегда Х=1

PE = (1×1×2336 +0)×1×1,3=3036,8 Н

3)Определение динамической грузоподъёмности

р = 3 (т.к. подшипник шариковый)

Стреб<Cr

Запас прочности удовлетворительный

Расчёт правой опоры

n = 1000 об/мин

долговечность L10h = 10×103часов

1) шариковый радиальный подшипник серии 309

d´D´B = 45´100´25

Cr = 41000

2)Находим эквивалентную нагрузку

PE = (XVFr + YFa)KT×Kd

Kd = 1,3

V = 1 (при вращающемся вале)

KT = 1 (t<100°)

Опора воспринимает только радиальную нагрузку

ÞFr = R4 = 2336 H

т.к. Fa = 0 то, /> и это < e, где e величина >0

и называется коэффициентом осевого нагружения, товсегда Х=1

PE = (1×1×2336 +0)×1×1,3=3036,8 Н

3)Определение динамической грузоподъёмности

р = 3 (т.к. подшипник шариковый)

Стреб<Cr

Запас прочности удовлетворительныйРасчёт шлицевых и шпоночных соединений

Для вала I

Расчёт шлицевого соединения

Условие прочности на смятие:

/> />

y =0,75(коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий на рабочихповерхностях зубьев)/>

Площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на1 мм длины:

Рабочая длина зуба l=210мм

Для вала II

Расчёт шпоночного соединения

D = 40мм k= 3,5мм l = 40мм

[Mкр max] = 0,5×10-3×d×k×l[sсм] = 0,5×10-3×40×3,5×40×84=235,2Н×м 235,2Н×м >43,7Нм

Расчёт механизма управления

arcsin a/2 = ½ хода/радиуса

2a – перемещение камня в пазе блоказубчатых колёс

R = A1+a

А1 – расстояние от оси вала зубчатого колеса до оси поворотарычага

а – половина высоты дуги, описываемой осью камня, приперемещении зубчатого колеса из одного крайнего положения в другое.

R = 94 + 2 = 96мм

Введение

Коробка скоростей двухступенчатая с передвижными зубчатымиколёсами.

Данная коробка скоростей рассчитана испроектирована Тулаевым Петром Алексеевичем.

Она предназначена дляступенчатого изменения частоты вращения выходного вала и передачи вращательногомомента электродвигателя на шкив передней бабки высокоточных металлорежущихстанков, но может быть использована и в приводах других машин.

Вращательный момент сообщаетиндивидуальный электродвигатель 4А132S6У3 типисполнения М300

( Р = 5,5кВт, п = 965 мин-1). Зубчатое колесо 28 (лист 1) вращается электродвигателем и сообщаетвращательный момент колесу 21 (лист 1), которое через электромагнитную муфту 45(лист 1)передаёт его на шлицевой вал 22 (лист 1), далее через коробку передач,шкив 15 (лист 1) и клиновыми ремнями передаётся на шкив передней бабки станка.

В связи с жёсткими требованиямипредъявляемыми к высокоточным станкам, коробка скоростей располагается отдельноот станка внутри тумбы на специальной плите рядом с передней бабкой. Так как вибрация от электродвигателя и коробки скоростей неблагоприятно влияет напроцесс резания, вращательный момент передаётся на станок при помощи клиновыхремней.

Содержание

1. Введение,описание конструкции

2. Выбор двигателя,кинематический расчёт

3. Итоговая таблица

4. Расчётпрямозубой цилиндрической передачи

5. Расчётклиноремённой передачи

6. Определениегеометрических параметров

7. Определениеусилий действующих в зацеплении

8. Выбор и расчётмуфты

9. Схема загрузкивалов в аксонометрии

10. Расчёт валов на статическуюпрочность

11. Расчёт на сопротивлениеусталости вала II

12. Расчёт подшипников надолговечность

13. Расчёт шлицевых и шпоночныхсоединений

14. Расчёт механизма управления

15. Список используемойлитературы

16. Спецификация

Список используемой литературы

1. «Детали машин»атлас конструкций, Решетов Д.Н. I,IIчасть 1992г.

2. «Детали машин»курсовое проектирование учебное пособие для техникумов, Дунаев П.Ф., ЛеликовО.П. 1984г.

3. «Конструированиеузлов и деталей машин» учебное пособие для студентов машиностроительныхспециальных вузов, Дунаев П.Ф. 1978г.

4. «Справочник помуфтам», Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. 1979г.

5. «Справочник помуфтам», Ряховский О.А., Иванов С.С. 1991г.

6. «ТехнологияМашиностроения» (специальная часть) учебник для студентов машиностроительныхспециальных вузов, Гусев А.А., Ковальчук Е.Р., Колесов И.М., Латышев Н.Г.,Тимирязев В.А., Чарнко Д.В. 1986г.

7. «Крышкиподшипников, конструкции и размеры» методичка №390, Степанов А.А. 1994г.

8. «Муфтысоединительные компенсирующие, конструкции и размеры» методичка №301, Степанов А.А. 1994г.

еще рефераты

Еще работы по технологии

Реферат по технологии

Расчет комбинированной шлицевой протяжки группового резания

1 Сентября 2013

Реферат по технологии

Расчет конденсатора

25 Июня 2015

Реферат по технологии

Расчет металлоконструкций

25 Июня 2015

Реферат по технологии

Расчет конвейерной установки в условиях ш. Воркутинская

25 Июня 2015