- •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
Предисловие
Государственным общеобразовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 150900 «Технология, оборудование и оптимизация машиностроительных производств» и 150400 «Технологические машины и оборудование» предусмотрено выполнение курсовой работы в восьмом семестре по дисциплине «Металлорежущие станки».
Курсовое проектирование является важнейшей составной частью учебы студента в вузе, в ходе которой приобретается опыт принятия самостоятельных технических решений в области конструирования металлорежущих станков на базе полученных теоретических знаний общетехнических и специальных дисциплин учебного плана, а также изучения современных конструкций металлорежущих станков по техническим журналам.
Настоящее учебное пособие ставит своей целью подготовку студента к выполнению выпускной работы квалификации бакалавр техники и технологии в проектно-конструкторской части на примере проектирования привода главного движения металлорежущего станка, как одного из самых ответственных его узлов. В пособии даны организационные формы выполнения работы, помещен обширный справочный материал, позволяющий осуществлять модернизацию действующего станочного оборудования или нового проектирования машин на современной элементной базе, в частности, с использованием регулируемых асинхронных электродвигателей. Процесс проектирования приводов станков показан на примерах станков токарной и фрезерной групп, в том числе и многоцелевых станков с ЧПУ на их основе.
Процесс резания на станке обеспечивает привод главного движения, силовые характеристики которого представляют мощность и крутящий момент на шпинделе. Данные характеристики зависят от типа выбранного электродвигателя и структуры механического редуктора. Оба этих элемента влияют на конструктивную сложность привода в целом, судить о которой можно уже на этапе разработки его кинематической схемы. Вот почему в пособии этому вопросу уделено достаточно большое внимание. В том числе это влияние показано на конкретных примерах.
Учебной литературы, посвященной курсовому проектированию станочных узлов и станка в целом, явно недостаточно. Отсутствуют работы с практическими примерами конструирования станочных узлов. Справочный материал разбросан по разным техническим книгам, что создает сложности при курсовом проектировании студентам. Известна лишь одна полноценная в этом отношении работа [1] выпуска 1991 г. Однако в настоящее время станкостроители используют новые типы электродвигателей, более современные виды подшипников, шариковые-винтовые пары и другие комплектующие для станочных узлов. Данное учебное пособие частично восполняет этот пробел.
Все замечания и пожелания, касающиеся содержания данной работы, просим направлять по адресу: 603950, г. Н. Новгород, ул. Минина, д. 24; НГТУ им. Р.Е. Алексеева, кафедра «Компьютерное проектирование металлообрабатывающих и инструментальных систем».
1. Задачи, тематика и организация курсового проектирования
1.1. Задачи и требования к курсовой работе
Выполнение курсовой работы по дисциплине «Металлорежущие станки» нацелено на решение следующих основных задач:
научить студента правильно использовать теоретические знания в практической конструкторской работе;
расширить навыки компьютерного проектирования технических объектов;
подготовить студента к выполнению бакалаврской работы по разделу металлорежущих станков.
Данная курсовая работа относится к той части учебного процесса, которая связана с подготовкой инженера в области проектирования и конструирования механической части технических объектов. Следовательно, можно сформулировать следующие требования, предъявляемые к курсовой работе:
основой конструкторских разработок должны быть чертежи станка, эксплуатируемого в условиях реального производства;
предусмотреть усовершенствование конструкции разрабатываемого станочного узла с целью повышения его технических и эксплуатационных характеристик по отношению к базовому варианту;
уровень конструкторско-технологических разработок должен соответствовать современным тенденциям развития станкостроения;
оформление текстовых и графических материалов должно быть выполнено в соответствии со стандартами ЕСКД и ЕСТП;
пояснительная записка должна быть написана грамотным техническим языком с выполнением расчетов, обоснований и пояснений принятых конструкторских решений в чертежах;
выполняться работа должна в строго отведенные учебным планом сроки.