- •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
1.2. Тематика и содержание курсовых работ
Тематика курсовой работы по дисциплине «Металлорежущие станки» связана с разработкой конструкции приводов главного движения и может быть представлена двумя направлениями. Первое направлениеформулируется как модернизация конструкции привода конкретной модели станка с целью совершенствования его технических характеристик за счет изменения: структуры привода, диапазона регулирования частот вращения, габаритных размеров, поднятия верхней частоты вращения шпинделя, передаваемой мощности и крутящего момента и др. С учетом большого разнообразия конструктивного исполнения станков и современных тенденций развития станкостроения открывается обширная область тематики для формулирования конкретных индивидуальных заданий.
Тема курсовой работы утверждается профилирующей кафедрой, а задание на подбор необходимых материалов для выполнения работы, изучение конструктивных особенностей и условий эксплуатации станка студент получает заранее после шестого учебного семестра при формировании индивидуального задания на прохождение производственной практики.
Модернизация оборудования является актуальной проблемой для отечественного машиностроения, поскольку большинство заводов продолжает эксплуатировать морально устаревшее станочное оборудование. Станки, проработавшие 15-20 лет, отстают от новых моделей по точностным характеристикам от 1,5 до 6,5 раз, практически во столько же раз отстают и по производительности. Однако базовые корпусные детали старых станков за время эксплуатации освободились от остаточных внутренних напряжений в металле и, следовательно, по этому важному техническому показателю имеют преимущество по отношению к новым станкам. Модернизация приводов и восстановление направляющих возвращают в строй старую технику, способную успешно конкурировать с новыми моделями станков в производственных условиях.
Таким образом, тематика модернизации станочного оборудования максимально приближена к реальным и актуальным проблемам отечественного машиностроения.
Второе направлениетематики курсовых работ связано с разработкой конструкции приводов современных моделей станков, представленных в каталогах и рекламных проспектах. По краткой технической характеристике и картинке внешнего вида станка необходимо раскрыть структуру и конструкцию привода главного движения, а техническими расчетами обосновать параметры конструктивного исполнения всех элементов привода.
Выполнение технической задачи, сформулированной в задании на курсовую работу (см. прил. 1), позволит студенту проверить на практике степень усвоения теоретических знаний и одновременно потребует дополнительной проработки по техническим журналам отдельных вопросов, связанных с обоснованием размеров деталей привода и конструктивного их исполнения.
Курсовая работа состоит из графических материалов и пояснительной записки. Графическая часть работы содержит не менее трех листов чертежей формата А1 и включает в себя следующий материал:
общий вид станка – 0,5 листа;
кинематическую схему станка – 0,5 листа;
общий вид коробки скоростей – 0,5 листа;
разрезы и сечения коробки скоростей – 1 лист;
рабочий чертеж детали – 0,5 листа.
Для оформления чертежей можно использовать компьютерные системы T-FLEX CAD,AutoCAD, КОМПАС и др. Графический образ станка желательно выполнить по программам трехмерного графического моделирования.
Пояснительная записка является основным документом курсовой работы, содержащим необходимые обоснования по принятым в чертежах техническим решениям, расчеты, подтверждающие работоспособность конструктивного исполнения деталей, выводы и другую поясняющую информацию.
Объем записки составляет 30 – 35 страниц шрифтом Times New Romanразмером 12ptчерез 1,5 интервала или 14ptчерез 1 интервал в соответствии с требованиями СТП1-У-НГТУ-2004.
Основная часть записки должна содержать ответы на следующие вопросы:
область применения станка с указанием наименования и размеров обрабатываемой детали или номенклатуры деталей;
современные тенденции развития станков данной группы, выявленные по техническим журналам и проектам фирм;
разработка маршрутного технологического процесса обработки детали или детали-представителя (комплексная деталь) с выбором заготовки, режущего инструмента, режимов резания (скорости, подачи, сил и мощности резания) и схем базирования, придерживаясь принципа: минимум установов детали при обработке с максимумом выполняемых технологических переходов;
обоснование диапазона регулирования привода главного движения с указанием верхнего предела частот вращения шпинделя;
анализ существующих структур приводов главного движения для выявленного диапазона регулирования и выбор наиболее рационального из них или обоснование своего варианта привода (на структуру привода существенно влияет тип выбранного электродвигателя);
построение рационального графика частот вращения шпинделя;
определение передаточного отношения каждой зубчатой передачи (для привода главного движения оно должно находиться в интервале от 0,25 до 2) и кинематические параметры каждого элемента привода (число зубьев и модуль у зубчатых колес, диаметры шкивов ременных передач, межосевые расстояния между валами и др.);
проверка на допустимую окружную скорость зубчатых и ременных передач;
расчеты крутящих моментов по валам механического редуктора;
проверка зубчатых колес на контактную и изгибную выносливость;
расчет диаметров валов;
обоснование основных параметров шпиндельного узла;
проработка конструкции привода на компактность расположения элементов кинематики с целью обеспечения наименьших размеров и массы коробки скоростей;
расчет валов на допустимый прогиб;
подбор подшипников по критериям работоспособности;
выбор системы смазки;
определение нагрузки на привод, выбор электродвигателя и кинематический расчет привода подач.