Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

С.А. Рябов Определение параметров шариковой винтовой передачи

.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
19.08.2013
Размер:
129.57 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра металлорежущих станков и инструментов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШАРИКОВОЙ ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ

Методические указания к выполнению практических работ по курсу “Конструирование, расчёт и САПР станков и станочных комплексов” для студентов специальности 120200 “Металлорежущие станки и инструменты”

Составители С.А. Рябов К.А. Павловец

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 42 от 03.06.98

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 120200

Протокол № 140 от 07.06.98

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2001

1

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы являются приобретения навыков конструирования шариковой винтовой передачи, определение параметров передачи с использованием ЭВМ.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШАРИКОВОЙ ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ

Наиболее распространённой и перспективной конструкцией механизмов подачи металлорежущих станков, особенно станков с числовым программным управлением, является конструкция с использованием винтовых передач качения. В этой связи целью предлагаемого расчёта является определение параметров шариковой винтовой передачи по нормали Н23-7.

2.1. Определение параметров шариковой винтовой передачи

Критерием этого расчёта является обеспечение условий слежения, т.е. точности обработки заготовок по контуру на станках с ЧПУ.

Согласно исследованиям, проведённым в ЭНИМСе, это условие соблюдается, если собственная частота колебаний привода подачи станка f не превышает 60 Гц.

Поскольку эта частота может быть рассчитана согласно зависимо-

сти

 

 

 

 

f =

1

1

≤ 60 Гц,

(1)

 

2π

δm

 

 

где δ – податливость механизма подачи, см/кгс;

m – масса исполнительного механизма, кгс2/см, податливость механизма подачи не должна превышать значения:

δ

7 106

см/кгс.

(2)

m

 

 

 

Однако в процессе работы механизма его жёсткость снижается, поэтому податливость согласно зависимости (2) следует принимать как минимум с двойным запасом, т.е.

δ

3,5 106

см/кгс.

(3)

m

 

 

 

2

Податливость шариковой винтовой передачи складывается из двух параметров: податливости, вызванной контактной деформацией тел качения, и податливости винта, вызванной деформацией растяжения-

сжатия. Суммарная податливость передачи равна:

 

δ =

1,4 104

+

10 l

,

(4)

3

d P Z

рос.

 

E F

 

 

 

1 н

 

 

 

 

где d1– диаметр шарика, мм;

Рн – сила натяга передачи, кгс;

Zрос. – расчётное число шариков в передаче;

l – длина винта, см;

F – площадь поперечного винта, см; Е – модуль упругости, кгс/см².

Подставляя значения Zрос., F и принимая среднюю силу натяга равной 15 кгс, можно записать значение податливости в виде следующей

эмпирической зависимости:

104 3 d12

 

 

 

 

 

δ =

0,04

+

0,58 106

l

,

(5)

d0

− 1,6 d1

d02

 

 

 

 

 

 

где d0 – диаметр винта, см,

или, подставив (5) в (3), окончательное условие для определения параметров передачи можно представить в виде:

 

11, 43 d12

 

0,17 l

 

 

 

 

+

2

 

− 1≤ 0 .

(6)

m

d0 − 1,6 d1

 

 

 

d0

 

 

 

Это условие позволяет вычислять параметры шариковой винтовой передачи в соответствии с нормалью Н23-7 с помощью ЭВМ.

2.2. Руководство по работе с программой

Смысл расчёта, согласно приведённой ниже программе, заключается в следующем. Исходными данными для расчёта являются выбранные из конструктивных критериев следующие параметры:

масса перемещаемых частей механизма подачи – m (кгс2/см);

длина винта – l (см);

шаг винта – t (см).

Сначала по программе определяется в соответствии с зависимостью значение диаметра винта d0 :

 

 

3

 

d0 =

l

 

,

(7)

30

 

 

 

которое округляется до целого значения в соответствии с табличными данными нормали Н23-7. Затем в соответствии с заданными значениями шага винта t по тем же табличным данным находится значение d1 – диаметра шарика и проверяется условие (6). Если оно удовлетворяется, выдаются на печать полученные значения d0 , d1 и Z (число шариков), если не удовлетворяется, принимаются следующие по таблице значения d0 и d1, и так до тех пор, пока условие (6) не будет выполняться.

Блок-схема расчёта параметров шариковой винтовой передачи приведена на рисунке.

2.3. Программа расчёта параметров шариковой винтовой передачи

CLS : pi = 3.141592654#

10 PRINT "Определение параметров шариковой винтовой передачи" PRINT : PRINT "Введите исходные данные :": PRINT

INPUT "Масса перемещаемых частей механизма подачи {(кг*с^2)/cм}: m ="; m INPUT "Длина винта {cm}: l ="; l

INPUT "Шаг винта {cm}: t ="; t d0 = l / 30

IF t < .4 OR t = .4 THEN d0 = 2 ELSE GOTO 35 d1 = .25

GOSUB 20: GOTO 25

20 a = m * (((1.14 * d1 ^ (1 / 3)) / (d0 - (1.6 * d1))) + ((.17 * l) / (d0 ^ 2))) - 1 RETURN

23 IF a > 0 THEN PRINT "Нет решения !!!": END 25 GOSUB 30

30 z = 3 * (pi * (d0 / d1) - 5)

PRINT : PRINT "Вывод результата расчётов:": PRINT PRINT "Диаметр винта {мм} : d0="; d0 * 10

PRINT "Диаметр шарика {мм} : d1="; d1 * 10

PRINT "Число шариков {шт} : z="; INT(z): END: RETURN 35 IF t < .5 OR t = .5 THEN d0 = 2.5 ELSE GOTO 40

d1 = .3 GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30

40 IF t < .6 OR t = .6 THEN t = .6 ELSE GOTO 65 IF d0 < 3.25 THEN GOTO 50

IF d0 < 3.75 THEN d0 = 3.5 ELSE GOTO 45 d1 = .35

4

GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 50 GOSUB 30

45 IF d0 < 4.25 THEN d0 = 4 ELSE GOTO 50 d1 = .35

GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 50 GOSUB 30

50 d0 = 3: d1 = .35 GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 55 GOSUB 30

55 d0 = 3.5: d1 = .35: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 60 GOSUB 30

60 d0 = 4: d1 = .35: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30

65 IF t < .8 OR t = .8 THEN t = .8 ELSE GOTO 90 IF d0 < 4.75 THEN GOTO 75

IF d0 < 5.5 THEN d0 = 5 ELSE GOTO 70 d1 = .5

GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 75 GOSUB 30

70 IF d0 < 7.25 THEN d0 = 6 ELSE GOTO 75 d1 = .5: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 75 GOSUB 30

75 d0 = 4.5: d1 = .5: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 80 GOSUB 30

80 d0 = 5: d1 = .5: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 85 GOSUB 30

85 d0 = 6: d1 = .5: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30

90 IF t < 1 OR t = 1 THEN t = 1 ELSE GOTO 135 IF d0 < 3.25 THEN GOTO 110

IF d0 < 3.75 THEN d0 = 3.5 ELSE GOTO 95 d1 = .6: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30

5

95 IF d0 < 5.5 THEN d0 = 4 ELSE GOTO 100 d1 = .6: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30

100 IF d0 < 7.5 THEN d0 = 7 ELSE GOTO 105 d1 = .6: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30

105 IF d0 < 8.25 THEN d0 = 8 ELSE GOTO 110 d1 = .6: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30

110 d0 = 3: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 115 GOSUB 30

115 d0 = 3.5: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 120 GOSUB 30

120 d0 = 4: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 125 GOSUB 30

125 d0 = 7: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 130 GOSUB 30

130 d0 = 8: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30

135 IF t < 1.2 OR t = 1.2 THEN t = 1.2 ELSE GOTO 180 IF d0 < 4.75 THEN GOTO 155

IF d0 < 5.5 THEN d0 = 5 ELSE GOTO 140 d1 = .7: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 155 GOSUB 30

140 IF d0 < 7.5 THEN d0 = 6 ELSE GOTO 145 d1 = .7: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 155 GOSUB 30

145 IF d0 < 9.5 THEN d0 = 9 ELSE GOTO 150 d1 = .7: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 155 GOSUB 30

150 IF d0 < 10.5 THEN d0 = 10 ELSE GOTO 155 d1 = .7: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 155

6

GOSUB 30

155 d0 = 4.5: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 160 GOSUB 30

160 d0 = 5: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 165 GOSUB 30

165 d0 = 6: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 170

GOSUB 30

170 d0 = 9: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 175 GOSUB 30

175 d0 = 10: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30

180 IF t < 1.6 OR t = 1.6 THEN t = 1.6 ELSE GOTO 195 IF d0 < 7.5 THEN GOTO 185

IF d0 < 8.5 THEN d0 = 8 ELSE GOTO 185 d1 = 1: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 185 GOSUB 30

185 d0 = 7: d1 = 1: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 190 GOSUB 30

190 d0 = 8: d1 = 1: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30

195 IF t < 2 OR t = 2 THEN t = 2 ELSE GOTO 210 IF d0 < 9.5 THEN GOTO 200

IF d0 < 10.5 THEN d0 = 10 ELSE GOTO 200 d1 = 1.2: GOSUB 20

IF a > 0 THEN GOTO 200 GOSUB 30

200 d0 = 9: d1 = 1.2: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 205 GOSUB 30

205 d0 = 10: d1 = 1.2: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30

210 PRINT "Нет решения (задан шаг более 2 , что недопустимо).": END

 

 

 

 

7

 

 

НАЧАЛО

 

 

 

d0 =

l / 30

 

 

Нет

t

0,4

Да

 

 

t

0,5

Да

d0 = 2;d1= 0,25

 

 

 

 

 

Нет

 

 

 

t

0,6

Да

t=0,6

 

 

 

 

Нет

 

 

 

t

0,8

Да

t=0,8

 

 

 

 

Нет

 

 

 

t ≤ 1

Да

t=1

 

 

 

 

Нет

 

 

 

t

1,2

Да

t=1,2

 

 

 

 

Нет

 

 

 

t

1,6

Да

t=1,6

 

 

 

 

Нет

 

 

 

t

2

Да

t=2

 

 

 

Нет

d0 = 2;d1=

0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =

 

11, 43 d1

+

0,17l

− 1

 

m

d0 − 1,6d1

d

 

 

 

 

 

02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A >

0

 

 

Да

 

 

 

 

 

Нет реш.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z =

 

π

 

d0

 

 

 

 

 

3

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1

 

 

 

Блок-схема расчёта параметров шариковой винтовой передачи

8

3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ

Отчёт оформляется в соответствии с требованиями к текстовым документам и должен содержать исходные данные для расчёта, распечатку программы и результатов расчёта, выводы.

4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1977. 392 с., ил.

2.Решетов Д.Н. и др. Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2-х т. Т. 2. М.: Машиностроение, 1972. 520 с.

3.Лизогуб В.А. Несущие системы и шпиндельные узлы металлорежущих станков. М.: ВЗМИ, 1977. 124с.

Составители Сергей Александрович Рябов

Константин Алексеевич Павловец

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШАРИКОВОЙ ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ

Методические указания к выполнению практических работ по курсу ,,Конструирование, расчёт и САПР станков и станочных комплексов” для студентов по специальности 120200 “Металлорежущие станки и инструменты”

Редактор З.М. Савина

ЛР № 020313 от 23.12.96.

Подписано в печать 6.10.98. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 0,50. Тираж 75 экз. Заказ

Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.

Соседние файлы в предмете Металлорежущие станки и инструменты