Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально - педагогический университет»

Машиностроительный институт

Кафедра технологии машиностроения и методики профессионального обучения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Оборудование отрасли»

на тему: «Кинематический и силовой расчёт коробки скоростей горизонтально-фрезерного станка»

КР 030501.08.32

Выполнил:

студент гр. ТО-201с _________________Т.И. Сурмий

Проверил:

доцент, к.т.н _________________В.П. Суриков

Екатеринбург 2012

Содержание

1. Исходные данные 3

2. Разработка кинематической схемы 3

2.1. Структурная формула 3

2.2. Конструктивные варианты коробки скоростей. 4

2.3. Кинематические варианты коробки скоростей 4

2.4. Оптимальная структура 5

2.5. Кинематическая схема 5

3. Построение структурной сетки 6

4. Анализ структурной сетки. 7

4.1. Симметричность расположения лучей 7

4.2. Соблюдение условий оптимальности 7

4.3. Оптимальность по диапазону регулирования 7

5. Построение графика частот вращения коробки 8

6. Анализ структурного графика (графика частот вращения) 9

7. Определение передаточных отношений 11

8. Расчет чисел зубьев 11

9. Расчёт энергосиловых параметров коробки скоростей выбор электродвигателя 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 19

Каф. ТО, гр. ТО-408

1. Исходные данные

Задание: По исходным данным составить структурную формулу, изобразить кинематическую схему, построить структурную сетку, график частот вращения и проанализировать их с точки зрения оптимальности структуры коробки по заданным показателям: число передач в группе, их расположение, диапазон регулирования, пределы передаточных отношений.

Таблица 1. Исходные данные для проектирования

Тип станка	Основные размеры, мм	φ	Число ступеней Z	nmin, об/мин	Мощность Р, кВт
					Станка	Эл. двиг
Горизонтально – фрезерный	320 × 1200	1,41	12	16,0		6,8

2. Разработка кинематической схемы

Кинематическая схема должна обеспечивать наиболее простую структуру коробки, должна соответствовать общим требованиям к коробкам скоростей: минимальная масса, мин. число валов и число передач и др.

2.1. Структурная формула

У данного станка число ступеней Z= 12. Наиболее простой способ получения заданного числа ступеней – три элементарные коробки сZ_i= 3

Порядок чередования групп в передаче выражает структурная формула:

Z = Z_x1 × Z_x2 × Z_x3

где x₁, x₂, x₃– кинематические характеристики групп передач.

В данном случае:

Z= 12= 3₁× 2₃× 2₆

Основная группа имеет 3 передачи с характеристикой x₁= 1. Переборная группа имеет две передачи с характеристикойx₂= 3. Третья группа имеет 2 передачи с характеристикойx₂= 6

2.2. Конструктивные варианты коробки скоростей.

Количество возможных конструктивных вариантов К_КСодной и той же структуры количеству возможных перестановок и определяется по формуле:

где q– количество групп с одинаковым числом передач

m– количество элементарных коробок

q = 2; m = 3.

Для данной коробки K_КС= 3:

Z= 3 х 2 х 2

Z= 2x3x2

Z= 2x2x3

2.3. Кинематические варианты коробки скоростей

Число кинематических вариантов К_КНопределяется по формуле:

К_КН=m!

Для данной коробки: К_КН= 3! = 6

Возможны варианты:

x₁= 1,x₂= 3x₃= 6

x₁= 3,x₂= 2 x₃= 6

x₁= 1,x₂= 2x₃= 4

x₁= 1,x₂= 4

x₁= 1,x₂= 3

?

Общее число возможных вариантов (К) определяется по формуле:

Для данной коробки (m= 3,q= 2):

Возможно получить 6 вариантов компоновки коробки скоростей для двенадцатиступенчатой коробки с четырьмя валами:

Z= 3₁× 2₃× 2₆

Z= 2₁× 3₂× 2₆

Z= 2₁× 2₂× 3₄

Z= 4₁× 3₄

Z= 3₁× 4₃

_?

2.4. Оптимальная структура

Число передач в группе должно быть равно 2 или 3, должно уменьшаться при приближении к шпинделю, а характеристики групп должны возрастать по мере приближения к шпинделю, поэтому оптимальным вариантом принимаю структуру: Z= 3₁× 2₃× 2₆

2.5. Кинематическая схема

Для данной коробки скоростей с учетом оптимальности структуры была разработана кинематическая схема (рис.1).

Рисунок 1. Кинематическая схема коробки Z= 12

3. Построение структурной сетки

Структурная сетка дает представление о количестве передач между

валами, знаменателе и диапазоне регулирования элементарных коробок, последовательности включения передач для обеспечения ряда частот вращения шпинделя. Структурная сетка характеризует закономерности изменения передаточных отношений в групповых передачах при изменении частот вращения шпинделя по геометрическому ряду.

Структурная сетка для данной коробки представлена на рис.2

Рисунок 2. Структурная сетка коробки Z= 12= 3₁× 2₃× 2₆

4. Анализ структурной сетки.

4.1. Симметричность расположения лучей

Симметричность структурной сетки может быть обеспечена в том случае, если произведение максимального и минимального передаточного числа равно 1,то есть:

Структурная сетка симметрична в пределах каждой группы

4.2. Соблюдение условий оптимальности

Число передач равно 3 и 2. Кинематические характеристики групп увеличиваются по мере приближения к шпинделю.

4.3. Оптимальность по диапазону регулирования

Независимо от порядка переключения групповых передач диапазон регулирования R последней переборной группой является наибольшим.

,

Условие оптимальности: , т.о.

Все условия соблюдены, следовательно выбранный вариант структуры можно считать оптимальным.

5. Построение графика частот вращения коробки

График частот вращения является видоизмененной структурной сеткой. Он показывает действительные значения частных передаточных отношений передач и частот вращения валов.

Для построения графика частот вращения необходимо рассчитать числа оборотов шпинделя по формуле:

Для данного примера в соответствие с нормальными рядами чисел в станкостроении при φ= 1,41:

Расчетные значения	Табличные значения
n1 = 16 об/мин	n1 = 16 об/мин
n2 = 16·1,41=22,56 об/мин	n2 = 22,4 об/мин
n3 = 16 ·1,41^2=31,8 об/мин	n3 = 31,5 об/мин
n4 = 16·1,41^3=44,85 об/мин	n4= 45 об/мин
n5 = 16·1,41^4=63,24 об/мин	n5 = 63 об/мин
n6 = 16·1,41^5=89,12 об/мин	n6 = 90 об/мин
n7= 16·1,41^6=125,8 об/мин	n7 = 125 об/мин
n8= 16·1,41^7=177,3 об/мин	n8 = 180 об/мин
n9= 16·1,41^8=249,9 об/мин	n9 = 250 об/мин
n10= 16·1,41^9=352,5 об/мин	n10 = 355 об/мин
n11= 16·1,41^10=497 об/мин	n11 = 500 об/мин
n12= 16·1,41^11=701 об/мин	n12 = 710 об/мин

Анализ по отклонению проводим по формуле:

Сравнивая расчетные и стандартные значения частот вращения шпинделя, можно увидеть, что наибольшая разность соответствующих частот вращения имеет место для верхней ступени и составляет ?, что меньше допускаемого отклонения.