Государственный комитет Российской Федерации по высшемуобразованию
Ульяновский государственныйтехнический университет
Кафедра: «Металлорежущие станки иинструменты»ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе
Тема: «Проект коробки скоростей вертикально-сверлильного станка»
Разработал:
студент гр. ТИМд41
Вериялов А.М.
Руководитель проекта:
Антонец И.В.
Ульяновск 1999
СодержаниеВведение1.Построение графика частот вращения шпинделя и определение числа зубьев передач1.1Исходные данные1.2Построение графика частот вращения шпинделя1.3Определение чисел зубьев шестерен1.4Проверка выполнения частот вращения2.Разработка кинематической схемы коробки скоростей3.Предварительный прочностной расчет привода3.1Определение расчетной частоты вращения шпинделя3.2Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов на валах4.Расчет модулей зубчатых передач5.Расчет диаметров валов6.Расчет подшипников качения7.Расчет шлицевых соединений8.Расчет шпоночных соединенийЛитература
Введение
Универсальныйвертикально-сверлильный станок модели 2А135.
Назначение и областьприменения.
Станок 2А135предназначен для работы в ремонтных, инструментальных и производственных цехахс мелкосерийным выпуском продукции. Будучи снабжен приспособлениями, он можетприменяться также в массовом производстве. Станок рассчитан на условный диаметрсверления отверстия 35 мм, допускает усилие подачи 1600 кг, крутящий момент 4000.
Наличие на станкедевятискоростной коробки скоростей и одинацатискоростной коробки подачполностью обеспечивает выбор нормальных режимов резания при сверлении,рассверливании, зенкеровании, частично развертыванию, а также при наличииэлектрореверса при нарезании резьбы. Жесткость конструкции, прочность рабочихмеханизмов и мощность привода позволяют использовать режущий инструмент,оснащенный твердым сплавом.
Основные техническиеданные и характеристики.Условный диаметр сверления, мм 35 Наибольшее допустимое усилие подачи, кг 1600
Допустимый крутящий момент Мкр на шпинделе, кг*см 4000 Мощность электродвигателя, кВт 4,5 Число оборотов электродвигателя в минуту 2870 Конус – Морзе №4 Вылет шпинделя, мм 300 Наибольшая глубина сверления при автоматической подаче, мм 225 Наибольшее вертикальное перемещение салазок шпинделя, мм 200 Число скоростей шпинделя 9 Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту 68-1100 Число подач шпинделя 11 Пределы подач, мм/об 0,115-1,6 Электрический реверс ручной и автоматический Наибольшее вертикальное перемещение стола, мм 325 Рабочая поверхность стола, мм 450*500 Наибольшее и наименьшее расстояние от торца шпинделя, мм: до стола 0-750 до фундаментальной плиты 705-1130 Охлаждается от электронасоса производительностью, л/мин 22 Габарит станка, мм 1240*810*2563 Вес станка, кг 1415
1. Построение графика частот вращения шпинделяи определениечисла зубьев передач
шпинделькоробка скорость вал подшипник1.1Исходные данные— число частот вращения шпинделя z=18 — коэффициент геометрической прогрессии
/> и /> — минимальная частота вращения шпинделя
nmin=25 об/мин — частота вращения вала электродвигателя
nЭ.Д. = 1500 об/мин — мощность электродвигателя N=5 кВт — ресурс станка Т = 16000 ч 1.2Построение графика частот вращения шпинделя
Из структурной формулы z=3*3*2 видно, что число валов вкоробке скоростей 5 (число сомножителей плюс один и плюс вал электродвигателя).
Для построения графика наодинаковом расстоянии друг от друга проводим вертикальные линии, число которыхравно числу валов в приводе.
На расстоянии равном lgj проводим горизонтальные линии, числокоторых равно числу частот вращения шпинделя плюс 2-5.
При построении графикаследует учесть, что передаточные отношения понижающих передач не должны бытьменьше ј, а повышающих не более 2.1.3Определение чисел зубьев шестерен
/> – данноеотношение с достаточной точностью выполняется ременной передачей со шкивами Æ140 и Æ200 мм.
Принимаем число зубьевшестерен zШ = 21
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Принимаем />;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Принимаем />;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Таблица 1.1
/>
i1
i2
i3
i4
i5
i6
i7
i8
i9
zШ/zK 80/150 21/67 25/63 29/59 23/73 37/59 53/43 24/76 47/53
Sz - 88 96 100
/>
Рис. 1.1 – График частотвращения шпинделя1.4Проверка выполнения частот вращения
Dn=±10(j-1)%= ±10(1,26-1)=2,6%
Действительные частотывращения шпинделя nД находим из уравнений кинематическогобаланса. Результаты расчета представлены в табл. 1.2.
Таблица 1.2 – Результатыпроверки отклонения действительных частот
вращения шпинделя отзаданных геометрическим рядом
№
Ступени Уравнение кинематического баланса
Действительное значение частот вращения nд; об/мин
Частота вращения по геометрическому ряду nГ.Р., об/мин
Отклонения частот вращения
/> I
/> 24,9 25 -0,4 II
/> 31,6 31,5 0,4 III
/> 39,1 40 -2,25 IV
/> 49,7 50 -0,6 V
/> 62,9 63 -0,4 VI
/> 70,5 71,5 -1,4 VII
/> 78 80 -2 VIII
/> 88,7 90 -1,4 IX
/> 97,6 100 -2,4 X
/> 109,9 112,5 -2,31 XI
/> 123,6 125 -1,12 XII
/> 139,5 142,5 -2,1 XIII
/> 156,1 160 -2,4 XIV
/> 176,6 180 -1,9 XV
/> 275,2 282,5 -2,6 XVI
/> 348,1 357,5 -2,5
Проверкапоказала, что отклонения всех действительных частот вращения шпинделя от частотгеометрического ряда находятся в пределах допустимого.
2. Разработка кинематической схемы коробкискоростей
/>
Рис. 2.1 – Кинематическаясхема коробки скоростей
3. Предварительный прочностной расчет привода
3.1Определение расчетной частоты вращения шпинделя
/>;
где nmin и nmax – соответственно минимальная имаксимальная частоты вращения шпинделя по геометрическому ряду.
/> об/мин; принимаемnp=63 об/мин3.2Определение мощностей и передаваемых крутящих моментовна валах
Мощность навалах коробки скоростей определяется по формуле:
/>
где NЭ.Д. – мощность электродвигателя;
h1 – КПД пары подшипников качения (h1=0,99);
h2 – КПД пары прямозубых цилиндрических колёс (h2=0,97),
/>кВт;
/> кВт;
/> кВт;
/> кВт;
/> кВт.
Крутящие моменты навалах:
/> Н*м;
/> Н*м;
/> Н*м;
/> Н*м;
/> Н*м.
Результаты расчетасведены в табл. 3.1. Таблица 3.1 – Мощности и крутящие моменты на валах№ вала Частота вращения n, об/мин
Передаваемая мощность Ni, кВт
Передаваемый крутящий момент Т2, Н*м I 1500 5,0 32,14 II 800 4,61 57,87 III 315 4,43 140,04 IV 200 4,25 215 V 63 4,08 653,8
4. Расчет модулей зубчатых передач
Модульопределяется по формуле:
/>;
где аw– межосевое расстояние;
åz – суммарное число зубьевпроектируемой передачи.
Полученные значениямодуля округляются до стандартных значений.
В данном курсовом проектемодули рассчитываются на ЭВМ. Исходные данные для расчета модулей приведены втабл. 4.1.
По результатам расчета модулей на ЭВМ (см. приложение 1)выбираем модули из стандартного ряда.Для зубчатых передач 4…9 шестерен выбираем модули равные 2 мм, для зубчатых передач 10…15 шестерен выбираем модули равные 2,5 мм, для зубчатых передач 16…19 шестерен выбираем модули равные 3 мм.