close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Курсовая работа по КММ (22)

код для вставкиСкачать
1. Анализ конструкции обрабатываемых деталей.
Уточнение технологии изготовления детали-представителя
Деталью-представителем для разрабатываемого модуля является фланец привода, изготавливаемый на ОАО "УМПО". (Эскиз детали см. приложение 1).
а) б)
в) г)
Рисунок 1.1. Эскиз детали-представителя: а - вид спереди; б - вид сзади; в - вид снизу; г - в сечении.
Требования к точности изготовления детали:
1) минимальные допуски на размеры заданы 6-м квалитетом;
2) минимальные допуски формы на отдельные поверхности соответствуют 7-ой степени точности;
3) допуски взаимного расположения поверхностей соответствуют 6-ой степени точности;
4) минимальная шероховатость определена Ra = 0,8 мкм.
Материалом для изготовления данной детали служит титановый сплав ВТ20Л. Его механические характеристики следующие:
σв = 950 ÷ 1150 Мпа;
σт = 840 Мпа;
НВ = 300.
Размеры детали-представителя:
Lд.п. = 210 мм;
Bд.п. = 50 мм;
Hд.п. = 160 мм.
Сведения о максимальных габаритных размерах группы деталей предварительно определяются увеличением размеров детали-представителя в 2 раза:
Lmax = 210 мм ∙ 2 = 420 мм;
Bmax = 50 мм ∙ 2 = 100 мм;
Hmax = 160 мм ∙ 2 = 320 мм.
Минимальными габаритными размерами группы деталей предварительно будут являться размеры детали-представителя:
Lmin = 210 мм;
Bmin = 50 мм;
Hmin = 160 мм.
Маршрутная карта технологии изготовления детали-представителя (исходный вариант):
Заготовка-отливка цеха 1 01) Фрезерная фв 6р10 02) Фрезерная фв 6р10 03) Фрезерная фв 6р10 04) Слесарная слес. верстак 05) Фрезерная фв 6р10 06) Фрезерная фв 6р10 07) Слесарная слес. верстак 08) Фрезерная фв 6р10 09) Слесарная слес. верстак 10) Сверлильная сво 2а135 11) Слесарная слес. верстак 12) Токарная тв 16к20 13) Слесарная слес. верстак 14) Фрезерная с чпу фв 6м13сн-2 15) Фрезерная с чпу фв 6м13сн-2 16) Фрезерная с чпу фв 6м13сн-2 17) Слесарная слес. верстак 18) Фрезерная фв 6р10 19) Фрезерная фв 6р10 20) Фрезерная фв 6р10 21) Фрезерная фв 6р10 22) Фрезерная фв 6р10 23) Слесарная слес. верстак 24) Сверлильная сво 2а135 25) Сверлильная сво 2а135 26) Токарная тв 16к20 27) Слесарная слес. верстак
28) Расточная рк 2е450аф1-1 29) Токарная тв 16к20 30) Сверлильная сво 2а135 31) Фрезерная фв 6р10 32) Электроэрозионная 4е723 33) Токарная тв 16к20 34) Фрезерная фв 6р10 35) Слесарная слес. верстак 36) Промывка мм т272 37) Контроль ЛЮМ-17П 38) Слесарная слес. верстак 39) Промывка мм т272 40) Контроль контр. стол 41) Сдача на сборку Проектируемый мехатронный сверлильно-фрезерно-расточной станок, оснащенный системами ЧПУ и автоматической смены инструмента, поворотными столом и шпиндельной бабкой позволит объединить некоторые из перечисленных операций, что в свою очередь увеличит производительность и повысит запас по точности изготовления детали.
К переходам, выполняемым на данном станке, относятся: сверление, растачивание, нарезание резьбы, прямолинейное и контурное фрезерование. В связи с этим в маршрутную технологию изготовления данной детали на мехатронном станке внесены следующие изменения: 1) Объединение операций № 06, 16, 10, 14, 15, 25, 30 и выполнение в порядке их перечисления.
2) Объединение операций № 03, 24, 20, 21, 22, 34 и выполнение в порядке их перечисления.
2. Определение основных технических характеристик модуля
2.1 Основные технологические условия использования
проектируемого станка
1) Перечень обрабатываемых материалов и их механические характеристики: а) ВТ20Л (σв = 950 ÷ 1150 Мпа);
б) ВТ14 (σв = 1150 ÷ 1300 Мпа);
в) Х15Н9Ю (σв = 850 ÷ 1100 Мпа);
г) 12Х13 (σв = 600 ÷ 700 Мпа).
2) Основные переходы: а) сверление; б) растачивание; в) нарезание резьбы; г) торцевое фрезерование; д) концевое фрезерование.
3) Характер обработки: а) получистовая, с глубиной резания t = 1мм; б) чистовая, с глубиной резания t = 0,5 мм.
4) Вид режущего инструмента: сверло, зенкер, развёртка, концевая и торцовая фрезы.
5) Материал режущего инструмента: ВК8, ВК6М, ВК10М, Р9К5.
6) Предельные размеры обработки с учетом чертежей группы деталей:
Наибольший диаметр торцевой фрезы d = 320 мм. За неимением фрезы с диаметром d = 320 мм берется фреза с диаметром dmax = 160 мм (Hmax/2 = 320 мм/2 = 160 мм), а деталь обрабатывается в два прохода. Наименьший диаметр концевой фрезы dmin = 6 мм.
Наименьший диаметр сверления dmin = 4 мм.
Наибольший диаметр нарезаемой резьбы dmax = 8 мм
2.2 Характерные сочетания технологических условий
1) Для определения максимальной эффективной мощности Nэф max: торцевое фрезерование; наибольший диаметр торцевой фрезы (dmax = 160 мм); максимальная глубина резания (получистовая, с глубиной резания t = 1мм); материал с наибольшим напряжением σв max = 850 ÷ 1150 Мпа (ВТ14, Х15Н9Ю) 2) Для определения максимальных оборотов шпинделя nmax: 1) концевое фрезерование; наименьший диаметр концевой фрезы (dmin = 6 мм); минимальная глубина резания (чистовая, с глубиной резания t = 0,5 мм); материал с наименьшим напряжением σв max = 600 ÷ 700 МПа (12Х13); 2) сверление; наименьший диаметр сверления (dmin = 4 мм).
3) Для определения минимальных оборотов шпинделя nmin: 1) торцевое фрезерование; наибольший диаметр торцевой фрезы (dmax = 160 мм); максимальная глубина резания (получистовая, с глубиной резания t = 1мм); материал с наибольшим напряжением σв max = 850 ÷ 1150 Мпа (ВТ14, Х15Н9Ю); 2) нарезание резьбы; наибольший диаметр нарезаемой резьбы (dmax = 8 мм); материал с наибольшим напряжением σв max = 1150 ÷ 1300 Мпа (ВТ14). 2.3 Определение значений предельных режимов резания и наибольшей (расчетной) эффективной мощности
Все данные о режимах резания взяты из справочника Я. Л. Гуревича "Режимы резания труднообрабатываемых материалов" [5].
Торцевое фрезерование:
Фреза - ВК8.
1) Деталь - ВТ14.
Без охлаждения.
DФ =160 мм; z = 10; B = 110 мм; sz = 0,10 (0,15) мм/зуб; t = 1мм; v = 25 (21) м/мин; n = 48 (41) об/мин; sм = 48 (62) мм/мин; Nэ = 0,77 (1,00).
2) Деталь - Х15Н9Ю.
Без охлаждения.
Dф = 160 мм; z = 10; B = 110 мм; sz = 0,08 (0,18) мм/зуб; t = 1 мм; v = 98 (74) м/мин; n = 194 (146) об/мин; sм = 154 (263) мм/мин; Nэ = 1,61 (2,75).
Концевое фрезерование:
Фреза - ВК10М.
Деталь - 12Х13.
Охлаждение сульфофрезолом.
Dф = 5 мм; B = 5 мм; sz = 0,008 (0,020) мм/зуб t = 0,5мм; v = 92 (70) м/мин; n = 5820 (4440) об/мин; sм = 138 (265) мм/мин; Nэ = 0,04 (0,08).
Сверление:
Сверло - ВК6М.
Деталь - ВТ14.
Охлаждение эмульсией.
Dсв = 3 мм; s = 0,010 (0,018) мм/об; v = 43,7 (26,9) м/мин; n = 4650 (2820) об/мин; Po = 157 (230) Н; Mкр = 1100 (1600) Н∙м; Nэ = 0,045 (0,044) кВт.
Нарезание резьбы:
Метчик - Р9К5;
Деталь - ВТ14;
М6 - М8; v = 0,8 - 1,2 м/мин; n = 64 (32) об/мин.
2.4 Определение расчетных значений технических характеристик модуля
1) Максимальная частота вращения шпинделя находится при концевом фрезеровании материала из легированной стали 12Х13 фрезой из твёрдого сплава ВК10М: nmax = 5820 об/мин;
2) Минимальная частота вращения шпинделя находится при нарезание резьбы М8 в титановом сплаве ВТ14 метчиком из быстрорежущей стали Р9К5: nmin = 32 об/мин;
3) Мощность приводного электродвигателя находится по формуле [2]
кВт,
где наибольшая эффективная мощность резания Nэфmax - мощность при торцевом фрезеровании стали Х15Н9Ю фрезой из твердого сплава ВК8 диаметром 160 мм, Nэфmax = 2,75 кВт;  - к.п.д. привода, ориентировочно  = 0,8; kп - допускаемый коэффициент перегрузки двигателя, kп = 0,8; при указанных коэффициентах Nэл = Nэф:
Nэл = 2,75 кВт.
2.5 Анализ технических характеристик модулей аналогичных станков
1) Станок сверлильно-фрезерно-расточный с ЧПУ модели 500V/5 с автоматической сменой инструмента (АСИ) и числовым программным управлением (ЧПУ) предназначен для комплексной обработки деталей из различных конструкционных материалов в условиях единичного и мелкосерийного производства. Станок имеет 2-х осевой поворотный стол с различными диаметрами планшайбы. Выполняет операции сверления, зенкерования, развертывания, получистового и чистового растачивания отверстий, нарезания резьбы метчиками и фрезами, все виды фрезерования. Технические характеристики станка и его вид приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Технические характеристики
Параметры столаДиаметр планшайбы, мм 320 (500)Шпиндель Пределы частот вращения шпинделя, об/мин 0-8000Номинальный крутящий момент на шпинделе, Нм 44,6Характеристика электрооборудования Мощность двигателя главного привода, кВт 7 / 11Номинальная частота вращения, об/мин 1500Максимальная частота вращения, об/мин 8000Перемещение по осям Ось Х - продольное перемещение Х-салазок
Ось Y - поперечное перемещение Y-салазок Ось Z - вертикальное перемещение шпиндельной бабки
Ось A - поворот 2-осевого стола Ось C - вращение 2-осевого стола 2) Многоцелевой станок модели 2С132ПМФ2 выполнен на базе вертикального координатно-сверлильного станка с числовым программным управлением и оснащен базовым устройством автоматической смены инструмента. Станок предназначен для использования на предприятиях с единичным и мелкосерийным производствами продукции. На станке выполняются операции: сверление, зенкерование и растачивание отверстий, нарезание резьбы в отверстиях с помощью метчиков, фрезерование плоскостей и ступенчатых поверхностей. Технические характеристики станка и его вид приведены в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Технические характеристики
Параметры стола Размер рабочей поверхности стола, мм 400x 630Шпиндель Пределы частот вращения шпинделя, об/мин 25-3500Характеристика электрооборудования Мощность главного привода, кВт8,1 / 11Номинальная частота вращения, об/мин 1000Максимальная частота вращения, об/мин 3500Общий вид станка: 1 - основание; 2 - крестовый стол; 3 - колонна; 4 - шпиндельная головка; 5 - механизм автоматической смены инструментов. 2.6 Уточнение технических характеристик проектируемого модуля станка
На основании сведений, полученных для модуля станка-аналога, проводится корректировка расчетных значений технических характеристик проектируемого модуля. С учетом опыта проектирования современных аналогичных станков и применения прогрессивного режущего инструмента допускается увеличение значения наибольшей расчетной частоты вращения шпинделя на 25 ÷ 50 %.
Наибольшая частота вращения шпинделя станков-аналогов nmax = 8000 об/мин.
Наибольшая частота вращения шпинделя проектируемого модуля согласно п.2.4 - nmax = 5820 об/мин. Учитывая то, что обороты шпинделя и так достаточно высоки, принимаются расчетные обороты шпинделя (nmax = 5820 об/мин). Мощность электродвигателей соответствующих модулей станков-аналогов Nэл = 7; 8,1; 11 кВт. Мощность электродвигателя проектируемого модуля Nэл = 2,75 кВт. Так как расчетное значение Nэл не превышает мощность электродвигателей соответствующих модулей станков-аналогов, для проектируемого модуля принимается расчетное значение проектируемого модуля. 3. Определение компоновок станка и модуля
Согласно заданию курсового проекта выбран модуль с раздельной компоновкой, т.е. АКП будет располагаться раздельно от шпиндельной бабки и соединяться с ней с помощью ременной передачи. Движение от двигателя будет передаваться АКП через упругую муфту.
К преимуществам этой компоновки относится разгрузка шпиндельной бабки от значительного веса АКП, обеспечение повышенных требований к точности вращения, виброустойчивости, теплостойкости. Компоновка модуля показана на рисунке 3.1, компоновка станка на рисунке 3.2. В качестве аналога для этой компоновки взят станок 2Р135Ф2.
Рисунок 3.1. Компоновка модуля: 1 - шпиндельная бабка; 2 - стойка; 3 - коробка скоростей; 4 - электродвигатель главного движения.
Рисунок 3.2. Компоновка станка: 1 - станина; 2 - стойка; 3 - поворотный стол; 4 - салазки; 5 - шпиндельная бабка; 6 - коробка скоростей; 7 - электродвигатель главного движения.
4. Определение функциональных подсистем проектируемого
модуля и разработка его структуры
1. Анализ схем обработки деталей станка проектируемого модуля приведен в таблице 4.1. Особенности выполнения переходов на станке-аналоге приведены в таблице 4.2. Алгоритмы выполнения переходов на проектируемом станке приведены в таблице 4.3.
Таблица 4.1
Анализ схем обработки деталей
№Основные
переходыЭскизСостав исполнительных движенийМетоды формообразования1Координатное сверление или растачивание отверстий.
ФV(B1), ФS(П4), Н1(П2), Н2(П3), Н3(П4)
Метод двойного следа 2Нарезание резьбы[ФV(B1),ФS(П4)], Н1(П2), Н2(П3), Н3(П4)
Метод копирования и следа3Прямолинейное фрезерование пазов ФV(B1), ФS1(П4), ФS2(П2),ФS3(П3), Н1(П2), Н2(П3), Н3(П4)
Метод копирования и касания4Контурное фрезерованиеФV(B1), ФS(П2, П3), Н1(П2), Н2(П3), Н3(П4)Метод копирования и касания5Объемное фрезерованиеФV(B1), ФS(П2, П3, П4)
Н1(П2), Н2(П3), Н3(П4)Метод копирования и касания Таблица 4.2
Особенности выполнения переходов на станке-аналоге
№Основные
ПереходыАлгоритм выполнения перехода
1231Координатное сверление или растачивание
отверстий.Постоянная величина частоты вращения шпинделя в процессе резания без учета оптимальной температуры резания не позволяющая обеспечить высокою производительность и наименьшую себестоимость обработки2Нарезание резьбыПостоянные ускорение и торможение вращательного движения без учета действующей силы, что снижает точность углового поворота шпинделя и производительность обработки Продолжение таблицы 4.2
1233Прямолинейное фрезерование
пазов 1) Постоянная величина частоты вращения шпинделя в процессе резания без учета колебаний шпиндельного устройства, что не позволяет устранять резонансные колебания (повышение шероховатости поверхности изготавливаемой детали) и не обеспечивает высокой производительности обработки;
2) Постоянная величина частоты вращения шпинделя в процессе резания без учета оптимальной температуры резания не позволяющая обеспечить высокою производительность и наименьшую себестоимость обработки
4Контурное фрезерование5Объемное фрезерование Таблица 4.2
Алгоритмы выполнения переходов
№Основные
ПереходыАлгоритм выполнения перехода
1Координатное сверление или растачивание
отверстий.Изменение частоты вращения шпинделя в процессе резания с учетом оптимальной температуры резания для обеспечения высокой производительности и наименьшей себестоимости обработки2Нарезание резьбыИзменение ускорения и торможения вращательного движения с учетом действующей силы для повышения точности углового поворота шпинделя и производительности обработки3Прямолинейное фрезерование
пазов 1) Изменение частоты вращения шпинделя в процессе резания с учетом колебаний шпиндельного устройства для исключения резонансных колебаний (снижения шероховатости поверхности изготавливаемой детали) и обеспечения высокой производительности обработки;
2) Изменение частоты вращения шпинделя в процессе резания с учетом оптимальной температуры резания для обеспечения высокой производительности и наименьшей себестоимости обработки
4Контурное фрезерование5Объемное фрезерование
2. В станке использованы:
1) Простой модуль главного вращательного движения.
2) Комбинированный модуль поступательных движений продольной и поперечной подач.
3) Простой модуль поступательного движения вертикальных подач.
Таблица 4.3
Состав функциональных подсистем разрабатываемого модуля станка
Наименование модуляФункциональные подсистемыПростой модуль главного вращательного движения1ПО1(П11,УБ21,ТБ21,О11)
1РД1(1ПО1,ВН11,РБ21,)
1СД1(НБ11,ИС23,СТ11)
1ПМ1(ВП11,1ПО1,1РД1,1СД1)
1ТД1(1ПО1,1РД1,1РД1,1ПМ1,СП11) 3. На основе выше изложенных данных производится разработка блок-схемы и структуры модуля главного движения (См. Рис.1 и Рис.2)
Рисунок 4.1. Блок-схема модуля главного движения: ДП - датчик перемещения; ДС - датчик скорости; ДУ - датчик ускорения; ДК - датчик колебания; ДТ - датчик температуры.
Рисунок 4.2. Структура модуля главного движения: ЭД - электродвигатель; КП - коробка передач.
5. Разработка кинематической схемы модуля
Исходные данные:
- диапазон регулирования привода Rn = =;
- наибольшая частота вращения шпинделя nmax = 5820 об/мин;
- регулирование частот вращения шпинделя - бесступенчатое;
- мощность электродвигателя Рэном = 2,75 кВт.
5.1 Выбор принципа расширения диапазона частот вращений привода модуля
Для осуществления расширения диапазона частот вращений привода модуля использован комбинированный принцип применения электродвигателя с широким диапазоном регулирования и переборной коробки с более широким диапазоном регулирования.
5.2 Выбор типа электродвигателя и его характеристик
Характеристики принятого регулируемого электродвигателя указаны в таблице 5.1.
Таблица 5.1
Характеристики двигателя
Двигатель серии1GH5 104Тип двигателяПостоянного тока Фирма-производительSIEMENSМощность двигателя, кВт3,1Максимальная частота вращения, об/мин7000Номинальная частота вращения, об/мин2000Диапазон регулирования3,50Расчётное число ступеней коробки скоростей3,77Момент, обеспечиваемый на шпинделе, Нм475
5.3 Определение знаменателя ряда частот вращения и числа ступеней для переборной коробки
Вначале определяются диапазоны регулирования частот вращения шпинделя с постоянной мощностью RnР и с постоянным моментом RnT. Они находятся с учетом степенных зависимостей, рекомендуемых для конкретных типов проектируемых станков [2] , , где Rn = ; b = 4 для токарных, фрезерных и многоцелевых станков.
Вначале знаменатель ряда пк принимается с учетом диапазона регулирования частот вращения вала электродвигателя, осуществляемых c постоянной мощностью пк = 0,95  R эР,
где , для выбранного электродвигателя RэР = 3,5; пк = 0,95 ∙ 3,5 = 3,33
Расчетное число ступеней переборной коробки zпк определяется по формуле
.
Округляя в большую сторону получаем zпк = 4. Отсюда при lg RnP = lg 49,55 = 1,695 находим:
φпк = .
При уточнении данного знаменателя выдерживаются условия и , где ст - значение знаменателя стандартного ряда чисел, m - целое число. В данном случае пк = 1,254 = 2,5.
Диапазоны регулирования привода уточняются с учетом принятого значения знаменателя
.
5.4 Уточнение используемых значений частот вращения вала электродвигателя
Значения наибольшей, наименьшей частот вращения вала электродвигателя, расчетной частоты вращения шпинделя и наибольшей частоты вращения шпинделя уточняются по формулам [2]:
nр = 32 об/мин ∙ 4,66 = 149 об/мин
= 1,02 ∙ 149 об/мин ∙ 2,54 = 5937 об/мин.
Отсюда получаем: 5000 об/мин; 400 об/мин; np = 160 об/мин; = 6300 об/мин.
5.5 Определение характерных значений частот вращения шпинделя
Эти значения находятся с целью построения графика частот вращения валов. Наименьшая частота вращения nmin принимается соответственно исходным данным, частоты вращения в диапазоне n1  nz определяются по геометрическому ряду со знаменателем пк , при этом n1 = nmin, наибольшая частота n'max определена выше.
Данные частоты вращения округляются до ближайших стандартных значений, которые учитываются в последующих расчетах. n1 = nmin = 32 об/мин;
n2 = 32 ∙ 2,5 = 80 об/мин;
n3 = nр = 160 об/мин;
n4 = 160 об/мин ∙ 2,5 = 400 об/мин;
n5 = 400 об/мин ∙ 2,5 = 1000 об/мин;
n6 = 1000 об/мин ∙ 2,5 = 2500 об/мин;
n7 = nmax = 2500 об/мин ∙ 2,5 = 6300 об/мин;
5.6 Выбор структурной формулы механизма привода и выполнение этапов
разработки кинематической схемы
Для четырёх скоростной коробки передач возможны следующие варианты структурной формулы:
А) z = 1м ∙ 2 ∙ 2 ∙ 1 ∙ 1р = 4 (amax = 8);
Б) z = 1м ∙ 4 ∙ 1 ∙ 1р = 4 (amax = 12);
В) z = 1м ∙ 2 ∙ 3 ∙ 1 ∙ 1р = 6 (4) или z = 1м ∙ 3 ∙ 2 ∙ 1 ∙ 1р = 6 (4) (amax = 8);
Г) z = 1м ∙ 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 1 ∙ 1р = 8 (4) (amax = 4);
Из них по предельным передаточным отношениям (0,25 ≤ i ≤ 2 или при φПК = 2,5 = 1,254 amax ≤ aпред. = 9) не подходит вариант Б. По обобщенным показателям привода из оставшихся вариантов не целесообразны варианты В, Г (большее количество валов и зубчатых колес). Выбирается вариант А со структурной формулой z = 1м ∙ 2 ∙ 2 ∙ 1 ∙ 1р = 4.
Далее для указанного варианта строится структурная сетка и график частот вращения валов показанные на рисунке 5.1. На рисунке. 5.2 показана предварительная кинематическая схема привода.
а)
б)
Рисунок 5.1. Структурная сетка (а) и график частот вращения валов (б).
Рисунок 5.2. Кинематическая схема привода.
5.7 Определение частных передаточных отношений привода
i1 = == 0,315; i2 = == 0,800;
i3 = == 0,254; i4 = = = 1,587;
ip1 = ip2 = 1. 5.8 Определение чисел зубьев шестерен и диаметров шкивов
Диаметр одного из шкивов принимается в виде стандартного значения . Диаметр второго шкива определяется по формуле:
,
мм.
Числа зубьев определяется табличным методом:
I группа ():
u1 = 3,175; z1 =17; z2 = 54;
u2 = 1,25; z3 = 31; z4 = 40.
u5 = 1,0; z9 = 17; z10 = 17.
II группа ():
u3 = 3,937; z5 = 18; z6 = 70;
u4 = 1,587; z7 = 54; z8 = 34.
5.9 Уточнение кинематической схемы модуля
Уточненный вариант кинематической схемы модуля приведен на рисунке 5.3.
Рисунок 5.3. Уточненная кинематическая схема привода.
5.10 Анализ кинематики привода модуля металлорежущего станка с автоматическим управлением
Характеристики анализируемого модуля: nэном = 2000 об/мин; nэmax =5000 об/мин; Рэном = 3,1 кВт; nmin = 32 об/мин; nmax = 6300 об/мин.
Структурная формула привода согласно п. 5.6 z = 1м ∙ 2 ∙ 2 ∙ 1 ∙ 1р = 4.
Частные передаточные отношения привода:
i1 = z1 / z2 = 17 / 54 = 0,315;i3 = z5 / z6 = 18 / 70 = 0,257;
i2 = z3 / z4 = 31 / 40 = 0,775;i4 = z7 / z8 = 54 / 34 = 1,588;
iр1 = z9 / z10 = 17 / 17 = 1,0.
Характерные частоты вращения валов привода:
nэном ∙ ∙ (i3 v i4 ∙ i5) ∙ iр = nшп,
где iр = 1,12.
n I = nэном = 2000 об/мин;
n II = n I ∙ ;
n II-1 = n I ∙ i = 2000 ∙ 0,315 = 629,63 об/мин;
n II-2 = n Ii = 2000 ∙ 0,775 = 1550 об/мин;
n III = n II ∙ n III-1 = n II-1 ∙ i3 = 629,63 ∙ 0,257 = 161,90 об/мин;
n III-2 = n II-1 ∙ i4 = 629,63 ∙ 1,588 = 1000 об/мин;
n III-3 = n II-2 ∙ i3 = 1550 ∙ 0,257 = 398,57 об/мин;
n III-4 = n II-2 ∙ i4 = 1550 ∙ 1,588 = 2461,76 об/мин;
n IV = n III ∙ iр1;
n IV-1 = n III-1 ∙ iр1 = 161,90 ∙ 1,0 = 161,90 об/мин;
n IV-2 = n III-2 ∙ iр1 = 1000 ∙ 1,0 = 1000 об/мин;
n IV-3 = n III-3 ∙ iр1 = 398,57 ∙ 1,0 = 398,57 об/мин;
n IV-4 = n III-4 ∙ iр1 = 2461,76 ∙ 1,0 = 2461,76 об/мин;
n V = n IV ∙ iр2;
n V-1 = n IV -1 ∙ iр2 = 161,90 ∙ 1,0 = 161,90 об/мин;
n V-2 = n IV -2 ∙ iр2 = 1000 ∙ 1,0 = 1000 об/мин;
n V-3 = n IV -3 ∙ iр2 = 398,57 ∙ 1,0 = 398,57 об/мин;
n V-4 = n IV -4 ∙ iр2 = 2461,76 ∙ 1,0 = 2461,76 об/мин;
Определяются отклонения n от стандартных значений и производится их сравнение с допускаемой величиной отклонения [n] :
n = [(nф - nст )/nст] ∙ 100% ; При этом должно соблюдаться условие n [n], [n] = 10∙(ст - 1)%. [n] = 10∙(1,25 - 1) = 2,5 %
n1 = [(161,90 - 160 )/160] ∙ 100 % = 1,19 %;
n2 = [(398,57 - 400 )/400] ∙ 100 % = - 0,36 %;
n3 = [(1000 - 1000 )/1000] ∙ 100 % = 0 %;
n4 = [(2461,76 - 2500 )/2500] ∙ 100 % = - 1,53 %;
Таблица 5.2
Результаты расчетов
Фактические частоты вращения валов привода, об/минПромежуточные валыВыходной валПКстn, %[n],%nInIInIIInIVnV (nф)nст32405063801002,51,25 2,5125161,90161,90161,90160+1,19200250315398,57398,57398,57400- 0,36500629,6363080010001000100010000125015501600200020002461,762461,762461,762500- 1,533150400050006300 6. Расчеты деталей модуля с применением ЭВМ
6.1 Уточнение мощности приводного электропривода
,(6.1)
где - к.п.д. привода,
,
,
Принимается (см п. 5.2.).
6.2 Вычисление мощности на валах привода модуля
,
где - к.п.д. участка привода
кВт,
кВт,
кВт,
кВт,
кВт.
6.3 Определение расчетных крутящих моментов
,
где - мощность на данном элементе.
Графически определяются расчетные частоты вращения валов (см. рис. 5.1.б)
об/мин,
об/мин,
об/мин,
об/мин,
об/мин.
Расчетные крутящие моменты валов:
Н∙м, Н∙м, Н∙м, Н∙м, Н∙м,
Определение расчетных оборотов для передач:
1) Для передачи об/мин,
об/мин;
2) Для передачи об/мин,
об/мин;
3) Для передачи об/мин,
об/мин;
4) Для ведущего и ведомого шкивов ременной передачи
об/мин,
об/мин.
6.4 Проектный расчет валов
В качестве материала валов принята Сталь 45 (термообработка - улучшение).
Диаметры валов рассчитываются по формуле [6, cтр. 296]
,
где Ti - крутящий момент на i-ом валу, Н∙м; [τ] - допускаемое касательное напряжение, [τ] = 12...15 МПа. (6.5)
мм,
мм,
мм,
мм,
мм,
6.5 Проектный расчет зубчатой передачи
Для изготовления зубчатых колес выбирается Сталь 25ХГМ. Термообработка - нитроцементация и закалка, 57-63 HRC; σHlim = 1360 МПа; σFlim = 1000 МПа; sHmin = 1,2; sF = 1,5 [6, табл. 8.9].
Степень точности для зубчатых колес назначена 7-я.
Допускаемое контактное напряжение [σH] определяется по формуле [6, стр. 170]:
[σH] = σHlim ∙ ,
где σHlim - предел выносливости на контактную прочность, σHlim = 1360 МПа; но ≤ 1,8; NHG - базовое число циклов, NHG = 1 ∙ 108 [6, стр. 169].
Расчетное число циклов NHi определяется по формуле [6, стр. 170]: NHi = 60nct,
где n - частота вращения колеса, n = nш = 630 об/мин; с - число зацеплений зуба за один оборот колеса, с = 1; t - число часов работы передачи за расчетный срок службы, t = 20 000 часов.
Расчетное число циклов и ZH для передач i1 и i2:
NHI = 60 ∙ 2000 ∙ 1 ∙ 20000 = 2,4 ∙ 109.
Расчетное число циклов и ZH для передач i3 и i4:
NHII = 60 ∙ 630 ∙ 1 ∙ 20000 = 7,56 ∙ 108.
Расчетное число циклов и ZH для передачи iр1:
NHII = 60 ∙ 6300 ∙ 1 ∙ 20000 = 7,56 ∙ 109.
следовательно, ZN = 1; [σH] = σHlim = 1360 МПа.
Допускаемое изгибное напряжение [σF] определяется по формуле [6, стр. 173]:
[σF] = (σFlim / sF) ∙ YA ∙ YN,
где σFlim - предел выносливости на изгибную прочность, σFlim = 1000 МПа; sF - коэффициент безопасности, sF = 1,5; YA - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки, YA = 1 - односторонняя нагрузка; YN - коэффициент долговечности, определяется по формуле [6, стр. 174]:
YN = , но ≤ 2,6,
где NFG = 4 ∙ 106; NFE - эквивалентное число циклов, определяется по формуле [6, стр. 174]:
NFE = NHi.
Следовательно, имея NFG ≤ NFE принимаем YN = 1.
[σF]=(1000 / 1,5)∙1∙1=667 МПа.
Проектный расчет на усталость по контактной прочности осуществляется по формуле [6, стр. 135]:
,
где u - передаточное число; Eпр - приведенный модуль упругости; T2 - крутящий момент на ведомом валу; KHβ - коэффициент концентрации нагрузки; [σH] - допускаемое контактное напряжение, [σH] = 1360 МПа; ψba - коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния, ψba = 0,125.
Подставляя исходные расчетные данные для каждой передачи в приведенную формулу находим предварительные межосевые расстояния (Таблица 6.1):
Таблица 6.1
Исходные расчетные данные и предварительные межосевые расстояния
№ передачиEпр, МПаuT2, Н∙мKHβ[σH], МПаψbaaw, ммi12,1∙1053,1845,61,0713600,12560i21,291,0460i33,89176,11,02592i41,5881,0188iр11,00172,51,092 Для определения модуля зубьев, делительных диаметров колес и ширины зубчатого венца используем следующие формулы [6, стр. 116, 135, 138]: ;
;
.
Исходные данные и результаты расчетов приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2
Исходные расчетные данные и геометрические параметры передач
№ передачиaw, ммz1z2m, ммммd1 , ммd2 , ммbw , ммi16017542,071341089i231406280i39218702,0883614011i4543410868iр19217176,093,593,593,512 Подставляя исходные расчетные данные для каждой передачи в приведенную формулу находим предварительные межосевые расстояния (Таблица 6.1):
6.6 Проверочный расчет зубчатой передачи на ЭВМ
Проверочный расчет проводим для наиболее нагруженных передач: i3 и iр1.
Исходные данные для проверочного расчета приведены в таблице 6.5.
Таблица 6.3
Результаты проверочного расчета на усталость контактной прочности
Исходные данныеi3iр1Число зубьев шестерни z11817Число зубьев колеса z27017Модуль передачи m, мм2,06,0Ширина зубчатого венца bw , мм 1112Крутящий момент М, Н∙м45,6176,1Частота вращения шестерни n, об/мин630160Действующие контактные напряжения 12731350Допускаемые контактные напряжения 1360Действующие изгибные напряжения 568355Допускаемые изгибные напряжения 667 Условие прочности по контактным и изгибным напряжениям выполняется.
7. Компоновка, свертка и развертка АКС
Окончательный вариант компоновки КС определяется после анализа нескольких возможных схем. При построении свертки на поперечном сечении каждого вала прорисовывается его диаметр и наружный диаметр самого большого колеса. При этом необходимо выдерживать размер зазора а между поверхностью вала и венцом зубчатого колеса в пределах 3...5мм. В пределах 5-10 мм необходимо выдерживать зазор b между венцом зубчатого колеса и корпусом. Определяющей размерной характеристикой данного станка является размер В (размер нормализован ГОСТ 9191-84). Поэтому при разработке КС ее габаритные размеры будут лимитироваться размерами В и Д которые необходимо минимизировать. По ГОСТ 9191-84 размер В допускается увеличивать до 1,65. Однако это приводит к уменьшению жесткости станка и пользоваться этим допущением следует только в обоснованных случаях.
B = 1,5∙Hmax = 1,5∙320 = 480 мм;
Варианты компоновки АКС приведены на рис. 7.1.
Рисунок 7.1. Варианты компоновки АКС
Варианты свертки валов приведены на рис. 7.2.
Рисунок 7.2. Варианты свертки валов АКС.
1
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
225
Размер файла
3 633 Кб
Теги
кмм, работа, курсовая
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа