Разработка кинематической схемы

Федеральное агентство по образованию

Псковский государственный политехнический институт

В.Л. Васильев

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

«Расчет и конструирование привода главного движения металлорежущего станка»

по дисциплине

 

«МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ»

 

Учебно-методическое пособие

для студентов очно-заочной, заочной и сокращенной форм обучения

специальности 151001 «Технология машиностроения»

 

Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом

Псковского государственного политехнического института

 

Псков

Издательство ППИ

УДК 621.914.4

ББК.34.63-5

В19

 

Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом

Псковского государственного политехнического института

 

Рецензенты:

• Солнышкин Н.П. заслуженный машиностроитель РФ, к.т.н., профессоркафедрытехнологии машиностроения.
• Фролов С. А. гл. конструктор ОАО «Псковский завод механических приводов»

 

В 19 Васильев В.Л.

Методические указания для выполнения курсовой работы «Рассчет и конструирование привода главного движения металлорежущего станка» по дисциплине «МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ» Учебно-методическое пособие.-Псков, Из-во ППИ, 2008.-80с.

 

 

Методических указаниях для выполнения курсовой работы «Расчет и конструирование привода главного движения металлорежущего станка» по дисциплине «МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ» приведена методика разработки кинематической схемы, выполнения проектных расчетов основных деталей привода, разработки эскизной компоновки. После чего осуществляются проверочные расчеты элементов привода и разработка сборочного чертежа. В приложении приведены варианты заданий, примеры расчетов и необходимый справочный материал.

Содержание пособия соответствует требованиям образовательного стандарта специальности высшего профессионального образования 120100-Технология машиностроения по дисциплине « Металлорежущие станки», входящей в федеральную компоненту специальных дисциплин под индексом СД.08.

Пособие предназначено для студентов специальности 120100-Технология машиностроения очно-заочной, заочной полной и сокращенной форм обучения со специализациями 1201001,120103, 120118,120125,120145

УДК 621.914.4

ББК.34.63-5

ISBN 975-5-91116-XXX-X © Васильев В.Л., 2008

© Псковский государственный

политехнический институт, 2008

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ............................................................................................ 5

2.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.................................................................. 5

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ............................................................ 6

3.1. Разработка кинематической схемы..................................................................... 6

3.2. Выбор электродвигателя........................................................................................ 7

3.3. Определение кинематических параметров принципиальной схемы........... 8

4. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИВОДA......... 10

4.1. Проектный расчет валов и шпинделя............................................................... 11

4.2. Определение геометрических характеристик зубчатых колёс.................. 12

4.3. Определение типоразмера согласующих элементов привода................... 15

5. РАЗРАБОТКА ЭСКИЗНОЙ КОМПОНОВКИ КОРОБКИ

СКОРОСТЕЙ............................................................................................ 16

6. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ И ШПИНДЕЛЯ........................ 20

7. ПРОВЕРОЧНЫЕ И УТОЧНЁННЫЕ РАСЧЁТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИВОДА. 20

7.1. Определение слабого элемента конструкции привода и его расчет......... 21

8. РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СОГЛАСНО ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ................................................. 21

9. РАЗРАБОТКА СБОРОЧНОГО ЧЕРТЕЖА КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ ...21

10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................. 22

11. ЛИТЕРАТУРА.................................................................................... 23

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................................ 24

Приложение1. Исходные данные и обоснование основных кинематических параметров коробки скоростей

1.1. Варианты заданий ……………………………………….………..……..….24

1.2. Структурные сетки………………………………………………..…..….….26

1.3. Графики чисел оборотов и расчетные частоты вращения

1.3.1. Графики чисел оборотов……………………...………..……………………..27

1.3.2. Расчетные частоты вращения…………………………………………...……31

1.4. Варианты структур приводов главного движения..…………………...…35

1.5. Условно-кинематическое изображение вариантов структур приводов главного движения……………………………..……………………………………36

1.6. Методика обоснования технического задания……...…………………….37

1.7. Методика выбора оптимального кинематического варианта структур....39

1.8. Примеры построения графиков частот вращения и чисел оборотов…….41

1.8.1. Построение структурной сетки для множительной структуры , φ = 1,26 ........................................................................................................................41

1.8.2. Построение структурной сетки для множительной структуры , φ = 1,26..........................................................................................43

1.8.3. Построение структурной сетки для варианта с двухскоростным электродвигателем : , φ = 1,26......................................................44

1.9 Примеры расчёта чисел зубьев………………...…………….……………..45

1.9.1. Расчет числа зубьев для варианта , знаменатель ряда равен ………………………………………………………………………45

1.9.2. Расчет числа зубьев для варианта , знаменатель ряда равен ………………………………………………………………………47

1.9.3. Расчет числа зубьев для варианта с многоскоростным электродвигателем,знаменательряда равен ……………………………49

Приложение2. Проектировочный расчет модуля зубчатых колес.………………51

2.1. Параметр, учитывающий отношение ширины зубчатого венца к диаметру……………………………………………………………………………...51

2.2. Коэффициент, учитывающий неравномерностьраспределения нагрузки по ширине венца ………………………………..…………….…….….………...…51

2.3. Графики для определения – коэффициента, учитывающего форму зуба……………………………………………………………….……………………52

2.4. – коэффициент долговечности ..53

Приложение 3. Габаритные размеры подшипников легкой серии.........................54

Приложение 4. Пример расчёта вала…………………….…….……...………….…55

Приложение 5. Основные технические характеристики электродвигателей…....58

Приложение 6. Основные этапы проектирования и освоения новых станков…..71

Приложение 7. Шпиндельные узлы..........................................................................72

7.1. Требования к шпинделям станков..............................................…..……...72

7.2. Опоры качения………...................................................…………………….73

7.3. Схемы шпиндельных узлов……………………………………….....……..76

7.4. Стандартные концы шпинделей металлорежущих станков……………...79

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Методические указания по курсовому проектированию привода главного движения формообразующего оборудования предназначены для студентов специальности 150100, изучающих дисциплину «Металлорежущие станки».

В данном пособии приведены указания по выполнению всех расчётов, необходимых для проектирования коробки скоростей, включая шпиндельный узел. Кроме того, в пособии приведены рекомендации по выполнению эскизной компоновки и проектированию конструкции коробки скоростей и её основных элементов. Пособие дополняет собой существующую учебную и справочную литературу и ориентирует в ней студента для поиска необходимых сведений.

Варианты заводских чертежей коробок скоростей токарных, фрезерных и сверлильных станков приведены на сайте факультета (http://www.mmf.pskov.ru)

 

Последовательность выполнения работы

 

1. Выполняются кинематические и проектные расчеты основных деталей привода.

2. Разрабатывается эскизная компоновка (развертка и свертка) коробки скоростей.

3. Выполняются проверочные и уточненные расчеты элементов привода.

4. Разрабатывается сборочные чертежи (развертка и свертка) коробки скоростей.

5. Оформляется расчетно-пояснительная записка.

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Варианты заданий приведены в Приложении1. В соответствии с заданием студенты строят структурные сетки (см. Приложение 1.2) и графики чисел оборотов(см. Приложение 1.3). Ознакомиться с методикой обоснования технического задания, выбором оптимального кинематического варианта структуры, включающего построение структурных сеток и графиков чисел оборотов можно по Приложениям 1.6 и 1.7*. [1]

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

Этот раздел является наиболее ответственным этапом проектирования, так как по заданной структуре и пределам частот вращения вы определите все параметры кинематической схемы, которая является основой для разработки конструкции привода.

Разработка кинематической схемы

 

Хорошо проработанная кинематическая схема облегчает разработку конструкции привода.

При составлении кинематической схемы рекомендуется следующий порядок её разработки:

1. Изобразите основную её часть заданную структурной формулой (см. Приложение 1.4), используя схемы вариантов структур, приведённые в варианте задания (см. Приложение1.5). Вместо изображения групп передач в общем виде начертите их кинематические схемы согласно заданному числу переключений в них.

2. Наметьте колёса, которые будут закреплены неподвижно, и которые будут в виде подвижных блоков зубчатых колёс. Для упрощения технологии изготовления валов желательно на каждом валу располагать колёса с одинаковым характером сопряжения (все подвижные или неподвижные).

3. * Решите вопрос о способе реверсирования вращения шпинделя. Во многих станках реверсирование осуществляется электродвигателем и поэтому дополнительных передач в схему не требуется вводить.

4. * Выберите вид согласующей передачи между электродвигателем и коробкой скоростей. Для этого используйте компоновочное решение базовой модели станка.

5. * Выберите тип последней передачи на шпиндель. Ременная передача используется только в станках высокой точности для исключения вибраций. В некоторых случаях между последним валом коробки скоростей и шпинделем можно ввести дополнительную одиночную передачу. Это используется для разгрузки шпинделя от зубчатых колёс, когда на нём их более трёх, или для изменения положения его оси остальных валов относительно осей коробки скоростей, как например, в вертикально-фрезерных станках. Кроме того, одиночная передача, расположенная среди групповых, позволяет сократить осевой габарит коробки скоростей.

6. Оформите кинематическую схему в соответствии с ГОСТ 2.703-68. Схему следует вычерчивать в виде развёртки. Допускается, не нарушая ясности схемы, переносить элементы вверх или вниз от их истинного положения, а так же поворачивать их в положение, наиболее удобное для изображения. Все элементы схемы должны быть изображены условными графическими обозначениями по ГОСТ 2.770-68, см. [5, с.11-14].

 

В пояснительной записке дайте краткое обоснование принятых при составлении кинематической схемы решений.

Составленная кинематическая схема в дальнейшем может несколько измениться, что связано с возможным изменением некоторых намеченных конструктивных решений компоновки элементов схемы, которое проявляется при разработке конструкции коробки скоростей.

Утвердите кинематическую схему у преподавателя.