Проектирование коробки скоростей (число скоростей = 21) токарно-винторезного станка

Содержание

Техническое задание………………………………………………………………….3

Введение………………………………………………………………………………4

1 Кинематический расчет

1.1 Определение максимального и минимального числа оборотов шпинделя….5

1.2 Определение мощности электродвигателя коробки скоростей………………6

1.3 Выбор геометрического ряда чисел оборотов шпинделя……………………..7

1.4 Составление уравнений чисел зубьев шестерни……………………………….8

2 Силовой расчет привода

2.1 Расчет максимальных крутящих моментов……………………………………10

2.2 Расчет диаметров валов…………………………………………………………11

2.3 Определение диаметров шкивов. Расчет ременной передачи………………..12

2.4 Расчет зубчатых передач

2.4.1 Определение модуля зубчатых колес………………………………………..12

2.4.2  Определение числа зубьев колес……………………………………………14

2.4.3  Проверка найденных чисел зубьев колес…………………………………..15

2.4.4  Определение основных размеров колес…………………………………….17

2.5 Расчет зубчатых передач на прочность

2.5.1  Определение действительных напряжений изгиба в зубьях шестерен…..19

2.5.2  Расчёт зубьев шестерен на контактную прочность………………………..21

2.6 Уточненный расчет валов

2.6.1 Определение опасного сечения………………………………………………24

2.6.2 Расчет на сопротивление усталости…………………………………………27

2.6.3 Расчет на жесткость…………………………………………………………..30

3 Подбор подшипников качения…………………………………………………..33

4  Расчет шлицевых соединений…………………………………………………...36

5  Расчет шпоночных соединений…………………………………………………37

6  Расчет фрикционной муфты…………………………………………………….37

7  Смазывание. Выбор смазки……………………………………………………..40

Заключение…………………………………………………………………………42

Приложения………………………………………………………………………...43

Список использованной литературы……………………………………………..62

Техническое задание

Спроектировать коробку скоростей токарно-винторезного станка.

Структурная формула z = Р_а · Р_b (Р_с + Р_d ) = 24.

Знаменатель ряда φ=1,26.

Диапазон регулирования  R_n=100.

Наибольший диаметр заготовки, устанавливаемый над станиной:  d=500 (мм).

Введение

Токарно-винторезный станок предназначен для токарной обработки различных поверхностей тел вращения из цветных, черных металлов и пластмасс в условиях серийного и индивидуального производства. Объединяющим признаком таких станков  является использование в качестве движения резания вращательного движение заготовки.

Обработка деталей ведется инструментами (резцами) из быстрорежущих сталей и из твердого сплава.

Скорость резания лежит внутри диапазона скоростей, обработка с которыми возможна на проектируемом станке. На станке можно нарезать резцом метрические, дюймовые, модульные и питчевые резьбы.

Устройство коробок скоростей должно обеспечивать требуемую точность кинематических цепей, малые потери времен на переключения, предохранение от перегрузок и поломок, отсутствие недопустимых вибраций и т. д. Коробки скоростей составляют основную часть большинства машин.

Достоинства коробок скоростей  состоит в возможности регулирования скоростей в широком диапазоне с передачей значительной мощности и обеспечения постоянства передаточного отношения. Кроме этого, они проще по конструкции и надежней в эксплуатации по сравнению с механизмами бесступенчатого регулирования.

1 Кинематический расчет

1.1 Определение максимального и минимального числа оборотов шпинделя.

Допустим, что с наименьшим числом оборотов ведется черновая обработка заготовки из высокопрочной легированной стали резцами с пластинами из быстрорежущей стали при этом глубину резания и подачу принимаем наибольшими.

Скорость резания определяем по табл.15 [1]:

  (1.1),  где

С_υ=60,8 - коэффициент для определения скорости резания;

Т = 60 (мин) - период стойкости инструмента.

t = 0,2÷4,5 (мм) -глубина резания ;

s = 1,1 (мм/об.)   подача резца при d=500 (мм) [4];

HВ = 200  твердость материала заготовки  сталь 45 ширина;

m, у, х, n - коэффициенты выбираем по табл.15 [1]

 (м/мин).

 Минимальное число оборотов при этом:

n_min = (1000∙v) / (π∙d)= (1000∙21,3) / (3,14∙500) = 13,6 (мин^-1)

Максимальное число оборотов определим из формулы 2[1]:

n_max= R_n· n_min=100·13,6=1360  (мин^-1);

Найдем реальное число частот вращения шпинделя, которое ограничено заданным диапазоном регулирования R_n=100:

z_ф=1+=1+21

Следовательно, 3 скорости совпадают: .

1.2 Определение мощности электродвигателя коробки скоростей.

Мощность электродвигателя главного движения [1]:

  где

 - к.п.д. цепи главного движения;

Для расчёта мощности выбираем наиболее нагруженный процесс механической обработки.

Эффективная мощность резания [2]:

 где

Сила, определяющая нагрузку на механизм главного движения [2]:

 где

 - подставляем те же значения  что и при v;

 - коэффициенты выбираем по табл.1,2 [2]

Силы, определяющие нагрузку на механизм подачи [2]:

   

Значение коэффициентов находим так же как при Pz;

 (кг);

 (кг);

 (кг);