.

Расчет коробки скоростей (курсовая)

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 1320
Скачать документ

Оглавление

Выбор задания

Выбор и обоснование кинематической схемы станка

Определение частот вращения выходного вала (шпинделя)

Построение кинематической схемы сложной коробки скоростей…7

Построение структурной сетки……………………………………….12

Анализ структурной сетки……………………………………………13

Построение структурного графика ( графика частот вращения)…..16

Анализ структурного графика (графика частот вращения)…………18

Определение передаточных отношений…………………………….24

Расчет чисел зубьев……………………………………………………25

Расчет энергосиловых параметров коробки скоростей и выбор
электродвигателя………………………………………………………29

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

1. Выбор задания

Таблица 1

Исходные данные для проектирования

Тип станка

Основные размеры

мм

(

Число ступеней

Z

n min

об\мин

Мощность, P

кВт

Токарный

Н=160; L=600

1.26

7

125

4.8

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

2. Разработка кинематической схемы

Основой для проектирования коробки скоростей является разработка полной
кинематической схемы и графика частот вращения, обеспечивающей наиболее
простую структуру коробки. Общие требования к коробкам скоростей:
минимальная масса, минимальное число валов и число передач, высокий КПД,
низкий уровень шума, технологичность, надежность в эксплуатации.

2.1. Структурная формула

Z = Zх1 * Zх2 * Zх3,

где Zх1 – числа передач в первой, второй, третьей и т.д ступенях;

Х1, Х2, Х3 – характеристики группы, обусловленные вариантом включения
передач при переходе с одной частоты вращения шпинделя на другую.

На графиках частот вращения и структурной сетке характеристика
показывает на сколько интервалов (полей) должны расходиться соседние
лучи скоростей в одной коробке. В нашем примере:

Z = 7 = 21 * 22 * 23

(Основная группа имеет 2 передачи, с характеристикой х0=1.Первая
переборная группа – имеет 2 передачи и характеристику х1=2, вторая
переборная х2=3)

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Количество возможных конструктивных вариантов (K kc) одной и той же
структуры равно числу перестановок m групп и определяется по формуле:

К кс = ,

где q – количество групп с одинаковым числом передач, m – количество
элементарных коробок.

(Z = 7) m = 3, q = 3, число конструктивных вариантов K kc = 1,

К кс = =1 ,

Следовательно, Z = 2 * 2* 2

3. Количество кинематических вариантов коробки

Кинематические варианты компоновки коробки скоростей указывают на
порядок расположения характеристик групп передач.

Число кинематических вариантов (К кн) определяется по формуле:

К кн = m!

(Z = 7): К кн = 3! = 6,

Возможны варианты: х0 = 1, х1 = 3 или х0 = 2, х1 = 1.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Общее число всевозможных вариантов (конструктивных и кинематических)
(К) для обычных множительных структур определяется по формуле:

К кс = ,

Для шестиступенчатой коробки передач m =2, q= 1, следовательно

К кс = = 6 ,

Возможно получить шесть вариантов компоновки коробки скоростей для

4. Выбор варианта структуры коробки и обоснование его оптимальности

Z = Z х1 * Zх2 * Zх3 * …*.Zхт

Требования, предъявляемые к выбору оптимального варианта коробки
представлены в табл. 2.

Таблица 2

Требования к выбору оптимального варианта компоновки коробки.

Требование

Математическое выражение

Стремиться принимать число передач в группах равно 2 или 3.

Zгр = 2 или 3

Число передач уменьшается при приближении к шпинделю

Z х0 > Zх1 > Zх2 ..> Zхт

Предпочтительно за основную принимать первую группу, а харак- теристики
переборных групп должны возрастать по мере приближения к шпинделю.

Х0 < Х1 < ….. < Хт

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

На шпинделе рекомендуется устанавливать минимальное число колес и
располагать их по возможности ближе к передней опоре. Одиночные
понижающие передачи предпочтительно конструировать ближе к шпинделю.
Более высокие частоты вращения уменьшают крутящие моменты, поэтому они
должны быть смещены к промежуточным валам.

5. Разработка кинематической схемы коробки скоростей.

Для нашего примера, в соответствии с приведенными выше требованиями
к компоновке коробки скоростей выбираем следующий

вариант структурной формулы:

Z = 7 = 21 * 22 * 23

При выборе данного варианта соблюдаются условия:

– Число передач в группе 2.

– Основная и переборная группа имеют одинаковое число ступеней равное 2.

– Характеристики групп возрастают по мере приближения к шпинделю

(Х0 = 1 – основная группа, Х2 = 2 –первая переборная группа, Х3 = 3 –
вторая переборная группа)

Кинематическая схема для выбранного варианта структурной формулы
приведена на рис. 1.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

рис. 1

6. 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.

Число валов в коробке равно (m+1), соответственно

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Структурная сетка строится в следующем порядке (см. рис. 3):

1). На чертеже в произвольном масштабе построим структурную сетку.
Количество вертикальных прямых, равное (m +1), соответствует числу валов
коробки, в нашем случае, при m = 3, число валов – четыре.

2). На равном расстоянии друг от друга наносим столько горизонтальных
прямых, сколько ступеней частот вращения имеет проектируемая коробка. В
нашем случае, число ступеней равно 7 (рис. 2.).

3). Наносим на линии четвертого вала (без указания величин) точки n1 –
n7,- изображающие частоты вращения шпинделя. Первый вал имеет одну
частоту вращения, следовательно на вертикальной линии первого вала
наносим исходную точку 0 симметрично относительно nmin = n1 и nmax = n7,
на уровне n4.

4). Первая группа состоит из двух передач, поэтому из точки О проводим
два луча, при этом первому множителю 21 соответствует характеристика х =
1, т.е. на вертикальной линии вала на структурной сетке расстояние между
точками 1 – 2 равно одному интервалу Для следующего множителя 22
характеристика х = 2, а расстояние между точками 3 – 5 и 4 – 6 равно
двум интервалам, для множителя 23 характеристика равна х = 3 и
расстояние между n1 – n4, n2 – n5, n3 – n6, n4 – n7 равно трем
интервалам.

5). Полученные точки соединяем лучами.

7. Анализ структурной сетки

7.1. Симметричность и веерообразность расположения лучей.

Структурная сетка симметрична в пределах каждой группы.

7.2. Проверка оптимальности выбранного варианта сетки по диапазону
регулирования.

R = (Хпп (Zпп -1),

где Zпп– число передач (ступеней) последней переборной коробки. В
примере Zпп (Z2) равно 2. Хпп – характеристика последней переборной
коробки (хпп=3).

Условие оптимальности R ( [R], где [R] = 8

В примере R = 1,26 3(2-1) = 2 ( 8

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

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

I II
III IV

Х = 1 Х = 2 Х
= 3

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

8. Построение структурного графика (графика частот вращения)

График частот вращения (структурный график) (рис. 4) 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

ni = n min * (n-1

Для нашего примера при ( = 1,26

n1 = nmin = 125 об\мин

n2 = nmin * (1 = 157,5 об\мин n5 = nmin * (4 = 315,06
об\мин

n3 = nmin * (2 = 198,45 об\мин n6 = nmin * (5 = 396,97 об\мин

n4 = nmin * (3 = 250,05 об\мин n7 = nmin * (6 = 500,19
об\мин

Принимаем в соответствии с нормальными рядами чисел в станкостроении
следующие значения чисел оборотов шпинделя:

n1 = nmin = 125 об\мин

n2 = nmin * (1 = 160 об\мин n5 = nmin * (4 = 315 об\мин

n3 = nmin * (2 = 200 об\мин n6 = nmin * (5 = 400 об\мин

n4 = nmin * (3 = 250 об\мин n7 = nmin * (6 = 500 об\мин

Выполним анализ по отклонению ( n % ( ( 10 ((-1)

В нашем примере ( n % ( ( 10 (1,26-1) = 2,6 %

Сравнивая расчетные и стандартные значения частот вращения шпинделя,
можно увидеть, что наибольшая разность соответствующих частот вращения
имеет место для n6 и составляет 0.76 % что меньше допускаемого
отклонения.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

8. Анализ структурного графика (графика частот вращения).

Анализ графика частот вращения производится по показателям:

Частоту вращения первичного вала выбираем наибольшей.

n = n мах = 500 об\мин

Так как электродвигатель имеют большую частоту вращения nэд=750 об\мин,
то предполагается использовать зубчатую или ременную передачу между
валами 0 и 1.

Передаточные отношения должны удовлетворять двум условиям:

1) Передаточное отношение в группах должно постепенно уменьшаться по
мере приближения к шпинделю.

2) Для ограничения размеров зубчатых колес и радиальных габаритов
коробок скоростей нормалями станкостроения установлены пределы
передаточных отношений:

I min ( 1/4, I max ( 2

Для Z=7 = 21 ( 22( 23 и ( = 1,26

iнаиб = (0 = 1,260 = 1 iнаим = (-3 = 1,26-3 = 1\2,

В рассматриваемом случае соблюдаются оба условия, следовательно, данная
структура может быть применена.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

II I II
III IV

Рис. 4. Структурный график или график частот вращения для коробки

Z=7 = 21 ( 22( 23

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

9. Определение передаточных отношений

Частные передаточные отношения определяют по графику частот вращения.
Их выражают через знаменатель геометрического ряда (:

i = ( (k

где к – число интервалов между смежными валами, которые пересекает
данный луч на графике частот вращения.

Знак «плюс» принимается для ускоряющей передачи, «минус» – для
замедляющей передачи, для горизонтальных лучей к = 0, i = 1

Используя график частот вращения (рис. 3) определяем передаточные
отношения:

i1=(0 = 1,26 0 = 1 i4=(-2
= 1,26 -2 = 7 : 11

i2=(-1 = 1,26 -1 = 4 : 5 i5=(0 =
1,26 0 = 1

i3=(0 = 1,26 0 = 1 i6=(3 =
1,26 -3 = 1 : 2

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

10. Расчет чисел зубьев

Числа зубьев рассчитываем отдельно для каждой группы передач, используя
частные передаточные отношения, найденные по графику частот вращения.

При расчете необходимо соблюдать следующие условия:

– минимальные числа зубьев ведущего колеса 18-20, максимальные для
ведомого колеса – 100.

– для обеспечения постоянства межосевого расстояния суммы чисел зубьев
сопряженных колес должны быть равными, т.е.

Z1 + Z2 = Z3 + Z4 = Z5 + Z6 = … = const

где Z1, Z3, Z5, …- числа зубьев ведущих зубчатых колес элементарной
двухваловой передачи; Z2, Z4, Z6, …- соответствующие им числа зубьев
ведомых зубчатых колес.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Определим фиктивные числа зубьев для колес коробки методом наименьшего
общего кратного (НОК)..

Для основной группы они определяются исходя из равенства:

A : B = Z1 : Z2 =( 0 = i1 ; C : D = Z3 : Z4 =( -1 = i2 ;

Для первой переборной группы исходя из равенства:

E : F = Z5 :Z6 =( 0 = i3; G : H = Z7 : Z8 =( -2 = i4 ;

Для второй переборной группы исходя из равенства:

K : L = Z9 : Z10 =( 0 = i5; M : N = Z11 : Z12 =( -3 = i6,,

где А, В, C, D, E, F, G, H, K, L, M, N – простые целые числа, которые
являются фиктивными числами зубьев.

Для основной группы передач получаем:

А = 1, В = 1, C = 4, D = 5,

Для первой переборной группы передач:

E = 1, F = 1,G = 7, H =11,

Для второй переборной группы передач:

K = 1, L = 1, M = 1, N = 2

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Определим наименьшее общее кратное Sz

Для определения Sz используем правило: «Sz равно наименьшему общему
кратному сумм простых целых чисел для данной группы передач»

Для основной группы передач

A + B = 1+1 = 2

C + D = 4+5 =9 , следовательно Sz = 18

Для первой переборной группы передач

E + F = 1+1 = 2

G + H = 7+11 = 18, следовательно Sz = 18

Для второй переборной группы передач

K + L = 1 + 1 = 2

M + N = 1+2 = 3, следовательно Sz = 6

Вычислим расчетные числа зубьев:

Для основной группы передач:

Z1 = Sz * A / (A + B) = 18* 1 / (1 + 1) =9

Z2 = Sz* B / (A + B) = 18 * 1/ (1 +1) = 9

Z3 = Sz * C / (C + D) = 18* 4 / (4 + 5) = 8

Z4 = Sz * D / (C + D) = 18 * 5/ (4 + 5) = 10

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Для второй переборной группы передач:

Z5 = Sz * E / (E + F) = 18* 1 / (1+ 1) = 9

Z6 = Sz * F / (E + F) = 18* 1 / (1 + 1)= 9

Z7 = Sz* G / (G + H) = 18* 7 / (7 + 11) = 7

Z8 = Sz* H / (G + H) = 18 * 11/ (7 + 11) = 11

Для третьей переборной группы передач:

Z9 = Sz* K / (K + L) = 6* 1 / (1 + 1) = 3

Z10 = Sz* L / (K + L) = 6 * 1/ (1 + 1) = 3

Z11 = Sz * M / (M + N) = 6 * 1 / (1+ 2) = 2

Z12 = Sz * N / (M + N) = 6 * 2 / (1 + 2)= 4

Определим действительные числа зубьев колес коробки скоростей

Так как минимальное число зубьев колес должно быть не меньше 18, то
увеличим количество рассчитанных чисел зубьев в 2,5 раза для основной и
первой переборной группы, и в 10 раз для второй переборной группы. Таким
образом, после умножения получаем:

Z1 = 22,5 Z3 = 20 Z5 = 22,5 Z7 = 17,5
Z9 = 27 Z11 = 18

Z2 = 22,5 Z4 = 25 Z6 = 22,5 Z8 = 27,5
Z10 =27 Z12 = 36

Подачи (Z1 : Z2 ) ; (Z5 : Z6 ) ; (Z7 : Z8 ) необходимо корригировать

Произведем проверку на равенство сумм чисел зубьев, с целью обеспечения
одинакового межосевого расстояния для всех передач в одной группе.

Для основной группы:

Z1 + Z2 = Z3 + Z4 = 22 + 23 = 20 + 25 = 45

Для первой переборной группы:

Z5 + Z6 = Z7 + Z8 = 27+ 27 = 21+ 33= 54

Для второй переборной группы:

Z9 + Z10 = Z11 + Z12 = 27+ 27 = 18 + 36 = 54

Условие постоянства суммы SZ соблюдается.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

11. Расчет энергосиловых параметров коробки скоростей и выбор
электродвигателя

Выбор электродвигателя. Принимаем электродвигатель по ближайшей частоте
вращения.

n = 750 об\мин

Определим, что подача от электродвигателя на первый вал коробки
скоростей ременная. При выборе ременной передачи общий КПД коробки
скоростей определяется по формуле:

(о = (рп * (пк, * (зк

где к – количество пар подшипников качения в коробке скоростей.

(о = (рп * (пк * (зк = 0,96*0,994*0,973 = 0,84

Рассчитаем потребляемую мощность на электродвигателе станка:

Рэд = Рст / (о = 4,8 / 0,84 = 5,71 кВт,

где Рст – мощность станка, кВт; (о – общий КПД коробки
скоростей.

Принимаем электродвигатель. 4А160S8

Мощность Рэд = 7,5 кВт, асинхронная частота вращения ротора

nа = 730 об\мин

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Рассчитаем передаточное число ременной передачи с учетом коэффициента
скольжения по формуле:

i рем = n1 / (na ( 0,985) = 500 / (730 х 0,985) = 0,695

Рассчитаем диаметр ведущего шкива по формуле:

d1= k ( T0

где T0 – крутящий момент на валу электродвигателя, Н ( м;

к = 40 для клиноременной передачи

T0 = 9550 Рэд /  na

Для нашего примера T0 = 9550 ( 7,5 / 730 = 98,12 Н ( м

Диаметр ведущего шкива равен

d1= k ( T0 = 40 ( 98,12 = 184,5 мм

Расчетный диаметр шкива округляем до ближайшего стандартного значения
по ГОСТ 17383 – 73.

d1= 180 мм.

3.8.6 Рассчитаем диаметр ведомого шкива:

d2 = d1 / iрем = 180 / 0,695 = 258,99 мм

Округлим d2 до стандартного значения из ряда по ГОСТ 17383 – 73

d2 = 250 мм.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

3.8.7 Рассчитаем фактическое передаточное отношение ременной передачи:

iф рем = d1 ( (1 – () / d2 = 180 ( (1 – 0,015) / 250 = 0,71.

где ( – коэффициент скольжения, для ременных передач ( = 0,015

В нашем случае погрешность составляет менее 1%, поэтому значения
диаметров шкивов принимаем d1. = 160 мм, d2.= 230 мм.

3,8,8 Рассчитаем передаваемую мощность для каждого вала коробки
скоростей по формуле:

Рi = Рэд п ( (, кВт

где Рэд п – мощность электродвигателя, кВт;( – общий КПД, учитывающий
потери мощности от двигателя до рассчитываемого вала.

Расчетные значения передаваемой мощности для нашего примера приведены в
табл.7.

Р1 = Рэд п ( (рп ( (пк = 4,8 х 0.96 х 0,99 = 4,56 кВт

Р2 = Р1 ( (зп ( (пк = Р1 х 0.96 х 0,99 = 4,38 кВт

Р3 = Р2 ( (зп ( (пк = Р2 х 0.96 х 0,99 = 4,2 кВт

Р4 = Р3 ( (зп ( (пк = Р3 х 0.96 х 0,99 = 4 кВт

3.8.9 Рассчитаем крутящие моменты на валах коробки скоростей по
формуле:

Тi = 9550 ( Р i / n i min , Н(мм

где n i min – – минимальная частота вращения вала, об\мин.

В качестве расчетной частоты вращения шпинделя принимаем частоту
вращения верхней ступени второй трети диапазона, т.е. n i min равную n3
= 200 об/мин.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Т1 = 975 ( 104 ( 4,56 / 200 = 222,3 Н(мм

Т2 = 975 ( 104 ( 4,38 / 200 = 213,5 Н(мм

Т3 = 975 ( 104 ( 4,2 / 200 = 204,75 Н(мм

Т4 = 975 ( 104 ( 4 / 200 = 195 Н(мм

3,8,9 Произведем предварительный (ориентировочный) расчет валов
коробки скоростей.

Предварительный расчет диаметров валов выполняют из расчета на
кручение, так как нет данных о расстоянии между опорами, необходимых для
учета изгибных напряжений.

Предварительных расчет диаметров валов производится по формуле:

di = 5(Тi / [(]

где Тi – максимальный крутящий момент для рассчитываемого вала, Н*мм;
d – диаметр рассчитываемого вала, мм;

[(] – допускаемое значение напряжений кручения, МПа.

Для валов из конструкционных среднеуглеродистых марок сталей 45, 50
принимают [(] = 20 МПа

Диаметр промежуточных валов округлим до ближайших больших стандартных
значений по ряду Ra 40.

Диаметр шпинделя в переднем подшипнике принимаем в зависимости от
мощности электродвигателя (табл. 6).

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

d1 = 5(222300 / 20 = 38 мм, принимаем d1 = 38 мм

d2 = 5(213500 / 20 = 37,6 мм, принимаем d2 = 38 мм

d3 = 5(204750 / 20 = 37 мм, принимаем d3 = 38 мм

d4 = 5(195000 / 20 = 36,5 мм, принимаем d4 = 38 мм

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

Литература

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: в 3т.

М.: Машиностроение, 1985. Т.2, 559 с.

2. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем:

проектирование металлорежущих станков; Справочник –

учебник/под ред. А. С. Проникова._ М, Машиностроение,1995.-448 с.

4. Проников А. С. Расчет и конструирование металлорежущих станков.

Учеб. для ВУЗов.- М.: Высш. Школа,- 2000.-

5. Тарзиманов Г. А. Проектирование металлорежущих станков. М.:

Машиностроение,- 1980, – 280 с.

6. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: учебник

для техн..- М Высшая школа. – ФГИПП.- 1999.- 432 с..

7.     Дунаев Леликов Курсовое проектирование деталей машин: учебник для
ВУЗов.- М Высшая школа. 1999.- 420 с.

8. Кочергин А. А, Конструирование и расчет металлорежущих станков

и станочних комплексов: Учеб. пособие для ВТУЗов.- Минск. –

Вышейш. школа. – 1991, 382 с.

9. Левятов Д.С. Расчеты и конструирование деталей машин: Учеб. для

Вузов.- М.: Высш. шк. 1985. 380 с.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист

Изм Лист № документа Подпись Дата

q!

m!

3!

3!

(m!)2

q!

(3!)2

3!

n3

n2

n1

I3 = (0 =Z5:Z6

I1 = (0 =Z1 : Z2

n4

n5

n6

n7

6

5

4

3

2

1

0

об\мин

125

160

200

250

315

400

500

6

7

4

0

1

2

3

Вал двигателя

n = 750 об/мин

i4= 1\( 2 =Z7 : Z8

I6 = 1\(3 =Z11:Z12

i2 = 1\(1 =Z3 : Z4

I5 = (0 =Z9:Z10

3

3

3

3

3

3

3

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020