Из структурной формулы z=3*3*2 видно, что число валов в коробке скоростей 5 (число сомножителей плюс один и плюс вал электродвигателя).

Для построения графика на одинаковом расстоянии друг от друга проводим вертикальные линии, число которых равно числу валов в приводе.

На расстоянии равном lg проводим горизонтальные линии, число которых равно числу частот вращения шпинделя плюс 2-5.

При построении графика следует учесть, что передаточные отношения понижающих передач не должны быть меньше ј, а повышающих не более 2.

1.3 Определение чисел зубьев шестерен

3.1 Определение расчетной частоты вращения шпинделя

на валах

Мощность на валах коробки скоростей определяется по формуле:

где N_Э.Д. - мощность электродвигателя;

₁ - КПД пары подшипников качения (₁=0,99);

₂ - КПД пары прямозубых цилиндрических колёс (₂=0,97),

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт.

Крутящие моменты на валах:

Н*м;

Н*м;

Н*м;

Н*м;

Н*м.

Результаты расчета сведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 - Мощности и крутящие моменты на валах

4. Расчет модулей зубчатых передач

Модуль определяется по формуле:

;

где а - межосевое расстояние;

_z - суммарное число зубьев проектируемой передачи.

Полученные значения модуля округляются до стандартных значений.

В данном курсовом проекте модули рассчитываются на ЭВМ. Исходные данные для расчета модулей приведены в табл. 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.

Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета модулей

5. Расчет диаметров валов

Диаметр вала рассчитывается по формуле:

;

где с = 1,3…1,5;

N_i - мощность на рассчитываемом валу;

n_i - частота вращения рассчитываемого вала.

В данном курсовом проекте расчет диаметров валов производится на ЭВМ.

Исходные данные для расчета в даны в табл. 5.1.

По результатам расчета диаметров валов на ЭВМ принимаем следующие значения:

для первого вала d = 25 мм;

для второго вала d = 25 мм;

для третьего вала d = 35 мм;

для четвертого вала d = 45 мм;

для пятого вала диаметр берем с базового варианта d = 70 мм.

Рис. 5.1 - Общая расчетная схема

Рис. 5.2 - Расчетная схема нагружения II-го вала

Рис. 5.3 - Расчетная схема нагружения III-го вала

Рис. 5.4 - Расчетная схема нагружения IV-го вала

Таблица 5.1 - Исходные данные для расчета диаметров валов

В приложении представлены распечатки вводы исходных данных и результаты расчета диаметра валов.

6. Расчет подшипников качения

Выбор подшипников качения ведется по динамической грузоподъемности С, определяемой по формуле:

;

где L - число оборотов за расчетный срок службы подшипников;

Р - расчетная нагрузка подшипника, Н;

С - динамическая грузоподъемность подшипника;

- коэффициент (для подшипников =3).

Расчетный срок службы подшипника в часах выражается зависимостью:

;

Расчетную нагрузку подшипника определяют по формуле:

;

где F_r - радиальная нагрузка, Н;

F_a - осевая нагрузка, Н;

x - коэффициент радиальной нагрузки;

y - коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца v=1, при вращении наружного кольца v=1,2);

k_r - коэффициент безопасности (для токарных станков k_r=1…1,2);

k_T - безразмерный температурный коэффициент.

В коробках скоростей обычно используют прямозубые колеса, поэтому формула для определения расчетной нагрузки, без учета осевых сил примет вид:

;

величина радиальной нагрузки подсчитывается по формуле:

;

где , - наибольшие по величине опорные реакции, определяемые при расчете вала.

Проведем подбор подшипников для II вала. Из распечатки расчета вала выписываем наибольшие опорные реакции G(0)=979,813 H, B₁(0)=690,197 и определяем

Н;

для определения расчетной нагрузки принимаем v=1, k_T=1,05, k=1,3, тогда:

Н;

определяем L, при известной частоте вращения n=800 об/мин (см. табл. 2.1) и задавшись L_n=16000 ч:

млн. оборотов.

Динамическая грузоподъемность:

Н.

Результаты расчета всех валов сведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 - Динамическая грузоподъемность подшипников

По расчетному значению С и принятым по приложению 2 диаметрам валов: d_II=20 мм; d_III=35 мм; d_IV=45 мм, выбираем по каталогу /3/ подшипники: №205 (С=14000); №107 (С=15900); №109 (С=21200).

7. Расчет шлицевых соединений

По каталогу /3/ производим выбор геометрических характеристик шлицевых валов. Номинальные размеры для II-го вала 6*23*28; для III-го вала 8*32*38, для IV-го вала 8*42*48. Затем производим проверочный расчет шлицевых соединений по напряжению смятия.

,

где z - число зубьев шлица;

D - наружный диаметр;

d - внутренний диаметр шлицевого соединения;

r - радиус при вершине шлицевого соединения;

l - длина шлицевого соединения;

М_кр - момент передаваемый шлицевым соединением;

[_см] - предельное допускаемое напряжение на смятие; (для нормализованной Стали 45 [_см]=150 МПа).

Для II-го вала:

;

Для III-го вала:

;

Для IV-го вала:

.

Выбранные нами шлицевые соединения проходят проверочный расчет по напряжению смятия.

8. Расчет шпоночных соединений

По каталогу /3/ для выбранных нами диаметров валов определяем геометрические характеристики шпоночного соединения. Длину шпонки выбираем из нормального ряда с таким расчетом, чтобы она была на 5…10 мм короче ступицы закрепляемой детали.

Проверяем шпоночное соединение на смятие по формуле:

;

где l_p - длина шпонки;

к - рабочая глубина в ступице.

Для V-го вала:

.

Шпоночные соединения удовлетворяют проверочному расчету по напряжению смятия.

Литература

Киреев Г.И. Комплексный расчет коробок скоростей металлорежущих станков на ЕС-ЭВМ: указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 0501. Часть I. - Ульяновск: УлПИ, 1984. - 43 с.

Шестернинов А.В., Горшков Г.М., Филиппов Д.Ю. Расчет приводов подач металлорежущих станков. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 1201. - Ульяновск: УлПИ, 1992. - 48 с.

Дунаев П.Ф., Лешков О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для техн. спец. Вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М: Высш. шк., 1998. - 447 с.

Размещено на Allbest.ru