Курсовой проект «Расчет и конструирование станков»

Кинематический расчет

1.1. Построение графика частот вращения привода главного движения базового станка

Рис. 1. График частот вращения базового станка
1.2. Разработка структурной формулы проектируемого привода с обоснованием и выбором оптимального варианта

Для выбора оптимального варианта структурной формулы проведем анализ двух вариантов структурных сеток проектируемого привода. Построенную структурную сетку анализируем на возможность ее использования по следующему критерию: для приводов главного движения φ^х ≤ 8, где х – расстояние в форме φ между двумя лучами, исходящими из одной точки в каждой группе передач.

Диапазон регулирования скоростей вращения шпинделя определяем по формуле:
; .
Число ступеней привода главного движения определяем по формуле при знаменателе ряда φ =1,26:
; , принимаем Z =20.


Вариант 1

Z= 3₁·2₃·2₆·2₈ – 4 =20.

Рис. 2. Структурная сетка для варианта 1.

Вариант 2

Z= 4₁·3₄·2₈ – 4 =20.

Рис. 3. Структурная сетка для варианта 2.

Проанализировав полученные варианты, выбираем оптимальным вариантом вариант 2, так как для сокращения коробки скоростей из всех двух вариантов он наиболее простой.

1.3. Разработка кинематической схемы проектируемого привода

Рис. 4. Кинематическая схема проектируемого привода

1.4. Построение структурной сетки проектируемого привода

Структурная сетка состоит из вертикальных линий, по количеству равных числу групп передач плюс единица, и горизонтальных линий, по количеству равных числу передач проектируемого привода, где каждое горизонтальное поле соответствует φ.

Z= 4₁·3₄·2₈ – 4 =20; φ =1,26.

Рис. 5. Структурная сетка проектируемого привода

1.5. Выбор типа и частоты вращения двигателя

По ГОСТ 19523-74 выбираем трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель АИР132М4 с мощностью N_дв = 11 кВт и синхронной частотой вращения n_дв = 1500 об/мин.

1.6. Построение графика частот вращения проектируемого привода

Для построения графика частот вращения вычерчиваем сетку вертикальных и горизонтальных линий подобно структурной сетке. Число вертикальных линий равно числу валов.

Число горизонтальных линий остается равным числу передач или может быть увеличено, если электродвигатель привода имеет частоту вращения выше, чем n_max.



Рис. 6. График частот вращения

Расчетную частоту вращения шпинделя принимаем n_рас = 160 об/мин как частоту, расположенную на третьей части ряда скоростей начиная от n_min.

1.7. Определение передаточных отношений и расчет чисел зубьев шестерен

Наклон луча на графике частот вращений определяет передаточное отношение i передачи в форме φ_n, где n – число горизонтальных полей, которые пересекает этот луч, идущий вверх или вниз от горизонтали. Передаточное отношение горизонтального луча равно φ⁰, идущего вверх – φⁿ, идущего вниз – .

В станкостроении накладываются ограничительные условия на величины i для избежания чрезмерно больших диаметров колес в коробках:
для коробок скоростей i_пов ≤ 2 и i_пон ≥ .
Расчет чисел зубьев в группах произведем способом наименьшего кратного, суть которого заключается в том, что передаточные отношения передач в группе заменяются простыми дробями и находится наименьшее кратное К этих дробей. Затем находится сумма зубьев группы по формуле: Σz=K·E; , где z_min =18 – наименьшее число зубьев шестерни, К – наименьшее общее кратное, f_i и g_i – соответственно числитель и знаменатель дроби меньшего передаточного отношения.


Для 1-й группы передач (ременная передача):
i₁= ; Принимаем диаметры шкивов D₂ = 80 мм, D₃ = 150 мм.
Для 2-й группы передач:
i₂= ; f₂+g₂=2;
i₃= ; f₃+g₃=9; K=18; ;
i₄= ; f₄+g₄=18; принимаем Е=3
i₅= ; f₅+g₅=3;
Σz=K·E =18·3=54;
z₄= ; z₅=54-27=27;
z₆= ; z₇=54-24=30;
z₈= ; z₉=54-21=33;
z₁₀= ; z₁₁=54-18=36.
Для 3-й группы передач:
i₆= ; f₆+g₆=3; K=18; ,
i₇= ; f₇+g₇=9; принимаем Е=4
i₈= ; f₈+g₈=18;
Σz=K·E =18·4=72;
z₁₂= ; z₁₃=72-48=24;
z₁₄= ; z₁₅=72-32=40;
z₁₆= ; z₁₇=72-20=52.


Для 4-й группы передач:
i₉= ; f₉+g₉=3; K=18; ,
i₁₀= ; f₁₀+g₁₀=18; принимаем Е=4
Σz=K·E =18·4=72;
z₁₈= ; z₁₉=72-48=24;
z₂₀= ; z₂₁=72-20=52.

1.8. Составление уравнений кинематического баланса проектируемого привода и расчет действительных частот вращения шпинделя

После подсчета всех чисел зубьев передач проводится подсчет всех действительных значений величин чисел оборотов путем составления уравнения кинематического баланса, начиная от электродвигателя до шпинделя.

1.9. Расчет допустимой погрешности частот вращения и фактических погрешностей на всех ступенях

Отклонение действительного значения от табличного, взятого по нормали Н11-1, не должно превышать величины:

[Δn] = ±10(φ – 1) % = ±10(1,26 – 1) % =2,6%.
Погрешность подсчитывается по формуле:
,
где n_Н – число оборотов, взятое по нормали Н11-1;
n_Ф – фактическое число оборотов.
























Таким образом, все отклонения частот вращения шпинделя не превышают допустимую погрешность, следовательно, нет необходимости в коррекции передаточных отношений, и привод будет обеспечивать заданную кинематическую точность.

2.