Оборудование МС производства и ср-ва автоматизации

Содержание

Слайд 2

Литература Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. пособие для студентов вузов. –

Литература

Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. пособие для студентов вузов. – 3-е

изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1982. – 351 с., ил.
Детали и механизмы металлорежущих станков // Под. ред. Д.Н. Решетова. Т2. М.: Машиностроение, 1972. – 520 с.
Детали машин: атлас конструкций. Учеб. пособ. для вузов / Под ред. Д.Н. Решетова, М.: Машиностроение, 1979. – 367 с.
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1978. – 352 с., ил.
Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Высш. шк., 1990. – 399 с., ил.
Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. пособ. для вузов.- Мн.: Выш. Шк., 1991.- 382 с.
Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988. 416 с.: ил.
Орликов М.Л., Федоренко И.Г., Шишкин В.Н. Металлорежущие станки. Курсовое и дипломное проектирование: учеб. пособ. – К.: Вища шк, 1987. – 152 с.
Проников А.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков.М.: Высш. шк., 1968 - 431 с.
Тарзиманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1980. – 288 с.
11.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособ. для техникумов. – М.: Высш. шк., 1991 – 432 с.
Слайд 3

Некоторые требования к оформлению проекта Министерство образования и науки Российской Федерации

Некоторые требования к оформлению проекта

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное

автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный профессионально-педагогический университет»
Филиал в г. Омске
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ ТОКАРНОГО СТАНКА
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Оборудование отрасли»
050501.65.№вар.
Исполнитель
студент гр. Ом-413 СТО С.В. Иванов
Руководитель
Доцент Д.Г. Мирошин
Нормоконтроль
Доцент Д.Г. Мирошин
Омск, 2012

Шифр проекта:
На титульном листе:
050501.65.№вар
На последующих листах:
050501.65.№вар.ПЗ
На чертеже развертки валов
050501.65.№вар.01
На чертеже свертки валов
050501.65.№вар.02
На спецификации
050501.65.№вар.01

Слайд 4

Некоторые требования к оформлению проекта Штампы На листе содержания – форма

Некоторые требования к оформлению проекта

Штампы
На листе содержания – форма 2
На листах

чертежей – форма 1
На листах ПЗ – форма 2а
Слайд 5

Разделы курсового проекта Кинематический расчет коробок скоростей Силовой расчет коробок скоростей

Разделы курсового проекта

Кинематический расчет коробок скоростей
Силовой расчет коробок скоростей
Проектные расчеты коробки

скоростей
- расчет зубчатых передач
- расчет валов
- расчет шпинделя
- выбор и расчет долговечности подшипников
- расчет шпоночных соединений
Конструирование коробки скоростей
- конструирование корпусов
- конструирование шпиндельных узлов
- конструирование валов
- выбор системы смазки и конструирование смазочных устройств
Вычерчивание коробки скоростей
Слайд 6

Проектный расчет Расчет зубчатых передач Методика расчета зубчатых передач соответствует требованиям

Проектный расчет Расчет зубчатых передач

Методика расчета зубчатых передач соответствует требованиям ГОСТ 16530-70,

81345-75. 16532-70 и РТМ2 Н45-1-80 «Расчет на прочность цилиндрических зубчатых колес с учетом условий работы современных автоматизированных станков».
Расчет выполняется в два этапа:
1) проектный расчет;
2) проверочный расчет.
Слайд 7

Расчет зубчатых передач Выбор материала зубчатых колес Средне напряженные колеса коробок

Расчет зубчатых передач Выбор материала зубчатых колес

Средне напряженные колеса коробок скоростей, работающие

без больших перегрузок и ударов, например, в легких и средних токарных и сверлильных станках, рекомендуется изготовлять из стали 40Х с закалкой ТВЧ. Объемную закалку применяют для слабонагруженных и мелкомодульных колес.
Для напряженных колес при динамических нагрузках выбирают цементируемые стали типа 18ХГТ.
При значительных динамических нагрузках импульсного характера, например, для фрезерных станков, целесообразно применение хромоникелевых сталей типа 12ХН3А, 35ХМ, 40ХН.
Слайд 8

Характеристики материалов зубчатых колес

Характеристики материалов зубчатых колес

Слайд 9

Расчет зубчатых передач расчет допускаемых напряжений Расчет допускаемого напряжения изгиба выполняют

Расчет зубчатых передач расчет допускаемых напряжений

Расчет допускаемого напряжения изгиба выполняют по формуле:
где:

σFlimb – предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базовому числу циклов нагружения N, определяется в зависимости от марки стали и ее характеристик по табл. 4;
SF – коэффициент безопасности, равен 1,7...2,2 (большее значение для литых заготовок);
КFc – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки на зубьях, при одностороннем действии КFc = 1, двустороннем КFc = 0,7...0,8.
КFL – коэффициент долговечности;
Допускаемые контактные напряжения определяют по формуле:
где: σFlimb - предел контактной усталости поверхностей зубьев, в мПа; соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений (табл.5.);
SH - коэффициент безопасности (табл. 5);
ZR - коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев;
ZV - коэффициент, учитывающий окружную скорость передачи;
При приближенном расчете принимают ZR =1; ZV =1.
КHL - коэффициент долговечности:
Слайд 10

Расчет зубчатых передач расчет модуля зубчатых колес Для каждой элементарной коробки

Расчет зубчатых передач расчет модуля зубчатых колес

Для каждой элементарной коробки принимают число

зубьев zi ведущей шестерни базовой передачи (наименьшего по числу зубьев колеса элементарной коробки) из предварительного кинематического расчета методом наименьшего кратного. Для обеспечения достаточной толщины стенки втулок шестерен целесообразно назначить zi ≥20.
Определяют модуль mi зубчатого колеса каждой элементарной коробки.
Расчет выполняется для ведущей шестерни базовой передачи по формуле:
где: zi – число зубьев рассчитываемой шестерни;
Ψ – коэффициент ширины зубчатого венца Ψ=6÷10, для предварительного расчета принимать Ψ =8;
YFi – коэффициент, учитывающий форму зуба рассчитываемой шестерни, принимается по табл.10.
TFi – расчетный крутящий момент по напряжениям изгиба на валу рассматриваемой шестерни, Н·м;
σFp – допускаемое напряжение изгиба, МПа.
Расчетный крутящий момент:
где: Тimax – максимальный крутящий момент на валу рассчитываемой шестерни;
КFV – коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, принимается по табл.9., на стадии проектного расчета – для 7-й степени точности (К =1,2);
КFβ – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, выбирается по табл.8., на стадии проектного расчета – для 7-й степени точности, расположение передачи относительно опор принимается по кинематической схеме.
Слайд 11

Значения коэффициентов KFβ, KНβ для прямозубых колес

Значения коэффициентов KFβ, KНβ для прямозубых колес

Слайд 12

Значения коэффициентов KFV, KНV для прямозубых колес

Значения коэффициентов KFV, KНV для прямозубых колес

Слайд 13

Проверка прочности втулки ведущих шестерен базовой передачи Для обеспечения равнопрочности втулки

Проверка прочности втулки ведущих шестерен базовой передачи

Для обеспечения равнопрочности втулки

насадного колеса шлицевому соединению его с валом (наиболее распространенному в коробках скоростей современных станков) необходимо, чтобы толщина стенки втулки была не менее 2m:
где: mi, zi, di – соответственно модуль, число зубьев и наружный диаметр вала ведущей шестерни базовой передачи.
Если это условие не выполняется, принимаемое число зубьев увеличивают при неизменном модуле.
Слайд 14

Проверка условия свободного переключения блоков Необходимо гарантировать зазор между цилиндрами выступов

Проверка условия свободного переключения блоков

Необходимо гарантировать зазор между цилиндрами выступов колес

z5 и z4 при переключении блока влево (в этом случае свободное переключение блока вправо также будет гарантировано, т.к. z1z3 – z5 ≥ 5.
Слайд 15

Проверочный расчет зубчатых передач Расчет проводят на выносливость по напряжениям изгиба

Проверочный расчет зубчатых передач

Расчет проводят на выносливость по напряжениям изгиба и

контактным напряжениям для ведущих шестерен базовых передач по формуле:
- по напряжениям изгиба.
- по контактным напряжениям.
где: σF и σH – расчетные напряжения изгиба и контактное, МПа;
σFр и σHр – допускаемые напряжения;
mi, zi, bi – соответственно модуль, число зубьев и ширина венца рассчитываемой шестерни i-й передачи, принимаются из проектного расчета;
YFi – коэффициент, учитывающий форму зуба рассчитываемой шестерни;
uфi - фактическое передаточное число рассчитываемой передачи; равно обратной величине передаточного отношения (отношению чисел зубьев ведомого колеса к ведущему); для базовых передач uфi >1;
aWi - межосевое расстояние рассчитываемой элементарной коробки, мм.;
Слайд 16

Расчет параметров зубчатых колес Диаметр делительной окружности: di=m·z, мм, где: m,

Расчет параметров зубчатых колес

Диаметр делительной окружности:
di=m·z, мм,
где: m, мм – стандартный

модуль;
zi – число зубьев
Диаметр окружности выступов:
da=di+2m, мм
Диаметр окружности впадин:
df=di+2,5m, мм
Ширина венца колеса:
bw= ψ·m, мм,
 где: ψ=6…10 – коэффициент ширины зуба (п.4.3.1).
Межосевое расстояние определяется для каждой пары валов по формуле:
где: dш, dк – делительные диаметры шестерни и колеса, мм
Слайд 17

Расчет валов Основными критериями работоспособности валов являются прочность и жёсткость В

Расчет валов

Основными критериями работоспособности
валов являются прочность и жёсткость
В курсовом проекте

выполняется прочностной расчёт для одного из валов коробки скоростей.
Порядок расчёта вала:
Предварительный расчёт.
Конструктивное оформление вала включающее: монтаж подвижных и неподвижных блоков колёс, выполнение шлицев и шпоночных пазов, размещение и конструктивное решение опор.
Замеры расстояний между опорами и колёсами находящихся в зацеплении. Для расчёта принять работу вала при минимальных частотах вращения.
Выполнение свёртки, с целью установления расположения полюсов зацепления колёс.
Составление расчётных схем.
Определение реакций в опорах.
Построение эпюр крутящих и изгибающих моментов.
Выполнение проверочного расчёта на сложное сопротивление.
Слайд 18

Расчет валов В прямозубой передаче силу нормального давления возможно представить в

Расчет валов

В прямозубой передаче силу нормального давления возможно представить в виде

двух составляющих:
тангенциальной силы Ft=2⋅Ti⋅103/di, H
радиальной силы Fr=Ft⋅tgα=Ft⋅0,36, H
Для проверяемого на прочность сечения рассчитывают суммарный изгибающий момент Mz и эквивалентный момент Мэ.
Коэффициент α=0,75 при неизменном направлении крутящего момента, α=1,0, если направление крутящего момента меняется.
Оценка прочности выполняется по формуле
σи=Мэ/W≤[σ]и
Допускается, в целях упрощения, рассчитывать шлицевые валы по внутреннему диаметру, и не учитывать ослабление вала шпоночным пазом.
Слайд 19

Допускаемые напряжения [σ]и для стальных валов

Допускаемые напряжения [σ]и для стальных валов

Слайд 20

Уточнённый расчёт вала Построение эпюр нагрузок на вал. Расстояния между опорами,

Уточнённый расчёт вала

Построение эпюр нагрузок на вал.
Расстояния между опорами, линиями действия

сил определяются исходя из эскизной компоновки коробки скоростей
Углы наклона линий действия сил также определяются из эскизной компоновки свертки коробки скоростей
Слайд 21

Уточнённый расчёт вала Для опасного сечения вала рассчитывают величину суммарного изгибающего

Уточнённый расчёт вала

Для опасного сечения вала рассчитывают величину суммарного изгибающего МΣ

и приведенного Мп моментов:
Для валов коробок скоростей обычно используют стали 45 и 40Х с нормализацией, улучшением, а в ответственных случаях с закалкой.
Момент сопротивления W вала в расчетном сечении определяют по формуле:
где d – диаметр вала в расчетном сечении, мм. Шлицевые валы рассчитывают по внутреннему диаметру.
Зная величину приведенного момента Мп и момента сопротивления W, находят расчетные напряжения σи и сравнивают его с допускаемым:
В случае необходимости выполнения расчетов с достаточно точным учетом концентрации напряжений коэффициент безопасности можно принимать равный 1,3 -1,5.
Слайд 22

Расчет шпинделя на жесткость Приближённый расчёт шпинделя сводится, как правило, к

Расчет шпинделя на жесткость

Приближённый расчёт шпинделя сводится, как правило, к расчёту

на жёсткость при изгибе или при кручении, и лишь для тяжелонагруженных шпинделей производят проверочный расчёт на прочность.
Расчёт на жёсткость при изгибе выполняют для шпинделей токарных, револьверных, фрезерных станков.
Расчёт сводится к определению величины y прогиба переднего конца шпинделя и угла θ поворота оси шпинделя в передней опоре.
Слайд 23

Расчет шпинделя на жесткость

Расчет шпинделя на жесткость

Слайд 24

Расчет шпинделя на жесткость Схемы компоновки шпиндельных узлов сводятся к двум

Расчет шпинделя на жесткость

Схемы компоновки шпиндельных узлов сводятся к двум вариантам

Тип

опор шпинделя

Расчетная схема

Расчетные формулы

Угол поворота

Прогиб

Угол поворота

Прогиб

Q = 0

Слайд 25

Конструирование коробки скоростей Компоновка коробки Компактная по длине Компактная по сечению

Конструирование коробки скоростей Компоновка коробки

Компактная по длине Компактная по сечению

Слайд 26

Конструкции валов коробки скоростей и их опор Плавающая опора Фиксированная опора Уплотнение

Конструкции валов коробки скоростей и их опор

Плавающая опора

Фиксированная опора

Уплотнение

Слайд 27

Способы закрепления внутреннего кольца подшипника на валу

Способы закрепления внутреннего кольца подшипника на валу

Слайд 28

Способы закрепления наружных колец подшипников в корпусе

Способы закрепления наружных колец подшипников в корпусе

Слайд 29

Конструирование входного вала

Конструирование входного вала

Слайд 30

Конструирование неподвижных зубчатых колес и передвижных блоков колес При конструировании зубчатых

Конструирование неподвижных зубчатых колес и передвижных блоков колес

При конструировании зубчатых колес

следует предварительно рассчитать следующие параметры: наружный (dст) и внутренний диаметр (d) ступицы, длину ступицы (Lст), толщину диска (С) и диаметры отверстий (D) на диске для колес большого диаметра.
Внутренний диаметр ступицы (d) принимается равным расчетному диаметру посадочной поверхности вала.
Наружный диаметр ступицы (dст) рассчитывается по формуле:
 dст = 1,55× d, мм;
Длина ступицы (Lст) рассчитывается по формуле:
 Lст = (1,0 – 1,2) × d,мм
Толщина диска (С) рассчитывается по формуле: 
C = 0,5 (2,2 m + 0,05 b + 0,3 d), мм
Диаметры отверстий на диске для колес большого диаметра D= 25 мм, а их количество принимается равным 4 – 6 отв.
Слайд 31

Конструктивные варианты передвижных блоков

Конструктивные варианты передвижных блоков

Слайд 32

Конструирование шпиндельных узлов Материалы шпинделей

Конструирование шпиндельных узлов

Материалы шпинделей

Слайд 33

Рекомендации по проектированию конструкции шпинделя Приводные зубчатые колёса располагать максимально близко

Рекомендации по проектированию конструкции шпинделя

Приводные зубчатые колёса располагать максимально близко к

опорам.
Расстояние между опорами выбирают в пределах четырёх – пяти диаметров шпинделя в передней опоре.
Длина консоли от передней опоры до крайнего торца шпинделя или инструмента не более 0,5-0,3 расстояния между опорами.
Сокращать число переходов, шпонок и резьбы в межопорной части шпинделя.
Все поверхности шлифовать, особенно при nшп>1000 об/мин.
Не рекомендуется размещать на шпинделе более двух колёс.
Слайд 34

Выбор конструктивного варианта шпиндельного узла Конструкцию шпинделей определяют следующие условия: -

Выбор конструктивного варианта шпиндельного узла

Конструкцию шпинделей определяют следующие условия:
- размер шпинделя

и расстояние между опорами, наличие осевого отверстия в шпинделе;
- расположение приводных деталей на шпинделе (зубчатых колес, шкивов);
- тип подшипников шпинделя
- способ крепления приспособления или инструмента на шпинделе.
Передние концы шпинделей предназначены для установки инструмента, они стандартизированы и их конструкция и основные размеры.
Передние концы шпинделей воспринимают радиальную и осевую нагрузку, поэтому их конструкция должна обеспечивать высокую точность позиционирования шпинделя в подшипниках.
Слайд 35

Выбор конструктивного варианта шпиндельного узла

Выбор конструктивного варианта шпиндельного узла

Слайд 36

Способы создания предварительного натяга подшипников шпинделя

Способы создания предварительного натяга подшипников шпинделя

Слайд 37

Способы фиксации регулировочных гаек и втулок на шпинделях

Способы фиксации регулировочных гаек и втулок на шпинделях

Слайд 38

Уплотнения подшипниковых узлов Уплотнения шпиндельных узлов служат для того, чтобы защищать

Уплотнения подшипниковых узлов

Уплотнения шпиндельных узлов служат для того, чтобы защищать подшипники

шпинделя от проникновения грязи, пыли и влаги, а также для препятствия вытеканию смазки из подшипника.
У быстроходных шпинделей устраивают исключительно бесконтактные уплотнения. Лабиринтные уплотнения являются в большинстве случаев достаточно эффективными. Для надежной их работы желательно, чтобы радиальный зазор в уплотнении не был больше 0,2—0,3 мм. В шпин­дельных узлах, работающих в тяжелых (по загрязнению) условиях, лабиринты заполняют консистентной смазкой
Слайд 39

Уплотнения подшипниковых узлов

Уплотнения подшипниковых узлов

Слайд 40

Разработка развертки и свертки коробки скоростей

Разработка развертки и свертки коробки скоростей

Слайд 41

Конструирование корпусов коробок скоростей Корпус коробки скоростей ТВС Корпус коробки скоростей ГФС Корпус коробки скоростей ВСС

Конструирование корпусов коробок скоростей

Корпус коробки скоростей ТВС
Корпус коробки скоростей ГФС
Корпус коробки

скоростей ВСС
Слайд 42

Конструирование механизмов переключения скоростей

Конструирование механизмов переключения скоростей

Слайд 43

Конструирование механизмов переключения скоростей

Конструирование механизмов переключения скоростей

Слайд 44

Конструирование механизмов переключения скоростей

Конструирование механизмов переключения скоростей

Слайд 45

Конструирование механизмов переключения скоростей

Конструирование механизмов переключения скоростей

Слайд 46

Конструирование механизмов переключения скоростей

Конструирование механизмов переключения скоростей

Слайд 47

Конструирование механизмов переключения скоростей

Конструирование механизмов переключения скоростей

Слайд 48

Конструирование механизмов переключения скоростей

Конструирование механизмов переключения скоростей

Слайд 49

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств Последовательная система смазки

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств

Последовательная система смазки

Слайд 50

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств Циркуляционная смазка применяется в

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств

Циркуляционная смазка применяется в первую

очередь для шпиндельных узлов, работающих при напряженных режимах (значительные числа оборотов, высокие нагрузки). Циркуляционная система смазки включает в себя систему охлаждения смазки. В большинстве станков система циркуляционной смазки — общая для шпинделя и коробок скоростей. Поскольку радиально-упорные подшипники (шариковые и ро­ликовые) производят насосное действие, смазку следует подавать в зону всасывания. При выходе смазки из нижнего подшипника она поступает в ванну с хорошим уплотнением.
Капельная смазка. Дозировка объема поступающей в подшип­ник смазки осуществляется с помощью игольчатых капельных или фитильных капельных масленок. При капельной смазке тепловыделение в подшипниках неве­лико и поэтому ее широко применяют для смазки цилиндророликовых подшипников шпиндельных узлов. При капельной смазке масло из подшипника обычно стекает в общую систему смазки станка и для смазки подшипников шпин­деля повторно не используется.
Слайд 51

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств Импульсная система смазки

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств

Импульсная система смазки

Слайд 52

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств Смазка масляным туманом. Достоинства

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств

Смазка масляным туманом. Достоинства этой

смазки заклю­чаются в том что в подшипники подается малое количество смазки, осу­ществляется интенсивное охлаждение подшипника сжатым воз­духом, избыточное давление воздуха в подшипнике препятст­вует проникновению в подшипники внешнего загрязнения, подшипники постоянно и равномерно обеспечиваются смазкой. Масляный туман образуется с помощью специальных прибо­ров — туманообразователей.
Смазка впрыскиванием. Для смазки подшипников, работающих в особо напряженных условиях (очень высокие числа оборотов, высокие температуры), применяется смазка впрыскиванием.
Слайд 53

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств Вид системы смазки на чертеже

Выбор систем смазки и конструирование смазочных устройств

Вид системы смазки на чертеже

Слайд 54

Вычерчивание коробки скоростей Чертеж развертки

Вычерчивание коробки скоростей Чертеж развертки

Слайд 55

Вычерчивание коробки скоростей Чертеж свертки

Вычерчивание коробки скоростей Чертеж свертки

Слайд 56

Вычерчивание коробки скоростей На обоих чертежах коробки скоростей чертеже должны быть

Вычерчивание коробки скоростей

На обоих чертежах коробки скоростей чертеже должны быть указаны:
-

номера позиций составных частей коробки;
- габаритные размеры коробки;
- размеры, предельные отклонения и другие параметры, которые должны быть выполнены или проконтролированы по данному сборочному чертежу.
- технические требования;
- техническая характеристика (при необходимости).