Белорусский национальный технический университет
Кафедра "Металлорежущие станки и инструменты"
Курсовая работа по дисциплине "Технологическое оборудование"
На тему: "Разработка конструкции главного привода резьбофрезерного станка"
Минск 2018
Исходные данные: эффективная мощность резания - 3,8 кВт; номинальная частота вращения электродвигателя - 2800 об/мин; максимальная частота вращения шпинделя - 1600 об/мин; минимальная частота вращения шпинделя - 63 об/мин; число ступеней - 3; станок-прототип - 5Б63.
Целью данного курсового проектирования является разработка конструкции главного привода резьбофрезерного станка со ступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя.
В работе описывается особенности компоновки резьбофрезерного станка-прототипа. Выполняется определение мощности главного привода и выбор двигателя, кинематический расчет главного привода, кинематической схемы проектируемого главного привода резьбофрезерного станка в двух проекциях c ее описанием и его уравнение кинематического баланса резьбофрезерного станка. Расчет крутящих моментов на валах и шпинделе. Проектный расчет зубчатых передач, валов и шпинделя. Выбор патентной конструкции шпиндельного узла. Расчетная схема действующих нагрузок на валы. Расчетная схема и расчет нагрузок на шпиндель. Расчет шпиндельного узла на жесткость. Регулирование натяга подшипников шпиндельных опор и смазывание опор. Механизмы переключения частот вращения шпинделя. Обоснование технических требований. Технико-экономические показатели.
Содержание
1 Описание особенности компоновки резьбофрезерного станка-прототипа 6
2 Определение мощности главного привода и выбор двигателя 7
3 Кинематический расчет главного привода 8
3.1 Расчёт диапазона регулирования частот вращения шпинделя………………….8
3.2 Расчёт знаменателя геометрического ряда частот вращения шпинделя……….8
3.3 Округление знаменателя геометрического ряда до стандартного значения….8
3.4 Расчёт промежуточных значений частот вращения шпинделя………………....8
3.5 Округление частоты вращения шпинделя до стандартного значений……….…8
3.6 Оптимизация структурной формулы множительной структуры………………..9
3.7 Определение числа делений, изображающих частоту вращения электродвигателя………………………………………………………………………..9
3.8 Разбивка числа делений, изображающих частоту вращения электродвигателя, на отдельные групповые передачи……………………………….9
3.9 Построение графика частот главного привода со ступенчатым регулированием…………………………………………………………………………10
3.10 Определение передаточных отношений и передаточных чисел зубчатых передач…………………………………………………………………………………..10
3.11 Подбор чисел зубьев зубчатых передач…………………………………………11
4 Кинематическая схема проектируемого главного привода резьбофрезерного станка в двух проекциях с её описанием и уравнением кинематического баланса……………………………………………………………………………….……13
5 Расчет крутящих моментов на валах и шпинделе…………………………………….16
5.1 Расчет крутящего момента на валу электродвигателя…………………………..16
5.2 Расчет крутящего момента на валах привода…………………………………….16
5.2.1 Расчет крутящего момента на первом валу привода…………………………...16
5.2.2 Расчет крутящего момента на втором валу привода…………………………...16
5.2.3 Расчет крутящего момента на третьем валу привода…………………………..17
5.3 Расчет крутящего момента на шпинделе………………………………………….17
6 Проектный расчет зубчатых передач ………………………………………………….18
6.1 Расчет цилиндрической прямозубой постоянной передачи z1-z2……………18
6.1.1 Исходные данные…………………………………………………………..…….18
6.1.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки………..….18
6.1.3 Проектный расчет прямозубой постоянной передачи z1-z2 на контактную выносливость зубьев…………………………………………………………….……..18
6.1.4 Проектный расчет прямозубой постоянной передачи z1-z2 на выносливость при изгибе………………………………………………………………………………19
6.1.5 Определение модуля прямозубой постоянной передачи z1-z2……………19
6.1.6 Расчет геометрических параметров прямозубой постоянной передачи……..19
6.2 Проектный расчет цилиндрических прямозубых передач z3-z4 , z5-z6 , z7-z8 и z9-z10 групповых передач………………………………..........……20
6.2.1 Исходные данные………………………………………………………………...20
6.2.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки……………20
6.2.3 Проектный расчет прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи на контактную выносливость зубьев……………………………………………………..20
6.2.4 Проектный расчет прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи на выносливость при изгибе……………………………………………………………...21
6.2.5 Определение модуля прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи…..22
6.2.6 Расчет геометрических параметров прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи…………………………………………………………………………...........22
6.3 Проектный расчет цилиндрических прямозубых передач z11-z12 и z13-z14 групповых передач………………………………………………………..………23
6.3.1 Исходные данные…………………………………………………………….......23
6.3.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки……………24
6.3.3 Проектный расчет прямозубой передачи z11-z12 групповой передачи на контактную выносливость зубьев……………………………………………………..24
6.3.4 Проектный расчет прямозубой передачи z11-z12 групповой передачи на выносливость при изгибе……………………………………………………………………...…25
6.3.5 Определение модуля прямозубой передачи z11-z12 групповой передачи.25
6.3.6 Расчет геометрических параметров прямозубой передачи z11-z12 групповой передачи……………………………………………………………………25
7 Проектный расчет валов и шпинделя…………………………………………………27
7.1 Проектный расчет диаметров первого вала………………………………………27
7.2 Проектный расчет второго вала……………………………………………………27
7.3 Проектный расчет третьего вала…………………………………………………..28
7.4 Расчет геометрических параметров шпинделя……………………………………28
8 Выбор патентной конструкции шпиндельного узла………………………………….30
9 Эскизная компоновка привода…………………………………………………………35
10 Расчетная схема действующих нагрузок на валы…………………………………...36
11 Расчетная схема и расчет нагрузок на шпиндель……………………………………38
11.1 Составление расчетной схемы нагрузок на шпиндель и определение составляющих сил резания РZ и Py 38
11.2 Определение сил, действующих в зацеплении зубчатых колес привода шпинделя 39
12 Расчет шпиндельного узла на жесткость 41
12.1 Составление расчетной схемы шпинделя на жесткость 41
12.2 Определение упругого перемещения переднего конца шпинделя 41
12.3 Определение угла поворота шпинделя в передней опоре 46
12.4 Сопоставление полученных и допускаемых значений δ и θ 47
13 Регулирование натяга подшипников шпиндельных опор 48
14 Смазывание шпиндельных опор 50
15 Механизмы переключения частот вращения шпинделя 52
16 Обоснование технический требований 54
16.1 Требования, определяющие качество и точность изготовление 54
16.2 Требование к точности монтажа изделия 54
16.3 Требование к настройке и регулирование изделия 54
16.4 Прочие технические требование к качеству изделия 54
16.5 Условия и методы испытания 55
16.6 Требования смазыванию изделия 55
16.7 Требования по эксплуатации изделия 55
17 Технико-экономические показатели 56
17.1 Основные показатели экономического обоснования проекта 56
17.2 Методика оценки проекта инновационного оборудования 56
17.3 Основные технико-экономические показатели проекта 59
18 Охрана труда 60
18.1 Общие требования безопасности 60
18.2 Требования безопасности перед началом работы 60
18.3 Требования безопасности во время работы 60
18.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях 61
18.5 Требования безопасности по окончании работы 61
Литература 62
Спецификация…………………………………………………………………………….67
