Расчет и проектирование коробки скоростей к операционному токарному станку

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «СТАНКИН»

 

 

 

 

КАФЕДРА ОСНОВ КОНСТРУИРОВАНИЯ МАШИН

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: Рассчитать и спроектировать коробку скоростей к операционному токарному станку. Вариант 2/11

 

Выполнил:  студент гр. ВТ-6-1 Тулаев П.А.

Проверил: Степанов А.А.

МОСКВА 2001

					36X42 шлицы
			ЭМ
	∅35						∅35

									III
			I
					II
	∅45					∅45

∅40

Дано:

Т_выхmax = 138 H·m

n_min = 340 мин ^–1

φ = 1,41

n₀ = 1000 мин ^–1

Тип фрикционной муфты ЭМ

Тип передачи (U = 1) или муфты на выходном валу клиноремённая

Коробку установить на литой плите

Срок службы коробки t_ч = 12·10³ часов

Кинематический расчёт

 

Выбор электродвигателя

Т = 9550 ^р/_п

 

Расчётная мощность на выходе

Р_вых =

 

Р_эл’ =

 

п_общ = п²_оп· п²_пр

п_общ = 0, 995²· 0, 98²0, 990025· 0, 9604 = 0, 95082

 

Рэл’ =  (это в )

 

Тип двигателя : Тип исполнения:

4А132S6У3 М300

Р_н = 5, 5 кВт п₀ = 1000

п_п = 965 мин^-1

 

	-

 <20% - недогрузка электродвигателя

=> тип двигателя выбран правильно

 

Определение частот вращения выходного вала

п_{1 min} = 340 об/мин

п_{2 min} = n₁· φ = 340· 1,41 = 479,4 об/мин

 

Определение общих передаточных чисел

U_{общ 1, 2} = U_{пр2 13}· U_пр1

U_{общ 1} = (1) = U_пр1·U_пр2

U_{общ 2} =  (2) = U_пр1·U_пр3

 

Выбор передаточных чисел отдельных пар

U_{пр max} = 4

 

Разбиение U_общ по ступеням приводят к U_{общ min}

Здесь можно выявить следующие пары:

 =

 

Определение чисел зубьев прямозубых колёс

т.к. a_w = const

Проверка частот вращения

-

-

 

-

%

φ-

т. к. кинематика выбрана удовлетворительно

 

мм – диаметры шкивов на выходе

п_z = min

30,965>24·n_II

при Т_II и п_II ψbd = 0,3 – рассчитываемая передача

Определение мощности на валах

Р_эл = 5,5 кВт

Р_I = P_эл·η_пр·η_оп = 5,5·0,98·0,995 = 5,36 кВт

Р_II = P_I·η_пр·η_оп = 5,36·0,98·0,995 = 5,23 кВт

Р_III = P_II·η_оп·η_кл.р = 5,23·0,995·0,96 = 4,995 кВт

 

Определение частот вращения валов

n_I = n_H·= 965·= 675,5 мин^-1

n_II1 = n_I·= 675,5·= 337,75 мин^-1

n_II2 = n_I·= 675,5·= 482,499 мин^-1

n_III1 = n_II1·U = 337,75 мин^-1

n_III2 = n_II2·U = 482,499 мин^-1

 

Определение вращающих моментов

Т = 9550

Т_эл = 9550·= 9550·= 51,103 H·м

T_I = 9550·= 9550·= 75,7 H·м

T_II = 9550·= 9550·= 147,8 ≈ T_max = 138 H·м

Проектировочный расчёт валов

φ

φ =

db_I = 110·= 32,8 мм

db_II = 110·= 38,8 мм

db_III = 110·= 35,09 мм

 

Итоговая таблица

№ вала	Pi	ni	Ti	dbi
Эл	5,5	965	51,103	38
I	5,36	337,75	75,7	32,830
II	5,23	482,499	147,8	38,80
III	4,995	482,499	138	35,08

Расчёт прямозубой цилиндрической передачи

 

т.к. у шестерни Z₃ наименьшее число зубьев (z_min), то рассчитывать будем её =

 

Проектировочный расчёт

а) на контактную выносливость

d_1H = Kd·

Kd = 770 (сталь)

T_I = 75,7 Н·м

Ψbd = 0,3 – коэффициент ширины зуба

K_Hβ = 1,07 по таблице 1.5

HB > 350

> 6 (менее жёсткий вал)

Cos β = 1 т.к. прямозубая цилиндрическая передача

 

далее по таблице 6.5

Ст40х + термическая обработка, закалка в ТВЧ

σ_НР = 900 МПа

σ_FP = 230 МПа

σ_НР = σ_НР’·K_HL = 900·1 = 900МПа

N_HO = 8·10⁷ циклов

N_FO = 4·10⁶ циклов

t₁₄=t₂₄=

 

N_HE = 60·t_ч·n_I = 60·6·10³·675,5 ≈ 24·10⁷ циклов

K_HL = =  1

т.к. N_HE > N_HO, то K_HL = 1

d_IH = = мм

m_H = мм

 

б) на изгибную выносливость

m_F =

K_m = 13,8 (сталь, прямозубая)

Т_I = 75,7 H·м

Z₃ = 24

Ψbd = 0,3

У_F3 = Z₃ и “Х” = 3,92 (по таблице)

σ_Fp = σ_Fp’·K_FL

K_FL =  1

K_Fβ = 1,15 по таблице 1. 5

 

Для постоянного режима

N_FE = N_HE = 24·10⁷

т.к. N_FE>N_F0, то K_FL = 1

σ_FP = 230·1 = 230 МПа

m_F = 13,82,7мм

m_H = 2,55мм m_F = 2,7мм

ГОСТ: 2,0; 2,25; 2,5; 2,75; 3,0; 3,5…

по ГОСТ выбираем 2,75мм

 

Проверочный расчет прямозубой передачи

а) на контактную выносливость

σ_Н = Z_M·Z_H·Z_ε σ_HP

Z_M = 192 (сталь-сталь)

Z_H = 2,49 (x=0, β=0)

-

Z_ε =

ε_α = = 1,88-3,2·() = 1,68

-

Z_ε =  = 0,88

d_III =

b = ψbd·d_I = 0,3·66 = 19,8 мм (принимаем b=20)

U = 2

F_tI =

K_Hα = 1 (прямозубая передача)

K_Hβ = 1,07

K_Hv =

F_Hv = δ_H·д₀·v·b

δ_H = 0,014 (для прямозубой НВ>350 и без модификации)

д₀ = 47 (для 7 ^й степени точности)

v_I =

aw =

F_Hv = 0,014·47·2,33·19,8·= 213,5 H

K_Hv = 1+

σ_H = 192·2,49·0,88·МПа

730МПа < 900МПа

Расчет на изгибную выносливость

σ_F = У_FI·У_ε·У_β· σ_FP

У_FI = 3,92

У_ε = 1 (прямозубая)

У_β = 1 (β=0)

F_tI = 2336 H

b = 19,44 мм

m = 2,75 мм

K_Fα = 1(прямозубая)

K_Fβ = 1,15

K_Fv = 1+

F_Fv = δ_F ·д₀·v_I·b·

δ_F = 0,016 (прямые без модификации НВ>350)

F_Fv = 0,016·47·2,33·20·= 246 H

K_Fv = 1+= 1,09

σ_F = 3,92·1·1·= 205 МПа