- •Аннотация
- •Введение
- •1 Кинематическая схема главного привода широкоуниверсального инструментального фрезерного станка
- •График частот
- •1.2 Передаточные отношения и числа передач
- •2.2 Уравнения балансов
- •4 Эскизная компоновка главного привода
- •4.1 Крутящие моменты на валах
- •4.2 Расчетные диаметры валов
- •4.2.1 Расчетные диаметры второго вала
- •4.2.2 Расчетные диаметры третьего вала
- •4.2.3 Расчетные диаметры пятого вала
- •4.2.4 Геометрические параметры горизонтального и вертикального шпинделей
- •4.3 Расчетные диаметры передач и их модули
- •4.3.1 Расчет цилиндрической прямозубой передачи и косозубых передач,,групповой передачи
- •4.3.2 Расчет постоянной цилиндрической прямозубой передачи
- •4.3.3 Расчет поликлиновой ременной передачи
- •5 Проверочный расчет наиболее нагруженного вала
- •6 Расчетные схемы действующих нагрузок на шпиндель
- •6.1 Составление расчетной схемы нагрузок на шпиндель и определение составляющих сил резания и
- •6.2 Определение составляющих сил резания и
- •6.3 Определение сил, действующих в зацеплении зубчатых колес привода шпинделя
- •7 Расчет шпинделя на жесткость
- •7.1 Составление расчетной схемы
- •7.2 Определение упругого перемещения переднего конца шпинделя
- •7.3 Определение угла поворота оси шпинделя в передней опоре
- •7.4 Сопоставление полученных и допускаемых значенийи
- •8 Регулирование натяга подшипников шпиндельных опор
- •9 Смазывание подшипников шпиндельных опор
- •10 Механизм переключения частот вращения шпинделя
- •11 Механизм зажима режущих инструментов
- •12 Технические требования к шпиндельной бабке
- •12.1 Требования, определяющие качество и точность изготовления
- •12.2 Требования к точности монтажа изделия
- •12.3 Требования к настройке и регулирования изделия
- •Прочие технические требования к качеству изделия
- •Условия и методы испытания
- •Правила эксплуатации фрезерных станков
- •Требования охраны труда к конструкции приводов станка
- •13.4 Требования охраны труда к конструкции станка
- •13.5 Требования охраны труда к органам управления станка
- •Литература
5 Проверочный расчет наиболее нагруженного вала
Для проверочного расчета вала привода используется свертка шпиндельной бабки (рисунок 5.1) и составляется расчетная схема для определения сил в зацеплении зубчатых колес, действующих на наиболее нагруженный вал шпиндельной бабки широкоуниверсального инструментального фрезерного станка (рисунок 5.2)
Рисунок 5.1 – Свертка шпиндельной бабки широкоуниверсального инструментального фрезерного станка
Рисунок 5.2 – Расчетная схема для определения сил в зацеплениях зубчатых колес, действующих на наиболее нагруженный вал шпиндельной бабки широкоуниверсального инструментального фрезерного станка
Составляются расчетные схемы третьего вала для определения изгибающих моментов и строятся эпюры изгибающих моментов в двух плоскостях, а также результирующего, крутящего и эквивалентного моментов (рисунок 5.3)
Рисунок 5.3 – Расчетные схемы вала III и эпюры изгибающих и крутящих моментов
Окружная сила в зацеплении зубчатой передачи определяется по формуле
где крутящий момент на третьем промежуточном валу,
–делительный диаметр колеса,
Радиальная сила в зацеплении зубчатой передачи определяется по формуле
где окружная сила в зацеплении
Силы в зацеплении проецируются на вертикальную и горизонтальную оси координат, затем рассчитываются проекции сил:
Окружная скорость в зацеплении зубчатой передачи определяется по формуле
где крутящий момент на третьем промежуточном валу,
–делительный диаметр колеса,
Радиальная сила в зацеплении зубчатой передачи определяется по формуле
где окружная сила в зацеплении
Силы в зацеплении проецируются на вертикальную и горизонтальную оси координат, затем рассчитываются проекции сил:
Суммарные проекции окружных и радиальных сил на вертикальную и горизонтальную оси рассчитываются по формулам:
Определяются реакции опор в двух плоскостях, для этого составляются расчетные схемы вала и записываются уравнения равновесия в виде суммы моментов всех сил относительно опор
Для вертикальной плоскости:
Для горизонтальной плоскости
Проводится проверка правильности определения реакций опор, для этого составляются уравнения равновесия в виде суммы проекций всех сил на вертикальную и горизонтальную оси координат.
Изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях:
Результирующие изгибающие моменты, приведенные в одну плоскость в сечениях под зубчатыми колесами и:
Эквивалентные моменты изгиба и кручения в опасных сечениях:
Допустимое изгибное напряжение с учетом, что материалом является 40Х:
где – расчетное допустимое изгибное напряжение, МПа;
–предел прочности, Мпа:
–масштабный фактор, учитывающий понижение прочности детали при росте ее абсолютных размеров: ;
коэффициент, учитывающий упрочнение поверхности: ;
коэффициент долговечности:
коэффициень безопасности:
эффективный коэффициент концентрации напряжений:
Диаметры третьего вала в опасном сечении под зубчатыми колесами определяются по формуле:
где эквивалентный момент, Нм:;
–допустимое напряжение изгиба материала вала,
Расчетные диаметры вала в опасном сечении меньше принятого на стадии проектирования значения внутреннего диаметра шлицевого вала , который имеет шлицевое соединение.
Прочность вала обеспечена.