4.18 Определение передаточных отношений и передаточных чисел передач

Передаточные отношения передач определяются по формуле:

где передаточное отношение передач;

φ – знаменатель частот вращения шпинделя переключаемой системой ЧПУ;

- число делений перекрываемых лучом, изображающим, соответственно, повышающие и понижающие передачи.

Из графика частот имеем m₁= –1, m₂= –5, m₃= +1, m₄= -1, и, соответственно, передаточные отношения будут равны:

4.19 Определений чисел зубьев зубчатых колес передач

Определяем числа зубьев колес табличным методом, исходя из принятой сум­мы чисел зубьев Σz ведущего и ведомого колес каждой группы передач и в зависимости от передаточного отношения i каждой передачи, (U = i при i >1 или U= 1/i при i< 1). В таблицах приведены числа зубьев меньше­го колеса передачи.

Для постоянной групповой передачи с передаточным числом U₁=1,12 принимаем суммарное число зубьев колёс равное Σz₁=76 зубьев. По таблице 4.2 [1] выбираем число зубьев колёса z₁ для Σz₁=76 зубьев:

z₁=36 зубьев, z₂= Σz₁-z₁=76-36=40 зубьев.

Для основной групповой передачи с передаточными числами U₂=1,78, и передаточным отношением i₃=1,12 принимаем суммарное число зубьев колёс равное Σz₂=80 зубьев. По таблице 4.2 [1] выбираем числа зубьев колёс z₃, z₅ для Σz₂=80 зубьев:

z₃=29 зубьев, z₄= Σz₂- z₃=80-29=51 зуб;

z₅=42 зуба, z₆= Σz₂- z₅=80-42=38 зубьев.

Для постоянной групповой передачи с передаточным отношением U₄=1,12 принимаем суммарное число зубьев колёс равное Σz₄=85 зубьев. По таблице 4.2 [1] выбираем число зубьев колёса z₁ для Σz₄=85 зубьев:

Z₇=40 зубьев, z₈= Σz₄-z₇=85-40=45 зубьев.

4.20 Кинематическая схема многоцелевого сверлильно-фрезерно-расточного станка с консольной шпиндельной бабкой с автономным шпиндельным узлом

Уравнение кинематического баланса в общем виде имеет вид:

где - минимальная, номинальная и максимальная частоты вращения электродвигателя, мин^-1;

,

,

;

- частота вращения шпинделя, мин^-1.

,

Рисунок 4.2- Кинематическая схема многоцелевого сверлильно-фрезерно-расточного станка

5 Расчет крутящих моментов на валах

5.1 Расчет крутящего момента на валу электродвигателя

где - мощность электродвигателя, кВт;

- номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1;

.

.

5.2 Расчет крутящего момента на 1-ом валу

где - мощность электродвигателя, кВт;

- КПД участка цепи от двигателя до 1-го вала;

- расчетная частота вращения на 1-ом валу, мин^-1.

где - КПД зубчатой муфты;

- КПД пары подшипников;

Расчетная частота на 1-ом валу выбирается из графика частот вращения шпинделя: .

5.3 Расчет крутящего момента на 2-ом валу

где - мощность электродвигателя, кВт;

- КПД участка цепи от двигателя до 2-го вала;

- расчетная частота вращения на 2-ом валу, мин^-1.

где - КПД зубчатой муфты;

- КПД пары подшипников;

- КПД зацепления зубчатых колес; .

Расчетная частота на 2-ом валу выбирается из графика частот вращения шпинделя: .

5.4 Расчет крутящего момента на 3-ем валу

где - мощность электродвигателя, кВт;

- КПД участка цепи от двигателя до 3-го вала;

- расчетная частота вращения на 3-ем валу, мин^-1.

где - КПД зубчатой муфты;

- КПД пары подшипников;

- КПД зацепления зубчатых колес; .

Расчетная частота на 3-ем валу выбирается из графика частот вращения шпинделя: .

5.5 Расчет крутящего момента на 4-ом валу

где - мощность электродвигателя, кВт;;

- КПД участка цепи от двигателя до 4-го вала;

- расчетная частота вращения на 4-ом валу, мин^-1.

где - КПД зубчатой муфты;

- КПД пары подшипников;

- КПД зацепления зубчатых колес;

Расчетная частота на 4-ом валу выбирается из графика частот вращения шпинделя: .

5.6 Расчет крутящего момента на шпинделе

где - мощность электродвигателя, кВт;

- КПД главного привода;

- расчетная частота вращения на шпинделе, мин^-1.

где - КПД зубчатой муфты;

- КПД пары подшипников;

- КПД зацепления зубчатых колес;

Расчетная частота на шпинделе выбирается из графика частот вращения шпинделя: .

6 Расчет передач

6.1 Расчёт постоянной косозубой зубчатой передачи

6.1.1 Исходные данные

Т₁ - расчетный крутящий момент на первом валу привода, H·м; Т₁=50,95 Н·м;

z₁ - число зубьев шестерни; z₁=36;

z₂ - число зубьев колеса; z₂=40;

u₁ - передаточное число передачи; u₁=1,12.

6.1.2 Выбор материала и термической обработки зубчатых колес

В качестве материала для зубчатых колес передачи выбираем сталь 40Х. В качестве термической обработки выбираем сквозную закалку с нагревом ТВЧ, позволяющую получить твердость зубьев 44..52HRC_э.

6.1.3 Расчет постоянной косозубой зубчатой передачи на контактную выносливость

Диаметр начальной окружности шестерни рассчитывается по формуле:

где - диаметр начальной окружности шестерни, мм;

вспомогательный коэффициент; для косозубых передач;

- расчётный крутящий момент на первом валу, Н·м; Т₁=50,95 Н·м;

коэффициент нагрузки для шестерни, равный 1,3..1,5; принимаем

- передаточное число;

отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни;

допускаемое контактное напряжение, МПа.

Допускаемое контактное напряжение для косозубых передач рассчитывается по формуле:

где допускаемое контактное напряжение, МПа;

базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, МПа;

Н·м

S_H – коэффициент безопасности; S_H = 1,1.

Отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни определяется по формуле:

где отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни;

отношение рабочей ширины венца передачи к модулю; принимаем

число зубьев шестерни; z₃=36.

Диаметр начальной окружности шестерни равен: