Проект токарно-винторезного станка с разработкой привода вращательного движения и конструкции шпиндельного узла

   Федеральное Агентство РФ по Образованию 

   Кубанский Государственный Технологический  Университет 

   Кафедра СУиТК 
 
 

   ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА  

   к курсовой работе 

       по дисциплине: «Конструирование, моделирование, САПР и испытание технологического оборудования»

       на тему: «Проект токарно-винторезного станка с разработкой привода вращательного движения и конструкции шпиндельного узла» 

       Выполнил: студент  Борисенко А.С __________________________________

                           группы  07-М-АП1_____________________ 

       Допущен к защите ________________

       Консультант курсовой работы _______________________________________

       Нормоконтролёр _________________________________________________

       Защита ___________________      Оценка  ______________

      Члены комиссии ____________________________

                                   ____________________________

                                   ____________________________

     

     Краснодар 2011 
 
Реферат 

     Количество  страниц: 46

     Количество  рисунков: 31

     Количество  таблиц: 7

     Количество  источников: 5

     Количество листов формата А1: 3 

     Основные  термины, используемые в курсовой работе: привод, множительная структура, структурная формула, структурная сетка, график частот вращения, диапазон регулирования, вал, шестерня, крутящий момент, шпиндель.

     В данной курсовой работе производится расчет кинематической структуры привода главного движения токарно-винторезного станка и конструирование этого привода вместе со  шпиндельным узлом. Результатом работы является выполненный чертеж  развертки привода главного движения станка.

 

Содержание 

Введение………………………………………………………………………………...5

1 Кинематические  расчеты…………………………………………………………….6

1.1 Построение  кинематической схемы и структурной  сетки привода………….6

1.2 Построение  графика частот вращения исполнительного  звена………………7

1.3 Определение  числа зубьев колес……………………………………………….9

1.4 Определение  действительного значения частот  вращения исполнительного звена…………………………………………………………………………………11

2 Силовые  расчеты……………………………………………………………………13

2.1 Определение  расчетной частоты вращения шпинделя………………………13

2.2 Определение величин крутящих моментов и мощностей на валах привода.13

2.3 Предварительное определение диаметров валов привода…………………..15

2.4 Расчет цилиндрических зубчатых колес……………………………………...16

3 Проектирование развертки сборочной единицы и конструкции шпиндельного узла……………………………………………………………………………………18

3.1 Шпиндельные узлы металлорежущих станков………………………………18

3.2 Методика проектирования шпиндельных узлов……………………………..19

4 Моделирование привода главного движения станка……………………………..21

4.1 Построение расчетной схемы привода………………………………………..21

4.2 Параметризация расчетной схемы привода…………………………………..21

4.3 Упрощение топологической схемы привода…………………………………30

4.4 Моделирование динамики привода в пакете DYNAR…………………….....32

4.5 Определение собственных зубцовых частот зубчатых передач……...…………36

5 Моделирование динамики шпинделя……………………………………………...38

5.1 Построение расчетной схемы динамики шпинделя………………………….38

5.2 Определение параметров опор шпинделя………………………………….....39

5.3 Определение точек приложения нагрузок и их расчет………………………40

5.4 Моделирование динамики шпинделя в пакете SPINCH……………………..41

5.5 Результаты моделирования прогиба шпинделя………………………………42

5.6 Результаты моделирования динамики шпинделя………………………….....43

Заключение…………………………………………………………………………….45

Список  литературы……………………………………………………………………46

Приложение  А 
 
 
 
 
 

     

     

     Введение 

     Конструирование металлорежущих станков по настоящее  время остается, по-прежнему, во многом процессом творческим, где большую роль играют не точные расчеты на прочность, жесткость, экономичность, а дань традициям, существующим конструкторским решениям, опыт инженера-конструктора.

     Тем не менее, часть процесса конструирования  МРС уже достаточно отработана, например проектирование привода главного движения производится по стандартной готовой схеме, приводящейся во многих источниках.

     Конструирование шпиндельного узла, напротив, является типичным примером интуитивного решения задачи. Оценить результат такой работы может лишь моделирование его специализированным ПО или проверка готового изделия.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   

   

     1 Кинематические расчеты

     1.1 Построение кинематической  схемы и структурной  сетки привода

 

     На  основе исходных данных структурной  формулы привода построим кинематическую схему привода и структурную сетку.

     Определим диапазон регулирования привода по формуле:

     где  - максимальная частота вращения шпинделя, ;

              - минимальная частота вращения шпинделя,  .

     Подставим численные значения:

     Таким образом данный привод может быть осуществлен в виде простой множительной структуры с j=1,41. Т.к. выполняется неравенство  

     

 

     Рисунок 1.1 – Кинематическая схема привода

     

     Рисунок 1.2 – Структурная сетка привода

     1.2 Построение графика  частот вращения  исполнительного  звена

 

     Построение  начинается с нижней кинематической цепи. Определим  кинематической цепи, связывающей частоту вращения приводного электродвигателя n_M с минимальной частотой вращения исполнительного звена:

     где – минимальная частота вращения исполнительного звена, об/мин;

           – частота вращения приводного электродвигателя.

     Выразим последнее число через знаменатель  ряда φ:

      где А –  постоянное число, которое нужно  найти.

     Из  последней формулы выразим А:

     Определим пределы, в которых могут находиться минимальные передаточные отношения в группах передач:

     а) для основной группы:

      где р_а – число передач в основной группе;

           х₀ – характеристика основной группы.

     б) для переборной группы:

     где р_b – число передач в переборной группе;

           х₁ – характеристика переборной группы.

     Распределим по группам передач, принимая во внимание отрезки, в которых находятся передаточные отношения в группах:

     где – передаточное отношение клиноременной передачи;

     где – передаточное отношение между III-м валом и шпинделем.

     Причем  .

     Принимаем . Тогда:

     Построим  график частот вращения, начиная построение с нижней кинематической цепи, используя последнее выражение и структурную сетку:

     

       

     Рисунок 1.3 – График частот вращения привода 

     По  графику частот вращений определим  передаточные отношения зубчатых передач  в группах:

     а) клиноременная передача:

     б) основная группа:

     в) переборная группа:

     1.3 Определение числа  зубьев колес

 

     По  величинам передаточных отношений  в группах определим числа  зубьев колес и нанесем их на кинематическую схему и на график частот вращения: