Проектирование станочного модуля на базе сверлильного станка с ЧПУ, диаметр сверла 8...20 мм, материал чугун

Введение 4
1. Анализ существующих конструкций сверлильных станков 5
2. Общее устройство и принцип работы прототипа станка 6
3. Кинематический расчёт структуры станка 8
3.1. Расчет числа ступеней привода 8
3.2 Разработка и выбор структурной формулы 9
3.3 Построение структурной сетки и ее оценка 11
3.4 Построение и анализ графика частот вращения 13
3.5 Расчет чисел зубьев зубчатых колес коробки скоростей 15
3.6 Построение и проверка кинематической схемы привода 16
4. Проектирование коробки скоростей 19
4.1 Проверочный расчет валов 19
5. Описание системы смазки коробки скоростей 27
Заключение 29
Список используемых литературных источников 30

dп = мм;
d1 = мм;
d2 = мм;
d3 = мм;
d4 = мм;
Определяем межосевые расстояния [4]
, мм; (9)
Принимаем стандартные модули по ГОСТ 9563-60 m1=2,0 мм; m2=2,5 мм; m3= 2,5 мм; m4=3,5 мм.
мм;
мм;
мм;
мм.
Назначаем материалы для изготовления элементов привода: для шестерен – 40Х, термообработка – азотирование поверхности 55…60 HRCэ при твердости сердцевины 28…30 HRCэ ( МПа, МПа); для колес – сталь 40Х, термообработка – азотирование поверхности 55…60 HRCэ при твердости сердцевины 28…30 HRCэ. Для изготовления валов принимаем сталь 45. Заготовку зубчатого колеса, предназначенного для азотирования, подвергают улучшению в целях повышения прочности сердцевины.
Высокая твердость зубьев значительно повышает их контактную прочность. В этих условиях решающей может оказаться не контактная, а изгибная прочность.
Выполняем проверочный расчет более нагруженного вала, а таким является вал, у которого большой крутящий момент. Таким валом является шпиндельный IV вал.
1. Определение сил, действующих на шпиндельный вал.
Окружное усилие на зубчатом колесе
(10)
где d – начальный диаметр зубчатого колеса, мм.
Радиальное усилие на зубчатом колесе
2. Составление расчетных схем вала в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Рисунок 5. Расчетные схемы вала в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
3. Определение реакций опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Определение реакций опор производится по формулам теоретической механики с использованием уравнений статики[7].
XOZ:
(11)
YOZ:
(12)
XOZ:
(13)
4. Определение изгибающих моментов, суммарного, крутящего.
Определяем величины моментов для двух сечений: под шестерней и в передней опоре.
Определение величин моментов в различных сечениях производится по формулам сопротивления материалов.
Суммарный изгибающий момент в сечении[6]
(27)
(14)
Строим эпюры:
Рисунок 6. Эпюры моментов
5. Определение запаса сопротивления усталости в опасных сечениях.
Для первого сечения под шестерней[7]
(15)
Где и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.
(16)
Вычислим напряжения в сечениях
Где и - моменты сопротивления для полого круглого сечения.
Вычислим пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении
Где и - коэффициенты снижения предела выносливости для шпоночного паза под колесом, а и для легированной стали 18ХГТ.
- коэффициент влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения вала.

Условие прочности соблюдается.
Для второго сечения в передней опоре:

Вычислим напряжения в сечении
Вычислим пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении
Где , для ступенчатого перехода с галтелью,
а , для легированной стали 18ХГТ.
- коэффициент влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения вала.
Условие прочности соблюдается для обоих сечений.
5. Описание системы смазки коробки скоростей
Смазка имеет большое значение для обеспечения работоспособности и долговечности станка, способствует уменьшению потерь на трение, повышению допустимых скоростей за счет отвода тепла из зоны тепловыделения и уменьшения износа трущихся поверхностей.
Приводы главного движения металлорежущих станков отличается наличием большого количества трущихся пар, смазкой здесь следует считать централизованную непрерывную смазку.
Для смазки приводов станков применяют жидкие масла (индустриальное 20).
По частоте вращения и количеству необходимой смазки наиболее целесообразным является применение плунжерного насоса.
Насос выбирается по потребленной производительности, которая равна количеству подаваемой смазки.
В зависимости от климатических условий масляный резервуар заполняется до нужного уровня. Уровень масла следует проверять по красной точке маслоуказателя до пуска станка или после его выключения через 10-15 минут (после стока масла в резервуар).
Количество заливаемого масла в резервуар станка -3,8 л. Через 2-3 минуты после пуска станка масло должно показаться в контрольном глазке. При нормальной работе насоса масло должно показаться в контрольном глазке. При нормальной работе насоса масло должно непрерывно поступать в контрольный глазок.
Для отделения твёрдых частиц, находящихся в масле во взвешенном состоянии служат фильтры. По производительности так же выбираем пластинчатый фильтр конструкции ЭНИМС.
Для герметизации выходящих наружу вращающихся частей коробки (входного вала и шпиндельного вала) применяются уплотнения.
Смазка станка обеспечивается следующими системами:
циркуляционный;
набивкой.
Циркуляционной системой осуществляется смазка коробки скоростей. Плунжерный насос крепится к нижней плите корпуса коробки скоростей и приводится в действие эксцентриком, закрепленным на валу коробки скоростей, подаваемой насосом масло поступает через прорези в трубках на зубчатые колеса, валы, подшипники коробок скоростей и подач, сверлильной головки, затем стекает обратно в масляный резервуар .
Смазка подшипников шпинделя, подшипников главного привода осуществляется набивкой консистентной смазкой.
Заключение
В данном курсовом проекте была разработана коробка скоростей вертикально-сверлильного станка, которая соответствует заданному качеству, при минимальных экономических затратах.
Элементы коробки расположены компактно, что позволяет сэкономить расход металла и уменьшить габариты станка в целом. В качестве переключения частот вращения применяли блоки зубчатых колес.
Коробка скоростей обеспечивает получение 12 частот вращения. Минимальная частота вращения об/мин, максимальная - об/мин.
Список используемых литературных источников
1. Верпаховский Ю.С. Ибрагимов А.У. Методические указания по расчету валов редукторов для механических и машиностроительных специальностей, специальности 340100 «Управление качеством», Ижевск, 2005.
2. Голубков Н.С. Ибрагимов А.У. Алгоритм расчета закрытых зубчатых цилиндрических передач. Ижевск, 2002.
3. Голубков Н.С. Ибрагимов А.У. Выбор подшипников качения. Методические указания к курсовому проекту по курсам «Основы конструирования машин», «Детали машин». Ижевск, 2000.
4. Дунаев П.Ф.Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений – 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.
5.Металлорежущие станки. Методическая разработка для самостоятельного изучения общих сведений о станках и промышленных работах./ Под ред. В.В. Пузанова; Ижевск, 1987
6. Методические указания к курсовому проектированию по металлорежущим станкам. Ижевск, 1980
7. Паспорт вертикально – сверлильного станка модели 2Н125;Стерлит,1977.
8. Проников А.С.Расчет и конструирование металлорежущих станков: М., Высш. шк, 1962.
9. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т1 и Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова,- 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986.
2