Расчет и конструирование станков. Применение ЭВМ в курсовых и дипломных. Поляков А.Н

Оренбургский государственный университет

Расчет и конструирование станков. Применение ЭВМ в курсовых и дипломных. Поляков А.Н

Преподавателями кафедры МСК за пять лет издано 5 учебных пособий.

Преподавателями кафедры подготовлено 14 методических указаний по выполнению студентами курсовых и дипломных проектов, а также прохождению практик. В настоящее время ведется подготовка еще 16 методических указаний, со сроком издания к концу учебного года.

Часть изданных методических указаний сдается в библиотеку, часть имеется на кафедре для проведения лабораторных работ в достаточном количестве. Следует отметить, что не все дисциплины, преподаваемые на кафедре, имеют такую обеспеченность.

У преподавателей кафедры имеются также методические указания к лабораторным работам, оформленные в соответствии с предъявляемыми требованиями и отпечатанные на множительной технике в количестве 10–20 экземпляров. Они выдаются студентам непосредственно на занятии.

На кафедре в полном объеме имеются методические указания по дипломному проектированию специальности 151002, которые перерабатываются с учетом современного состояния и перспектив развития производства и новых требований к оформлению дипломных проектов.

Перечень монографий, учебников, учебных пособий, изданных за 5 лет

№ п.п. Год Наименование дисциплины Авторы Название Вид издания — монография, учебник, уч.пособие
1 2000 Технология и автоматизация инструментального производства Никитина И.П. Альбом маршрутных технологий изготовления режущего инструмента для студентов специальностей 120100, 120200, 210300 Учебное пособие
2 2003 Режущий инструмент Никитина И.П. Режущий инструмент: Лабораторный практикум. Часть 2 Лабораторный практикум
3 2003 Расчет и конструирование станков. Основы САПР станков Поляков А.Н. Компьютерные исследования тепловых деформаций металлорежущих станков. Метод, модели и алгоритмы. Учебное пособие
4 2003 Расчет и конструирование станков. Основы САПР станков Поляков А.Н. Автоматизированная система компьютерных исследований тепловых деформаций металлорежущих станков Учебное пособие
5 2005 Проектирование режущего инструмента Никитина И.П. Альбом конструкций режущего инструмента. Формат А4 Учебное пособие

Перечень методических указаний, изданных за 5 лет

№ п.п. Год Авторы Название
1 2000 Никитина И.П. Расчет фасонных резцов с применением ЭВМ
2 2003 Поляков А.Н., Никитина И.П. Программа к технологической практике
3 2003 Поляков А.Н., Никитина И.П. Программа к учебно – ознакомительная практике
4 2003 Поляков А.Н., Никитина И.П. Программа к конструкторской практике
5 2003 Поляков А.Н., Никитина И.П. Программа к преддипломной практике
6 2005 Поляков А.Н., Парфенов И.В. Расчет и конструирование станков. Применение ЭВМ в курсовых и дипломных проектах
7 2005 Поляков А.Н., Парфенов И.В. Расчет коробок передач металлорежущих станков с применением ЭВМ
8 2005 Никитина И.П. Наладка и настройка вертикально -сверлильного станка модели 2Н125 на обработку детали
9 2005 Никитина И.П. Наладка и настройка вертикально -фрезерного станка модели 6М12П на обработку детали
10 2005 Поляков А.Н., Михайлов В.Н. Кинематика универсальных металлорежущих станков
11 2005 Никитина И.П., Михайлов В.Н. Типовые механизмы металлорежущих станков
12 2005 Михайлов В.Н., Соколова Н.В. Изучение конструкции, кинематики и органов управления токарного станка 16Б16Т1 с устройством ЧПУ «ЭЛЕКТРОНИКА НЦ — 31» и поверка его работоспособности на холостом ходу
13 2005 Поляков А.Н. Использование системы MATLAB в математическом моделировании станков. Базовые положения системы (Часть 1)
14 2005 Поляков А.Н. Использование системы MATCAD в инженерных расчетах.

Последнее обновление: 06.10.2005

Источник: http://www.osu.ru/doc/652/kafedra/5442/info/6

1 Рецензент кандидат технических наук, доцент И.П. Никитина Поляков А.Н., Парфенов И.В. П 78 Расчет и конструирование станков. Применение ЭВМ в курсовых и дипломных:

Расчет и конструирование станков. Применение ЭВМ в курсовых и дипломных. Поляков А.Н

Книги по всем темам МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Кафедра металлообрабатывающих станков и комплексов А.Н.ПОЛЯКОВ, И.В. ПАРФЕНОВ РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТАНКОВ.

Применение ЭВМ в курсовых и дипломных проектах МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСОВОМУ И ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ Рекомендовано к изданию Редакционно – издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Оренбург 2004 ББК 34.7 я73 П 78 УДК 681.7. 053.2 (075.

8) Рецензент кандидат технических наук, доцент И.П. Никитина Поляков А.Н., Парфенов И.В.

П 78 Расчет и конструирование станков. Применение ЭВМ в курсовых и дипломных: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. — Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. – 26с.

В методических указаниях рассмотрены расчеты зубчатых зацеплений подшипников, валов, ременных передач, построение эпюр изгибающих моментов.

Методические указания рекомендуется использовать при выполнении курсовых проектов для специальностей 120200, 120100, 030500, 210200 и дипломному проектированию для студентов специальности 120200 для очной, очно-заочной и заочной формам обучения.

ББК 34.7 я 73 © Поляков А.Н., Парфенов И.В., 2004 © ГОУ ОГУ, 2004 Введение Характер и содержание деятельности конструктора станков существенно изменяется с применением вычислительной техники.

Все виды работ, связаны с традиционными расчетами, вычерчиванием, подготовкой технической документации, все в большей мере станет выполнять ЭВМ, а конструктор будет вести работу научно-технического поиска.

В свете этого представляется необходимым широкое использование студентами ЭВМ при курсовом и дипломном проектировании по металлорежущим станкам.

На данном этапе использование ЭВМ рассматривается как способность нагрузки студентов от трудоемкой вычислительной работы, когда изучаемый материал уже понят студентами, логика самого расчета полностью осмыслена и остались лишь сами вычисления. Эту работу целесообразно переложить на ЭВМ.

В процессе курсового и дипломного проектирования по металлорежущим станкам студенты выполняют такие расчеты, методика выполнения которых изучена ими ранее в курсах сопротивление материалов, теория механизмов и машин, деталей машин и т.д.

Это расчет зубчатых зацеплений, подшипников, валов, ременных передач, построение эпюр изгибающих моментов и т.п.

Данное учебное пособие ставит целью облегчить студентам проведение подобных расчетов с тем, чтобы высвободить дополнительное время для конструкторской проработки проекта, проведение специальных «станочных» расчетов (на жесткость, виброустойчивость, долговечность и т.п.).

Программы, представленные в данном пособии, написаны на языке БЕЙСИК. Они отлажены и эксплуатируются на ЭВМ Д3-23,но могут быть использованы и на других машинах, имеющих трансляторы с языка БЕЙСИК.

1 Общие указания по подготовке исходных данных Программы МОДУЛЬ, РЕМЕНЬ, МОМЕНТ, ВАЛ-ФС представлены в данном пособии, заданы на магнитные ленты ЭВМ, поэтому для проведения расчетов необходимо лишь подготовить исходные данные для какой программы. Исходные данные записываются на бланке. Бланк содержит фамилию и инициалы студента, номер группы и исходные данные в порядке, указанном в методическом пособии.

Заполнять бланк необходимо четким и исправным подчерком, исходные данные записывать строго в соответствующем порядке, не загромождать бланк посторонней лишней информацией. Это исключит ошибки при подготовке и обеспечит правильность расчетов.

Заполненный бланк передается в вычислительный центр кафедры металлорежущих станков дежурному оператору. Необходимо также зарегистрироваться в специальном журнале кафедрального ВЦ, указав фамилию, группу, дату и название программы.

При необходимости разрешается многократное проведение расчетов.

Все варианты решения, выданные, аккуратно вкладываются в пояснительную записку проекта.

2 Расчет прямозубой эвольвентой передачи на прочность (программа «МОДУЛЬ») С помощью программы производится проектировочный расчет цилиндрических силовых зубчатых передач внешнего зацепления, состоящих из остальных зубчатых колес с модулем 1мм, работающих в металлорежущих станках со смазкой в закрытом корпусе, c окружной скоростью не выше 25 м/с.

Термины и обозначения, относящиеся к геометрии и кинематических зубчатых передач по ГОСТ 16530-83 и ГОСТ 16531-70.

Структура и форма основных расчетных зависимостей по ГОСТ 2135487 и согласно рекомендаций СОВ по стандартизации РС 2204-69,а также с учетом руководящих технических материалов РТМ2 Н45-1-509.

Исходные данные для расчета Т1-крутящий момент на шестерне, Н·м;

N1-частота вращения шестерни, мин -1;

S1-допускаемое напряжение для зубьев шестерни при базовом числе циклов, МПа;

S2- допускаемое изгибное напряжение для зубьев шестерни при базовом цикле, МПа;

Р- отношение ширины венца к начальному диаметру шестерни;

Z1-число зубьев шестерни (меньшего из колес передачи);

Z2-число зубьев колеса;

С- степень точности зубчатой передачи по ГОСТ 1643-81;

К- код расположения передачи относительно опор;

К=1 К=К=Рисунок Для передвижных блоков коробок передач, где модуль колес обычно одинаков, расчет подлежит ее теория с минимальным числом зубьев.

Результат расчета М2-расчетный модуль по контактным напряжениям, мм;

М3-расчетный модуль по изгибным напряжениям, мм;

М4-стандартный модуль по ГОСТ 9563-60, мм;

А — межосевое расстояние, мм;

В- ширина шестерни, мм;

V1-окружная скорость зубьев передачи, м/с;

Методика расчета Расчетное контактное напряжение для зубьев прямозубых передач с учетом того, что оба колеса стальные, определяется по формуле:

1 T1 U +, н = 12270 Zн Zе K R MV H dw1 B dW1 U (1) где Т1 — крутящий момент на шестерне, Н·м;

dw1 — начальный диаметр шестерни, мм;

B — отношение ширины винца к начальному диаметру шестерни для коробок передач станков B = (0,2…0,4) u — передаточное число, u ;

Zн — коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев, определяют в зависимости от угла наклона зубьев и суммарного коэффициента смещения Х. Для прямозубых передач при =20°; Х=0;

ZН=0,75;

Z — коэффициент учитывающий суммарную длину контактных линий.

4 -, ZЕ = где — коэффициент торцевого перекрытия, определяемый по ГОСТ 16532-70 или упрощенным методом по приближенной формуле 1, = 1,88 — 3,2 ( + ) z1 zгде Z1 и Z2 — число зубьев, соответственно, шестерни и колеса;

Кµv- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплениях;

Кµ — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца Для предотвращения усталостного выкрашивания поверхностного слоя зубьев при сопоставлении расчетного (н) и допустимого (нр) контактных напряжений в полное зацепление должно выполняться условие:

H НР (2) допускаемое контактное напряжение определяется по зависимости:

НР =, КML, НР где ' — допускаемое контактное напряжение, соответствующее нр базовому числу циклов NНЕ перемены напряжений (таблица 1);

Кмl -коэффициент долговечности, равный 1,0, если NМЕ/NНЕ>1, в противном случае Kмl = 6 NМЕ / NНЕ, где NНЕ- эквивалентное число циклов перемены напряжений NНЕ = 60 t n Ч Таблица 1 – Допускаемые напряжения для сталей /8/ Допускаемое напряжение при базовом числе циклов Твердость Материал Термообработ НВ(НRCэ) fp,МПа марка ка МЕ поверхности Nro Вид нагрузки МПа нерев ревер 1 2 3 4 5 6 Cталь 45 Улучшение НВ 240…280 195 210 130 160 600 1,5·Закалка ТВЧ НRCэ 40…50 800 6·Сквозная с Продолжение таблицы 1 2 3 4 5 6 охватом дна впадины Закалка ТВЧ НRCэ 40…52 230 180 800 6·Поверхностная с охватом дна впадины Сталь 50Г Закалка НRCэ 45…50 220 165 800 6·обьемная Cталь40Х Нормализация НВ 210…230 200 130 550 Улучшение НВ 240…280 230 230 150 170 650 2,5·ЗакалкаТВЧ НRCэ 48…52 270 200 900 900 8·Сквозная с НRCэ 48…52 8·охватом дна впадины Закалка ТВЧ Поверхностная с охватом дна впадины Cталь 40ХН ЗакалкаТВЧ Сквозная с НRCэ 48…52 270 200 1000 10·охватом дна НВ 260…300 320 240 1000 10·впадины ЗакалкаТВЧ Поверхностная с охватом дна впадины Сталь20Х20 Цементаци НRСэ 26…35 280 210 1100 12·ХФ Сталь я с закалкой и НRСэ 30…40 330 250 1150 12·12ХНЗА последующей НRСэ 30…40 300 220 1150 12·Сталь шлифовкой 18ХГТ рабочих поверхностей Сталь20Х Нитрцеметация НRСэ 30…40 300 220 1100 12·40Х с закалкой и НRСэ 35…45 300 220 1100 12·Сталь30ХГТ последующей шлифовкой рабочих поверхностей Сталь 40х Азотирование(г НRСэ 35…45 240 215 950 1050 12·Сталь азовое) НRСэ 35…45 290 260 12·40ХРА где tч- полное число часов работы передачи за расчетный срок службы.

Если принять расчетный срок службы передачи до капитального ремонта равным 5 лет, то тогда при двухсменной работе tч составит часов, а это значит, что для большинства материалов колес, представленных в таблице 1, при частоте вращения больше 50 мин-1 NНЕ/NНО>1 и коэффициент КHL будет равен 1,0.

В коробках передач станков расчетные частоты вращения, как правило больше 50 мин-1.

Диаметр шестерни по условию контактной прочности определяется на основе выражений (2) и (1), а модуль передачи по формуле:

dwm =, zКоэффициенты Кнv и Кн могут быть найдены по таблице 2 и 3 /8,9/ Таблица 2 – Коэффициент Кну для нормально и тяжелонагруженных зубчатых передач /8,9/ аw Степень Кнv при Н1,2>НВ точности U Окружная скорость V, м/с передачи мм 1-3 3-6 6-9 9-12 12-15 15-18 18-10-100 1,00 1,05 1,10 1,10 1,15 1,20 1,100-200 1,05 1,10 1,15 1,20 1,20 1,30 1,10-100 1,00 1,05 1,10 1,7 — — 100-200 1,05 1,10 1,15 1,10-100 1,00 1,10 1,8 — — — 100-200 1,05 1,15 1,Данная таблица 2 с достаточной степенью точности можно выразить формулой:

3 аw KНV = 0,98 + 0,014 + + (С — 6) 0,U где С — степень точности передачи;

аw-межосевое расстояние, мм;

(z1 + z2 ) m ;

aw = m — модуль передачи, мм.

Коэффициент Кн, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, вычисляется по регрессионной зависимости, которая используется вместо таблицы 3:

KН = 0,915 + 0,0588 Вв + 0,17 K — 0,0474 K2 — 0,684 Bd K + + 0,283 вd K2 + 0,0933 вd 2 K — 0,554 вd Таблица — 3 Коэффициент Кн, учитывающий распределение нагрузки Относительн Симметричное Несимметричное Консольное ая ширина расположение шестерни расположение шестерни расположение шестерни относительно опор К=1 относительно опор К=2 одного из колес К=в=вw/dw1 Кн Кf Кн Кf Кн Кf 0,2 1,00 1,00 1,06 1,10 1,15 1,0,4 1,01 1,03 1,12 1,20 1,35 1,0,6 1,03 1,05 1,20 1,30 1,60 1,0,8 1,06 1,03 1,27 1,44 1,35 2,Погрешность определения Кн по регрессионной формуле не превышает 1%, что вполне допустимо при расчете зубчатой передачи.

В целях обеспечения изгибной прочности зубьев с упрочненной поверхностью рассчитывается также минимально допустимый модуль на выносливость по изгибу /8/:

m = Кm T1 Kf yf 1 /(Z2 в fp1), где Кm- коэффициент, равный для прямозубых передач /4/;

Кf- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца (таблица3).

В программе определяется по регрессивной зависимости:

KF = 0,759 + 1,081 вd — 0,985 2 + 0,423 3 + 0,232 K — 0,0549 K2 вd вd — 1,022 вd K + 0,380 вd К2 + 0,313 2 K, вd где FP1- допускаемое напряжение по изгибу (таблица 1) YF1- коэффициент, учитывающий форму зуба шестерни В /6/определяется по графику (рисунок 2) Выражение для YF, описывающий график, имеет вид 6,0 0,YF = 3,518 + — + (z — 60) 0,z — 10 z — YF X=30 60 17 40 50 80 100 Z Рисунок 2 — График для определения YF [] Модули полученные из условий контактной и изгибной прочности, округляются до большего стандартного значения, по которому определяется окончательный диаметр шестерни, межосевое расстояние, ширина колеса и окружная скорость зубьев.

3 Расчет клиноременной передачи (программа РЕМЕНЬ) С помощью программы производится полный расчет клиноременной передачи с двумя шкивами без натяжного ролика при передаваемой мощности не более 30 кВт. Распространяется только на ремни нормальные клиновые по ГОСТ 1284.1-89. Расчет производится по мощности Nо, передаваемой одним ремнем. Методика такого расчета приведена в /7,10/.

Исходные данные N-мощность, передаваемая передачей, кВт;

N5-частота вращения меньшего шкива, мин-1;

U — передаточное отношение, которое должно быть меньше 1.

Для ускорительных передач необходимо брать величину I/U;

А — приблизительное межцентровое расстояние, мм. В процессе расчета оно уточняется в зависимости от стандартной длинны ремня;

С — условное обозначение типа станка или машины: С=для токарных, сверлильных, шлифовальных станков и машин с пусковой нагрузкой до 20 % нормальной;

С=2 для фрезерных, зубофрезерных, револьверных станков и машин с пусковой нагрузкой до 150 % нормальной;

С=3 для строгальных, хонинговальных, долбежных, зубодолбежных станков и машин с пусковой нагрузкой до 200 % нормальной.

Результаты расчета На печать выводится варианты передачи, удовлетворяющие заданным условиям, с использованием ремней различного типа ремня 0, А, Б, В, Г и расчетная ширина ремня (R), мм (рисунок 3), по ГОСТ 1284.1-89;

D1, D2 — расчетные диаметры шкивов, мм (рисунок 3), по ГОСТ 20889-/6/ 6из из допустимого ряда диаметров меньшего и большего шкива;

U — точное значение передаточного отношения;

V-окружная скорость ремня, м/с;

Lрас- расчетная длина ремня, мм, по ГОСТ 1284.1-89 /6, 7, 10/;

Z — количество ремней в передаче ;

А2 — уточненное межцентровое расстояние, мм S — предварительное натяжение одного ремня в покое, Н;

Р — тяговое усилие всей передачи при максимальной нагрузке, Н;

G — усилие на вал от одного ремня при передачи максимальной нагрузке, Н.

При выборе варианта передачи предпочтение отдавать той передаче, у которой размеры сечения ремня меньше и больше диаметром циклов. Это увеличивает срок службы передачи. Не рекомендуется использовать больше 8 ремней, т.к. они неравномерно нагружаются в последствии неточного изготовления канавок, разных впадин, размеров, сечений и упругих свойств отдельных ремней.

Если ременная передача работает при различных передаточных отношениях (сменные шкивы) или оборотах, то необходимо выполнить два расчета для крайних случаев и принять только те передачи, которые удовлетворяют обоим вариантам.

Размеры сечений и профили канавок с допускаемыми отклонениями принимать по ГОСТ 1284.1-89 /6, 7, 10/.

Рисунок Методика расчета по программе «РЕМЕНЬ» Вначале формируется массивы стандартных значений ширины ремней, диаметров шкивов и расчетных длин ремней.

Вычисляется окружная скорость ремня:

d1 nV =, Определяется расчетная длина ремня (d1 + d2 ) (d2 + d1)2, L = 2A + + 2 4A Число ремней N, Z = N0 K1 CP где N-мощность, передаваемая передачей;

N0- мощность, передаваемая одним ремнем;

К1-поправочный коэффициент, зависящий от угла обхвата;

Ср- коэффициент режима работы.

Коэффициент К1 и Ср заданы /7/ и /10/ таблицы. С достаточной точностью их можно выразить формулами:

K1 = 0,00255 + 0 54;

Cр = 0,86 — 0,06 С, где С- обозначение типа станка(смотри исходные данные), — угол обхвата на малом шкиве, который определяется по формуле d2 — d = 1300 — arctg 2A Мощность N0, передаваемая одним ремнем, для различных сечений в зависимости от диаметра и скорости представлена в таблице 3 /7,10/, данные которых выражены формулами, позволяющими определить N0 с погрешностью не более 5 % от табличных.

Таблица Тип ремн Расчетная формула я 1 0, 0,1 L (10 R)1, N0 = 0,1 + 0,241 — 5 10-5 V2 5,21 10- — 0, V d10.

V1, Rd10,Продолжение таблицы 1 0, 0,14 (10 R)1, N0 = 0,244 — 9 10-5 V 6,02 10-3 R2 V — 0, А V d10, 0, 0,1 L (10 R)1, N0 = 0,244 — 9 10-5 V2 5,58 10-3 R — 0, V d10, Б V1,0, 0,1 L (10 R)1, N0 = 0,244 — 9 10-5 V2 5,58 10-3 R — 0, V d10, В V1,0, 0,1 L (10 R)1, N0 = 0,244 — 9 10-5 V2 5,78 10-3 R — 0, V d10, Г V1,Тяговое усилие передачи, К определяется по формуле 558,6 A/.

P = V Усилие на вал от одного ремня, Н, G = 2 S sin, где S- предварительное натяжение ремня. Оно заложено в счетной программе.

Уточненное межцентровое расстояние L d1 + d2 + L — d1 + d2 2 — d1)A2 = 0,25 — — (d2 Кроме этого, по программе автоматически выбирается тип ремня для заданной мощности в зависимости от окружной скорости. Обеспечивается все ограничения до скорости, мощности, допускаемой длине ремня и т.п.

Книги по всем темам

Источник: http://knigi.dissers.ru/books/1/13640-1.php

Biz-books
Добавить комментарий