Расчет коробки скоростей

0,058 = 716,6. 0,058 = 41,6 мм.Определяем материал вала:[из], МПагде из – допустимое напряжение на изгиб, МПаW – момент сопротивления в опасном сечении.W = = 8,94. 10-6 МПаиз = = 85МПа. [из] для вала диаметром 45 мм из стали 40Х улучшенной. Расчёт вала на жёсткостьРасчет жесткости сводится к определению прогибов Y, углов наклона оси вала θ и сопоставлению их с допустимыми. Угол наклона оси вала:где:Qих- силы Q1х ; Q2х ; Q1у ; Q2у(кгс);l - расстояние между опорами, (см); d - диаметр вала, выбранный по таблице справочника, (см); Kq– коэффициент, учитывающий связь между точкой приложения силы и точкой, в которой определяют деформацию. В нашем случае они совпадают.Q1x=1846H = 1846·0,102=188,3 кгсl = 320мм = 32см; d=45мм=4,5см; 120/320=0,375; по графику находим KQ=0,3.Допустимые величины:[Удоп] = 0,0005·l=0,0005·320=0,4 мм.l-расстояние между опорами, мм.В нашем случае У ≤ [Удоп], [Θдоп]=0,001 рад.В нашем случае 0,000536 ≤ 0,001 рад; Θ≤[Θдоп].Заключение:Вал диаметром ø45 мм удовлетворяет условиям жесткости. Схема шпиндельного узла (вылет, пролёт между опорами)Шпиндель станка представляет собой трехопорный вал. Небольшие по длине пролеты и значительный диаметр сечений обеспечивают необходимую виброустойчивость и жесткость шпинделя. Усилия резания были определены ранее. Рис.12. Схема шпиндельного узлаРасчёт реакций опорРис. 13. Графическое определение сил, действующих на шпиндель Вращающий момент на шпинделе при скорости 125 об/мин:Мкр.шп.= 9550· Nшп /nршп = 9550 · 7,0/125 = 535 Н·м.Сила резания по предыдущим расчетам равна: R1 =0,5 · Р1 = 2572H, R2 = 0,5 · Р2 = 2103H. Q1 = 1,1 · Р1 = 1,1 · 5144 = 5658H, Q2 = 1,1 · Р2 = 1,1 · 4206 = 4627H . Рис.14. Графическое определение сил, действующих на вал и подшипники. ; ; ; . ;. Расчёт шпинделя на жёсткостьРис. 15. Схема нагружения шпинделяУгол наклона оси шпинделя Ө и прогиб вала yв расчетном сечении для нашей схемы нагружения определяют по формулам, диаметр шпинделя принимаем 70 мм: ;;Допускаемый прогиб вала: [y] = 0,011 см, допускаемый угол наклона оси вала: 0,001рад при зубчатых колесах. Условия выполнены, следовательно, шпиндель в отношении жесткости спроектирован верно. Выбор подшипников шпинделяГлавными критериями работоспособности подшипников качения в шпиндельных узлах являются: точность вращения, быстроходность, осевая и радиальная несущая способности, нечувствительность к перекосам, момент трения.Подшипниками, обеспечивающими геометрическую точность шпинделя проектируемой коробки скоростей, являются радиальный двухрядный роликоподшипник № 3182122 класса точности А и два радиально-упорных шарикоподшипника № 46215 класса точности В. Для исключения осевых смещений, шпиндель фиксируем двумя шайбами, которые приворачиваются к поперечной стенке станины и охватывают радиально-упорные шарикоподшипники. Зазор в подшипниках регулируется подшлифовкой промежуточных колец. Качественная работа подшипников определяется отсутствием люфта не более 0,01 мм и исключением нагрева при максимальном числе оборотов. Подшипник третьей опоры шпинделя не оказывает большого влияния на точность и служит просто опорой хвостовика шпинделя. Устанавливаем на хвостовик поддерживающий подшипник: радиальный шарикоподшипник № 310 (50х110х27, 2000 об/мин, класс точности Н). На средняей опоре - два радиально-упорных шарикоподшипника № 46215 (75х130х25, 2000 об/мин, класс точности В). А на опореконуса шпинделя – радиальный роликоподшипник № 3182122 (110х170х45, 2000 об/мин, класс точности А). Выбор способа и механизма переключения одного из блоков колёсУстанавливаемдля нашей коробки однорукояточный селективный (с избирательным переключением) механизм переключения, позволяющий установить нужную нам скорость, не задействовав промежуточные- экономия времени.Рис. 16. Механизм переключения скоростей Для переключения шпинделя на нужную нам скорость вращения рукояткупоз. 3 надо повернуть на себя, а лимб поз.1 –повернуть вправо или влево, установив цифру нужного нам числа оборотов против стрелки-указателя, а потом возвратить рукоятку поз.3 в изначальное положениеРабота механизма переключения скоростей заключается в следующем. На оси поз.17 рукоятки поз.3 насажен зубчатый сектор поз.18, перемещающий рейку поз.13. На рейке заштифтована вилка поз.16, охватывающая шейку детали поз.10, которая заштифтованна на валике поз.11г. Валик в свою очередь свободно перемещается в продольном направлении. На правом конце валика поз.11 посажены два диска поз.14. Конец левый валика связан с коническим зубчатым колесом поз.5 шпонкой. Левый конецсцеплен с коническим зубчатым колесом поз.9. Хвостовик колеса поз.9 с помощью фиксирующего кольца поз.19 намертво соединен с лимбом поз.1.В дисках поз.14 просверлены отверстия, сколько положений у блоков зубчатых колес – столько отвертсий.В данные отверстия входят штифты поз.7, которые сидят в отверстиях, просверленных в торцах реек поз.5 и поз.6. Рейки свободно перемещаются в продольном направлении. И при этом поворачивают сцепленные с ними зубчатые колеса поз.4.Получается: при повороте рукоятки поз.3 (на себя) зубчатый сектор поз.18 перемещает рейку поз.13 и, следовательно, диски поз.14 вправо. При этом расстояние перемещения дисков подсчитана так, чтобы они полностью освободились от штифтов поз.7, находящихся в их отверстиях.При поворотах лимба поз.1 поворачиваются и диски поз.14. Когда цифра, займет положение против стрелки-указателя нужной скорости, соответствующее сочетание отверстий дисков поз.14 окажется против штифтов поз.7. При повороте рукоятки 3 в изначальное положение диски поз.14 переместятся влево. При этом те штифты поз.7, которые заняли положение не против отверстий, упираясь в торцы дисков, перемещают рейки 5 вправо а рейки 6 влево, или наоборот. Это перемещение передается системе валов, связанных с блоками зубчатых колес, и устанавливает блоки в тех положениях, которые соответствуют нужной нам скорости шпинделя.При обратном движении рукоятки поз.3 специальный палец, перемещаемый кулачком, приходит в соприкосновение с конечным выключателемпоз. 15. При этом выключатель поз.15 включает электродвигатель и приводит во вращение шпиндель станка. Для смягчения переключения установлены пружины поз.12, заложенные в торцы реек поз.5 и поз.6. Расчёт усилия переключения блокаУсилие руки человека по эргономическим требованиям не должно превышать Р = 50-100H. Все составляющие механизма свободно ходят по валам, коэффициент трения минимален. У нас две вилки участвуют в перемещении одного блока, две зубчато-реечные передачи. КПД этих передач возьмем 0,98-0,99. Если длина рукоятки l = 300 мм, а радиус зубчатого сектора R = 100 мм, следовательно по правилу плеча: усилие, которое передается зубьям рейки:С этим усилием вилка первая передвигает диски. Вращение дисков происходит от лимба, передача усилия идет через коническую передачу. Чтобы сдвинуть вилку, которая соединена с блоком зубчатых колес, необходимо вернуть диски в исходное положение, при этом диск нажимает на один из стержней, но так как стержень представляет собой зубчатую рейку конец которой выполнен в виде штифта с пружиной, развивающей усилие в Р=50-100 Н, усилия в вполне хватит. При условии, если все детали будут исполнены с достаточной степенью точности и хорошо смазаны. Выбор способа фиксации положения блокаВ принятом механизме у нас, можно сказать, двойная фиксация положения блока. Первая – это фиксация положения стержня в диске. Но диск может сместиться вдоль оси, для этого нужен механизм фиксации рукоятки. Рассмотри механизм фиксации рукоятки. Рукоятка во включенном положении удерживается за счет пружины и шарика, при этом шип рукоятки входит в паз кольца. Рис. 17. Механизм фиксации рукояткиРасчёт фиксирующего устройства на прочностьРассчитаем шип рукоятки на срез. Размеры шипа: длина l = 6 мм, ширина b = 6 мм, высота h = 6 мм. В машиностроении при расчете выступов, шипов, штифтов, болтов, шпонок и т. п. принимают:; где - расчетное напряжение среза, возникающее в сечении рассчитываемой детали; Q – поперечная сила;Аср – площадь среза;- допускаемое напряжение на срез, зависящее от материала и условий работы конструкции; , где — предел текучести материала. Для Стали 20 . Поперечную силу возьмем, если заела вилка, если рабочий дернул рукоятку: Q= 500 Н. ;. Шип выдержит нагрузки и более 500 Н. ЛитератураАнурьев В. И. «Справочник конструктора-машиностроителя», т.1, 2. – 5-е издание – М.: «Машиностроение», 1980.Кучер И.М. Металлорежущие станки – Л.: Машиностроение, 1969. – 720 с.Чернов Н. Н. «Металлорежущие станки» - М.: «Машиностроение», 1965.Решетов Д.Н. Детали и механизмы металлорежущих станков – М.: Машиностроение, т. 1 и 2, 1972.Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т2 / Под ред. А.Г. Косиловой, А.Г. Суслова, А.М. Дальского, Р.К. Мещерякова – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. – 912 с., ил.Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков – М.: Машиностроение,1987. – 390 с.Перель Л.Я., Фролов А.А. Подшипники качения – М.: Машиностроение, 1992. – 543 с«Обработка металлов резанием: Справочник технолога» - А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др. – М.: «Машиностроение», 1988.Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки – Л.: Политехника, т. 1и 2, 1991.П. Ф. Дунаев «Конструирование узлов и деталей машин» - 2-е издание – М.: «Высшая школа», 1978.