Файл: С.А. Рябов Определение параметров шариковой винтовой передачи.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.06.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра металлорежущих станков и инструментов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШАРИКОВОЙ ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ
Методические указания к выполнению практических работ по курсу “Конструирование, расчёт и САПР станков и станочных комплексов” для студентов специальности 120200 “Металлорежущие станки и инструменты”
Составители С.А. Рябов К.А. Павловец
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 42 от 03.06.98
Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 120200
Протокол № 140 от 07.06.98
Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 2001
1
1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы являются приобретения навыков конструирования шариковой винтовой передачи, определение параметров передачи с использованием ЭВМ.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШАРИКОВОЙ ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ
Наиболее распространённой и перспективной конструкцией механизмов подачи металлорежущих станков, особенно станков с числовым программным управлением, является конструкция с использованием винтовых передач качения. В этой связи целью предлагаемого расчёта является определение параметров шариковой винтовой передачи по нормали Н23-7.
2.1. Определение параметров шариковой винтовой передачи
Критерием этого расчёта является обеспечение условий слежения, т.е. точности обработки заготовок по контуру на станках с ЧПУ.
Согласно исследованиям, проведённым в ЭНИМСе, это условие соблюдается, если собственная частота колебаний привода подачи станка f не превышает 60 Гц.
Поскольку эта частота может быть рассчитана согласно зависимо-
сти |
|
|
|
|
f = |
1 |
1 |
≤ 60 Гц, |
(1) |
|
2π |
δm |
|
|
где δ – податливость механизма подачи, см/кгс;
m – масса исполнительного механизма, кгс2/см, податливость механизма подачи не должна превышать значения:
δ ≤ |
7 10− 6 |
см/кгс. |
(2) |
|
m |
||||
|
|
|
Однако в процессе работы механизма его жёсткость снижается, поэтому податливость согласно зависимости (2) следует принимать как минимум с двойным запасом, т.е.
δ ≤ |
3,5 10− 6 |
см/кгс. |
(3) |
|
m |
||||
|
|
|
2
Податливость шариковой винтовой передачи складывается из двух параметров: податливости, вызванной контактной деформацией тел качения, и податливости винта, вызванной деформацией растяжения-
сжатия. Суммарная податливость передачи равна: |
|
|||||
δ = |
1,4 10− 4 |
+ |
10 l |
, |
(4) |
|
3 |
d P Z |
рос. |
|
E F |
|
|
|
1 н |
|
|
|
|
|
где d1– диаметр шарика, мм;
Рн – сила натяга передачи, кгс;
Zрос. – расчётное число шариков в передаче;
l – длина винта, см;
F – площадь поперечного винта, см; Е – модуль упругости, кгс/см².
Подставляя значения Zрос., F и принимая среднюю силу натяга равной 15 кгс, можно записать значение податливости в виде следующей
эмпирической зависимости: |
10− 4 3 d12 |
|
|
|
|
|
|
δ = |
0,04 |
+ |
0,58 10− 6 |
l |
, |
(5) |
|
d0 |
− 1,6 d1 |
d02 |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
где d0 – диаметр винта, см,
или, подставив (5) в (3), окончательное условие для определения параметров передачи можно представить в виде:
|
11, 43 d12 |
|
0,17 l |
|
|
|
|
|
+ |
2 |
|
− 1≤ 0 . |
(6) |
m |
d0 − 1,6 d1 |
|
||||
|
|
d0 |
|
|
|
|
Это условие позволяет вычислять параметры шариковой винтовой передачи в соответствии с нормалью Н23-7 с помощью ЭВМ.
2.2. Руководство по работе с программой
Смысл расчёта, согласно приведённой ниже программе, заключается в следующем. Исходными данными для расчёта являются выбранные из конструктивных критериев следующие параметры:
•масса перемещаемых частей механизма подачи – m (кгс2/см);
•длина винта – l (см);
•шаг винта – t (см).
Сначала по программе определяется в соответствии с зависимостью значение диаметра винта d0 :
|
|
3 |
|
||
d0 = |
l |
|
, |
(7) |
|
30 |
|||||
|
|
|
|||
которое округляется до целого значения в соответствии с табличными данными нормали Н23-7. Затем в соответствии с заданными значениями шага винта t по тем же табличным данным находится значение d1 – диаметра шарика и проверяется условие (6). Если оно удовлетворяется, выдаются на печать полученные значения d0 , d1 и Z (число шариков), если не удовлетворяется, принимаются следующие по таблице значения d0 и d1, и так до тех пор, пока условие (6) не будет выполняться.
Блок-схема расчёта параметров шариковой винтовой передачи приведена на рисунке.
2.3. Программа расчёта параметров шариковой винтовой передачи
CLS : pi = 3.141592654#
10 PRINT "Определение параметров шариковой винтовой передачи" PRINT : PRINT "Введите исходные данные :": PRINT
INPUT "Масса перемещаемых частей механизма подачи {(кг*с^2)/cм}: m ="; m INPUT "Длина винта {cm}: l ="; l
INPUT "Шаг винта {cm}: t ="; t d0 = l / 30
IF t < .4 OR t = .4 THEN d0 = 2 ELSE GOTO 35 d1 = .25
GOSUB 20: GOTO 25
20 a = m * (((1.14 * d1 ^ (1 / 3)) / (d0 - (1.6 * d1))) + ((.17 * l) / (d0 ^ 2))) - 1 RETURN
23 IF a > 0 THEN PRINT "Нет решения !!!": END 25 GOSUB 30
30 z = 3 * (pi * (d0 / d1) - 5)
PRINT : PRINT "Вывод результата расчётов:": PRINT PRINT "Диаметр винта {мм} : d0="; d0 * 10
PRINT "Диаметр шарика {мм} : d1="; d1 * 10
PRINT "Число шариков {шт} : z="; INT(z): END: RETURN 35 IF t < .5 OR t = .5 THEN d0 = 2.5 ELSE GOTO 40
d1 = .3 GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30
40 IF t < .6 OR t = .6 THEN t = .6 ELSE GOTO 65 IF d0 < 3.25 THEN GOTO 50
IF d0 < 3.75 THEN d0 = 3.5 ELSE GOTO 45 d1 = .35
4
GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 50 GOSUB 30
45 IF d0 < 4.25 THEN d0 = 4 ELSE GOTO 50 d1 = .35
GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 50 GOSUB 30
50 d0 = 3: d1 = .35 GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 55 GOSUB 30
55 d0 = 3.5: d1 = .35: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 60 GOSUB 30
60 d0 = 4: d1 = .35: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30
65 IF t < .8 OR t = .8 THEN t = .8 ELSE GOTO 90 IF d0 < 4.75 THEN GOTO 75
IF d0 < 5.5 THEN d0 = 5 ELSE GOTO 70 d1 = .5
GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 75 GOSUB 30
70 IF d0 < 7.25 THEN d0 = 6 ELSE GOTO 75 d1 = .5: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 75 GOSUB 30
75 d0 = 4.5: d1 = .5: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 80 GOSUB 30
80 d0 = 5: d1 = .5: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 85 GOSUB 30
85 d0 = 6: d1 = .5: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30
90 IF t < 1 OR t = 1 THEN t = 1 ELSE GOTO 135 IF d0 < 3.25 THEN GOTO 110
IF d0 < 3.75 THEN d0 = 3.5 ELSE GOTO 95 d1 = .6: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30
5
95 IF d0 < 5.5 THEN d0 = 4 ELSE GOTO 100 d1 = .6: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30
100 IF d0 < 7.5 THEN d0 = 7 ELSE GOTO 105 d1 = .6: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30
105 IF d0 < 8.25 THEN d0 = 8 ELSE GOTO 110 d1 = .6: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 110 GOSUB 30
110 d0 = 3: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 115 GOSUB 30
115 d0 = 3.5: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 120 GOSUB 30
120 d0 = 4: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 125 GOSUB 30
125 d0 = 7: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 130 GOSUB 30
130 d0 = 8: d1 = .6: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30
135 IF t < 1.2 OR t = 1.2 THEN t = 1.2 ELSE GOTO 180 IF d0 < 4.75 THEN GOTO 155
IF d0 < 5.5 THEN d0 = 5 ELSE GOTO 140 d1 = .7: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 155 GOSUB 30
140 IF d0 < 7.5 THEN d0 = 6 ELSE GOTO 145 d1 = .7: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 155 GOSUB 30
145 IF d0 < 9.5 THEN d0 = 9 ELSE GOTO 150 d1 = .7: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 155 GOSUB 30
150 IF d0 < 10.5 THEN d0 = 10 ELSE GOTO 155 d1 = .7: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 155
6
GOSUB 30
155 d0 = 4.5: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 160 GOSUB 30
160 d0 = 5: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 165 GOSUB 30
165 d0 = 6: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 170
GOSUB 30
170 d0 = 9: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 175 GOSUB 30
175 d0 = 10: d1 = .7: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30
180 IF t < 1.6 OR t = 1.6 THEN t = 1.6 ELSE GOTO 195 IF d0 < 7.5 THEN GOTO 185
IF d0 < 8.5 THEN d0 = 8 ELSE GOTO 185 d1 = 1: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 185 GOSUB 30
185 d0 = 7: d1 = 1: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 190 GOSUB 30
190 d0 = 8: d1 = 1: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30
195 IF t < 2 OR t = 2 THEN t = 2 ELSE GOTO 210 IF d0 < 9.5 THEN GOTO 200
IF d0 < 10.5 THEN d0 = 10 ELSE GOTO 200 d1 = 1.2: GOSUB 20
IF a > 0 THEN GOTO 200 GOSUB 30
200 d0 = 9: d1 = 1.2: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 205 GOSUB 30
205 d0 = 10: d1 = 1.2: GOSUB 20 IF a > 0 THEN GOTO 23 GOSUB 30
210 PRINT "Нет решения (задан шаг более 2 , что недопустимо).": END
|
|
|
|
7 |
|
|
НАЧАЛО |
|
|
|
|
d0 = |
l / 30 |
|
|
Нет |
t ≤ |
0,4 |
Да |
|
|
|||
t ≤ |
0,5 |
Да |
d0 = 2;d1= 0,25 |
|
|
||||
|
|
|
||
|
Нет |
|
|
|
t ≤ |
0,6 |
Да |
t=0,6 |
|
|
|
|||
|
Нет |
|
|
|
t ≤ |
0,8 |
Да |
t=0,8 |
|
|
|
|||
|
Нет |
|
|
|
t ≤ 1 |
Да |
t=1 |
|
|
|
|
|||
|
Нет |
|
|
|
t ≤ |
1,2 |
Да |
t=1,2 |
|
|
|
|||
|
Нет |
|
|
|
t ≤ |
1,6 |
Да |
t=1,6 |
|
|
|
|||
|
Нет |
|
|
|
t ≤ |
2 |
Да |
t=2 |
|
|
|
|||
Нет
d0 = 2;d1= |
0,25 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
A = |
|
11, 43 d1 |
+ |
0,17l |
− 1 |
||
|
m |
d0 − 1,6d1 |
d |
|
||||
|
|
|
|
02 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A > |
0 |
|
|
Да |
|
|
|||||
|
|
|
Нет реш. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Нет |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Z = |
|
π |
|
d0− |
|
|
|
|
|
|||
3 |
|
5 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
d1 |
|
|
|
||||
Блок-схема расчёта параметров шариковой винтовой передачи
8
3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ
Отчёт оформляется в соответствии с требованиями к текстовым документам и должен содержать исходные данные для расчёта, распечатку программы и результатов расчёта, выводы.
4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1977. 392 с., ил.
2.Решетов Д.Н. и др. Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2-х т. Т. 2. М.: Машиностроение, 1972. 520 с.
3.Лизогуб В.А. Несущие системы и шпиндельные узлы металлорежущих станков. М.: ВЗМИ, 1977. 124с.
Составители Сергей Александрович Рябов
Константин Алексеевич Павловец
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШАРИКОВОЙ ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ
Методические указания к выполнению практических работ по курсу ,,Конструирование, расчёт и САПР станков и станочных комплексов” для студентов по специальности 120200 “Металлорежущие станки и инструменты”
Редактор З.М. Савина
ЛР № 020313 от 23.12.96.
Подписано в печать 6.10.98. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 0,50. Тираж 75 экз. Заказ
Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.