Как написать курсовую по зубодолбежному станку – пошаговый разбор механизма от схемы до выводов

Раздел 1. Введение в курсовую работу, где мы определяем цели и структуру исследования

В современной инженерии и машиностроении изучение металлорежущих станков остается одной из ключевых дисциплин, формирующих основу профессиональных компетенций. Глубокое понимание их устройства и принципов работы позволяет не только грамотно эксплуатировать оборудование, но и заниматься его модернизацией. Данная статья представляет собой пошаговое руководство по выполнению курсовой работы на примере анализа зубодолбежного станка.

Основной целью курсовой работы является проведение структурного и кинематического анализа механизма зубодолбежного станка для глубокого изучения его функциональных возможностей и рабочих процессов. Для достижения этой цели необходимо решить ряд последовательных задач:

1. Изучить общее устройство, назначение и принцип действия зубодолбежного станка.
2. Построить и детально описать кинематическую схему, отражающую взаимодействие всех ключевых узлов.
3. Выполнить кинематические расчеты цепей главного движения, а также движений подач и деления.
4. Грамотно оформить результаты исследования в виде пояснительной записки и графической части в соответствии с академическими стандартами.

Структура работы повторяет эти задачи, последовательно ведя исследователя от общего знакомства с объектом к детальному математическому анализу и финальному оформлению. Такой подход обеспечивает системность и полноту исследования.

Раздел 2. Принцип действия и назначение зубодолбежного станка как объекта анализа

Прежде чем переходить к схемам и расчетам, необходимо четко понимать физическое устройство и назначение объекта исследования. Зубодолбежный станок предназначен для нарезания зубчатых колес как внешнего, так и внутреннего зацепления. В основе его работы лежит метод обката, при котором инструмент (долбяк), имеющий форму эталонного зубчатого колеса, и заготовка совершают согласованные движения, имитируя зацепление в зубчатой паре.

Ключевыми узлами станка являются:

• Станина — массивное основание, на котором монтируются все остальные части станка.
• Стол — узел, на котором с помощью специальных приспособлений крепится заготовка. Он обеспечивает ее вращательное движение (круговую подачу).
• Стойка — вертикальный элемент, по направляющим которого перемещается шпиндель с инструментом.
• Долбяк — режущий инструмент, совершающий главное движение.

Процесс резания обеспечивается двумя основными типами движений. Главное движение — это вертикальное возвратно-поступательное движение долбяка, которое обеспечивает непосредственное срезание стружки. Движения подач включают в себя согласованное вращение инструмента и заготовки (круговая подача) и постепенное врезание инструмента в заготовку на заданную глубину (радиальная подача).

В качестве примера можно рассмотреть универсальный зубодолбежный станок модели 67К25Ф2-0. Благодаря своей конструкции он находит широкое применение в инструментальных и экспериментальных цехах для изготовления сложных деталей, таких как штампы и пресс-формы.

Раздел 3. Построение и анализ кинематической схемы станка, который является основой всех расчетов

Кинематическая схема — это язык инженера, позволяющий абстрагироваться от сложной геометрии деталей и представить станок как совокупность движущихся звеньев и связей. Она является фундаментом для всех последующих расчетов, поскольку наглядно демонстрирует, как движение от двигателя передается к рабочим органам — инструменту и заготовке.

(В этом разделе курсовой работы должен быть представлен графический элемент — сама кинематическая схема станка, выполненная по ГОСТ).

Анализ схемы проводится методом разложения сложного механизма на отдельные кинематические цепи, каждая из которых отвечает за конкретное движение:

1. Цепь главного движения: Начинается от главного электродвигателя и через ременную передачу, коробку скоростей, планетарный редуктор и шарнирно-стержневой механизм передает возвратно-поступательное движение на шпиндель с долбяком.
2. Цепь деления: Обеспечивает точный синхронный поворот стола с заготовкой относительно вращения инструмента. Эта цепь гарантирует, что за один оборот инструмента заготовка повернется на число зубьев, соответствующее передаточному отношению.
3. Цепь подач: Отвечает за медленное вращение заготовки (круговая подача) и ее радиальное смещение для врезания инструмента на полную высоту зуба.

После описания цепей проводится структурный анализ. Его цель — определить число степеней свободы механизма, то есть количество независимых параметров, которые нужно задать, чтобы полностью описать положение всех его звеньев. Расчет выполняется по формуле Чебышева. Для типового механизма зубодолбежного станка, согласно его структурной схеме, число степеней свободы часто равно 5, что соответствует количеству независимых управляемых движений.

Раздел 4. Кинематический расчет привода главного движения для определения скоростного режима

Этот расчет является одним из центральных в курсовой работе. Его задача — определить диапазон скоростей резания, который может обеспечить станок, то есть минимальное и максимальное число двойных ходов долбяка в минуту. Это позволяет в дальнейшем выбирать оптимальные режимы обработки для различных материалов и инструментов.

Расчет начинается с составления уравнения кинематического баланса для цепи главного движения. Это уравнение связывает скорость вращения вала электродвигателя со скоростью движения конечного звена — долбяка — через передаточные отношения всех промежуточных звеньев.

Уравнение в общем виде выглядит так: n_дв * i_рем * i_кс * i_ред = N_дх, где:

• n_дв — частота вращения электродвигателя.
• i_рем — передаточное отношение ременной передачи.
• i_кс — передаточное отношение коробки скоростей.
• i_ред — передаточное отношение редуктора (например, планетарного).
• N_дх — число двойных ходов долбяка в минуту.

Расчет ведется пошагово. Сначала определяются передаточные отношения для каждого элемента цепи. Коробка скоростей имеет несколько ступеней, поэтому расчет проводится для двух крайних положений — для получения минимальной и максимальной скорости. Резец станка получает конечное возвратно-поступательное движение через сложный шарнирно-стержневой механизм, кинематика которого также учитывается. На основе этих вычислений определяется диапазон скоростей, который затем используется для технологических расчетов, учитывающих такие параметры, как модуль нарезаемого колеса и длина хода долбяка.

Раздел 5. Расчет механизмов подачи и деления, которые обеспечивают точность нарезаемого колеса

Если расчет главного движения определяет производительность, то расчеты цепей подач и деления напрямую связаны с качеством и точностью конечного изделия. Ошибки в этих расчетах приведут к неправильному профилю зуба или неверному их количеству.

Расчет цепи деления

Задача этого механизма — обеспечить строгое условие: за определенное количество двойных ходов долбяка заготовка должна повернуться ровно на один угловой шаг (на один зуб). Ключевую роль здесь играет гитара сменных колес — специальный узел, позволяющий настраивать передаточное отношение цепи под конкретное число зубьев нарезаемой заготовки. Уравнение кинематического баланса для этой цепи связывает поворот долбяка с поворотом стола. Пример расчета включает в себя подбор чисел зубьев сменных колес (a, b, c, d) для гитары, чтобы обеспечить требуемое передаточное отношение для нарезания колеса с заданным числом зубьев Z.

Расчет цепи подачи

Круговая подача определяет, какую длину дуги пройдет точка на начальной окружности заготовки за один двойной ход долбяка. Этот параметр измеряется в мм/дв.ход и влияет на чистоту обработанной поверхности и износ инструмента. Расчет также ведется через уравнение кинематического баланса, где задается требуемая величина подачи, а на выходе определяются необходимые настройки коробки подач или гитары сменных колес.

Точность настройки этих двух цепей имеет решающее значение. Механизм деления гарантирует правильную геометрию, а механизм подачи — требуемое качество поверхности и производительность процесса.

Раздел 6. Рекомендации по оформлению пояснительной записки и графической части курсовой

Финальный этап работы — это грамотное оформление всех полученных результатов. Качество оформления напрямую влияет на итоговую оценку, так как демонстрирует академическую культуру исследователя.

Пояснительная записка

Это текстовый документ, который должен иметь четкую структуру, как правило, включающую введение, основную часть (с разделами, аналогичными рассмотренным выше), заключение и список литературы.

• Все расчеты должны быть прозрачны: сначала приводится формула в общем виде с расшифровкой всех символов, и только затем — подстановка числовых значений.
• Каждая таблица и каждый график должны иметь порядковый номер и информативное название (например, «Таблица 1 – Результаты расчета скоростей главного движения»).
• Текст должен быть написан в научном стиле, без просторечий и с использованием корректной технической терминологии.

Графическая часть

Обычно она представляет собой один или несколько листов формата А1 или А2. Основным элементом графической части является кинематическая схема станка.

• Схема должна быть выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ на условные графические обозначения элементов (двигателей, передач, валов).
• На схеме рекомендуется выносить ключевые расчетные параметры: мощности двигателей, передаточные числа всех передач, диапазоны частот вращения валов.
• Часто, помимо общей схемы, на лист выносят чертеж одного из наиболее интересных узлов станка, например, планетарного редуктора или коробки скоростей.

Раздел 7. Формулируем выводы, где подводим итоги кинематического анализа

Заключение является логическим завершением всей проделанной работы. Его цель — не просто перечислить сделанное, а синтезировать результаты и показать, что поставленная во введении цель была достигнута.

Выводы стоит начинать с констатации факта: «В ходе выполнения курсовой работы была достигнута ее основная цель — проведен структурный и кинематический анализ механизма зубодолбежного станка модели Х». Далее следует кратко перечислить, что именно было сделано для этого: «Были изучены конструкция и принцип действия станка, построена и проанализирована его кинематическая схема, а также определено число степеней свободы механизма».

Центральная часть выводов — это представление ключевых числовых результатов. Например: «В результате кинематического расчета было установлено, что привод главного движения обеспечивает диапазон чисел двойных ходов долбяка от N_min до N_max, что позволяет обрабатывать широкий спектр материалов. Расчеты цепей деления и подачи показали, что конструкция станка обеспечивает нарезание зубчатых колес с числом зубьев от Z_min до Z_max с требуемой точностью».

Финальный вывод должен обобщать все вышесказанное: «Проведенный анализ подтвердил, что конструкция механизма зубодолбежного станка рациональна и обеспечивает выполнение всех необходимых технологических движений для нарезания зубчатых колес с заданными параметрами в условиях единичного и мелкосерийного производства».

Список источников информации

1. И. И. Артоболевский «Теория машин и механизмов», М.: Наука 1988 г.
2. Б.Ф. Балеев «Кинематический анализ рычажного механизма», г. Горький 1985 г.
3. Б.Ф. Балеев «Силовой анализ рычажного механизма», г. Горький 1985 г.
4. Б.Ф. Балеев «Расчет маховика», г. Горький 1985 г.
5. Б.Ф. Балеев «Зубчатый механизм», г. Горький 1985 г.
6. А. А. Назаровский «Синтез кулачковых механизмов», г. Горький 1984 г.