m2110a內(nèi)圓磨床畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　M2110A型內(nèi)圓磨床設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　磨床是應(yīng)用于零件精加工，尤其是淬硬鋼件和高硬度特殊材料精加工的一種機(jī)床。近年來由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械零件的精度和表面粗糙度要求越來越高，各種硬度材料日益增多，所以磨床的應(yīng)用越來越廣泛。</p><p>　　基于市場對內(nèi)圓磨床

2、的變速要求高，磨削內(nèi)圓直徑大的要求，經(jīng)過重新布局和對主軸箱的設(shè)計(jì)后，M2110A 型內(nèi)圓磨床的加工性能得到了很大的提高，外形更加美觀，結(jié)構(gòu)更緊湊，操縱也更方便，更省力。</p><p>　　設(shè)計(jì)的該型磨床主要用于磨削精密圓柱孔和圓錐孔，適用于單件小批量生產(chǎn)。</p><p>　　同時(shí)該磨床工作臺(tái)由液壓無級傳動(dòng)，工作臺(tái)的工作進(jìn)給、快速進(jìn)給及退回、修整砂輪時(shí)的進(jìn)給等均能自動(dòng)變換。砂輪微量橫進(jìn)給

3、可以手動(dòng)或液動(dòng)，液動(dòng)進(jìn)給即工作臺(tái)每一個(gè)往復(fù)行程，砂輪作一次自動(dòng)進(jìn)給。修整砂輪用液壓手柄操縱。</p><p>　　關(guān)鍵詞：內(nèi)圓磨床 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 砂輪 修整器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Grinding machine is used in parts finishing,in particular

4、hardened steel and special materials of high hardness of a machine tool for finishing.In recent years,due to the development of science and technology, modern machinery parts of the surface roughness and precision demand

5、 is higher and higher, the hardness of material is increasing,so the Grinding machine is more and more widely applied.</p><p>　　Based on high speed requirements of market for internal grinder and grinding in

6、side diameter big request,after a new layout and design of spindle box,type M2110A internal grinder in the processing performance has been greatly improved, the appearance is more beautiful, more compact in structure,op

7、eration more convenient, also is more efficient.</p><p>　　Design of this type of grinding machine is mainly used for grinding precision cylindrical bore and conical bore, suitable for single piece and small

8、batch production.</p><p>　　Meanwhile, the grinding table by the hydraulic stepless transmission,bench work feeding, rapid feed and return,dressing grinding wheel feed, etc all can automatically transform.. T

9、race wheel infeed can be manual or hydraulic,hydraulic table feed that each reciprocating stroke,wheel as an automatic feed.Dressing grinding wheel with a hydraulic lever to manipulate.</p><p>　　Key word: in

10、ternal grinder feed mechanism grinding wheel grinding wheel dresser</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1磨床的類型與用途</p><p>　　機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度。機(jī)械制造裝備的

11、核心是金屬切削機(jī)床，精密零件的加工，主要依賴切削加工來達(dá)到所需要的精度。金屬切削機(jī)床所擔(dān)負(fù)的工作量約占機(jī)器制造總工作量的40%～60%，金屬切削機(jī)床的技術(shù)水平直接影響到機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。換言之，一個(gè)國家的機(jī)床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個(gè)國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然，金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中起著不可替代的作用。 </p><p>　　縱觀幾十年來的歷史，機(jī)械制造業(yè)從早

12、期降低成本的競爭，經(jīng)過20世紀(jì)70年代、80年代發(fā)展到20世紀(jì)90年代乃至21世紀(jì)初的新的產(chǎn)品的競爭。目前，我國已加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代已經(jīng)到來，我國機(jī)械制造業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也面臨著新的形勢：知識(shí)——技術(shù)——產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品的批量越來越小，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求越來越高，環(huán)境保護(hù)意識(shí)和綠色制造的呼聲越來越強(qiáng)，因而以敏捷制造為代表的先進(jìn)制造技術(shù)將是制造業(yè)快速響應(yīng)市場需要、不斷推出新產(chǎn)品、贏得競爭、求得生存和發(fā)展的主

13、要手段。</p><p>　　1.1.1磨床的類型及其特點(diǎn)</p><p>　　磨床種類很多，主要有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。  </p><p>　　磨床與其他機(jī)床相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： </p><p>　　1、磨床的

14、磨具（砂輪）相對于工件做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（一般砂輪圓周線速度在35米 /秒左右，目前已向200米/秒以上發(fā)展）； </p><p>　　2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；</p><p>　　3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度； </p><p>　　4、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)線，進(jìn)行高效率生產(chǎn)； </p>

15、<p>　　5、磨床通常是電動(dòng)機(jī)、油泵（發(fā)動(dòng)部件），通過機(jī)械，電氣，液壓傳動(dòng)（傳動(dòng)部件）帶動(dòng)工件和砂輪相對運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　1.1.2磨床的用途</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來越高，各種高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強(qiáng)力磨削，進(jìn)一步提高了磨削效率。因此，磨床的

16、使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá)30%—40%。據(jù)1997年歐洲機(jī)床展覽會(huì)(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占23%，鉆削占22%，其它占8%；而磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá)42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%。由此可見，在精密加工</p><p>　　當(dāng)中，有許多零部件是通過精密磨

17、削來達(dá)到其要求的，而精密磨削 加工會(huì)要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實(shí)現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個(gè)基本要求： </p><p>　　1.高幾何精度。精密磨床應(yīng)有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動(dòng)壓軸承及動(dòng)靜壓組合軸承等。

18、當(dāng)前采用動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動(dòng)一般應(yīng)小于1um，軸向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在2—3um以內(nèi)。 </p><p>　　2.低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。由于砂輪的修整導(dǎo)程要求10—15mm/min，因此工作臺(tái)必須低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求無爬行和無沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。 </p><p>　　3.減少振動(dòng)。精密磨削時(shí)如果產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)對加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對于精密磨床，在

19、結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動(dòng)。 </p><p>　　4.減少熱變形。精密磨削中熱變形引起的加工誤差會(huì)達(dá)到總誤差的50％，故機(jī)床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)精密磨削的主要障礙。</p><p><b>　　1.2內(nèi)圓磨床</b></p><p>　　用砂輪磨削工件內(nèi)孔的磨床。它具有磨床的一般特征，它的磨削分為普通內(nèi)圓磨削、無心內(nèi)圓磨削和砂輪

20、作行星運(yùn)動(dòng)的磨削方式式。</p><p>　　加工工件的圓柱形、圓錐形或其他形狀素線展成的內(nèi)孔表面及其端面的磨床。內(nèi)圓磨床分為普通內(nèi)圓磨床、行星內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床、坐標(biāo)磨床和專門用途的內(nèi)圓磨床等。按砂輪軸配置方式，內(nèi)圓磨床又有臥式和立式之分。 </p><p>　　普通內(nèi)圓磨床。由裝在頭架主軸上的卡盤夾持工件作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)帶動(dòng)砂輪架沿床身導(dǎo)軌作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，頭架沿滑鞍作橫向進(jìn)給

21、運(yùn)動(dòng)，頭架還可繞豎直軸轉(zhuǎn)至一定角度以磨削錐孔。</p><p>　　行星內(nèi)圓磨床。工作時(shí)工件固定不動(dòng),砂輪除繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)外還繞被加工孔的軸線回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給。它適于磨削大型工件或不宜旋轉(zhuǎn)的工件如內(nèi)燃機(jī)氣缸體等。 </p><p>　　無心內(nèi)圓磨床。工作時(shí)工件外圓支承在滾輪或支承塊上，工件端面由磁力卡盤吸住并帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，但略可浮動(dòng)，以保證內(nèi)外圓的同心度。小規(guī)格內(nèi)圓磨床的砂輪轉(zhuǎn)速最高可

22、達(dá)十幾萬轉(zhuǎn)每分。在大批量生產(chǎn)中使用的內(nèi)圓磨床，自動(dòng)化程度要求較高，在磨削過程中，可用塞規(guī)或測微儀自動(dòng)控制尺寸。</p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　機(jī)床的進(jìn)給及補(bǔ)償,由二個(gè)互不干涉的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行。進(jìn)給系統(tǒng)具有定程磨削功能,采用手動(dòng)或液動(dòng)二種進(jìn)給方式。</p><p>　　機(jī)床設(shè)有快跳機(jī)構(gòu)，因此退出砂輪進(jìn)行測量或修整后

23、不必重新手動(dòng)對刀。</p><p>　　工作臺(tái)快退設(shè)有中停裝置，快退距離可按需要調(diào)整，以減少輔助時(shí)間。</p><p>　　工作臺(tái)起動(dòng)手把設(shè)有安全聯(lián)鎖裝置，確保裝卸和測量工作時(shí)的安全性。</p><p>　　機(jī)床砂輪軸最高轉(zhuǎn)速為24000轉(zhuǎn)/分，以提高磨削小孔。</p><p>　　用戶特殊訂貨?？筛难b電主軸變頻調(diào)速以磨削小直徑內(nèi)孔。<

24、/p><p>　　機(jī)床設(shè)有端面磨削裝置，能保證工件內(nèi)孔與端面的垂直度。</p><p>　　1.3M2110A型磨床的設(shè)計(jì)任務(wù)要求</p><p>　　1.3.1設(shè)計(jì)基本參數(shù)</p><p>　　磨孔直徑： 6~100毫米</p><p>　　磨孔最大深度： 150毫米</p&

25、gt;<p>　　工件最大長度： 200毫米</p><p>　　工作臺(tái)最大行程： 550毫米</p><p>　　床頭箱軸線最大回轉(zhuǎn)角度：20°</p><p>　　工件轉(zhuǎn)速（4級）： 200、300、400、600轉(zhuǎn)/分</p><p>　　砂輪轉(zhuǎn)速（3級）： 1

26、0000、18000、24000轉(zhuǎn)/分</p><p>　　工件電機(jī)：功率 0.45/0.75千瓦</p><p>　　轉(zhuǎn)速 700/1400轉(zhuǎn)/分</p><p>　　砂輪電機(jī)：功率 3千瓦</p><p>　　轉(zhuǎn)速 2860轉(zhuǎn)/分</p><p>　　

27、機(jī)床外形尺寸（長×寬×高）：1850×1130×1290毫米</p><p>　　1.3.2任務(wù)及要求</p><p>　　合理設(shè)計(jì)機(jī)床砂輪軸，工作臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)和砂輪修整機(jī)構(gòu)</p><p>　　用CAD做出零號圖紙</p><p>　　軸承種類與形式、選用、特點(diǎn)及計(jì)算</p><p&

28、gt;　　受力分析、計(jì)算和校核。</p><p><b>　　說明書</b></p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　M2110A型磨床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　本機(jī)床的傳動(dòng)有兩種形式：一種是液壓傳動(dòng)，如工作臺(tái)縱向往復(fù)移動(dòng)、砂輪架快速進(jìn)退、砂輪架周期徑向自動(dòng)切入等；

29、另一種就是機(jī)械傳動(dòng)。其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖所示。</p><p>　　圖2-1 M2110A機(jī)械傳動(dòng)圖</p><p><b>　　2.1頭架的傳動(dòng)</b></p><p>　　此傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)工件的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其傳動(dòng)路線的表達(dá)式為</p><p>　　工件電機(jī)— —撥盤或卡盤</p>

30、<p>　　由于電機(jī)為雙速電機(jī)，故可以使得工件獲得4種轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　2.2砂輪的傳動(dòng)</b></p><p>　　此傳動(dòng)鏈較短，使得砂輪高速旋轉(zhuǎn)。其傳動(dòng)路線為：</p><p>　　砂輪電機(jī)— —砂輪</p><p>　　2.3工作臺(tái)手動(dòng)驅(qū)動(dòng)</p><p>　

31、　為了調(diào)整機(jī)床，工作臺(tái)還可以通過手輪來驅(qū)動(dòng)。其傳動(dòng)路線表示如下：</p><p>　　手輪———齒條—工作臺(tái)縱向移動(dòng)</p><p>　　2.4砂輪架周期徑向切入運(yùn)動(dòng)</p><p>　　這個(gè)運(yùn)動(dòng)可以分成兩種：一種是手動(dòng)周期切入；另一種是液動(dòng)周期自動(dòng)切入。如圖</p><p>　　圖2-2 砂輪架機(jī)械傳動(dòng)圖</p><p

32、>　　2.4.1手動(dòng)周期切入</p><p>　　在手輪B上裝有齒輪和（同軸）。D為刻度盤，外圓表面上刻有200格刻度，而內(nèi)圓周卻是一個(gè)的內(nèi)齒輪，其齒頂圓就作為定位面與手輪B上的P圓柱表面動(dòng)配合（即可以轉(zhuǎn)動(dòng)）。C為一補(bǔ)償旋鈕，其上開有21個(gè)小孔，平時(shí)總有1個(gè)孔和固裝在B上的銷子K接合。C上又有一只的齒輪與齒輪嚙合，而又與嚙合，故轉(zhuǎn)動(dòng)手輪B時(shí)，各齒輪無相對運(yùn)動(dòng)，上述各零件仿佛一個(gè)整體，也不在P圓柱面上相對運(yùn)動(dòng)

33、，于是B和D一起旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)砂輪架的徑向切入，其傳動(dòng)路線表示如下：</p><p>　　手輪B—VIII—IX——絲杠—半螺母</p><p>　　在磨削一批工件時(shí)，通?？偸窍仍嚹ヒ恢?，待磨到尺寸要求時(shí)，將手輪B轉(zhuǎn)動(dòng)的位置固定下來，這就可以借助固裝在刻度盤D上的擋塊F碰到固定在床身上的定位爪N來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)手輪B就不能

34、再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，說明工件已經(jīng)磨到尺寸要求了。</p><p>　　2.4.2液動(dòng)周期自動(dòng)切入</p><p>　　當(dāng)自動(dòng)控制的壓力油通入油缸的右腔時(shí)，時(shí)活套在活塞J槽內(nèi)銷軸上的棘爪H左移，推動(dòng)棘輪E轉(zhuǎn)過一角度，E用螺釘固定在手輪B上。所以隨著棘輪E的轉(zhuǎn)動(dòng)，刻度盤D也轉(zhuǎn)動(dòng)。棘輪E上有200個(gè)棘齒，正好與刻度盤D上的刻度200格相對應(yīng)。棘爪H最多可以推過棘輪上4個(gè)棘齒，即相當(dāng)于刻度盤轉(zhuǎn)過4格。轉(zhuǎn)動(dòng)

35、齒輪S使空套的扇形的齒輪板G轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)它的位置就可以控制棘爪H推過的棘齒數(shù)目。其原理簡述如下：當(dāng)右腔通回路時(shí)，彈簧將活塞J推至右極限位置，此時(shí)棘爪H就頂在扇形板G的外圓表面上，待右腔注入高壓油后，活塞J左移，棘爪H便開始沿著G的外圓表面滑動(dòng)，隨后就經(jīng)斜面T而落入棘齒槽底，推動(dòng)棘輪E轉(zhuǎn)動(dòng)。故此T斜面越轉(zhuǎn)越接近中心線a–a，H所推過的棘齒越少。</p><p>　　當(dāng)自動(dòng)徑向切入達(dá)到工件尺寸要求時(shí)，與F成180

36、86;安裝的調(diào)整塊R正好處于中心線 a–a位置。由于R的外圓比棘輪大，故棘爪H就被壓下，這時(shí)J即使左右移動(dòng)，H也只是在外圓表面滑動(dòng)，不會(huì)落入棘齒E的齒槽。自動(dòng)徑向切入就停止。</p><p>　　主軸組件設(shè)計(jì)計(jì)算與校核</p><p>　　主軸組件是機(jī)床的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還起傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩、承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷的作用。由于主軸組件的工

37、作性能直接影響到機(jī)床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是機(jī)床中的一個(gè)關(guān)鍵組件。 </p><p>　　主軸和一般傳動(dòng)軸的相同點(diǎn)是，兩者都傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩并承受傳動(dòng)力，都要保證傳動(dòng)件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動(dòng)工件或刀具，實(shí)現(xiàn)表面成形運(yùn)動(dòng)，因此對主軸有較高的要求。</p><p>　　3.1主軸的基本要求</p><p><b>　　

38、3.1.1旋轉(zhuǎn)精度</b></p><p>　　主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在手動(dòng)或低速、空載時(shí)，主軸前端定位面的徑向跳動(dòng)△r、端面跳動(dòng)△a和軸向竄動(dòng)值△o。如圖3-1所示：圖中實(shí)線表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線，虛線表示實(shí)際的旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運(yùn)動(dòng)精度。</p><p>　　圖3-1 主軸的旋轉(zhuǎn)誤差</p><p><

39、;b>　　3.1.2剛度</b></p><p>　　主軸組件的剛度K是指其在承受外載荷時(shí)抵抗變形的能力，如圖3-2所示，即K=F/y（單位為N/mm），剛度的倒數(shù)y/F稱為柔度。主軸組件的剛度，是主軸、軸承和支承座的剛度的綜合反映，它直接影響主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。顯然，主軸組件的剛度越高，主軸受力后的變形就越小，如若剛度不足，在加工精度方面，主軸前端彈性變形直接影響著工件的精度；在傳動(dòng)質(zhì)量方面，

40、主軸的彎曲變形將惡化傳動(dòng)齒輪的嚙合狀況，并使軸承產(chǎn)生側(cè)邊壓力，從而使這些零件的磨損加劇，壽命縮短；在工件平穩(wěn)性方面，將使主軸在變化的切削力和傳動(dòng)力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動(dòng)，并容易引起切削自激振動(dòng)，降低了工件的平穩(wěn)性。</p><p>　　圖3-2 主軸組件靜剛度</p><p><b>　　3.1.3抗震性</b></p><p>　　主

41、軸組件的抗振性是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，主軸組件不僅受靜載荷的作用，同時(shí)也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)。如果主軸組件的抗振性差，工作時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響工件的表面質(zhì)量，降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會(huì)產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。隨著機(jī)床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。</p><p>　　3.1.4溫升和熱變形</p><

42、p>　　主軸組件工作時(shí)因各種相對運(yùn)動(dòng)處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應(yīng)以主軸組件運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后各部分位置的變化來度量。 </p><p>　　主軸組件溫升和熱變形，使機(jī)床各部件間相對位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度機(jī)床尤為嚴(yán)重；熱變形造成主軸彎曲，使傳動(dòng)齒輪和軸承的工作狀態(tài)變壞；熱變形還使主軸和軸承，軸承與支承座之間已調(diào)整好的間隙

43、和配合發(fā)生變化，影響軸承正常工作，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。 </p><p>　　影響主軸組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù) 緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。</p><p>　　3.2主軸的初步確定</p><p>　　擬定軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括帶輪，

44、套筒，軸承和軸承蓋。</p><p>　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。</p><p>　　裝軸承端：這兩段軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圓孔徑?jīng)Q定，因d=40，選用角接觸球軸承7208AC，其尺寸為d×D×B=40×80×18，軸段的長度由滾動(dòng)軸承的B決定。</p><p>　　軸上零件的周向固定，軸承與軸的周向固定采用套

45、筒和軸承端蓋來定位，同時(shí)為了保證軸承與軸的配合有良好的對中性，滾動(dòng)軸承與軸采用H6/k6，軸端倒角區(qū)1×45º。</p><p><b>　　3.3主軸計(jì)算校核</b></p><p>　　3.3.1主軸材料和熱處理</p><p>　　根據(jù)載荷特點(diǎn)和耐磨性的要求，該軸傳遞較小功率，無特殊要求故選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼調(diào)制處理

46、，在主軸端部，錐孔，空心軸頸部位進(jìn)行局部高頻淬硬50—55HRC，以提高耐磨性，其機(jī)械性能可查得，，，，，，。</p><p>　　3.3.2磨削力計(jì)算</p><p>　　由于砂輪速度很高，功率消耗很大，主運(yùn)動(dòng)消耗功率為=，為砂輪電機(jī)功率。為機(jī)械傳動(dòng)總效率0.7—0.85。</p><p>　　=3×0.8=2.4kw</p><p&

47、gt;<b>　　所以 N.mm</b></p><p>　　另外，作用在砂輪上的徑向力為：</p><p>　　式中 ——磨削系數(shù)，查得可知為119.09</p><p>　　V——工件圓周進(jìn)給速度 </p><p>　　——砂輪徑向切入深度 0.1mm</p><p>　　——工件軸向進(jìn)給量

48、 10mm/r</p><p>　　ay，by，cy——磨削徑向力指數(shù)，查資料可分別得0.417,0.714,0.751；</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　同上可知得，作用在砂輪上的法向力為：</p><p>　　式中 az，bz，cz——法向磨削力指數(shù)，查資料可分別得0.417,0

49、.731,0.698；</p><p>　　——磨削系數(shù)，查得可知為60.04</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　3.3.3按彎扭合成強(qiáng)度條件校核</p><p>　　1. 軸的受力情況分析</p><p>　　圖3-3 主軸受力</p><p

50、>　　垂直方向上：分析如圖</p><p>　　圖3-4 垂直方向受力</p><p><b>　　垂直面支撐反力</b></p><p>　　水平方向上：分析如圖</p><p>　　圖3-5 水平方向受力</p><p><b>　　水平面支撐反力</b><

51、;/p><p>　　彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，計(jì)算彎矩圖</p><p><b>　　水平面彎矩圖</b></p><p><b>　　圖3-6 水平彎矩</b></p><p><b>　　垂直面彎矩圖</b></p><p>　　圖3-7 垂直彎矩</p&

52、gt;<p><b>　　合成彎矩圖</b></p><p>　　圖3-8 合成彎矩</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩圖</b></p><p><b>　　圖3-9 轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　計(jì)算彎矩圖</b></

53、p><p>　　轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化處理，即。</p><p>　　圖3-10 計(jì)算彎矩</p><p><b>　　校核軸的強(qiáng)度</b></p><p>　　圖3-11 軸的零件圖</p><p>　　由圖3-11知，I剖面的直徑小而彎矩較大，II剖面所承受的彎矩最大而軸徑卻不是最大，即I和II剖

54、面較危險(xiǎn)，所以校核I和II剖面。</p><p><b>　　I剖面的計(jì)算應(yīng)力為</b></p><p>　　II剖面的計(jì)算應(yīng)力為</p><p><b>　　又知道,</b></p><p><b>　　所以安全</b></p><p>　　3.3.4

55、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度</p><p>　　由于軸段沒有鍵槽，只存在過渡圓角和過盈配合引起的應(yīng)力集中。因而只需要驗(yàn)算I剖面的疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　I剖面由于過盈配合(H7/k6)引起的應(yīng)力集中系數(shù)查表可得，。由于過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查得</p><p><b>　　，，，</b></p><p>　　故應(yīng)該

56、按過盈配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)來驗(yàn)算I剖面。</p><p>　　I剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力，應(yīng)力幅，平均應(yīng)力為：</p><p>　　絕對尺寸影響系數(shù)由表查得，</p><p>　　表面質(zhì)量系數(shù)由表查得</p><p>　　I剖面的安全系數(shù)為：</p><p>　　取,則，所以I剖面安全 。 </p><p

57、>　　3.3.5主軸扭轉(zhuǎn)剛度的校核</p><p>　　軸的扭轉(zhuǎn)變形的一般公式如下：</p><p>　　式中：——扭轉(zhuǎn)角（rad）</p><p>　　——軸傳遞的扭矩（N.cm）</p><p>　　——軸產(chǎn)生扭矩變形部分長度（cm） ——軸的端面極慣性矩 </p><p>　　——鋼的剪

58、切彈性模量，</p><p><b>　　對于空心軸：</b></p><p><b>　　所以可得：</b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　又查資料可得，許用扭轉(zhuǎn)角</p><p>　　由于，故主軸的扭轉(zhuǎn)剛度合格。<

59、;/p><p>　　進(jìn)給機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)計(jì)算及校核</p><p>　　4.1進(jìn)給機(jī)構(gòu)——三滾輪摩擦機(jī)構(gòu) </p><p>　　三滾輪摩擦機(jī)構(gòu)是根據(jù)摩擦自鎖的原理用來傳遞一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，故又稱之為三滾輪單向超越離合器。此機(jī)構(gòu)在國內(nèi)外自動(dòng)內(nèi)圓及軸承套圈磨床的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)及砂輪磨損的補(bǔ)償系統(tǒng) 中應(yīng)用較廣，并和其它進(jìn)給機(jī)構(gòu)（如凸輪—— 杠桿——斜楔——杠桿等機(jī)構(gòu)）聯(lián)合使用，

60、進(jìn)給的定程精度較高。</p><p>　　在普通內(nèi)圓磨床中，由于對定程進(jìn)給精度要求不高，所以可以用它作為主要的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。M2110A 內(nèi)圓磨床就采用這種三滾輪機(jī)構(gòu)作為進(jìn)給系統(tǒng)。它與原先的行星進(jìn)給機(jī)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、調(diào)整方便、穩(wěn)定準(zhǔn)確、進(jìn)給量可無級調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)將三滾輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)工作原理，自鎖條件及使用調(diào)整等方面的問題簡要介紹如下。</p><p>　　4.1.1結(jié)構(gòu)和工作

61、原理</p><p>　　圖4-1 進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　,</b></p><p>　　三滾輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)主要由大滾輪(固定滾輪),中滾輪(擺動(dòng)滾輪)，小滾輪(驅(qū)動(dòng)滾輪）支承板等零件組成（見圖進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖）。中滾輪和支承板由螺釘連接成一整體，可繞手輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)一角度；小滾輪在彈簧和托銷的作用下在支承板的導(dǎo)向槽內(nèi)保持其固定的位

62、置（盡力消除空程，使其兩摩擦 滾輪間隙控制適中）。</p><p>　　進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定在磨架前段，用于控制磨架做周期橫向自動(dòng)進(jìn)給或手動(dòng)進(jìn)給。</p><p>　　自動(dòng)進(jìn)給時(shí)，工作臺(tái)每往復(fù)一次，通過壓力油推動(dòng)柱塞，經(jīng)頂桿3推動(dòng)擺動(dòng)架1轉(zhuǎn)過一個(gè)角度。因懸浮的滾子7在彈簧和圓柱6的作用下，緊壓在小摩擦輪5和大摩擦輪8之間。擺動(dòng)架1順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，以滾子7和摩擦輪5、8之間的摩擦力，帶動(dòng)大摩擦輪8也順

63、時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，然后經(jīng)大摩擦輪上的齒輪傳動(dòng)絲杠，帶動(dòng)磨架作橫向進(jìn)給。若柱塞的壓力油腔接回油時(shí)，由彈簧9將擺動(dòng)架1、小摩擦輪5、頂桿3和柱塞拉回，恢復(fù)原位不動(dòng)。</p><p>　　調(diào)整螺母，調(diào)節(jié)頂桿上下行程，控制摩擦輪的擺動(dòng)角度，亦即改變大摩擦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，改變橫向進(jìn)給量大小，便得到無極調(diào)整。按下手柄將油路斷開，可實(shí)現(xiàn)手輪的微量橫向進(jìn)給。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪便可以得到手動(dòng)進(jìn)給。止動(dòng)頂桿在手輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，頂住滾子7，防止擺

64、動(dòng)架1隨手輪及大摩擦輪8一起逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　4.1.2自鎖條件</b></p><p>　　在進(jìn)給過程中，小滾輪分別與大滾輪和中滾輪緊密接觸，并且象楔子一樣將它們楔緊，使三個(gè)滾輪 鎖為一體；在中滾輪向上回?cái)[復(fù)位時(shí)，自鎖狀態(tài)應(yīng)解除 ，以防大輪反轉(zhuǎn)。保證實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)的條件 可以從滾輪的受力分析和平衡原理中推導(dǎo)出來。</p><

65、p>　　圖4-2 三滾輪受力圖</p><p>　　即小滾了為研究對象若不計(jì)其本身的重量及彈簧對他的作用力，則小輪受4個(gè)力的作用，即大滾輪對它的正壓力和摩擦力，中滾輪對它的正壓力和摩擦力（見上圖）。根據(jù)力合成的平行四邊形法則和，和可分別用它們的合力和來表示，小滾輪即為兩力構(gòu)件，它處于平衡的充分和必要條件是：和大小相等，方向相反，而且作用在一條直線上。于是由上圖的幾何關(guān)系可以看出：</p>&

66、lt;p>　　因此，三滾輪摩擦機(jī)構(gòu)的自鎖條件可寫為</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　——接觸角，即小滾輪與大滾輪以及中滾輪與小滾輪兩接觸點(diǎn)處的切線的交角；</p><p>　　——小滾輪與大滾輪間的最大極限摩擦角；</p><p>　　——小滾輪與中滾輪間的最大極限摩擦角。</

67、p><p><b>　　在中</b></p><p><b>　　根據(jù)余弦定理</b></p><p>　　即 </p><p>　　故保證自鎖的條件又可以寫作</p><p><b>　　（2）</b>&

68、lt;/p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　——中滾輪和小滾輪中心距；</p><p>　　——大滾輪和小滾輪中心距；</p><p>　　——大滾輪和中滾輪中心距；</p><p>　　分別表示大、中、小滾輪的直徑。當(dāng)中滾輪上抬時(shí)，不許小滾輪在大滾輪和中滾輪間產(chǎn)生自鎖，而

69、希望小滾輪能夠松開，以防大滾輪反轉(zhuǎn)，這時(shí)必須保證大、中滾輪對小滾輪的作用力所產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力矩大于或等于滾動(dòng)摩擦力矩：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　——滾動(dòng)摩擦系數(shù)</b></p><p>&l

70、t;b>　　——小輪直徑</b></p><p>　　從以上的分析和計(jì)算可得出這樣的結(jié)論：</p><p>　　保證三滾輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)正常工作的重要條件是合理地選擇接觸角，它的上限值和下限值可分別由上面導(dǎo)出的式子（1）、（3）計(jì)算出來。</p><p>　　三個(gè)滾輪直徑大小及其中心距可根據(jù)傳遞力矩的大小及空間位置情況確定，但必須滿足式（2）的要求。&l

71、t;/p><p>　　如果考慮到進(jìn)給機(jī)構(gòu)中小滾輪的自重，托銷彈簧的拉力及大滾輪到進(jìn)給絲桿螺母間各傳動(dòng)鏈的摩擦阻力距等客觀條件，則接觸角不可取得太小，因?yàn)榻佑|角太小時(shí)，在托銷彈簧作用下，易引起大滾輪的反轉(zhuǎn)。因此接觸角的大小應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。當(dāng)彈簧拉力較大，傳動(dòng)鏈的摩擦阻力距較小，大滾輪易反轉(zhuǎn)時(shí)，接觸角應(yīng)靠近上限選取，反之可減小，一般情況取。</p><p>　　下面對本磨床三滾輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)的實(shí)際

72、尺寸對自鎖條件進(jìn)行驗(yàn)算：</p><p>　　已知mm，mm，mm</p><p>　　=15.45mm，=55mm，=70mm</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　因三個(gè)滾輪皆為淬硬鋼，在無潤滑的情況下滑動(dòng)摩擦系數(shù)</p><p><b>　　則 <

73、;/b></p><p>　　由此可見，故能滿足自鎖條件。</p><p>　　4.2進(jìn)給機(jī)構(gòu)齒輪校核</p><p>　　4.2.1使用條件分析</p><p>　　傳遞功率2.5kw，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，齒輪比。</p><p><b>　　則轉(zhuǎn)矩</b></p><p>

74、;　　載荷平穩(wěn)，預(yù)計(jì)每天工作8小時(shí)，每年工作300天，使用壽命10年，屬于中速、中載、可靠性好的齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　4.2.2齒輪的材料，熱處理方式</p><p>　　按使用條件可知，可選用軟齒面齒輪，也可選用硬齒面齒輪。</p><p><b>　　具體選用為：</b></p><p>　　小齒輪材料選用

75、40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得硬度為，取。</p><p>　　大齒輪材料選用ZG310-570，正火處理，硬度為，取。</p><p>　　選齒輪精度等級8級（GB10095-88）查圖得，；。</p><p>　　4.2.3確定許用應(yīng)力</p><p>　　計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)</p><p><b

76、>　　查圖可得 ，</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　則接觸疲勞許用應(yīng)力為</p><p>　　4.2.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　齒輪的主要幾何參數(shù)：，</p><p><b>　　分度圓直徑 </b>&

77、lt;/p><p><b>　　基圓直徑 </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑 </b></p><p><b>　　端面重合度計(jì)算得</b></p><p><b>　　彎曲疲勞應(yīng)力為</b></p><p>&l

78、t;b>　　——齒形系數(shù)</b></p><p><b>　　——應(yīng)力修正系數(shù)</b></p><p>　　——計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù)，</p><p><b>　　查圖得 ，</b></p><p><b>　　，</b></p><

79、;p><b>　　又其中</b></p><p><b>　　，，，</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　彎曲疲勞許用應(yīng)力</b></p>

80、;<p>　　——試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限</p><p>　　——彎曲疲勞計(jì)算的最小安全系數(shù)</p><p><b>　　——應(yīng)力修正系數(shù)</b></p><p>　　——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)</p><p><b>　　——尺寸系數(shù)</b></p><p

81、><b>　　差表可得：，，，，</b></p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　綜上所述可得 ，，齒輪安全。</p><p><b>　　磨床其他部件的設(shè)計(jì)</b></p>

82、<p><b>　　5.1頭架的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　頭架由底座，體殼，主軸及傳動(dòng)裝置組成。</p><p>　　頭架體殼可繞著軸銷在底座上回轉(zhuǎn)0-90度之間的任意角度，并由螺釘緊固，回轉(zhuǎn)角度的大小可以從刻度盤上讀出，底座和體殼上分別裝有擋銷，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)體殼是兩擋銷相互緊靠時(shí)，頭架即回復(fù)到了0位，這樣不僅操作方便，而且定位準(zhǔn)確，頭架通過底座用兩個(gè)

83、L型螺釘固定在工作臺(tái)左側(cè)。</p><p>　　頭架主軸應(yīng)具有高度的旋轉(zhuǎn)精度，剛度和抗振性。在頭架主軸的前后支撐中各有兩個(gè)滾動(dòng)軸承，它們采用背對背排列的方式。通過修磨隔圈可使軸承預(yù)。</p><p>　　軸承的預(yù)緊，就是講滾動(dòng)軸承并緊，使其在空載荷時(shí)就在滾動(dòng)體與外圓滾道接觸處產(chǎn)生微量的初始彈性變形。頭架主軸軸承實(shí)現(xiàn)預(yù)緊的方法是：修磨內(nèi)隔圈或外隔圈，使內(nèi)圈的寬度大于外隔圈的寬度。然后在裝配時(shí)

84、，使軸承內(nèi)外圈之間發(fā)生軸向相對運(yùn)動(dòng)，將滾動(dòng)體與內(nèi)外圈滾道壓緊。滾動(dòng)軸承經(jīng)預(yù)緊后，不僅消除了軸承中原來存在的間隙，而且還在接觸處產(chǎn)生了微量的彈性變形，提高了軸承的旋轉(zhuǎn)精度和剛度，所以各種主軸的滾動(dòng)軸承都經(jīng)過預(yù)緊。但是預(yù)緊力不能過大，否則會(huì)使軸承的磨損和發(fā)熱增大，壽命下降。</p><p>　　主軸的軸向定位由前支撐中的兩個(gè)軸承實(shí)現(xiàn)。作用在主軸的軸向力，通過軸承外圈，套筒，調(diào)整圈和法蘭傳給頭架體殼，通過法蘭傳給頭架體

85、殼。</p><p>　　傳動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的帶輪，都采用卸荷結(jié)構(gòu)。帶輪支承在法蘭上的滾動(dòng)軸承上，法蘭則固定在頭架體殼上，帶輪支承在裝于頭架體殼凸臺(tái)上的滾動(dòng)軸承上，因此，傳動(dòng)帶的拉力不會(huì)作用在主軸上，可避免主軸發(fā)生彎曲。</p><p><b>　　5.2磨架的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　磨架由滑座、滑板、及磨具座等組成?；痛采砉潭ㄔ谝黄?。

86、磨具座和電機(jī)裝在滑板上，由滑座上的滾動(dòng)導(dǎo)軌作支承，通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)經(jīng)絲杠傳動(dòng)滑塊，使磨具實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給。絲杠與螺母之間的間隙靠彈簧消除，彈簧壓力大小由帶槽螺母調(diào)整。磨具裝在磨具座的孔中，用電機(jī)經(jīng)平膠帶傳動(dòng)。</p><p>　　磨具座后面安裝砂輪修整器保險(xiǎn)塊，保證在砂輪進(jìn)入工件時(shí)，將未及時(shí)抬起的修整器抬起，避免碰撞磨具。</p><p><b>　　5.3砂輪修整器</b>

87、</p><p>　　砂輪修整器裝在工作臺(tái)上，被帶動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。砂輪修整器的動(dòng)作由液壓控制，也可以手動(dòng)。修整砂輪時(shí)，壓力油推動(dòng)活塞，經(jīng)圓柱使金剛筆倒下，直至碰到定位螺釘。轉(zhuǎn)動(dòng)刻度頭，可微量調(diào)節(jié)金剛筆的位置。修整后，砂輪磨削內(nèi)孔時(shí)，使金剛筆和磨具座不相碰，用彈簧將金剛筆拉起。</p><p><b>　　5.4工作臺(tái)的設(shè)計(jì)</b></p><p>

88、;　　工作臺(tái)相對于底座可作較小的回轉(zhuǎn)調(diào)整，用以磨削錐形工件。調(diào)整時(shí)，用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤，通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)繞定位心軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。工作臺(tái)可以分別轉(zhuǎn)過7度、6度、5度。液壓缸固定在底座的下部。工作臺(tái)做成傾斜10度的型面，能加快冷卻液和鐵屑流出，并有利于保持尾架移動(dòng)的精度，工作臺(tái)左端標(biāo)牌用來指示液壓缸放氣閥旋轉(zhuǎn)鈕“開”與“關(guān)”的位置。</p><p><b>　　謝 辭</b></

89、p><p>　　非常感謝xx老師老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，他放棄了自己的休息時(shí)間。他的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他表示我誠摯的謝意。</p><p>　　同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)

90、了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 上海紡織工學(xué)院，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，天津大學(xué).機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，</p><p><

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