單面研磨機(jī)設(shè)計(jì)說明書-劉金勇

1、<p><b>　　機(jī)電工程學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目: ZY400單面研磨機(jī)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名： 劉金勇 </p><p>　　學(xué) 號： 2010

2、28050217 </p><p>　　專業(yè)班級： 機(jī)制升1002 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 崔仲鳴 </p><p>　　2012 年 5 月 22 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

3、;<b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.2 單面研磨機(jī)研究的意義1</p><p>　　1.3 研磨工藝參數(shù)2</p><p>　　1.4 研磨加工的特點(diǎn)3</p><p>　　第二章

4、研磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　第三章 研磨參數(shù)的確定6</p><p>　　3.1 計(jì)算研磨盤所需的功率6</p><p>　　3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇6</p><p>　　3.2.1 電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則6</p><p>　　3.2.2 計(jì)算工作機(jī)所需功率7</p><

5、;p>　　3.2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速7</p><p>　　3.2.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號8</p><p>　　第四章 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)9</p><p>　　第五章 主軸及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11</p><p>　　5.1 主軸的設(shè)計(jì)11</p><p>　　5.1.1 主軸材料的選擇11&l

6、t;/p><p>　　5.1.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12</p><p>　　5.1.3 主軸強(qiáng)度的校核計(jì)算14</p><p>　　5.1.4 主軸的剛度校核16</p><p>　　5.2 軸系傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與選擇18</p><p>　　5.2.1 軸承端蓋的設(shè)計(jì)18</p><p

7、>　　5.2.2 滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算19</p><p>　　5.2.3 軸承箱的設(shè)計(jì)20</p><p>　　5.2.4 鍵的選擇及其連接強(qiáng)度計(jì)算20</p><p>　　5.3 減速器的選擇21</p><p>　　5.3.1 選擇減速器的型號21</p><p>　　5.3.2 減速器

8、的校核計(jì)算22</p><p>　　5.4 聯(lián)軸器的選擇23</p><p>　　5.4.1 選擇聯(lián)軸器的類型23</p><p>　　第六章 研磨工具的設(shè)計(jì)27</p><p>　　6.1 研磨工具的作用及對研磨工具的要求27</p><p>　　6.2 研磨工具的材料的選取27</p>

9、;<p>　　6.3 研磨盤的設(shè)計(jì)28</p><p>　　第七章 床身的設(shè)計(jì)30</p><p>　　第八章 研磨液供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32</p><p>　　8.1 葉片泵的選擇32</p><p>　　8.2 電動(dòng)機(jī)的選擇33</p><p>　　8.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)34</p&

10、gt;<p>　　8.3.1 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35</p><p>　　8.4 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35</p><p>　　8.5 滾動(dòng)軸承的選擇36</p><p>　　8.6 箱體設(shè)計(jì)36</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)37</b></p><p><

11、b>　　設(shè)計(jì)心得38</b></p><p><b>　　致謝39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b>&l

12、t;/p><p>　　研磨是現(xiàn)在制造技術(shù)中一種重要的精加工和超精加工技術(shù)，它的工作過程是利用磨具通過磨料直接作用于被加工零件的表面，進(jìn)行嶶加工技術(shù)。研磨加工具有加工精度和質(zhì)量高的特征，被廣泛應(yīng)用于加工各種材料，隨著近幾年來電子信息技術(shù)和光電科技的發(fā)展，對光學(xué)零件制造的需求日益增加，并且零件的質(zhì)量和精度要求也有所提高，進(jìn)而對加工技術(shù)提出了更高的要求，而研磨技術(shù)的發(fā)展為其提供了一種重要的加工方法，起到了不可替代的作用。

13、研磨運(yùn)動(dòng)包括軌跡和速度兩個(gè)方面，研磨運(yùn)動(dòng)軌跡是獲得極低的表面粗糙度決定性因素。研磨時(shí)為保證工件表面被均勻的切削，獲得良好的加工質(zhì)量，要求研磨運(yùn)動(dòng)軌跡保證工件加工表面和研具表面上各點(diǎn)具有相同的和相近的被切削和切削條件。研磨運(yùn)動(dòng)的軌跡主要有：直線研磨運(yùn)動(dòng)軌跡、正弦曲線式及“8”字形式研磨運(yùn)動(dòng)軌跡、外擺線研磨運(yùn)動(dòng)軌跡、內(nèi)擺線研磨運(yùn)動(dòng)軌跡、次擺線研磨運(yùn)動(dòng)軌跡、橢圓研磨運(yùn)動(dòng)軌跡等軌跡。</p><p>　　1.2 單面研磨

14、機(jī)研究的意義</p><p>　　從精密和超精密加工技術(shù)的范疇來看，它應(yīng)該包括微細(xì)加工、光整加工和精整加工等加工方法。研磨屬于光整加工的一種 ， 精密研磨是實(shí)現(xiàn)尺寸精度≦0.01μm級的長度技術(shù)；角度誤差≦0.1＂級的分度誤差；表面粗糙度為0.01μm的鏡面加工技術(shù)；圓度誤差≦0.01μm的超精密加工技術(shù)等基本工藝總和。</p><p>　　研磨可用于各種鋼、鑄鐵、銅、鋁，硬質(zhì)合金等金屬材

15、料以及非金屬材料工件的平面，內(nèi)、外圓柱面，圓錐面，內(nèi)、外球面，螺紋，齒輪及其他它行面的加工 。工件經(jīng)研磨后，能獲得很低表面粗糙度值和很高的尺寸精度、幾何形狀和一定的位置精度。</p><p>　　研磨加工不僅向更高的加工精度發(fā)展，而且其加工質(zhì)量也在不斷提高，且?guī)缀蹩梢约庸と魏喂虘B(tài)材料。許多人從事研磨加工技術(shù)，研究的宗旨是進(jìn)一步提高研磨加工效率、加工精度，降低加工成本。目前，國內(nèi)外研磨加工主要還是采用散粒磨料在慢速

16、研磨機(jī)上研磨。 其特點(diǎn)是加工精度高、加工設(shè)備簡單、投資少，但是加工精度不穩(wěn)定、加工成本高、效率低。</p><p>　　1.3 研磨工藝參數(shù)</p><p>　　研磨工藝技術(shù)由磨料、研磨液、研磨方式及裝置，研磨工具、研磨用具構(gòu)成。研磨工藝參數(shù)包括研磨速度，研磨壓力，研磨效率。</p><p><b>　　研磨速度</b></p>

17、<p>　　研磨速度增大使研磨生產(chǎn)率提高，但當(dāng)速度過高時(shí)，由于過熱而使工件表面生成氧化膜，甚至出現(xiàn)燒傷現(xiàn)象，是研磨機(jī)劑飛濺流失，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性降低，一般粗研磨較低速、較高壓力，精研多用低速，較低壓力，常用的研磨速度如表1-1所示：</p><p>　　表1-1 常用研磨速度</p><p>　　注：工件材質(zhì)較軟或精度要求較高時(shí)，速度取小值。</p><p>&

18、lt;b>　　研磨壓力</b></p><p>　　研磨壓力在一定范圍內(nèi)增加時(shí)，可提高研磨生產(chǎn)率。但當(dāng)壓力大于0.3MPa時(shí)，由于研磨接觸面積增加，實(shí)際接觸比例不成正比增加，使生長率提高不明顯。研磨壓力按下式計(jì)算即</p><p>　　式中 P— 研磨表面所承受的總壓力，N;</p><p>　　N—每次研磨的件數(shù);</p><

19、;p>　　A—每個(gè)工件實(shí)際接觸面積，；</p><p>　　研磨壓力可按下表1-2選取</p><p>　　表 1-2 研磨壓力參考值</p><p><b>　　研磨效率</b></p><p>　　研磨效率以每分鐘研磨切除層厚度來表示：淬火鋼為1微米，低碳鋼為5微米，鑄鐵為13微米，合金鋼為0.3微米，超硬材料

20、為0.1微米，水晶、玻璃為2.5微米。</p><p><b>　　研磨效率</b></p><p>　　研磨效率以每分鐘研磨切除層厚度來表示：淬火鋼為1微米，低碳鋼為5微米，鑄鐵為13微米，合金鋼為0.3微米，超硬材料為0.1微米，水晶、玻璃為2.5微米。</p><p>　　1.4 研磨加工的特點(diǎn)</p><p>

21、<b>　　研磨的主要特點(diǎn)是：</b></p><p>　?。?）可獲得很高的尺寸精度；</p><p>　?。?）可獲得很高的形狀精度和一定的位置精度；</p><p>　?。?）可獲得很低的表面粗糙度值；</p><p>　?。?）可改善工件表面質(zhì)量；</p><p><b>　?。?/p>

22、5）使用范圍廣。</b></p><p>　　本課題研究的任務(wù)是對研磨機(jī)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理選擇技術(shù)參數(shù)，和正確選擇機(jī)器所用的材料，設(shè)計(jì)出性能良好機(jī)器，研究的內(nèi)容包括對機(jī)床的精度的選擇，傳動(dòng)方式的選擇，控制被加工零件的精度在一定的范圍內(nèi)，對研磨機(jī)工作方式進(jìn)行合理的選擇，提高機(jī)械加工的工作效率。 </p><p><b>　　研磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)</b>&

23、lt;/p><p>　　單面平面研磨機(jī)主要有以下幾部分組成：電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、主軸、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。電機(jī)輸出后通過聯(lián)軸器與減速器聯(lián)接，經(jīng)過減速器減速后減速器輸出軸與主軸聯(lián)接，主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和研磨盤運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)選擇包括選擇類型、結(jié)構(gòu)型式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速?？紤]到電機(jī)調(diào)速要求,電機(jī)調(diào)速又可分為變頻調(diào)速和變極調(diào)速,變頻調(diào)速范圍廣容易實(shí)現(xiàn),因此電機(jī)選用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。&

24、lt;/p><p>　　聯(lián)軸器直接與電機(jī)相聯(lián)接，選用彈性聯(lián)軸器，可用來補(bǔ)償位移。主軸的設(shè)計(jì)是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 </p><p>　　工作臺(tái)主要包括：研磨盤、中心齒輪、齒圈、游行輪。研磨盤設(shè)計(jì)成圓型，研磨盤的直徑為200㎜，游星輪中間放進(jìn)工件，研磨

25、盤嵌套在主軸上,中心齒輪在主軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng),齒圈固定,游星輪分別和中心齒輪和齒圈嚙合,既做自傳運(yùn)動(dòng)同時(shí)也做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在研磨過程中要不斷的注入研磨液，研磨液在這里主要起潤滑冷卻作用，并使磨粒均布在研磨盤表面上。</p><p>　　床身和導(dǎo)軌材料的選擇</p><p>　　研磨機(jī)床身結(jié)構(gòu)因所選材料的不同而異，通常床身和導(dǎo)軌材料都用鑄鐵，鑄鐵是傳統(tǒng)的制造床身和導(dǎo)軌的材料，他的優(yōu)點(diǎn)在于工藝性好，

26、應(yīng)選用耐磨性好，熱膨脹系數(shù)低，對振動(dòng)的衰減能力強(qiáng)，并經(jīng)過時(shí)效消除內(nèi)應(yīng)力的優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵作研磨機(jī)的床身和導(dǎo)軌</p><p>　　導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，常用的研磨機(jī)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式有燕尾形的，有平面的，有V-平面的，有雙V形的對于精密研磨機(jī)床，無特殊強(qiáng)制的潤滑措施，燕尾形的和平面導(dǎo)軌有磨損，需定期校準(zhǔn)其側(cè)向間隙。 </p><p>　　齒圈式游星運(yùn)動(dòng)單面平面研磨機(jī)，工件相對研具轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又繞自身軸線轉(zhuǎn)

27、動(dòng)，即作游星運(yùn)動(dòng)，如圖2-1所示游星輪式研磨機(jī)示意圖，中心內(nèi)齒輪4固定，中心齒輪3繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)游星輪2作游星運(yùn)動(dòng)，工件裝夾在游星輪內(nèi)孔中。</p><p>　　1-工件 2-游星輪 3-中心齒輪 4-中心內(nèi)齒輪</p><p><b>　　圖2-1 行星輪式</b></p><p>　　圖2-2 工件一點(diǎn)相對研磨盤運(yùn)動(dòng)軌跡&l

28、t;/p><p><b>　　研磨參數(shù)的確定</b></p><p>　　3.1 計(jì)算研磨盤所需的功率</p><p>　　平面研磨機(jī)工作時(shí)，由于研磨盤和中心齒輪的轉(zhuǎn)速差形成研磨力，研磨時(shí)主要有摩擦力作用，電機(jī)提供的功率主要克服工作機(jī)阻力，根據(jù)以有的資料和知識，參考一些相關(guān)資料 ，可根據(jù)研磨盤全部提供摩擦力選擇電動(dòng)機(jī)，此時(shí)研磨機(jī)一定能在部分摩擦下

29、工作，由于本次設(shè)計(jì)研磨機(jī)為慢速研磨機(jī)，初步設(shè)定研磨盤的轉(zhuǎn)速V=35m/min，研磨盤的直徑D=400mm，由于要采用齒圈形星輪結(jié)構(gòu),因此研磨盤中只有部分參與研磨,初步設(shè)定研磨盤內(nèi)孔的孔徑為60mm研磨壓力為0.2MP,選定材料為灰鑄鐵，由于主要是研磨劑的作用，同時(shí)還添加有研磨液，故取其摩擦系數(shù)為f=0.1，由于研磨加工屬于精細(xì)加工，屬微量切削，因此研磨速度不能太高，以防止多余的熱量燒傷工件。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式研磨機(jī)工作機(jī)所需功率近似為<

30、/p><p><b>　?。?-1） </b></p><p>　　1.其中 （3-2）</p><p>　　這里=0.1，這里取研磨壓力為0.2MPa, </p><p>　　所以：N=0.2××()=5717.6

31、N</p><p>　　=0.1×5717.6=5717.6N</p><p>　　2.有上面的數(shù)據(jù)可得：=5717.6×35÷60÷1000=0.33KW</p><p>　　3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　3.2.1 電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則</p><p>　　首先

32、明確合理選擇電動(dòng)機(jī)容量的重要性，電動(dòng)機(jī)的選擇主要有電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)型式、容量、額定電壓與額定轉(zhuǎn)速,，工作方式等。而最重要的是電動(dòng)機(jī)的額定功率的選擇，要考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，允許過載能力，和啟動(dòng)能力等因素，依發(fā)熱問題最為重要。</p><p>　　3.2.2 計(jì)算工作機(jī)所需功率</p><p>　　研磨機(jī)的傳動(dòng)路線為電機(jī)和減速器通過聯(lián)軸器相聯(lián)，經(jīng)過減速器后把運(yùn)動(dòng)傳到主軸，再通過主軸傳到工作臺(tái)

33、 。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可知：</p><p>　　Pd=Pw/η （kw） （3-3）</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)

34、手冊》及研磨機(jī)的傳動(dòng)路線，選擇膜片連軸器的傳動(dòng)效率η1=0.993，標(biāo)準(zhǔn)蝸桿減速器的的傳動(dòng)效率η2=0.75，彈性柱銷連軸器的效率0.993，圓錐滾子軸承的效率η4=0.98；輪系的傳動(dòng)效率η5=0.98</p><p>　　則：η=0.993×0.75×0.993×0.98×0.98=0.71</p><p><b>　　Kw</b

35、></p><p>　　考慮到經(jīng)濟(jì)性和安全性因素，故選取電動(dòng)機(jī)功率為0.44KW</p><p>　　3.2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速</p><p>　　同一類型、功率相同的電動(dòng)機(jī)具有多種轉(zhuǎn)速。如選用轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)，其尺寸和重量小，價(jià)格較低，但會(huì)使傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)尺寸和重量增加。選用轉(zhuǎn)速低的電動(dòng)機(jī)則情況相反。因此，應(yīng)綜合考慮電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的尺寸、重量

36、、價(jià)格，分析比較，權(quán)衡利弊，選出合適的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，擬采用一級蝸輪蝸桿減速裝置，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》，擬選擇蝸桿的傳動(dòng)比為25。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》知：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　由于為研磨盤的轉(zhuǎn)速，而由《精密加工技術(shù)實(shí)用手冊》中查到的為研磨盤的線速度，取平

37、均轉(zhuǎn)速=35m/min。那么我們假設(shè)v為半徑中心處的研磨盤的線速度，由=400知：</p><p><b>　　55.7r/min</b></p><p>　　即：= 1392.5 r/min</p><p>　　考慮到研磨盤結(jié)構(gòu)，選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min</p><p>　　3.2.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號&l

38、t;/p><p>　　根據(jù)工作要求和工作條件以及以上所計(jì)算的電動(dòng)機(jī)所需的功率（0.44 kw）和轉(zhuǎn)速（1500 r/min）。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》初步選的電動(dòng)機(jī)的型號為YVP801系列的變頻調(diào)速專用電動(dòng)機(jī)。該種型號的電機(jī)節(jié)能效果明顯、調(diào)速性能好、調(diào)速比寬、快速響應(yīng)性優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣、性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，具體參數(shù)見表3-1</p><p>　　表 3-1 電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)</p>

39、<p><b>　　旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的平面研磨機(jī)采用齒圈游星輪結(jié)構(gòu)，中心內(nèi)齒輪帶動(dòng)游星輪自傳同時(shí)還相對齒圈公轉(zhuǎn)，在游星輪上添加虛擬行星架可模擬為2K-H行星齒輪輪系，此時(shí)齒圈固定，傳動(dòng)比為,行星傳動(dòng)中，為了保證中心輪和行星架軸線重合條件下的正確嚙合，為此各對嚙合齒輪的中心距必須相等，即保持同心條件，兩中心輪的齒數(shù)和必須同時(shí)為偶數(shù)或奇數(shù)，同時(shí)

40、需滿足裝配條件，既保證各行星輪能均布的安裝在兩中心齒輪之間，即滿足（＋）／=C（整數(shù)），還要滿足鄰接條件，保證兩行星輪的齒頂不相撞，即（------行星輪的齒頂圓直徑）?？紤]到研磨盤的最大直徑為200mm,研磨盤內(nèi)孔直徑為70mm,有效利用研磨盤面積和結(jié)構(gòu)簡單原則，選擇此時(shí)=3.55，由于工作臺(tái)中的齒輪主要作用是傳遞運(yùn)動(dòng)，使工件保持一定的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此齒輪屬于輕載。齒輪的模數(shù)m=1，中心內(nèi)齒輪的齒厚為18 mm,在每個(gè)游星輪中加工出6個(gè)

41、直徑為13的孔，用來放工件。同時(shí)游星輪上面做成筒狀用來放置壓塊，齒圈做成可分離式，用用螺釘連接在面板上，面板下面有六個(gè)筒形支撐塊支撐，面板和支撐塊通過螺釘連接在箱體上，參數(shù)如下表4-1，具體見部裝圖。</p><p>　　表 4-1 輪系參數(shù)表</p><p>　　主軸及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 主軸的設(shè)計(jì)</p><p&g

42、t;　　軸支承著轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)它又通過軸承與機(jī)架聯(lián)接。軸上零件與軸、軸承組成了一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合體—軸系部件。所以，在軸的設(shè)計(jì)中不能只考慮軸本身。必須考慮軸系部件的整體結(jié)構(gòu)。為了使軸系部件安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)的回轉(zhuǎn)，軸必須滿足下列幾點(diǎn)要求：有足夠強(qiáng)度承受作用在軸上的載荷；軸的彎曲變形不應(yīng)是軸與軸承產(chǎn)生邊緣接觸，同時(shí)，軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度應(yīng)保證機(jī)械的精度與性能；軸的工作轉(zhuǎn)速必須避開臨界轉(zhuǎn)速的±20%的范圍，以保證平穩(wěn)的回

43、轉(zhuǎn)。</p><p>　　5.1.1 主軸材料的選擇</p><p>　　根據(jù)軸的使用條件選取經(jīng)濟(jì)的材料，熱處理方式，結(jié)構(gòu)形式和加工方法。例如35、45。直徑不太大的使用熱扎圓鋼，軸徑130㎜以上的使用鍛鋼。受力較大、需要軸頸有較高耐磨、處于高低溫或腐蝕等條件下的軸采用合金結(jié)不重要的軸可以用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，例如Q235、Q255正火處理。一般的軸采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼，例如，曲軸、螺旋槳軸

44、使用鎳鉻鉬鋼，凸輪軸、花鍵軸使用鉻鋼，汽車上的軸使用鉻鉬鋼等，經(jīng)滲碳淬火或表面淬火處理。碳素鋼和合金鋼的彈性摸量E、切變摸量G幾乎相同，故用合金鋼并不能提高軸的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。因此，僅希望彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度的軸，應(yīng)使用價(jià)格較抵的碳素鋼。設(shè)計(jì)這種軸時(shí)，可以根據(jù)剛度要求計(jì)算軸徑，然后根據(jù)計(jì)算的應(yīng)力植選擇相應(yīng)的材料。根據(jù)使用條件及軸的傳遞的轉(zhuǎn)矩預(yù)選定材料為45鋼，則它的主要力學(xué)性能如下表5-1。</p><p>　

45、　表5-1 45鋼的力學(xué)性能表</p><p>　　5.1.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。 </p><p>　　主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加

46、軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。</p><p>　　軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需要對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。

47、本次設(shè)計(jì)的單面平面研磨機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，研磨盤的轉(zhuǎn)速不高，因此對軸的設(shè)計(jì)不必進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算。</p><p>　　軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。 </p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸

48、上零件裝配的困難等。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。</p><p>　　軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需要對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。本次設(shè)計(jì)的單面平

49、面研磨機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，研磨盤的轉(zhuǎn)速不高，因此對軸的設(shè)計(jì)不必進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)形式是由許多因素決定的，其中包括軸上安裝的零件、軸承的類型和數(shù)量、軸承的安裝方式、軸的受載情況、各零件的裝配及拆卸方式、軸的加工工藝等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)使軸的受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中，并使軸上零件定位可靠、裝拆方便、制造工藝性好等。對于有剛度要求的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減少軸的變形。</p

50、><p>　　軸上零件的固定包括：零件在軸上的軸向固定和零件在軸上的周向固定。</p><p>　　零件在軸上的軸向固定通?？刹捎幂S肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈、軸端擋板、圓錐面、擋圈、彈性擋圈、緊定螺釘?shù)葘?shí)現(xiàn)零件與軸間的軸向固定。本次設(shè)計(jì)的軸主要采用了軸端擋圈和套筒來對軸上的零件進(jìn)行軸向固定。套筒結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，軸上不必開槽、鉆孔和車螺紋，所以不降低軸的疲勞強(qiáng)度一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定

51、位軸端擋圈適用于固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。</p><p>　　為使零件在軸上周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩，可采用鍵、花鍵、過盈配合、銷釘和緊定螺釘?shù)?。其中以鍵和花鍵連接應(yīng)用最為廣泛。本次設(shè)計(jì)的軸主要采用了平鍵來對軸上的零件進(jìn)行周向固定，平鍵制造簡單，裝拆方便，對中性好。</p><p>　　零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的形狀便大體確定。有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝

52、標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等）部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。確定各軸段的長度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來確定的。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是：</p><p>　　1）軸與裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置，并便于裝拆、調(diào)整；</p&g

53、t;<p><b>　　2）制造工藝性好；</b></p><p>　　3）要特別注意軸應(yīng)具有足夠的剛度。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的軸大致外形如圖5-1所示,具體尺寸見零件圖5-1。</p><p><b>　　圖5-1 主軸</b></p><p>　　5.1.3 主軸

54、強(qiáng)度的校核計(jì)算</p><p>　　常用軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有3種：</p><p>　　1）許用扭應(yīng)力計(jì)算法 用與傳遞轉(zhuǎn)矩而不受彎矩或僅受較小彎矩的傳動(dòng)軸，亦用于初步估算軸的最小直徑；</p><p>　　2）許用彎曲應(yīng)力計(jì)算法 用于承受較大的彎矩的心軸，和同時(shí)承受彎矩和扭矩之轉(zhuǎn)軸的近似計(jì)算，一般的轉(zhuǎn)軸用這種方法計(jì)算即可；</p><p>

55、　　3）安全系數(shù)校核計(jì)算法 用于精確評定或校核當(dāng)截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)將許用應(yīng)力降低10%～15%，有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)降低20%～25%。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的軸主要承受轉(zhuǎn)矩與較小的彎矩，因此應(yīng)根據(jù)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩引起的扭應(yīng)力計(jì)算，通過降低許用扭應(yīng)力，來考慮所受彎矩的影響。</p><p>　　對于實(shí)心軸的直徑計(jì)算為：</p><p><b>　?。?/p>

56、5-1）</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　d—軸端直徑（㎜）;</p><p>　　T—軸所傳遞的扭矩;</p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　P—軸所傳遞的功率（kw）;</p>

57、<p>　　n—軸的轉(zhuǎn)速r/min;</p><p>　　[τ]—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力;</p><p>　　A—系數(shù) 由表5-2可查 得A的取值范圍。</p><p>　　表5-2 軸常用的幾種材料的[τ]和A值 </p><p>　　此軸只受扭矩作用，載荷較平穩(wěn)、軸單向旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速低，故[τ]取較大，而A 值取較小。取[τ]=40

58、 A=110，計(jì)算得 ：d=22.7㎜，初選d=23mm，由于軸上有鍵槽，由于軸要和聯(lián)軸器相聯(lián)，需要在軸上開鍵槽，需增加軸徑，結(jié)合后面能和聯(lián)軸器軸端相連，故選擇軸端直徑為30mm。</p><p><b>　　軸的疲勞強(qiáng)度較核</b></p><p>　　軸的疲勞強(qiáng)度較核是在軸的結(jié)構(gòu)和尺寸確定之后進(jìn)行，目的是較驗(yàn)軸對疲勞損壞的抵抗能力，方法是較核危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度安

59、全系數(shù)S。軸的疲勞強(qiáng)度是根據(jù)長期作用在軸的最大載荷（載荷循環(huán)次數(shù)不小于104）來計(jì)算的。危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是受力較大，截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重即實(shí)際應(yīng)力較大的若干截面。其安全系數(shù)S較核公式：</p><p><b>　　(5-3）</b></p><p>　　其中 : δ-1－材料的彎曲疲勞極限;</p><p>　　M、T－軸在計(jì)算截面上所受的

60、彎矩和扭矩;</p><p>　　Z、Zp－軸在計(jì)算截面的抗彎和抗扭截面模數(shù);</p><p>　　、－扭轉(zhuǎn)和彎矩時(shí)平均應(yīng)力折合為應(yīng)力幅的等效系數(shù),其中碳鋼=0.1; </p><p><b>　　=0.2;</b></p><p>　　、－從標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞極限到零件的疲勞極限的轉(zhuǎn)換系數(shù); </p><

61、;p>　　= （5-4） </p><p>　　= （5-5）</p><p>　　、－有效應(yīng)力集中系數(shù)，取值Kα=1.71;</p><p>　　、－絕對尺寸影響系數(shù);<

62、/p><p>　　KR－表面光潔度系數(shù);</p><p><b>　　β－表面狀態(tài)系數(shù);</b></p><p>　　查資料得 :[S]=1.7</p><p><b>　　Z= =2.23</b></p><p>　　Zp= =4.34 </p><p>

63、;<b>　　β=0.95</b></p><p><b>　　KR=1.3</b></p><p>　　計(jì)算得 S=1.3≤【S】</p><p>　　5.1.4 主軸的剛度校核</p><p>　　軸在工作載荷條件下會(huì)產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，若變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至

64、會(huì)喪失機(jī)器應(yīng)有的工作性能。例如采用滑動(dòng)軸承的軸若撓度過大而導(dǎo)致軸頸偏斜過大時(shí)，將使軸頸和滑動(dòng)軸承發(fā)生邊緣接觸，造成不均勻磨損和過度發(fā)熱。 過大的彎曲和扭曲變形會(huì)引起旋轉(zhuǎn)部件的振動(dòng)和噪音，影響設(shè)備的正常工作。因此，在設(shè)計(jì)有剛度要求的軸時(shí)，必須進(jìn)行剛度的校核計(jì)算。</p><p>　　校核軸的扭曲剛度，就是計(jì)算出軸在工作受力條件下，每米長度的軸的扭曲角φ，在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，軸產(chǎn)生過大的扭曲變形，則運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)中將發(fā)

65、生爬行，使進(jìn)給速度產(chǎn)生跳躍示的不均勻現(xiàn)象。在精密設(shè)備中，軸發(fā)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，會(huì)影響工作的平穩(wěn)性及傳動(dòng)精度。</p><p><b>　　階梯軸：</b></p><p>　　=1.3≤[] （5-6） </p><p>　　T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩(N·m)；

66、 </p><p>　　l—軸受扭矩作用部分的長度（mm）；</p><p>　　d—軸的直徑（mm）；</p><p>　　當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，各計(jì)算式應(yīng)乘以系數(shù)K，.</p><p>　　式中 h—鍵槽深度（mm）；</p><p>　　n—系數(shù)，軸上有一鍵槽時(shí)，n=0.5;在同一斷面內(nèi)有2個(gè)互成90°

67、;的鍵槽時(shí)，n=1;有兩個(gè)互成80°的鍵槽時(shí)，n=1.2。</p><p>　　軸的需用扭轉(zhuǎn)角查資料得：軸的需用扭轉(zhuǎn)角φp=2（°/m）</p><p>　　計(jì)算的φ＝1.424≤φp</p><p>　　軸如果發(fā)生過大的彎曲變形，將影響各軸傳送件的傳送，軸端的滾動(dòng)軸承將因軸的偏斜而影響滾動(dòng)軸承的壽命，并加速滾動(dòng)軸承的磨損，還將影響軸上傳動(dòng)件，如

68、齒輪的正常嚙合。因此，對變速箱及其他有精度要求的軸需進(jìn)行軸的彎曲變形校核。軸的彎曲變形用軸彎曲時(shí)產(chǎn)生的撓度及偏轉(zhuǎn)角來度量。</p><p>　　軸的撓度及偏轉(zhuǎn)角計(jì)算公式：偏轉(zhuǎn)角/rad</p><p>　　× （5-7）</p><p>　　=×

69、 （5-8）</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　撓度y/mm</b></p><p>　　+

70、 （5-11）</p><p><b>　　（5-12）</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　A=0.00001106≤Yp</p><p>　　(在x=l/3-2≈0.577l處）</p>

71、<p>　　階梯軸當(dāng)量直徑dv的計(jì)算公式：</p><p>　　載荷作用與外伸段時(shí)，</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p><b>　　得；</b></p><p>　　載荷作用與支點(diǎn)中間時(shí)，</p><p><b>　　計(jì)算的

72、；</b></p><p>　　則計(jì)算得θA＝0.0000002 ≤θp</p><p>　　θB＝0.000003≤θp</p><p>　　θC＝0.000053938≤θp</p><p>　　5.2 軸系傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與選擇</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主軸是通過梅花形彈性塊聯(lián)軸器與減速器相連，

73、直接帶動(dòng)研磨盤套旋轉(zhuǎn)。主軸上的零件主要有：梅花形彈性塊聯(lián)軸器、兩個(gè)軸承端蓋、兩個(gè)圓錐滾子軸承、一個(gè)軸套和3個(gè)平鍵,兩個(gè)套筒。</p><p>　　5.2.1 軸承端蓋的設(shè)計(jì)</p><p>　　軸承端蓋的主要作用是固定軸承、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。其類型有凸緣式和嵌入式兩種。凸緣式軸承蓋用螺栓固定在軸套上，密封性能好。嵌入式軸承蓋不用螺栓聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單，但密

74、封性能差。本次設(shè)計(jì)主軸上用了兩個(gè)軸承蓋，它們的尺寸一樣，分別對圓錐滾子軸承進(jìn)行軸向定位，示意圖如下圖5-1。詳見零件圖。</p><p><b>　　圖5-1 軸承端蓋</b></p><p>　　5.2.2 滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算</p><p>　　滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承

75、具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。滾動(dòng)軸承概括的可分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。</p><p>　　選擇滾動(dòng)軸承時(shí)，必須考慮下列因素：</p><p>　　a)軸承所受負(fù)荷的大小和方向（徑向、軸向或既有徑向又有軸向的聯(lián)合負(fù)荷）；</p><p>　　b)軸承受負(fù)荷的性質(zhì)（固定、變動(dòng)或沖擊負(fù)荷）；</p><p>　　

76、c）軸向游動(dòng)的要求（固定支承或是游動(dòng)支承）；</p><p>　　d)調(diào)心性能的要求（軸中心線和殼體孔中心線不同心度的大小）；</p><p>　　e)軸承剛性的要求（要求預(yù)緊以增加軸承部件的剛性）；</p><p>　　f)軸承轉(zhuǎn)速和工作環(huán)境（溫度和濕度等）；</p><p>　　g)使用上所要求的振動(dòng)小、噪音低和安裝維護(hù)方便等。</

77、p><p>　　依據(jù)以上幾點(diǎn)本次設(shè)計(jì)選用的滾動(dòng)軸承為圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。外圈可以分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。本次設(shè)計(jì)選取的圓錐滾子軸承的型號為：滾動(dòng)軸承 30207 ，國標(biāo)代號為：GB/T 297-1994。主軸上用了兩個(gè)圓錐滾子軸承，它們的型號一樣，它們是靠軸承端蓋和軸肩來進(jìn)行軸向定位，依靠軸套進(jìn)行周向定位。</p><p>　　5.2.3

78、軸承箱的設(shè)計(jì)</p><p>　　軸承箱主要用來放置軸承，對軸起到支撐作用，定位可靠，結(jié)構(gòu)簡單因無槽及橫孔，因此不會(huì)削弱軸的剛度和強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)的軸承箱主要是用來對圓錐滾子軸承進(jìn)行周向定位，以及固定兩個(gè)軸承端蓋。軸承箱的總長為137 mm，軸承</p><p>　　箱的大致形狀如圖5-2。</p><p><b>　　圖5-2 軸承箱</b>&

79、lt;/p><p>　　5.2.4 鍵的選擇及其連接強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。</p><p><b>　　1.鍵的選擇</b></p><p>　

80、　鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般一鍵寬bh 鍵高h(yuǎn) 表示）與長度L。鍵的截面尺寸bh按軸的直徑d 由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長度L一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度；而導(dǎo)向平鍵則按輪轂的長度及其滑動(dòng)距離而定。所選的鍵長亦應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對中性較好等

81、優(yōu)點(diǎn)，因此本次設(shè)計(jì)選取的鍵為平鍵。選取的平鍵的主要分別用于兩個(gè)聯(lián)軸器和中心內(nèi)齒輪，法蘭盤，尺寸分別為8×7×36,8×7×40,</p><p>　　6×6×14,6×6×25。</p><p>　　2.鍵連接強(qiáng)度的計(jì)算</p><p>　　平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，其主要失效形式是工作面被壓

82、潰。除非有嚴(yán)重過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。對于導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接，其主要失效形式是工作面的過度磨損。因此通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。 </p><p>　　假定載荷在鍵的工作面上均布分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為:</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p

83、>　　式中：T-傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m；</p><p>　　k-鍵的工作長度，mm,圓頭平鍵l=L-b,平頭平鍵l=L，這里L(fēng)為鍵的公稱長度，mm；b為鍵的寬度，mm；</p><p>　　d-軸的直徑，mm；</p><p>　　-鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，Mpa。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)軸傳動(dòng)中，轉(zhuǎn)矩最大最危險(xiǎn)

84、處在中心內(nèi)齒輪處，因?yàn)榇颂庌D(zhuǎn)速最慢且鍵長度和截面均最小，故校核此處，若此處合格則都合格。</p><p>　　=43.87 Mpa</p><p>　　一般鍵的材料為最弱的，鍵的抗拉強(qiáng)度為590Mpa，故合格。</p><p>　　5.3 減速器的選擇</p><p>　　5.3.1 選擇減速器的型號</p><p&g

85、t;　　減速器主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器等。本次設(shè)計(jì)中擬定兩種設(shè)計(jì)方案：方案一是使用圓柱齒輪減速器，方案二是使用蝸輪蝸桿減速器。</p><p>　　方案一：使用圓柱齒輪減速器。圓柱齒輪減速器的特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率比較高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長，傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過大的場合。另外齒輪傳動(dòng)容易出現(xiàn)不同的失效形式，主要有輪齒折斷

86、、點(diǎn)蝕、膠合及塑性變形等，還可能出現(xiàn)過熱、侵蝕、電蝕、和由于不同原因產(chǎn)生的多種腐蝕與裂紋等等。</p><p>　　方案二：使用蝸輪蝸桿減速器。蝸輪蝸桿減速器的特點(diǎn)是：當(dāng)適用單頭蝸桿時(shí)，蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比;傳動(dòng)比大，零件數(shù)目少，因而結(jié)構(gòu)也很緊湊；在蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，

87、噪聲低；蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用蝸輪蝸桿減速器，蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)比大、零件數(shù)目少、結(jié)構(gòu)緊湊、沖擊載荷小、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、具有自鎖等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的型號和轉(zhuǎn)速，以及研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需選擇蝸桿側(cè)置的標(biāo)準(zhǔn)減速器。根據(jù)傳動(dòng)比i=25，電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選擇減速器型號為KWS-80-25-Ⅵ JB/T 5559-1991 ，錐面包絡(luò)蝸

88、桿減速器外形如下圖5-3</p><p>　　圖5-3 錐面包絡(luò)蝸桿減速器外形圖 </p><p>　　5.3.2 減速器的校核計(jì)算</p><p>　　對減速器進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度校核</p><p>　　根據(jù)公式：≤ （5-16）</p><p&

89、gt;　　式中---------------為計(jì)算輸入功率（kw）；</p><p>　　--------------為工況系數(shù)；</p><p>　　---------------為啟動(dòng)頻率系數(shù)。</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得：=1.25，=1.0，=1.86kw</p><p>　　=0.55×1.25×1

90、.0≤1.86KW</p><p>　　對減速器進(jìn)行熱功率校核</p><p>　　根據(jù)公式：≤ （5-17）</p><p>　　式中------------為計(jì)算輸入熱功率（kw）</p><p>　　------------為小時(shí)載荷率系數(shù)</p>&

91、lt;p>　　------------為環(huán)境溫度系數(shù)</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得：=1，=1.3，</p><p>　　=0.55×1×1.3≤1.86KW</p><p>　　對減速器輸出軸軸載荷校核</p><p>　　查表得，=6000N，在軸系設(shè)計(jì)中得到徑向力為=767N，＜。</p>

92、;<p><b>　　瞬瞬時(shí)尖峰載荷校驗(yàn)</b></p><p>　　查表得，,在軸系設(shè)計(jì)后得.</p><p>　　5.4 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　5.4.1 選擇聯(lián)軸器的類型</p><p>　　根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度，選用聯(lián)軸器應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</

93、p><p>　　1）所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求。例如，對大功率的重載傳動(dòng)，可選用齒式聯(lián)軸器；對嚴(yán)重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的傳動(dòng)，可選用輪胎式聯(lián)軸器等具有高彈性的聯(lián)軸器。</p><p>　　2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。對于高速傳動(dòng)軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。</p><p>

94、;　　3）兩軸相對位移的大小和方向。在安裝調(diào)整過程中，難以保持兩軸嚴(yán)格精確對中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對位移時(shí)，應(yīng)選用擾性聯(lián)軸器。例如當(dāng)徑向位移較大時(shí)，可選用滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的連接可選用萬向聯(lián)軸器等。</p><p>　　4）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。通常由金屬原件制成的不需潤滑的聯(lián)軸器比較可靠；需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。含有橡膠等非金屬原件的聯(lián)軸

95、器對溫度、腐蝕性介質(zhì)及強(qiáng)光等比較敏感，而且容易老化。</p><p>　　5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。在滿足使用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護(hù)簡單、成本低的聯(lián)軸器。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡單，而且拆裝方便，可用于低速、剛性大的傳動(dòng)軸。一般的非金屬彈性原件聯(lián)軸器（例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器等），由于具有良好的綜合性能，廣泛適用于一般的中小功率傳動(dòng)。</p>&l

96、t;p>　　電機(jī)和減速器連接中聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　根據(jù)電機(jī)軸伸端尺寸和減速器蝸輪輸入軸尺寸，為了隔離沖擊和震動(dòng)故選擇膜片聯(lián)軸器。</p><p><b>　　載荷計(jì)算</b></p><p>　　表5-3 工作情況系數(shù)KA</p><p><b>　　聯(lián)軸器型號的選擇</b>&l

97、t;/p><p>　　根據(jù)JB/T 9147—1999中查得JMI1型膜片聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為25N.M,許用轉(zhuǎn)速為6000r/min，軸徑在14-22，可以和電機(jī)軸相連，故合用。</p><p>　　減速器和工作機(jī)軸聯(lián)軸器的選用</p><p>　　梅花形彈性聯(lián)軸器屬于有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，它由兩個(gè)形狀相同的，端部帶有凸爪的半聯(lián)軸器和彈性元件組成，梅花形的彈性元件置于

98、兩個(gè)半聯(lián)軸器的凸爪之間，通過凸爪與彈性元件之間的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。梅花形彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)尺寸小，不需潤滑，承載能力較高，但是更換彈性元件時(shí)需要將半聯(lián)軸器沿軸向移動(dòng)?？紤]到工作機(jī)的安裝維修和精度，采用梅花形彈性聯(lián)軸器。</p><p><b>　　載荷計(jì)算</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器型號的選擇</b></p&g

99、t;<p>　　根據(jù)GB/T 5272—2002中查得LM4型聯(lián)軸器的最小許用轉(zhuǎn)矩為140N.mm，許用轉(zhuǎn)速為9000r/min,合用。由于減速器軸伸端為常數(shù)，根據(jù)更換彈性件要求，我采用聯(lián)軸器軸孔長為45和47。</p><p><b>　　研磨工具的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1 研磨工具的作用及對研磨工具的要求</p>&l

100、t;p>　　研磨工具的主要作用，一方面是把研磨工具的幾何形狀傳遞給研磨工件；另一方面是涂敷或嵌入研磨料。</p><p>　　為了保證研磨的質(zhì)量，提高研磨工作的效率，所采用的研磨工具應(yīng)滿足如下幾點(diǎn)要求：</p><p>　　1）研磨工具的幾何形狀應(yīng)和被研磨工件的幾何形狀相適應(yīng)，以保證被研磨工件獲得精確的幾何形狀；</p><p>　　2）為了長久的保持研磨工具

101、的精確的幾何形狀，要求研磨工具應(yīng)具有良好的耐磨性；</p><p>　　3）研磨工具應(yīng)具有足夠的剛性。剛性不足的研磨工具是不可能保證被研磨工件有良好的幾何形狀精度的；</p><p>　　4）研磨工具應(yīng)具有易于獲得所要求的精確的幾何形狀的外形；</p><p>　　5）濕研磨時(shí)，研磨工具應(yīng)當(dāng)具有便于涂敷和貯存研磨劑的結(jié)構(gòu)；</p><p>　

102、　6）干研磨時(shí)所采用的研磨工具，應(yīng)具有良好的嵌砂性能。</p><p>　　實(shí)踐證明，研磨工具只有滿足上述幾點(diǎn)要求，才有可能高質(zhì)量高效率的完成研磨工作。</p><p>　　6.2 研磨工具的材料的選取</p><p>　　常用的研磨工具材料有：鑄鐵、軟剛、青銅、紅銅、鋁、玻璃和瀝青等。</p><p>　　選擇研磨工具材料時(shí)，應(yīng)遵循下述原

103、則：</p><p>　　1）研磨工具的材料一定要比被研磨工件的材料軟，以避免在研磨過程中，磨料顆粒嵌在被研磨工件的表面上；</p><p>　　2）研磨時(shí)所選用的磨料的種類不同，研磨工具材料的種類也應(yīng)當(dāng)不同；</p><p>　　3) 選用各種不同材料的研磨工具時(shí)，要考慮材料的耐磨性。</p><p>　　根據(jù)以上原則，在研磨工作中，應(yīng)用最

104、廣泛的研磨工具材料為鑄鐵，其主要是在研磨硬質(zhì)合金、各種淬硬鋼及有色金屬制件時(shí)采用。另外鑄鐵和其他研磨工具材料相比有一系列的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1）鑄鐵研磨工具有良好的嵌砂性能；</p><p>　　2）鑄鐵研磨工具的耐磨性好；</p><p>　　3）鑄鐵有良好的冷加工和熱加工性能；</p><p>　　4）鑄鐵的經(jīng)濟(jì)性好。</

105、p><p>　　由于上述優(yōu)點(diǎn)，因此選擇鑄鐵為本次的研磨工具材料。</p><p>　　6.3 研磨盤的設(shè)計(jì)</p><p>　　平面研磨工具用于研磨各種零件上的高精度的平面，有時(shí)也用來研磨直徑比較小的圓柱形工件。平面研磨工具有圓形和方形兩種。圓形主要是用在機(jī)械研磨中，方形在機(jī)械研磨和手工研磨中都可以應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)的單面平面研磨機(jī)，我選擇的是環(huán)形的研磨盤。研磨盤的直徑為

106、400mm,厚度為20 mm，研磨盤內(nèi)孔直徑為89mm。由于研磨盤的厚度不是太厚，故采用軸與研磨盤通過法蘭相連接的方法，這樣即滿足了設(shè)計(jì)要求，又能使設(shè)計(jì)即簡便又實(shí)用。我設(shè)計(jì)的研磨盤是圓環(huán)形研磨盤，該種研磨盤可以研磨各種平面零件，主要用于研磨小型零件。研磨盤有開槽和不開槽兩種。研磨盤開放射線，和研磨盤連接的法蘭在豎直方向上開4個(gè)直徑為7的孔，通過孔把從中心齒輪流出的研磨液通到回流槽，再通過管道回到研磨液系統(tǒng)。研磨盤外形如圖6-1所示，具體

107、參數(shù)見零件圖。</p><p>　　圖 6-1 研磨盤外形圖</p><p>　　圖 6-2 法蘭外形圖</p><p><b>　　床身的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由材料力學(xué)可知，桿件的抗拉和抗壓剛度是由桿件的斷面面積大小決定的，與斷面的形狀無關(guān)。而桿件的抗彎和抗扭強(qiáng)度除了與斷面面積有關(guān)外，還與斷面的形狀有關(guān)

108、，設(shè)備或機(jī)床的基礎(chǔ)、床身、立柱等基礎(chǔ)大件，由于其上安裝了各種傳動(dòng)件、可移動(dòng)部件等，這些傳動(dòng)件或移動(dòng)部件互相之間的位置精度有很高要求。因此作為這些構(gòu)件的基礎(chǔ)支承件（機(jī)座、機(jī)架、床身、立柱等）要有抗彎、抗扭的能力，即要求所選用的材料最少、重量最輕，而又盡可能小的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形。這就要求基礎(chǔ)件要有合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。</p><p>　　我設(shè)計(jì)的床身采用Q235鋼板角焊焊接而成。焊接結(jié)構(gòu)較之鑄造結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度和剛度高重量

109、輕生產(chǎn)周期短以及施工方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，壁厚可以相差很大，并且可以根據(jù)工況需要不同部位選用不同性能的材料，適宜單件小批量生產(chǎn)。床身具體尺寸見零件圖。床身由六塊主鋼板，在地面鋼板上焊接兩塊鋼板用來安裝電機(jī)和減速器，同時(shí)在側(cè)邊開兩個(gè)孔用來安裝電機(jī)和減速器，在孔外面加上蒙皮，用螺釘連接固定。在上板上焊接一凸臺(tái)，用來放置支撐塊支撐旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，箱體焊接完成后根據(jù)具體要求加工，達(dá)到所需要求。示意圖如下圖7-1，圖7-2。</p>&l

110、t;p>　　圖7-1 床身主視圖</p><p>　　圖 7-2 床身右視圖</p><p>　　圖 7-3 床身俯視圖</p><p>　　研磨液供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　研磨液供給系統(tǒng)有電動(dòng)機(jī)，葉片泵，小帶輪，帶輪，輔助帶輪組成，研磨液系統(tǒng)工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)小帶輪運(yùn)動(dòng)，小帶輪通過皮帶帶動(dòng)連接在泵上的大帶輪和輔助帶輪運(yùn)

111、動(dòng)，輔助帶輪固定在軸的一端，軸的另一端連接一葉片，電機(jī)工作時(shí)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片把沉淀在研磨液箱底的磨料攪動(dòng)起來，使磨料懸浮，葉片泵把含有磨料的研磨液通過離心力抽入管道，通過管路送到機(jī)床上，對機(jī)床供給研磨液。如下圖8-1所示</p><p>　　圖 8-1 研磨液供給系統(tǒng)</p><p>　　8.1 葉片泵的選擇</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中泵采用YB型葉片

112、泵，具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，排量范圍大，壓力流量脈動(dòng)小，噪聲低，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，我選用YB-A9B型葉片泵，采用法蘭安裝方式.。外形如下圖8-2，具體參數(shù)見表8-1。.</p><p>　　圖8-2 葉片泵外形圖</p><p>　　表8-1 YB型葉片泵的主要參數(shù)</p><p>　　8.2 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　研磨液供給系統(tǒng)

113、中電機(jī)的作用是為研磨液系統(tǒng)提供動(dòng)力，故研磨液系統(tǒng)所用電機(jī)功率需大于葉片泵所需功率才能保證能連續(xù)供給研磨液，考慮到要把懸浮在儲(chǔ)液箱中的磨料均勻攪拌，需要增加額外功率，初步選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)是一般用途低壓三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)基本系列。該系列可以滿足國內(nèi)外一般用途的需要，機(jī)座范圍80-315，是全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品。Y系列電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、性能好、振動(dòng)小、噪聲低、壽命長、可靠性高、維護(hù)方便、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)。

114、安裝尺寸和功率等級完全符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。采用B級絕緣、外殼防護(hù)等級為IP44，冷卻方式IC411。Y系列電動(dòng)機(jī)，額定電壓為380V，額定頻率為50Hz,3kW及以下為“Y”接法，4kW及以上為“Δ”接法。 　　Y系列電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于一般無特殊要求的機(jī)械設(shè)備、如農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械、風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、拌攪機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。由于攪拌研磨液中磨料的所需功率很小，我選擇電機(jī)功率為2.2Kw，電動(dòng)機(jī)型號為Y90L-2,具體參數(shù)見下表8-2。</p&

115、gt;<p>　　表8-2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)表</p><p>　　8.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　在此研磨液供給系統(tǒng)中，我采用電機(jī)軸上的小帶輪通過帶帶動(dòng)水泵上的大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)形成連續(xù)的離心力把儲(chǔ)存在儲(chǔ)液箱中的研磨液送到工作機(jī)床中?？紤]到葉片泵的轉(zhuǎn)速我初步選定采用傳動(dòng)比為2的帶輪傳動(dòng)。</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)V帶</b

116、></p><p>　　1）確定V帶型號；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P156表8-7得：KA=1.0， 則,PC=1.0x2.2kw=2.2kw。</p><p>　　2)根據(jù)PC=2.2KW, =2880r/min,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P152圖8-11，選擇A型V帶。3)根據(jù)V帶的帶型，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》P155表8-6和P157表8-8取。滿足有≥，驗(yàn)算帶速v根據(jù)式 因?yàn)?m/s＜v＜30m/s