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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) M1432A 型外圓磨床總體布局設(shè)計(jì) 系部名稱： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 08-12 學(xué)生姓名： 焦振宇 指導(dǎo)教師： 金慧芳 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一二年六月 The Graduation Design for Bachelors Degree The Overall Layout Design Of M1432A Cylindrical Grinder Candidate：Jiao Zhenyu Specialty：Mechanical Design and Manufacture Quenched Steel; Grinding Precision; Finish Machining; Roughness 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 第 1 章 緒 論 1.1 選題背景和意義 近年來(lái)，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(lái)越高， 各種高硬度材料應(yīng)用日益增多，同時(shí)精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，又可能將毛坯 直接磨成成品；此外，隨著高速磨削和強(qiáng)力磨削工藝的發(fā)展，進(jìn)一步提高了磨削效率。 因此磨床的適用范圍日益擴(kuò)大，它在金屬切削機(jī)床中占的比重不斷上升。 根據(jù)所學(xué)專業(yè)的需要，為了使所學(xué)知識(shí)能夠靈活運(yùn)用，經(jīng)過(guò)考慮，最終選擇 M1432A 外圓磨床作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今用戶在購(gòu)買機(jī)床時(shí)，對(duì)機(jī)床的性能，功效及精密度方面有了更高的要求，能 夠適應(yīng)這種高要求的，首推為數(shù)控機(jī)床。用于精加工的磨床，數(shù)控磨床更能實(shí)現(xiàn)高效、 高精度，多功能及操作方便。瑞士著名外圓磨床生產(chǎn)廠斯圖特公司生產(chǎn)的小型數(shù)控萬(wàn) 能外圓磨床使用了最新型號(hào)的 FANUC21i 數(shù)控系統(tǒng)，可通過(guò)隨機(jī)鍵盤、軟盤、編程 器或標(biāo)準(zhǔn)接口輸入輸出程序。美國(guó)哈丁格公司的萬(wàn)能外圓磨床中，為四軸兩兩聯(lián)動(dòng)， 不僅 X 軸和 Z 軸聯(lián)動(dòng)，而且 X 軸（砂輪架進(jìn)刀軸）與 C 軸（頭架主軸回轉(zhuǎn)軸）聯(lián)動(dòng)。 這種聯(lián)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)非原磨削，這對(duì)砂輪進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，砂輪架導(dǎo)軌和數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度等 都有特殊要求。國(guó)內(nèi)北京第二機(jī)床廠制造的 GL5A（P）-2 數(shù)控外圓磨床，采用先進(jìn) 的 GC32G-E 專用磨床數(shù)控系統(tǒng)，具有磨削過(guò)程程序變換，工件品質(zhì)管理，機(jī)床狀態(tài) 監(jiān)控，故障自診斷及異常保管等全方位控制功能。菜單式界面輸入操作簡(jiǎn)便。上海機(jī) 床廠有限公司生產(chǎn)的 H246 數(shù)控端面外圓磨床，采用兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，具有砂輪架 自動(dòng)進(jìn)給，自動(dòng)頂緊工件，自動(dòng)在線測(cè)量工件，頭架自動(dòng)準(zhǔn)停功能。險(xiǎn)峰機(jī)床廠的 MK8440 數(shù)控磨床，采用閉環(huán)補(bǔ)償磨削參數(shù)，在進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)償磨削時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行曲線 與理論曲線比較，在達(dá)到預(yù)輸入精度要求后，自動(dòng)停機(jī)。目前數(shù)控裝置的軟硬件價(jià)格 不斷下降，也為各廠家發(fā)展數(shù)控磨床提供了有利條件。 在 21 世紀(jì)，工業(yè)界面臨的挑戰(zhàn)卻是以較低的成本獲得更高的質(zhì)量，面對(duì)這一挑 戰(zhàn)，并非像許多人誤導(dǎo)所設(shè)想的那樣修改產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或降低生產(chǎn)成本，解決這一 問(wèn)題的最佳方式往往是選擇最先進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)工藝對(duì)于高精度工件的高效率生產(chǎn)制 造，恰恰取決于制造者在工件的一次裝夾中實(shí)現(xiàn)萬(wàn)能加工的能力，這也是現(xiàn)今磨床也 發(fā)展得趨勢(shì)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的基本要求 1、工藝范圍 機(jī)床是用來(lái)完成工件表面加工的，應(yīng)該具備完成一定工藝范圍（包括加工方法、 工件類型、加工表面形狀、尺寸等）的加工功能，因此，也可以把工藝范圍稱之為機(jī) 床的加工功能。 對(duì)于專用機(jī)床，工藝范圍較窄，相應(yīng)的功能也較少。而普通機(jī)床，工藝范圍較寬， 功能較強(qiáng)，特別是多品種，小批量生產(chǎn)需求的增加，要求擴(kuò)大機(jī)床的功能。 機(jī)床功能的增加，將使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，制造難度、制造周期及制造成本增 加。對(duì)于生產(chǎn)率，就機(jī)床本身而言，功能增加，可能會(huì)使生產(chǎn)率下降，但就機(jī)械制造 系統(tǒng)（或工件的制造全過(guò)程）而言，機(jī)床功能的增加，將會(huì)減少工件的裝卸次數(shù)，減 少安裝、搬運(yùn)等輔助時(shí)間，會(huì)使總的生產(chǎn)率提高。 機(jī)床的功能主要根據(jù)被加工對(duì)象的批量來(lái)選擇。大批量生產(chǎn)用的專用機(jī)床的功能設(shè)置 較少，只要滿足特定的工藝范圍要求就行了，以獲得提高生產(chǎn)率、縮短機(jī)床制造周期 及降低機(jī)床成本等效果。單件小批量生產(chǎn)用的通用機(jī)床則應(yīng)擴(kuò)大機(jī)床的功能。 2、柔性 隨著多品種小批量生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)機(jī)床的柔性要求越來(lái)越高。機(jī)床的柔性，是指 其適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力，包括空間上的柔性和時(shí)間上的柔性。所謂空間柔性也就 是功能柔性，指的是在同一時(shí)期內(nèi)，機(jī)床能夠適應(yīng)多品種小批量的加工，即機(jī)床的運(yùn) 動(dòng)功能和刀具數(shù)目多，工藝范圍廣，一臺(tái)機(jī)床具備有幾臺(tái)機(jī)床的功能，因此在空間上 布置一臺(tái)高柔性機(jī)床，其作用等于布置了幾臺(tái)機(jī)床。所謂時(shí)間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔 性，指的是在不同時(shí)期，機(jī)床各部分重新組合，構(gòu)成新的機(jī)床功能，即通過(guò)機(jī)床重構(gòu)， 改變其功能，以適應(yīng)產(chǎn)品更新變化快的要求。又如，有的單件或極小批量 FMS 作業(yè) 線上，經(jīng)過(guò)識(shí)別裝置對(duì)下一個(gè)待加工的工件進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)其加工要求，在作業(yè)線上 就可自動(dòng)進(jìn)行機(jī)床功能重構(gòu)，有些重構(gòu)幾秒鐘內(nèi)即可完成，這就要求機(jī)床的功能部件 具有快速分離與組合的功能。 3、與物流系統(tǒng)的可親性 可親性就是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料（工件、刀具、切屑等）交接的方便 程度。對(duì)于單機(jī)工作形式的普通機(jī)床，是由人進(jìn)行物料交接的，要求機(jī)床的使用、操 作、清理、維護(hù)方便。對(duì)于自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)，機(jī)床與物流系統(tǒng)（如輸送線）是自 動(dòng)進(jìn)行物料交接的，要求機(jī)床結(jié)構(gòu)形式開(kāi)放性好，物料交接方便。 4、剛度 機(jī)床的剛度將影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，因此機(jī)床應(yīng)有足夠的剛度。剛度包 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 括靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。 5、精度 為保證能加工出一定精度的工件，作為工件母機(jī)的機(jī)床必須具有更高的精度要求。 機(jī)床精度分為機(jī)床本身的精度，即空載條件下的精度（包括幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度、傳 動(dòng)精度、定位精度等）和工作精度（加工精度） 。 6、噪聲 噪聲損壞人的聽(tīng)覺(jué)器官和生理功能，是一種環(huán)境污染。設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中要設(shè)法 降低噪聲。 7、生產(chǎn)率和自動(dòng)化 機(jī)床的生產(chǎn)率用單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量來(lái)表示。機(jī)床的切削效率越 高，輔助時(shí)間越短，則它的生產(chǎn)率越高。對(duì)用戶而言，使用高效率的機(jī)床，可以降低 工件的加工成本，機(jī)床的自動(dòng)化程度越高，則它的生產(chǎn)率越高，加工精度的穩(wěn)定性越 好，越容易適應(yīng)自動(dòng)化制造系統(tǒng)的要求。 8、成本 成本概念貫穿在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用維 護(hù)和報(bào)廢處理等的費(fèi)用，是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，應(yīng)在盡可能保證機(jī)床性 能要求的前提下，提高其性能價(jià)格比。 9、生產(chǎn)周期 為了快速響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，生產(chǎn)周期（包括設(shè)計(jì)和制造）是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 力的重要指標(biāo)，應(yīng)盡可能縮短機(jī)床的生產(chǎn)周期。這就要求機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用現(xiàn)代 設(shè)計(jì)方法，如 CAD、模塊化設(shè)計(jì)等。 10、可靠性 應(yīng)保證機(jī)床在規(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的加工功能時(shí)，無(wú) 故障運(yùn)行的概率要高。 11、造型與色彩 機(jī)床的外觀造型與色彩，要求簡(jiǎn)潔明快、美觀大方、宜人性好。應(yīng)根據(jù)機(jī)床功能、 結(jié)構(gòu)、工藝及操作控制等特點(diǎn)，按照人機(jī)工程學(xué)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容和選題設(shè)想 1.主要研究?jī)?nèi)容 該外圓磨床的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)工件的要求和加工條件合理 選擇砂輪架主軸的加工參數(shù)。 2.選題設(shè)想 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 本課題的設(shè)計(jì)包括外圓磨床的總體設(shè)計(jì)，頭架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尾架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，砂 輪架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。頭架機(jī)構(gòu)和尾架機(jī)構(gòu)用于頂緊工件，砂輪架是用 來(lái)磨削工件表面的，橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)是為了實(shí)現(xiàn)砂輪架的橫進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 本課題確定了一套設(shè)計(jì)方案： 采用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：一臺(tái)通過(guò)電動(dòng)機(jī)皮帶輪帶動(dòng)頭架主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由主軸帶動(dòng)頂針旋 轉(zhuǎn)以磨削工件，次電機(jī)選擇為雙速電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn) 6 級(jí)變速，以實(shí)現(xiàn)不同加工速度； 一臺(tái)通過(guò)皮帶帶動(dòng)砂輪架主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)裝在主軸上的砂輪旋轉(zhuǎn)來(lái)磨削工件外表面。 另外一臺(tái)為液壓泵電機(jī)帶動(dòng)液壓泵旋轉(zhuǎn)。 1.5 預(yù)期成果 通過(guò)計(jì)算和材料的選擇，順利完成設(shè)計(jì)目的，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，符合設(shè)計(jì)要求。 最終實(shí)現(xiàn)箱體的裝拆方便，6 級(jí)變速，以提高加工效率和加工精度。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 機(jī)床總體方案的確定 2.1 總體設(shè)計(jì) 2.1.1 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì) 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)是后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)的來(lái)源不同，如工廠的規(guī) 劃產(chǎn)品，或根據(jù)機(jī)床系列型譜進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，或用戶訂貨等，具體的要求不同，但 所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要技術(shù)指標(biāo)包括： (1) 用途 即機(jī)床的工藝范圍，包括加工對(duì)象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。 (2) 生產(chǎn)率 包括加工對(duì)象的種類、批量、及所要求的生產(chǎn)率。 (3) 性能指標(biāo) 加工對(duì)象所要求的精度（用戶訂貨設(shè)計(jì)）或機(jī)床的精度、剛度、 熱變形、噪聲等性能指標(biāo)。 (4) 主要參數(shù) 即確定機(jī)床的加工空間和主參數(shù)。 (5) 驅(qū)動(dòng)方式 機(jī)床的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)方式。電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式中 又有普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的確定不僅與機(jī)床的成 本有關(guān)，還將直接影響運(yùn)動(dòng)方式的確定。 (6) 成本及生產(chǎn)周期 無(wú)論是訂貨還是工廠規(guī)劃產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及生產(chǎn)周期 方面的指標(biāo)。 2.1.2 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)包括： (1)運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì) 包括確定機(jī)床所需運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)、形式（直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)） 、 功能（主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、其他運(yùn)動(dòng)）及排列順序、最后畫出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能圖。 (2)基本參數(shù)設(shè)計(jì) 包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)。 (3)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括傳動(dòng)方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。 2.1.3 總體方案綜合評(píng)價(jià)和選擇 在總體方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)其各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選擇較好的方案。 2.1.4 總體方案的設(shè)計(jì)修改和優(yōu)化 對(duì)所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，在設(shè) 計(jì)過(guò)程中要交叉進(jìn)行。 2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì) (1)技術(shù)設(shè)計(jì) 包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計(jì)、分析計(jì)算或優(yōu)化。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 (2)施工設(shè)計(jì) 包括零件圖設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、編制技術(shù)文檔等。 2.3 機(jī)床整體綜合評(píng)價(jià) 對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)行整機(jī)性能分析和綜合評(píng)價(jià)。 上述步驟可反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到技術(shù)結(jié)果滿意為止。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià) 反復(fù)進(jìn)行，可以提高一次設(shè)計(jì)成功率。 2.4 本章小結(jié) 本章從總體上對(duì)機(jī)床方案進(jìn)行了初步確定，并確定了詳細(xì)設(shè)計(jì)的步驟和方法。 經(jīng)考察了解這種構(gòu)想符合實(shí)際，合乎要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 3 章 總體布局的設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)床總體布局的分析 由于機(jī)床的總體布局關(guān)系著機(jī)床的性能，質(zhì)量和整體的合理型，所以在決定機(jī)床 布局時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題： 1、剛度，精度，抗振性和穩(wěn)定性。支撐部件應(yīng)力求有足夠的剛度，運(yùn)動(dòng)部件在 不影響本身剛度的條件下，應(yīng)盡可能做到體積小，重量輕。 2、機(jī)床的布局應(yīng)盡量使傳動(dòng)鏈較短，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和效率，減少 功率損失和發(fā)熱量，降低制造成本。采用合理布局，例如分離傳動(dòng)，熱平衡的布局形 式等。如 M7150A 床身的布局形式，把油池搬到床身外，下部采用“熱補(bǔ)償油溝” ，導(dǎo) 軌采用靜壓潤(rùn)滑，使其上下溫度基本一致。 3、機(jī)床操作與調(diào)整要簡(jiǎn)單，裝拆與維修要方便，排屑與冷卻要暢通，聯(lián)鎖與防 護(hù)要安全可靠。在考慮機(jī)床布局時(shí)必須重視減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件和環(huán) 境，如操作手柄位置高低適當(dāng)，并盡量集中，應(yīng)考慮吸塵和消霧裝置；高效率，半自 動(dòng)化機(jī)床特別注意冷卻液的過(guò)濾和調(diào)換方便問(wèn)題。 4、床的外型輪廓應(yīng)美觀，大方和協(xié)調(diào)。 3.2 總體布局的初步擬定 根據(jù) 3.1 節(jié)中所作的分析，可以從大體上知道了總體布局需要涉及的問(wèn)題。此時(shí) 參看設(shè)計(jì)任務(wù)書可知道設(shè)計(jì)的要求。因此，總體布局必須要完成設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容。 一般來(lái)說(shuō)，外圓磨床的主軸箱即床頭箱放在左上面，這樣是為了適應(yīng)右手操作的習(xí)慣 和便于觀察測(cè)量。磨床由于刀架和砂輪較小，為方便操作，刀架布置在工件前面。由 于結(jié)構(gòu)的要求，橫向進(jìn)給箱應(yīng)在刀架的正對(duì)面，尾座放在導(dǎo)軌上面。由于左床腿承受 的力較大，故左床腿尺寸要大些，右床腿可以小些。一般車床的高度都在 8001300mm 之間。為了工人的操作方便（例如搖動(dòng)溜板箱的手柄后刀架上的溜板， 床過(guò)低就不適合操作） ，要將左右兩床腿同時(shí)加高一部分，大約在 400500mm 之間 最為適宜。主要材料采用水泥等即可。主軸箱、進(jìn)給箱的潤(rùn)滑采用箱體外循環(huán)、集中 潤(rùn)滑，這樣可降低主軸箱溫升，減少熱變形。刀架上安裝快速移動(dòng)的電機(jī)，這樣可以 省時(shí)，提高工作效率。磨床的外觀造型模仿原 M131 車床的大體外觀，在一些細(xì)節(jié)方 面作些改動(dòng)。主要是因?yàn)樵瓉?lái)的外觀就非常美觀，而且布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面 積小。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3.3 總體布局的最終確定 上述中已對(duì)主體布局進(jìn)行了分析和初步擬定，因此總體布局的大體構(gòu)成以如前述， 再根據(jù)原磨床的實(shí)際布局形式，取其優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)地測(cè)量和分析各部分的尺寸，我最 終確定了自己的總體布局方案，詳見(jiàn)主視圖 3.1 和左視圖 3.2 圖 3.1 M1432A 外圓磨床左視圖 圖 3.2 M1432A 外圓磨床右視圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3.4 本章小結(jié) 本章對(duì)磨床的總體布局作了設(shè)計(jì)，通過(guò)仔細(xì)分析和研究知道了總體布局所需要 涉及的問(wèn)題，取原磨床的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量和分析，確定了自己的總體布局方案。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 4 章 機(jī)床各主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 磨床基本參數(shù)的確定 1、磨床基本參數(shù)確定 初選砂輪為 30050203； 磨削直徑范圍 3208mm； 最大磨削長(zhǎng)度 1000 mm； 機(jī)床床身規(guī)則 340017401650mm。 由參考文獻(xiàn)1可查外圓磨削的速度為 3035m/s，所以取 m/s32su (4.1)10dnus r/min3602nss r/min17s 2、主電機(jī)的選擇 大帶輪取 D=126，d=112 ； 21dni621 在帶輪傳動(dòng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 r/min148n=主 取主電機(jī) n=1440r/min，4kw 查參考文獻(xiàn)1 得轉(zhuǎn)速數(shù)列為：?jiǎn)挝唬╮/min） 頭架電機(jī)為 1.1kw（740 r/min，1450 r/min）雙速電機(jī)。 由于頭架電機(jī)為雙速電機(jī)，740 r/min，1450 r/min 通過(guò)帶輪而降低轉(zhuǎn)速。由參考 文獻(xiàn)1 可得： (4.2)塔 輪電工 件 in 塔輪的傳動(dòng)比為 ， ，164809135 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 r/min17508264701主 軸n r/min3主 軸 .11主 軸電ni r/min1087582609742 主 軸 .2主 軸電ni r/min1597869013743 主 軸 .3主 軸電ni 所以傳動(dòng)比分別為 24.7，6.8，4.6。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1450 r/min 時(shí)，傳動(dòng)比不變，轉(zhuǎn)速分別為： r/min6175018264501 主 軸n r/min92主 軸 r/min31750182634503 主 軸n 4.2 變速機(jī)構(gòu)中軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1 計(jì)算各軸功率 由 4.1 節(jié)可以確定電機(jī)類型：Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)；型號(hào)： Y80；其電動(dòng)機(jī)輸 出功率 =1.1kw， =0.92， 0p帶98.0軸 承 軸： 帶01p kw2.9. 軸： 帶軸 承 02p 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 kw926.08.012. 軸： 帶軸 承 303p kw839.02.9.26. 4.2.2 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 軸： =7400.293=216.5r/min01in電 軸： =216.50.357=77.3 r/min2 軸： =77.3 0.4=30 r/min3n 4.2.3 計(jì)算各軸初選最小軸徑 選軸的材料為 45 鋼。A=126 103。由參考文獻(xiàn)1可得： 實(shí)心軸直徑為： （4.3）3NPAD 空心軸直徑為： （4.4） 3341 軸： mm175.26033ANPD 軸： mm03.793 軸： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 mm30134NPAD6 4.3 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.3.1 主軸的初步確定 (1) 擬定軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括帶輪，套筒，右端軸承和 軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。 (2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 (3) 裝左端軸承通過(guò)軸肩和墊圈，軸承套和端蓋實(shí)現(xiàn)軸承的軸向定位，和徑向定 位。 (4) 裝軸承段：如零件圖。這段（兩）軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定，因 =40，選用深溝球軸承 6208，其尺寸為 ，軸段的長(zhǎng)度由滾動(dòng)d 1804BDd 軸承的 B，軸承與箱體內(nèi)壁距離 S=510。 (5) 軸上零件的周向固定，軸承與軸的周向固定均采用套筒和軸承斷蓋來(lái)定位， 同時(shí)為了保證軸承與軸的配合有良好對(duì)中性，滾動(dòng)軸承與軸采用 H6/K6。 定出軸肩處的圓角半徑 R=2，軸端倒角取 2 。45 4.3.2 主軸的計(jì)算校核 1、初選軸的直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)2計(jì)算所得軸頸最小應(yīng)為 1721mm，初步選 21mm。 2、主軸的材料和熱處理 根據(jù)載荷特點(diǎn)和耐磨性的要求查參考文獻(xiàn)2，選定主軸材料 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理 后，在主軸端部，錐孔，空心軸頸部位進(jìn)行局部高頻淬硬 5055HRC，以提高耐磨性， 查得 N/mm ， N/mm637bs=235s=2 N/mm ， N/mm N/mm ， N/mm。128- 1t- 98s2-159s= 3、求軸傳遞扭矩 由于砂輪速度很高，功率消耗很大，主運(yùn)動(dòng)消耗功率為 P = P mn P 為砂輪電機(jī)功率。 為機(jī)械傳動(dòng)總效率取 0.7-0.85。由參考文獻(xiàn)2 查得。nm P = P (4.5)mn =40.8=3.2 kw 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 所以： T=9.5510 =9.5510 =18864N.mm6帶npm6120.3 工件圓周進(jìn)給速度由參考文獻(xiàn)2得： (4.6)dv 由參考文獻(xiàn)2求作用在砂輪的徑向力： F = (4.7)ycypbayfK 式中 工件軸向進(jìn)給量 10mm/r；af 砂輪徑向切入深度 0.1mm；p ， ， 為磨削徑向力指數(shù)，由參考文獻(xiàn)2查得分別為ybc 0.417，0.714，0.751； 磨削系數(shù),查得 119.09。yK F = = =635.5Ncypbayfv 751.0714.041.059.1 由參考文獻(xiàn)2求作用在砂輪的法向力： F = (4.8)zczpbazfvK ， ， 法向磨削力指數(shù)，由參考文獻(xiàn) 2查得分別為 0.417,0.731,0.698； azbcz 磨削系數(shù),查得 60.04ZK F = = =317.8 Nczpbazfv 698.0731.041.059.1 4、畫軸的受力分析圖 可確定出軸承的支點(diǎn) L =60mm，L =300mm 由此可以畫出軸的水平面的支撐 R21 = (4.9)ByyF12 = =756 N 630 R =756-630=126 NAy 軸的垂直面內(nèi)的支撐 ： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 R = (4.10)BzzFL12 = =381.4 N 8.3706 R = 381.4-317.8=63.6 N Bz tFRt12rRra)MCHbc)CVM CMH=37800 NmmMCZ=19050NmmMC=42328 NmmM/NmmM/NmmM/Nmm mmmm mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 e)d TMeq 圖 4.1 軸的載荷分析圖 5、畫軸的彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 （1）如圖 4.1 水平彎矩圖 , Nmm (在 BHM378012601LRBy 截面處) 。 （2）垂直面彎矩圖， Nmm (在 B 截面處)。953.62BzCz （3）合成彎矩圖，在 B 截面處， Nmm 42382CzyCM （4）轉(zhuǎn)矩圖，T=18864 Nmm 1）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由彎矩圖知 B 處的彎矩最大，校核該截面強(qiáng)度。截面 B 處的當(dāng)量彎矩， Nmm，42382CzyCM 可得：6.0951b Nmm 校核結(jié)果： Nmm ，C 截面.231.048.3dWMEe2e1592 強(qiáng)度足夠。 2）按疲勞強(qiáng)度精度校核軸的安全系數(shù)： T=18864Nmm Meq=40116 Nmm M/Nmm M/Nmm mm mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖可見(jiàn)，BB 截面為危險(xiǎn)截面，故校核此截面。 查參考文獻(xiàn)1 得： ，尺寸系數(shù) ，表面質(zhì)量系數(shù)47.1,59.K89.0,1. =0.93，鋼的 ，許用安全系數(shù) 。203453s 3）彎曲應(yīng)力幅： (4.11)WMea N/mm13.2482 4）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅： (4.12)TCa N/mm1.0328642 5）只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)： (4.13)mtKS1 = 2.163.4091.35268 6）只考慮轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全系數(shù)： (4.14)mtKS1 7）安全系數(shù)： (4.15) 2S 1.45.13 所以滿足強(qiáng)度要求。 6、主軸扭轉(zhuǎn)剛度的校核 根據(jù)參考文獻(xiàn)5計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)變形的一般公式如下： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 (rad) (4.16)nGIlM 式中： 扭轉(zhuǎn)角（rad） ； 軸傳遞的扭矩(kgfcm)；nM 軸產(chǎn)生扭矩變形部分的長(zhǎng)度(cm)；l 鋼的剪切彈性模量， (kgf/cm )；G58.10G2 軸的斷面極慣性矩(cm )。 nI 4 對(duì)于空心鋼軸： (4.17)32 4dDIn (4.18)jnpM95 式中： 軸的外徑(cm) ；D 軸的孔徑(cm)；d 軸傳遞的額定功率(kw)；P 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min)。 jn 則 根據(jù)公式（3.14）可得： 5498.10jplnDd (rad) 4.23jl 則 (rad)140.81. 0.2846. (rad)24.2.3.5108. (rad)3431. 0.76.52 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 (rad)440.861.230.152. (rad)54.13. .4960 (rad)64.81.20.832 可得 621. 03..0518.0 (rad)6.294 根據(jù)參考文獻(xiàn)1得：許用扭轉(zhuǎn)角 0.25. 由于 ， 故主軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度合格。 4.4 帶輪的設(shè)計(jì)校核計(jì)算 4.4.1 確定計(jì)算功率 caP 由表參考文獻(xiàn)1查得工作情況系數(shù) =1.3，故：AK (4.19)Pca =1.31.1=1.43kw 4.4.2 選取 V 帶帶型 根據(jù) P ，n 由參考文獻(xiàn)1選用普通 Z 型帶。小帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)參考文獻(xiàn)1ca 取 =71。1D 4.4.3 驗(yàn)算帶速 v m/s5.120641.306nd 在 525m / s 范圍內(nèi)，帶速合適。 4.4.4 計(jì)算各帶輪中心距的確定 中心距小，則傳動(dòng)外廓尺寸小，但帶長(zhǎng)也短，帶的應(yīng)力循環(huán)頻率高，壽命短，且 包角減小。傳動(dòng)能力減低，中心距大 ，則與上 述情況相反。所以按下式初選中心矩： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 (4.20)120.7()D0a12()D 實(shí)際中心距可用近似計(jì)算，即 (4.21) 2 0dL 由于帶傳動(dòng)的中心距一般是可以調(diào)整的，其變動(dòng)范圍為， (4.22)min15.da (4.23)L03ax 由 公式(4.20) 得： 0.7(164)02(7164) 初選 =460。0a 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： (4.24)0 21210 4)()(2aDaLd 23.(67)45(7)5126. 由參考文獻(xiàn)1選 0dL + = mma023.472.545 中心距可取范圍, 418.55mm 120.301.mindLa a =474.8mm axmin5347 取 =490。10a 同理取 =460。2 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 4.4.5 驗(yàn)算小帶輪包角 1 (4.25）2118057.3da5 432 .d18605729. 一般要求 1902 故在要求的范圍以上，包角合適。 4.4.6 確定初拉力 0F 因 ，查參考文獻(xiàn)2得；15293.0K 由式參考文獻(xiàn)2得單根普通 V 帶的初拉力 (4.26)205.2qvZPFc 25.106.5.193.04 N16 4.4.7 計(jì)算壓力 Q 由(4.25)和(4.26)所得帶入 (4.27)得壓力： (4.27)102sin2ZF N5.61 4.5.齒輪的計(jì)算與校核 4.5.1 設(shè)計(jì)一對(duì)兩連環(huán)齒輪 查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列： 取 ，齒數(shù)初步設(shè)定為 ,由參考文獻(xiàn)5, 得：5.1m80,521z mm75.md mm1222z 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 mm783521aahd mm2 mm5.1.mcaf mm271ffhd mm3.62ff 由于 mm ，故采用實(shí)心式，為減輕重量，故做成薄齒輪201ad mm,取 mm0810902fdD mm5.725.3 1nm 同上： mm ，也采用實(shí)心式。2075.962ad mm，取 mm0809021fdD mm3.63.815nm 4.5.2 齒輪的校核 經(jīng)分析可知，主軸上的一對(duì)斜齒輪受力最大，故對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核。 1、使用條件分析 傳遞功率 0.75kw，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，齒輪比 u=1.6。 則轉(zhuǎn)矩 T= Nmm238750.05.96 圓周速度：估計(jì) m/s4u 載荷平穩(wěn)，預(yù)計(jì)每天工作 12 小時(shí)，使用壽命 10 年，屬于中速、中載、可靠性好 的齒輪傳動(dòng)。 2、一對(duì)齒輪的主要參數(shù)如下 ， ， ， ，501z82z2034.x120 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 ， ， ，41nm2n31b578.21d 由參考文獻(xiàn)5可得驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度條件： (4.28)FPsaFFYmnbdKT1 式中： 為載荷系數(shù),kkkVA 由參考文獻(xiàn)1得： 0. 由于斜齒輪傳動(dòng)， ，取 12Vk1.Vk 兩輪均為硬齒面 ，取 35. 3 ，取 4k.k 則 716.23.1 3選擇齒輪的材料，熱處理方式 按使用條件可知，可選用軟齒面齒輪，也可選用硬齒面齒輪，本次設(shè)計(jì)采用硬齒 面齒輪，并具體選用小齒輪：40Cr ，調(diào)制處理，硬度 270283 HBS；大齒輪：40Cr ，調(diào)制處理，硬度 245255 HBS 。4 4確定許用應(yīng)力 (1) 確定極限應(yīng)力 和limHliF 齒面硬度：小齒輪按 280HBS，大齒輪按 250HBS 查參考文獻(xiàn)5：得 MPa6501limF (2)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N，確定壽命系數(shù) ，NZY811 104.6)23(60tan882 9..14u 查參考文獻(xiàn)5得 ；121NZ21NY (3)計(jì)算許用應(yīng)力 由參考文獻(xiàn)5取 .,4.mininFHS 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 參考文獻(xiàn)5得： MPa29.46.150minl11 HNPSZ MPa7.8.inl21P 參考文獻(xiàn)5得： MPa1.23.50min1li11 FNSTFPY MPa57.8.4in2li22FSTFP 5、計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)： 73.601cos58331zv 9.43312zv 參考文獻(xiàn)5查 得齒型系數(shù)： ， ，應(yīng)力校正系數(shù)： ，52.1FaY1.Fa 58.1SaY ，取 ，65.12SaY7.09 Nmm573012.0.5. 661 npT 6、計(jì)算彎曲應(yīng)力 由公式(4.28) ，可得： 9.0758.4578.230161 F MPa1231FpMPa 1212SaFFY58.6. MPa7.886.52P 故輪齒的彎曲強(qiáng)度滿足要求。 4.6 本章小結(jié) 本章對(duì) M1432A 型外圓磨床的帶輪，主軸，齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。這一章是本 說(shuō)明書的重點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)中尤為關(guān)鍵的一章，其主要對(duì)外圓磨床的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了系 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 統(tǒng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算以及校核。經(jīng)大量的計(jì)算驗(yàn)證，傳動(dòng)系統(tǒng)所用的齒輪，軸，帶輪，塔 輪都在涉及允許范圍之內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，經(jīng)校核其都全部合格。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第 5 章 磨床其它部件的設(shè)計(jì) 5.1 頭架的設(shè)計(jì) 頭架由底座，體殼，主軸及傳動(dòng)裝置組成。 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)體殼使兩擋 銷相互緊靠時(shí)，頭架即回復(fù)到了 0 位（即回轉(zhuǎn)角度為 0 度主軸軸線與工作臺(tái)前測(cè)定位 面平行） ，這樣不僅操作方便，而且定位準(zhǔn)確，頭架通過(guò)底座 5，用兩個(gè) L 型螺釘固 定在工作臺(tái)左端。 頭架主軸應(yīng)具有高的旋轉(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，它們都采用面對(duì)面排列的方式，即軸承外圈的窄邊相對(duì)。通過(guò)修磨隔 圈可使軸承預(yù)緊。 軸承的預(yù)緊，就是將滾動(dòng)軸承并緊，使其在空載荷時(shí)就在滾動(dòng)體（滾球，滾子和 滾針）與內(nèi)外圈滾道接觸處產(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)，使軸承 內(nèi)外圈之間發(fā)生軸向相對(duì)移動(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(lái)存在的間隙，而且還在接觸處產(chǎn)生了微量彈性變形，提高了軸承 的旋緊精度和剛度，所以各種主軸的滾動(dòng)軸承都經(jīng)過(guò)預(yù)緊。但預(yù)緊力不能過(guò)大，否則 會(huì)使軸承的磨損和發(fā)熱增大，壽命下降。 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(guò)軸承外 圈，套筒，調(diào)整圈和法蘭傳給頭架體殼，或通過(guò)法蘭傳給頭架體殼。 主軸前端有精密的莫氏 4 號(hào)錐孔，用于安裝前頂尖或其它夾具。主軸中心有通孔，安 裝卡盤或其它夾具時(shí)可通過(guò)拉桿將其并緊在主軸錐孔中。 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)作用到主軸上，可避免主軸發(fā)生彎曲。 裝在中間軸上的帶輪，軸裝在偏心套內(nèi)的軸承上，用圓鐵棒插在孔中轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套， 可調(diào)整帶輪 4 和 5 以及 10 和 11 之間的張緊力。帶輪 20 和 4 之間傳動(dòng)帶的張緊力， 可移動(dòng)電動(dòng)機(jī)底版進(jìn)行調(diào)節(jié)。用頂尖裝夾工件進(jìn)行磨削時(shí)，主軸必須固定不動(dòng)。為此 可擰緊螺釘，使其頂緊主軸后端的螺母將主軸制動(dòng)。此時(shí)，工件由裝在撥盤上的撥桿 經(jīng)夾頭帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 用卡盤裝夾工件進(jìn)行磨削時(shí)，應(yīng)擰松螺釘，使主軸能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。卡盤座錐柄裝入 主軸錐孔中，用拉桿并緊，并通過(guò)撥盤上的螺釘帶動(dòng)卡盤和主軸一起旋轉(zhuǎn)。需要拆下 卡盤時(shí)，應(yīng)先擰松拉桿，然后在拉桿尾部輕敲一下，再擰下拉桿，即可卸下卡盤。螺 釘及拉桿均不宜擰得過(guò)緊，只需隨手?jǐn)Q緊即可。如果工件具有莫氏 4 號(hào)錐體則可直接 插在主軸錐孔中，同時(shí)裝上撥塊，通過(guò)銷子帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn) 。 1 5.2 尾座的設(shè)計(jì) 尾座用一個(gè)螺釘（如尾座裝配圖所示）固定在工作臺(tái)右端。 后頂尖裝在套筒左斷的錐孔中,套筒與尾架體殼上的孔緊密配合,在彈簧的作用下,它向 外伸出頂緊工件,在磨削過(guò)程中,工件因?yàn)闇囟壬叨蛎浬扉L(zhǎng)時(shí),套筒可壓縮彈簧自動(dòng) 退回一些,以保持頂尖對(duì)工件中心孔的壓力不變,避免中心孔過(guò)分磨損和頂彎工件,利用 手柄轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠,使螺母向右或向左移動(dòng)(螺母因受嵌在后蓋長(zhǎng)槽中的銷子的限制,不能轉(zhuǎn) 動(dòng))改變彈簧的壓縮量,可調(diào)整頂尖對(duì)工件的頂緊力。 當(dāng)裝卸工件時(shí),退回套筒可以采用手動(dòng)或液壓傳動(dòng),手動(dòng)時(shí),用手順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,使 撥桿帶動(dòng)套筒，克服彈簧力向后退回。液動(dòng)時(shí)，用腳踏下操縱尾座閥的踏板，使壓力 油進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)向后移動(dòng)。 套筒前端的密封蓋上有一孔，可以裝置金剛石筆并用螺釘壓緊，以便修整砂輪 。1 5.3 砂輪架的設(shè)計(jì) 砂輪架中的砂輪主軸及其支撐部分結(jié)構(gòu)直接影響工件的加工質(zhì)量，應(yīng)具有較高的 回轉(zhuǎn)精度，剛度，抗振性，它是砂輪架部件中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。 砂輪主軸的前，后徑向支承都為“短三瓦動(dòng)壓型液體滑動(dòng)軸承” ，每一個(gè)滑動(dòng)軸承 由三塊扇形軸瓦組成，每塊軸瓦都支承在球面支承螺釘?shù)那蝾^上。調(diào)解球面支承螺釘 的位置，即可調(diào)整軸承的間隙，通常間隙為 0.0150.025mm 之間。 短三瓦軸承是動(dòng)壓型液體滑動(dòng)軸承。工作時(shí)必須浸在油中。當(dāng)砂輪主軸向一個(gè)方 向高速旋轉(zhuǎn)以后，三塊軸瓦各在其球面螺釘?shù)那蝾^上，擺動(dòng)到平衡位置，在軸和軸瓦 之間形成三個(gè)楔形縫隙.當(dāng)吸附在軸頸上的油液有入口被帶到出口時(shí)，使油液受到擠 壓，于是形成壓力油楔，將主軸浮在三塊瓦中間，不與軸瓦直接接觸，所以它的回轉(zhuǎn) 精度較高。當(dāng)砂輪主軸受到外界在和作用而產(chǎn)生徑向偏移時(shí)，在偏移方向處楔形縫隙 變小，油膜壓力升高，而在相反方向處的楔形縫隙增大，油膜壓力減小。于是便產(chǎn)生 了一個(gè)是砂輪主軸恢復(fù)到原中心位置的趨勢(shì)，見(jiàn)效偏移。由此可見(jiàn)，這種軸承的剛度 也是較高的。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 砂輪主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性對(duì)磨削表面質(zhì)量影響很大，所以，對(duì)于裝在砂輪主軸上的 零件都要經(jīng)過(guò)仔細(xì)平衡。特別是砂輪，直接參與磨削，如果它的重心偏離旋轉(zhuǎn)的幾何 中心，將引起振動(dòng)，降低磨削表面的質(zhì)量。 砂輪架由砂輪架體殼，砂輪主軸及其軸承，滑鞍零件組成，其外形如磨床整體圖， 砂輪架體殼相對(duì)滑鞍上的轉(zhuǎn)盤，可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)一定的角度，并用螺釘緊固，轉(zhuǎn)角 的大小可以從刻度盤讀出。滑鞍可沿著墊板的滾動(dòng)導(dǎo)軌作橫向進(jìn)給。 砂輪主軸和支撐它的軸承是該部件的主要零件。由于主軸的回轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 性對(duì)加工精度及工件表面粗造度有直接的影響，因此主軸應(yīng)具有高的回轉(zhuǎn)精度，剛度， 抗振性，耐磨性和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。為了達(dá)到上述的要求，磨床上一般采用特殊結(jié)構(gòu)的滑 動(dòng)軸承或高精度滾動(dòng)軸承，M1432A 型磨床采用的是稱為短三瓦的自動(dòng)定心軸滑膜動(dòng) 軸承。 為了使主軸保持良好的工作狀態(tài)，主軸軸頸和軸瓦之間應(yīng)保持適當(dāng)間隙。為了提 高主軸旋轉(zhuǎn)精度和軸承工作時(shí)的剛度，可減小軸承間隙。但間隙也不能過(guò)小，間隙過(guò) 小會(huì)造成運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫升過(guò)高，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生抱軸故障，新機(jī)床的軸承間隙在出廠前 既調(diào)整好，冷態(tài)時(shí)間間隙在 0.015mm---0.020mm 之間。在工作過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)因 軸承間隙增大而影響加工質(zhì)量時(shí)，則需進(jìn)行調(diào)整。通常情況下只需調(diào)整最下面的一塊 軸瓦就可以，其余兩塊則保持不動(dòng)。 軸承間隙調(diào)整如下：先從主軸上卸下砂輪法蘭盤和傳送帶，放去一定量的潤(rùn)滑油， 并測(cè)量出前后軸承間隙的大小，然后擰緊螺釘，鎖緊螺釘和空心螺釘，接著調(diào)節(jié)球頭 螺釘，當(dāng)達(dá)到要求的間隙后，將空心螺釘擰上（為了保證鎖緊可靠必須注意其端面不 能與球頭螺釘接觸） ，再裝進(jìn)鎖緊螺釘將球頭螺釘?shù)蹙o。前軸承調(diào)整好后，再用同樣 方法調(diào)整軸承。 主軸的軸向定位由裝在主軸后端的軸向止推環(huán)和推力球軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)，向右的軸向 力由止推環(huán)承受（止推環(huán)起潤(rùn)滑軸承的作用） ，向左的軸向力由推力球軸承承受，其 承受軸向力的大小由彈簧調(diào)整。軸承磨損后借此彈簧力可自動(dòng)消除間隙。 5.4 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 用于實(shí)現(xiàn)砂輪的橫向移動(dòng)，有手動(dòng)粗，細(xì)工作進(jìn)給和液動(dòng)自動(dòng)周期粗，細(xì)進(jìn)給以 及快速進(jìn)退。它是磨床上控制加工零件直徑尺寸的一個(gè)重要部件，對(duì)它的基本要求是 操作要求是操作輕便，進(jìn)給，定位要準(zhǔn)確。 機(jī)床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和進(jìn)給移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分主要有手輪，刻度盤，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，液動(dòng)棘爪液壓缸和棘輪等。 見(jiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 進(jìn)給移動(dòng)機(jī)構(gòu)部分主要有絲杠，螺母，液動(dòng)快速進(jìn)退液壓缸和定位裝置等。 手輪、套、棘輪用螺釘連接在一起，套用鍵與軸連接，在軸的左端裝著雙聯(lián)齒輪 兩對(duì)，將運(yùn)動(dòng)傳給主軸，再經(jīng)過(guò)一對(duì)齒輪使絲杠旋轉(zhuǎn)。從而傳動(dòng)固定在砂輪上的半螺 母，使砂輪架沿滾動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)。拉出或推入手柄，改變雙聯(lián)滑移齒輪的嚙合位置，便 可或得粗進(jìn)給或細(xì)進(jìn)給。同樣，在液動(dòng)自動(dòng)周期進(jìn)給時(shí)可或得粗進(jìn)給或細(xì)進(jìn)給。自動(dòng) 周期進(jìn)給由壓力油推動(dòng)棘爪液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，在棘輪閥中間裝著棘抓，它在彈簧銷推力 作用下，與固定在手輪棘輪相嚙合，棘輪和手輪用螺釘連接在一起，當(dāng)壓力油推動(dòng)棘 爪閥移動(dòng)時(shí)，棘爪帶動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使砂輪架或得一次周期進(jìn)給，改變 遮板的位置，可控制每次棘爪閥移動(dòng)時(shí)的有效撐牙數(shù)，從而得到不同周期的進(jìn)給量的 大小。為了防止棘爪閥復(fù)位時(shí)產(chǎn)生進(jìn)給倒回，在進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的體殼上裝有彈簧銷， 始終壓住棘輪，使存在一定的阻尼。 帶有內(nèi)齒輪的刻度盤空套在套上，刻度盤通過(guò)行星輪，旋鈕以及定位銷和手輪相 連接，如果把旋鈕向外拉出，使它與手柄上的銷子脫開(kāi)，這樣旋轉(zhuǎn)旋鈕，就可以通過(guò) 齒輪 Z=48，Z=50，Z=12 ，以及內(nèi)齒輪 Z=110，帶動(dòng)刻度盤相對(duì)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度。 把旋鈕推入，使銷子插入旋鈕上 21 個(gè)小孔中的任何一個(gè)小孔中后，刻度盤就和手輪 連接在一起。 刻度盤的外圓周上裝有零件撞塊，在磨削一批尺寸相同的工件時(shí)，可用它來(lái)控制 工件直徑。其工作方法如下：將第一個(gè)工件磨至需要尺寸后，拉出旋鈕并轉(zhuǎn)動(dòng)，使刻 度盤轉(zhuǎn)至撞塊與定位塊相碰為止，然后將旋鈕推入定位銷。這樣調(diào)整后，再磨削第二， 三個(gè)工件時(shí)，只需要轉(zhuǎn)動(dòng)手輪到零位撞塊與定位塊相碰，便可或得與第一個(gè)工件相同 的直徑，但需要注意在磨削過(guò)程中隨著砂輪的磨損，工件尺寸逐漸變大，有時(shí)由于砂 輪架與頭架的熱變形而產(chǎn)生位移，會(huì)使工件尺寸逐漸變小，此時(shí)需根據(jù)工件尺寸的變 化情況來(lái)調(diào)整。若工件尺寸變大，拉出旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定的格數(shù)，使刻度盤上零件 撞塊向著進(jìn)給方向轉(zhuǎn)過(guò)一定的刻度，補(bǔ)償砂輪的磨損。若工件尺寸變小，則拉出旋鈕 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定的格數(shù)。 砂輪架的快速進(jìn)退由壓力油推動(dòng)快速進(jìn)退液壓缸中活塞桿而獲得。進(jìn)給絲杠的左 斷與進(jìn)退液壓缸中活塞桿的右端，通過(guò)兩個(gè)角接觸軸承連接，它們之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)， 但不能作相對(duì)軸向移動(dòng)，絲杠的右端有花鍵，與齒輪的花鍵配合，可相對(duì)滑移。當(dāng)壓 力油進(jìn)入進(jìn)退液壓缸，推動(dòng)活塞左右移動(dòng)時(shí)，活塞桿可帶動(dòng)絲杠軸向移動(dòng)，并經(jīng)過(guò)與 絲杠嚙合的半螺母使砂輪架快速前進(jìn)和后退，絲杠的右端裝有淬硬的定位頭，當(dāng)其快 速前進(jìn)至終點(diǎn)位置時(shí)，定位頭頂緊在定位螺釘?shù)拇阌捕嗣?，?shí)現(xiàn)快速定位，砂輪架每 次快速定位后，其位置的變動(dòng)大小，稱為砂輪架的快速引進(jìn)重復(fù)定位精度。該精度會(huì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 直接影響批量工件的尺寸分散度，工件的直徑之差是定位精度誤差的兩倍，所以在機(jī) 床精度標(biāo)準(zhǔn)上有規(guī)定的允許值，M1432A 型外圓磨床規(guī)定其重復(fù)定位精度誤差不大于 0.002mm/10 次。 5.5 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 工作臺(tái)相對(duì)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(guò)絲杠螺母機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)繞定位心軸轉(zhuǎn)動(dòng)一角度。對(duì)于中心距為 1000，1500，2000 毫米三種不同規(guī)格的磨床，工作臺(tái)可分別轉(zhuǎn)過(guò) 7 度，6 度，5 度。 液壓缸固定在底座的下部。工作臺(tái)面做成傾斜 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(lái)指示液壓缸放氣閥旋鈕“開(kāi)” 與“關(guān)”的位置。 5.6 本章小結(jié) 這一章是本說(shuō)明書不可缺少的部分，也是設(shè)計(jì)中尤為關(guān)鍵的一章，其主要對(duì)磨床 的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這一章的設(shè)計(jì)，M1432A 型外圓磨床的機(jī)構(gòu)已完 成。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 結(jié) 論 至此，我已完成了 M1432A 型外圓磨床的總體布局和主軸箱的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)重新 布局和對(duì)主軸箱的設(shè)計(jì)后，M1432A 型外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。因?yàn)樵谶x擇了雙速電機(jī)，主軸可獲 得 6 種轉(zhuǎn)速。在頭架的箱體上加了一個(gè)連接蓋，使箱體可以輕松拆裝。這些改變都給 操縱工人和維修人員帶來(lái)方便，基本達(dá)到了以人為本的目的。 但是，此磨床仍然存在著一些問(wèn)題： （1）生產(chǎn)率較低。 （2）只適用于單件小批生產(chǎn)車間，工具車間和機(jī)修車間。 針對(duì)這兩點(diǎn)不足，本人提出以下建議：將數(shù)控技術(shù)運(yùn)用于磨床本身，這樣就提高 了生產(chǎn)率，此想法僅供參考。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) 1朱孝錄.中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典M.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2001.11. 2馮辛安.機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1. 3劉品，徐曉希.機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.10. 4王連明.陳鐵鳴 .機(jī)械設(shè)計(jì)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.8. 5侯真秀.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.10. 6陳明.機(jī)械原理 M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2000.9. 7王連明.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996.2. 8孫玉芹，孟兆新.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.科學(xué)出版社，2003.8. 9王永章，杜君文，程國(guó)全.磨工M.高等教育出版社，2001.1. 10F.J.Mogee High-Speed Machining of Aluminum Alloys.SME Technical Paper，1985. 11D.G.Flom. lmplementation of High-Speed Machining.SME Technical Paper，1985. 12王世剛，張秀親，苗淑杰.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐M.哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003. 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 致 謝 在金慧芳老師的精心指導(dǎo)下，我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，我衷心地感謝 金老師，您淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和諄諄的教導(dǎo)令我終生難忘！雖然在設(shè)計(jì)期間我 好多東西都不太了解，但是你一直都沒(méi)有放棄我，叫我查找資料，讓我看了很多設(shè)計(jì) 方面的書，在你的幫助下我學(xué)會(huì)了很多。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，許多老師都給予我?guī)椭徒庖桑诖宋乙脖硎局孕牡母兄x和敬意！ 除此，我也還要感謝我的同學(xué)們，在我不懂的時(shí)候，你們也幫了我很多，這次設(shè) 計(jì)能順利完成也有你們的功勞。謝謝你們的關(guān)心與幫助！ 最后，我要再一次地感謝我的指導(dǎo)老師金慧芳老師，謝謝您！ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 附 錄 附表 A V 帶輪的最小基準(zhǔn)直徑 minD 槽 型 Z SPZ A SPA B SPB C SPCminD 50 63 75 90 125 140 200 224 附表 B V 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列 帶 型 Y Z SPZ A SPA B SPB C SPC D E 基準(zhǔn)直徑 /Dm 外 徑 K 50 63 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 53.2 66.2 74.2 83.2 93.2103.2 115.2 128.2 54 67 75 79 84 94 104 116 129 136 80.5 85.5 90.5 95.5 100.5 105.5 111.5 117.5 123.5 130.5 137.5 132 139 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 附表 C 軸的材料及其主要機(jī)械性能 鋼號(hào) 45 熱處理 調(diào)質(zhì) 毛坯直徑 200 硬度 217-255HBS 抗拉強(qiáng)度 =637baMP屈服強(qiáng)度 =353saMP 彎曲疲勞強(qiáng)度 =2681許用靜應(yīng)力 =2161 扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度 =155a許用脈動(dòng)應(yīng)力 =980a 許用疲勞應(yīng)力 =591P等效系數(shù) =0.2 =0.1 附表 D 彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù) （ ）baMP系數(shù) drr 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1 0.01 0.02 0.03 0.05 0.10 1.88 1.79 1.72 1.61 1.44 1.93 1.84 1.77 1.66 1.48 1.98 1.89 1.82 1.71 1.52 2.04 1.95 1.87 1.77 1.55 2.09 2.00 1.92 1.82 1.55 2.15 2.06 1.97 1.88 1.62 2.20 2.11 2.02 1.98 1.66 2.31 2.22 2.12 2.04 1.73 2 0.01 0.02 0.03 0.05 2.09 1.99 1.91 1.79 2.15 2.05 1.97 1.85 2.21 2.11 2.03 1.91 2.27 2.17 2.03 1.97 2.37 2.23 2.14 2.03 2.39 2.23 2.19 2.09 2.45 2.35 2.25 2.15 2.57 2.49 2.36 2.27 4 0.01 0.02 0.03 2.29 2.18 2.10 2.36 2.25 2.16 2.43 2.32 2.22 2.50 2.38 2.28 2.56 2.45 2.35 2.63 2.51 2.41 2.70 2.58 2.47 2.84 2.71 2.59 K 6 0.01 0.02 2.38 2.28 2.47 2.35 2.56 2.42 2.64 2.49 2.73 2.56 2.81 2.63 2.90 2.70 3.07 2.84 K 任何比值 0.01 0.02 0.03 0.05 0.10 1.60 1.51 1.44 1.34 1.17 1.70 1.60 1.52 1.40 1.20 1.80 1.69 1.60 1.46 1.23 1.90 1.77 1.67 1.52 1.26 2.00 1.86 1.75 1.57 1.28 2.10 1.94 1.82 1.63 1.31 2.20 2.03 1.90 1.69 1.34 2.49 2.20 2.05 1.81 1.40 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 附表 E 徑向載荷系數(shù) X 和軸向載荷系數(shù) Y 軸承類型 earFearF 名稱 代號(hào) 相對(duì)軸向載荷 0arC X Y X Y 判斷系數(shù)