《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-立式多磨頭磨拋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-立式多磨頭磨拋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（35頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 沈陽建筑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 立式多磨頭磨拋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Structure Design of Vertical Multi-head Grinding and Throwing Machine 學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師：

2、評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 沈陽建筑大學(xué) Shenyang Jianzhu University 沈陽建筑 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)

3、人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日 期： 關(guān)于使用授權(quán)的聲明 本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下所完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及相關(guān)資料（包括圖紙、試驗(yàn)記錄、原始數(shù)據(jù)、實(shí)物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計(jì)手稿等），知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬沈陽建筑大學(xué)。本人完全了解沈陽建筑大學(xué)有關(guān)保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，本人授權(quán)沈陽建筑大學(xué)可以將本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢

4、業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為沈陽建筑大學(xué)。本人離校后使用畢業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為沈陽建筑大學(xué)。 論文作者簽名： 日 期： 指導(dǎo)老師簽名： 日 期： 沈陽建筑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 摘 要 石材作為最普通最廣泛的加工材料，在我們生活中隨處可見。而隨著時(shí)代發(fā)展，石材加工機(jī)械也日趨先進(jìn)。而石材磨拋機(jī)的出現(xiàn)則更是讓各式各樣的石材

5、板料在我們生活中充當(dāng)著不可替代的作用。大到樓房建筑，小到花壇裝飾等。為了提高其普及率和實(shí)用率，設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)效率高，成本低的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是很具有理論意義和實(shí)用價(jià)值的。 本文簡(jiǎn)要地介紹了磨拋機(jī)的起源與發(fā)展，對(duì)比國(guó)內(nèi)外石材磨拋機(jī)的特點(diǎn)并說明磨拋機(jī)的功能和使用范圍。運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和加工工藝等知識(shí)，設(shè)計(jì)并確定了磨拋機(jī)的總體工作布局。本磨拋機(jī)可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)還可完成磨頭的前后擺動(dòng)以進(jìn)行各種較為復(fù)雜的磨拋。本磨拋機(jī)成本低、效率高并且可以一次性完成磨拋工作。 關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備，石材加工，磨拋機(jī) - I - 沈陽建筑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 Struc

6、ture Design of Vertical Multi-head Grinding and Throwing Machine Abstract Stone as the most common and extensive processing materials, in our lives everywhere. With the development of the times, the development of stone processing machinery is becoming more and more advanced. And the appearan

7、ce of stone grinding machine is to make a variety of stone sheet materials in our lives play an irreplaceable role. Large to building, small to flower bed decoration and so on. In order to improve its popularity and practical rate, it is of theoretical and practical value to design and develop a hig

8、h-efficiency, low-cost mechanical motion system. This paper briefly introduces the origin and development of the grinding machine, compares the characteristics of the stone grinding machine at home and abroad, and explains the function and scope of use of the grinding machine. Using the knowledge o

9、f mechanical design, manufacturing and processing technology learned in the university, the overall working layout of the grinding machine was designed and determined. This grinding machine can realize the movement of X, Y, Z three directions while also completing the front and rear swing of the gri

10、nding head to carry out a variety of more complex grinding. This grinding machine has low cost, high efficiency and can complete the grinding work at once. Key Words：Machinery and Equipment, Stone Processing, Grinding Machine - IV - 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 課題的來源與研究背景 1

11、 1.2 國(guó)內(nèi)外磨拋機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 2 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容與意義 3 2 系統(tǒng)分析與方案的訂制 4 2.1 總體布局要求 4 2.2 磨拋機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 5 2.2.1 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的確定 5 2.2.2 總體結(jié)構(gòu) 5 3磨拋機(jī)部分零件的選型與相關(guān)計(jì)算 5 3.1 磨頭設(shè)計(jì) 5 3.1.1 砂輪的選擇 5 3.1.2 模具硬度的選擇 7 3.1.3結(jié)合劑的選擇 7 3.1.4磨具型號(hào)的選擇 8 3.2 磨削功率計(jì)算與電機(jī)選擇 8 3.2.1 磨削功率計(jì)算 8 3.2.2電機(jī)的選擇 9 3.3 磨頭主軸的設(shè)計(jì) 9 3.3.1磨頭

12、主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3.3.2軸的最小直徑估算 10 3.3.3軸的總長(zhǎng)度 11 3.3.4各軸段直徑和長(zhǎng)度的要求 11 3.3.5軸承的選型與校核 12 3.3.6軸承的潤(rùn)滑 14 3.3.7滾動(dòng)軸承的密封 14 3.4主軸組件的驗(yàn)算 15 3.4.1 支承的簡(jiǎn)化 15 3.4.2 主軸的撓度 15 3.4.3 主軸傾角 15 3.5 傳動(dòng)齒輪齒條的設(shè)計(jì) 16 3.6 絲杠的選型與校核 18 3.6.1 絲桿的選型 19 3.6.2 校核 20 3.6.3 電機(jī)的選擇 22 結(jié) 論 24 參 考 文 獻(xiàn) 25 致 辭 26 沈陽建筑大學(xué)本

13、科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 1 緒論 1.1 課題的來源與研究背景 石材加工歷史悠久，地球上自有人類活動(dòng)以來，就有石材加工，以至于考古學(xué)家把遠(yuǎn)古人類生活的年代劃分為舊石器時(shí)代和新石器時(shí)代。在長(zhǎng)達(dá)250萬年的舊石器時(shí)代，石器是人類的主要?jiǎng)趧?dòng)工具。距今8000年前，人類開始以磨制的石斧、石錛、石鑿和石鏟，琢制的磨盤和打制的石錘、石片、石器為主要工具。后來，隨著金屬工具的出現(xiàn)，人類逐漸掌握了各種石材的開采和加工的方法。不管是埃及金字塔還是我們中國(guó)的萬里長(zhǎng)城都是很好的象征。長(zhǎng)期以來，由于石材產(chǎn)品量產(chǎn)困難，世界石材業(yè)發(fā)展緩慢。直到20世紀(jì)60年代，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是石材加工機(jī)械設(shè)備及金剛石

14、工具在石材產(chǎn)業(yè)中的大量應(yīng)用，世界石材產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展為國(guó)際化產(chǎn)業(yè)。近年來，國(guó)際社會(huì)對(duì)建筑材料出現(xiàn)追求環(huán)保和反璞歸真的熱潮，世界石材產(chǎn)品的需求迅猛增加，更加快了石材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高以及審美觀念的變化，現(xiàn)今人們更推崇自然而且華麗高貴的裝飾效果。石材制品以其獨(dú)特的天然花色紋理，優(yōu)異的物理性質(zhì)及加工性能和華麗莊重的裝飾效果，贏得了廣大消費(fèi)者的青睞，被廣泛的用于建筑安裝、家居裝飾、藝術(shù)雕刻、生活用具等方面，特別是在建筑裝飾的使用，像是門套窗套、羅馬柱、噴泉、拱門、雕刻、拼花等等，襯托出建筑物的高雅莊重大氣，已經(jīng)成了高級(jí)身份的象征，更是奪得可廣大消費(fèi)者和設(shè)計(jì)師所的芳心，使用量年年激增

15、。而且各種異形天然石材憑借著其藝術(shù)性，猶如畫龍點(diǎn)睛一般，更添加了整個(gè)建筑的高雅華貴的檔次和藝術(shù)氣息。還有像一些藝術(shù)洗手盆、花湓、茶幾、壁爐、雕刻等生活裝飾用品越來越多的融入到人們的生活，更增強(qiáng)了人們的生活品質(zhì)和藝術(shù)格調(diào)。目前，國(guó)內(nèi)石材異型加工設(shè)備有幾十種，但是與意大利等先進(jìn)設(shè)備相比，還存在很大差距。國(guó)內(nèi)少數(shù)大型石材加工企業(yè)，近幾年從意大利引進(jìn)數(shù)控異型加工設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜的異型石材加工，進(jìn)口異型加工設(shè)備主要有石材加工中心、臥式數(shù)控加工機(jī)床、立式數(shù)控加工機(jī)床、數(shù)控臺(tái)面加工機(jī)床等。石材異型加工有許多工序，即使是大企業(yè)，也是靠手工完成，特別是不規(guī)則形狀表面的打磨拋光，基本上是靠手工完成。國(guó)產(chǎn)異型加工設(shè)備

16、雖然有許多品種，但真正功能強(qiáng)的數(shù)控加工機(jī)床還沒有。異型石材加工設(shè)備的發(fā)展空間較大，主要方向就是多維數(shù)控，異型石材的設(shè)備磨拋光技術(shù)，各種復(fù)雜空間曲面的加工設(shè)備及刀具，可以借鑒金屬數(shù)控加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)，用于石材異型加工設(shè)備。石材平面異型加工設(shè)備工藝較成熟，數(shù)控金剛石串珠繩鋸，數(shù)控水刀切割機(jī)，三維數(shù)控銑床等異型加工設(shè)備已經(jīng)成熟，并廣泛應(yīng)用于石材加工。圓弧石材、球形石材的切割及磨拋技術(shù)相對(duì)成熟。異型磨邊設(shè)備(特別是各種圓弧邊)，近幾年不斷推向市場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)了多頭連續(xù)磨削、磨光，設(shè)備化水平不斷提高。磨拋機(jī)更是顯現(xiàn)在石材加工行業(yè)中，有著不可取待的作用。石材磨拋機(jī)是一種研磨設(shè)備，它利用各種不同粒度的砂

17、輪磨頭，對(duì)各種石材及人工造石進(jìn)行粗磨、精磨、干磨、濕磨等各道研磨工序，作拋光前的粗加工工序，同時(shí)可作拋光試樣?？梢淮涡酝瓿赡伖ぷ鳎仚C(jī)的使用可以起到一機(jī)多用的好處。 隨著現(xiàn)代磨拋技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)加工零件對(duì)表面質(zhì)量要求越來越高，那么磨拋加工技術(shù)作為保障零件表面加工質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，受到越來越多的關(guān)注。磨削加工方法是利用磨料來去除材料。根據(jù)加工工件的形狀和加工要求不同，磨削加工有多種加工方式。而用砂輪或砂帶進(jìn)行磨削加工是應(yīng)用廣泛、高效精密的加工方法。隨著機(jī)加工產(chǎn)品可靠性、精度、和壽命要求的不斷提高，以及高強(qiáng)度、高硬度、高功能性、高耐磨性、的新型材料的普遍應(yīng)用，磨削加工出現(xiàn)許多新問題，包括超精

18、密磨削、材料的磨削加工性及高效磨削和磨削自動(dòng)化、表面完整性、等問題亟待解決?，F(xiàn)代磨削加工技術(shù)正朝著開發(fā)精密及超精密磨削、使用超硬磨料磨具、高效、高速磨削工藝及研制高剛度、高精密的自動(dòng)化磨床的趨勢(shì)發(fā)展可。機(jī)械制造業(yè)向著柔性制造單元FMC (Flexible Manufacturing Cell)、柔性制造系統(tǒng)FMS (Flexible Manufacturing System)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS (ComputerInte-grated Manufactur ing System) 方向迅速發(fā)展，與此同時(shí)對(duì)磨削加工也提出了自動(dòng)化要求。而磨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制造在磨床智能化與高速化的前提下提出了

19、新的要求和新的課題。現(xiàn)代主要技術(shù)發(fā)展方向是:采用有模態(tài)分析、有限元算法、CAD及CAE技術(shù)來研究磨削機(jī)床的動(dòng)靜剛度、優(yōu)化磨床結(jié)構(gòu)從而解決振動(dòng)達(dá)到高穩(wěn)定性的磨削加工;磨床主軸通過氣體靜壓軸承，液壓靜壓軸承，及磁浮軸承達(dá)到精密化及高速化的要求;導(dǎo)軌及進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用直線導(dǎo)軌、靜動(dòng)壓導(dǎo)軌、靜動(dòng)壓絲杠實(shí)現(xiàn)了高精密化與高速化;減少熱源，并抑制熱產(chǎn)生防止熱擴(kuò)散1。 本課題以此為背景，研究種適合打磨石材板料等大型外表面的磨拋機(jī)，配合移動(dòng)式磨拋機(jī)床，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)磨拋大型石材的外型面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工打磨，增加打磨效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本課題將設(shè)置多個(gè)磨拋頭，將在不同的打磨環(huán)境下適用，其中設(shè)計(jì)最關(guān)鍵部分是如何實(shí)現(xiàn)磨拋

20、頭的移動(dòng)與擺動(dòng)。 1.2 國(guó)內(nèi)外磨拋機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 砂輪磨削技術(shù)也是當(dāng)今運(yùn)用最廣泛的磨削技術(shù)之一,砂輪磨削與工件是剛性接觸而砂帶磨削屬于彈性接觸，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)磨削、研磨和拋光，這就是砂帶磨拋精度質(zhì)量更高的原因。目前砂輪磨拋向著高速磨削方向發(fā)展，國(guó)外高速磨削研究始于1988年左右，這以后有了很大的發(fā)展，砂輪線速度由初期幾十米每秒發(fā)展到現(xiàn)在的幾百米每秒。國(guó)外高速高效磨削已經(jīng)相當(dāng)普及，亞洲屬日本高速磨削發(fā)展最普遍，歐美等國(guó)家屬美國(guó)領(lǐng)先。國(guó)外砂輪磨削技術(shù)已有很大進(jìn)步，隨著加工對(duì)象以及應(yīng)用領(lǐng)域的越來越廣泛，砂輪磨削技術(shù)用得到普及，顯然已經(jīng)成為獲取巨大經(jīng)濟(jì)效益的一種手段。國(guó)內(nèi)砂輪磨肖技術(shù)發(fā)展始于

21、20世紀(jì)70年代末，改革開放使得砂輪磨削技術(shù)引起了各行業(yè)、研究單位和企業(yè)越來越多的關(guān)注。由于砂輪品種的增加和制造技術(shù)的提高，砂輪磨削設(shè)備研究及生產(chǎn)得到了很大的發(fā)展。 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容與意義 通過以上研究分析，本論文主要以提高石材磨拋工作強(qiáng)度與效率為題進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，主要工作如下: (1)提出了課題研究的背景及意義，簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外石材磨削的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，并且通過結(jié)合實(shí)際從而提出了本課題的來源以及研究?jī)?nèi)容。 (2)詳細(xì)闡述了石材磨削原理:介紹了砂帶磨削一些基本的概念以及砂帶磨削原理并且簡(jiǎn)要敘述了砂輪的磨削原理。 (3)對(duì)磨拋機(jī)工作臺(tái)的整體布局進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維建模。 (

22、4)對(duì)磨拋機(jī)構(gòu)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行研究，主要有相關(guān)零部件的選擇及尺寸設(shè)計(jì)。 因?yàn)槭陌辶暇哂锌刮廴灸芰?qiáng)、易于控制色差、安裝方便、隔音防潮、節(jié)能降耗、成本較低等多種特點(diǎn)。所以設(shè)計(jì)一種能一次性完成較為復(fù)雜的石材磨拋加工工作的磨拋機(jī)。對(duì)于降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，提高磨拋質(zhì)量和精度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率具有極其重要的意義。 2 系統(tǒng)分析與方案的訂制 2.1 總體布局要求 磨拋機(jī)總體布局的基本要求如下： （1）首先，它必須滿足各種要求，例如加工范圍，工作精度，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。 （2）確保既定過程所需的工件和工具的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，嘗試使用簡(jiǎn)單是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度

23、和傳動(dòng)效率。 （3）確保磨拋機(jī)的剛度，抗振性，熱變形和噪聲水平適合所需的加工精度。 （4）應(yīng)該易于觀察加工過程；易于操作，調(diào)整和維護(hù)；易于運(yùn)輸，裝卸工件和清理；注意保護(hù)，確保安全。 （5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合理可靠，易于加工和組裝。 （6）節(jié)省原材料，降低制造成本，減少占地面積。 在滿足總體布局的基本要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮影響磨拋機(jī)布局的基本因素： 1）表面形成運(yùn)動(dòng)的影響 通常使用不同的磨頭來加工不同形狀的加工表面，從而使表面形成運(yùn)動(dòng)的形式和次數(shù)不同，從而導(dǎo)致布局上的差異。由于工件的技術(shù)要求和生產(chǎn)率要求不同，可以用不同的磨拋速度和不同的磨頭移動(dòng)速度來加工相同形狀的加工表面，從而形成不同的

24、石材板料?？梢钥闯?，磨頭的運(yùn)動(dòng)直接決定著磨拋機(jī)布局的形式，是影響磨拋機(jī)布局的決定性因素。因此，在磨拋機(jī)的布局中，有必要根據(jù)加工要求全面，綜合地考慮表面形成方法和磨頭的運(yùn)動(dòng)，以使布局設(shè)計(jì)具有更好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。 2）磨拋機(jī)運(yùn)動(dòng)分配的影響 工件表面的形成方法和磨頭運(yùn)動(dòng)是相關(guān)的，磨拋機(jī)的運(yùn)動(dòng)分布是不同的，磨拋機(jī)的布局也是不同的。對(duì)于相同運(yùn)動(dòng)分布的布局，由于導(dǎo)軌和其他結(jié)構(gòu)類型的布局差異，磨拋機(jī)的布局也將發(fā)生變化。分配磨拋機(jī)的動(dòng)作時(shí)，一般要注意以下三點(diǎn)： （1）活動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)應(yīng)盡可能穩(wěn)。在相同條件下，電機(jī)功率和傳動(dòng)部件的強(qiáng)度越大。 （2）有利于提高加工精度。 （3）應(yīng)有助于增加磨拋機(jī)的剛度并

25、減少占地面積。 3）工件尺寸，重量和形狀的影響 磨拋機(jī)的布局將根據(jù)工件的尺寸，重量和形狀而有很大不同。另外，還應(yīng)考慮磨拋機(jī)性能要求的影響，如振動(dòng)、噪聲、熱變形、剛度和抗振性;操縱方便性的影響;模塊化設(shè)計(jì)法的影響等等。 2.2 磨拋機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.2.1 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的確定 可選擇電機(jī)上安裝齒輪與齒條嚙合同時(shí)加上拖鏈的作用可實(shí)現(xiàn)橫向的來回運(yùn)動(dòng)。減速電機(jī)與軌道輪配合可帶動(dòng)工作臺(tái)的縱向移動(dòng)。導(dǎo)向柱不僅可以讓電機(jī)帶動(dòng)絲杠在導(dǎo)向作用下完成上下運(yùn)動(dòng)還可起到一定的緩沖作用。而氣缸拉動(dòng)磨頭電機(jī)的安裝板便可讓磨頭完成前后擺動(dòng)。 2.2.2 總體結(jié)構(gòu) 圖1 磨拋機(jī)的總體布局 3磨

26、拋機(jī)部分零件的選型與相關(guān)計(jì)算 3.1 磨頭設(shè)計(jì) 3.1.1 砂輪的選擇 砂輪選擇應(yīng)考慮的因素: 砂輪對(duì)磨削過程的影響是多方面的，其中包括加工精度，表面粗糙度和生產(chǎn)效率等。為了獲得良好的磨削效果，正確選擇砂輪十分重要。選擇砂輪時(shí)主要考慮下列磨削條件和技術(shù)要求: a.工件材料的物理機(jī)械性能; b.工件的熱處理方法; c.工件的加工精度和表面粗糙度的要求; d.工件的形狀和尺寸: e. 工件的磨削余量; f.磨削方式(外圓、內(nèi)圓或平面磨、開槽、切斷等); g.磨削用量，切削液情況，磨床情況，生產(chǎn)類型以及操作者的熟練程度。 砂輪的粒度是指砂輪所含磨料顆粒尺寸的大小，通常以粒

27、度號(hào)表示。磨料按其顆粒尺寸大小分為41個(gè)號(hào)，粒度號(hào)數(shù)越大顆粒越小。選擇磨料粒度時(shí)應(yīng)遵循以下原則:粗磨用粗粒度、精磨用細(xì)粒度;工件材料軟、塑性大(如有色金屬)和磨削面積大的時(shí)，為避免砂輪堵塞，應(yīng)選用粗粒度:成形磨削和高速磨削時(shí)粒度應(yīng)選細(xì)些:磨削淬火鋼及硬質(zhì)合金鋼時(shí)，宜選用中等粒度的磨料:內(nèi)磨應(yīng)選用較外磨為粗的粒度;磨削大尺寸工件、薄板及薄壁工件應(yīng)選用較粗的粒度。 表3-2不同粒度磨具的使用范圍 粒度號(hào)數(shù) 實(shí)用范圍 2240# 磨鋼錠、去鑄件毛刺、切鋼坯等 46°-60" -般外圓、內(nèi)圓、平面、無心磨、工具磨等 60"-90# 外圓、內(nèi)圓、平面、無心磨等半精磨 100-24

28、0 精磨、成形磨、街磨、超精磨刀具刃磨 280-W20 精密磨、街磨、螺紋磨等超精加工 W20以下 研磨、精細(xì)磨、境面磨等超精加工 表3-3加工表面粗糙度與磨料粒度的關(guān)系 磨料粒度 加工表面粗糙度Ra(μm) 24~36 ≤5 >36*-46 2.5-1.25 >46-60 0.63-0.32 80-120 0.16 3.1.2 模具硬度的選擇 磨具硬度是指沙粒在磨削力的作用下，從磨具表面脫落的難易程度。硬度高，表示磨粒難易脫落，硬度低則表示容易脫落。 硬度選擇的般原則是: 加工硬鋼或淬火鋼時(shí)選擇較軟的磨具， 加工軟鋼時(shí)選擇較硬的磨具;加工

29、青銅、韌黃銅時(shí)選軟磨具;磨具與工件接觸面積大時(shí)選擇較軟的磨具:磨削導(dǎo)熱性差的材料時(shí)選擇較軟的磨具;精磨、精密磨、超精磨和成形磨時(shí)，應(yīng)該選擇硬的磨具:磨平面時(shí)應(yīng)選用磨削相同金屬零件外圓時(shí)為軟的砂輪;干磨時(shí)所用砂輪應(yīng)較濕軟些:鏡面磨削、緩進(jìn)時(shí)宜選較軟砂輪;采用寬砂輪大縱向進(jìn)給磨外圓時(shí)應(yīng)選較軟砂輪;砂輪粒度較細(xì)時(shí)，硬度應(yīng)稍軟些。機(jī)械加工中常用的砂輪硬度等級(jí)是H-N。 彈簧磨削是干磨，由彈簧材料可知，彈簧的材料的硬度屬于中硬，根據(jù)磨具選用原則，彈簧磨削磨具選中軟，代號(hào)為K。 3.1.3結(jié)合劑的選擇 表3.3結(jié)合劑的分類及應(yīng)用范圍 名稱 代號(hào) 特性 應(yīng)用范圍 陶瓷結(jié)合劑 V

30、由粘土等配置，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱、耐油、耐酸、耐堿，多用性好，耐用度高，強(qiáng)度較高，成本低，但較脆 適用成型磨削，如磨螺紋、齒輪、軸承滾道等，砂輪速度宜在35m/s以下 樹脂結(jié)合劑 B 強(qiáng)度高、彈性好，能在高速下工作，耐熱性差，在200攝氏度以上失去粘結(jié)用，不耐算堿 可在較厚的砂輪和石墨砂輪，用于細(xì)粗糙度，高精度磨削，用作切斷和開槽用的薄片砂輪，修磨鋼坯、鑄件的粗粒度砂輪 橡膠結(jié)合劑 R 彈性好磨粒容易脫落，耐熱、耐酸、耐油性均差，且有異味 可作切斷、開槽的薄砂輪及拋光砂輪、無心磨導(dǎo)輪不適合與粗磨， 金屬結(jié)合劑 J 強(qiáng)度高、韌性高和成型性好，但自勵(lì)性差 常用的為青銅結(jié)合

31、劑，主要用于金剛石砂輪，用于粗磨，辦精磨硬質(zhì)合金及切斷光學(xué)玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等 根據(jù)結(jié)合劑的特性和應(yīng)用范圍選擇：陶瓷結(jié)合劑 3.1.4磨具型號(hào)的選擇 表3-5砂輪型號(hào) 砂輪名稱 代號(hào) 一般用途 平形砂輪 P 根據(jù)不同尺寸用于外圓磨、內(nèi)圓磨、平面、 無心磨、工具磨、螺紋磨和砂輪機(jī)上 雙斜面一號(hào)砂輪 PSX 用于磨齒輪齒面和磨單線螺紋 雙面凹砂輪 PSA 用于外圓磨和刃磨刀具，還用作無心磨的砂輪和導(dǎo)輪 薄片砂輪 PB 用于切斷和開槽等 筒形砂輪 N 用于立式平面磨床上 坯形砂輪 B 用其端面刃磨刀具，也可

32、用其圓周磨平面和內(nèi)孔 碗形砂輪 BW 用于刃磨刀具，也可用于導(dǎo)軌磨床磨機(jī)床導(dǎo)軌 碟形一號(hào)砂輪 D1 適于磨銑刀、鉸刀、拉刀等，大尺寸的用于磨齒輪的齒面 根據(jù)砂輪的一般用途,選擇砂輪:筒形砂輪,代號(hào):N 3.2 磨削功率計(jì)算與電機(jī)選擇 3.2.1 磨削功率計(jì)算 (3-1) 公式中各參數(shù)的含義： ——單位切削所需的力(N/mm2)； ——指工件的速度； ——經(jīng)向進(jìn)給量（mm）這里指料盤旋轉(zhuǎn)一周后，砂輪的磨削量； ——砂輪的寬度； ——指砂輪的線速度； ——磨粒的錐頂半角(60°~75°)。 表3-5各種工件材料的值 工件材料

33、 花崗石 硅 純鐵 鑄鐵 高速鋼 （N/mm2） 4300 5500 2800 4900 18000 根據(jù)砂輪材料選擇：=10000N/mm2 表3-6磨削常用進(jìn)給量 磨削方式 平面磨削 粗磨 0.010-0.025 精磨 0.005-0.015 擬確定為0.02mm 砂輪普通磨削線速度30-35m/s，高速磨削35m/s以上。在這里我擬用=30m/s，錐頂半角=60°。參照平面磨削參數(shù)工件的速度=0.15m/s。摩擦系數(shù)選擇=0.73 由公式3-1得： =tg60°0.73 是所需的磨削力 （3-2） 單個(gè)軸承的傳動(dòng)效

34、率為0.99則總傳動(dòng)效率為： 電機(jī)輸入功率為： KW 3.2.2電機(jī)的選擇 電機(jī)轉(zhuǎn)速： nr/min 根據(jù)輸入功率以及輸入轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)，經(jīng)查閱資料，選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)Y132S-4，額定功率5.5KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。 3.3 磨頭主軸的設(shè)計(jì) 3.3.1磨頭主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通常，軸的設(shè)計(jì)步驟包括: a.按工作要求合理選擇軸的材料和熱處理方法; b.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); c.軸的強(qiáng)度校核計(jì)算; d.必要時(shí)作軸的剛度或振動(dòng)穩(wěn)定性等的校核計(jì)算; e.繪制軸的零件工作圖。 軸的材料及其熱處理選擇 軸的常用材料是碳素鋼，合金剛

35、及球墨鑄鐵。 鋼軸毛坯多數(shù)用軋制圓鋼或鍛件，也有的用圓鋼。 碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，經(jīng)熱處理或化學(xué)處理可得到較高的綜合力學(xué)性能(尤其在耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度兩個(gè)方面)，應(yīng)用最多。常用的碳鋼有35、40、45和50等優(yōu)質(zhì)中碳鋼，其中45鋼應(yīng)用最廣，通常進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，一般用于比較重要或承載較大的軸。對(duì)于不重要或承載較小的軸，也可采用Q235,Q275等普通碳素鋼。 合金鋼比碳素鋼具有更好的力學(xué)性能和熱處理性能，常用于承載很大而重量、尺寸受限或有較高耐磨性、防腐性要求的重要的軸，以及處理高溫或低溫條件下工作的軸。 選擇軸的材料和熱處理方法，主要根據(jù)軸的受力、轉(zhuǎn)速

36、、重要性等對(duì)軸的強(qiáng)度和耐磨性提出的要求。研究表明，鋼材的種類和熱處理措施對(duì)其彈性模量影響甚小，如欲采用合金鋼代替碳素鋼或通過熱處理來提高軸的高度，收效甚微。軸的剛度主要取決于軸的剖面尺寸，可用適當(dāng)增加軸的截面面積來提高軸的剛度。此外，合金鋼對(duì)應(yīng)力集中敏感性較強(qiáng)，價(jià)格也較高。選材是也應(yīng)考慮到。 綜合考慮軸的運(yùn)行環(huán)境以及軸材料的力學(xué)性能，軸的材料選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定軸的合理外形和結(jié)構(gòu)，以及包括各軸段長(zhǎng)度、直徑及其他細(xì)小尺寸在內(nèi)的全部結(jié)構(gòu)尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決以下因素:軸在機(jī)器中的安裝位置及形式;軸的毛坯種類;軸上作用力的大小和分布情況;軸上零件的布置

37、及固定方式;軸承類型及位置;軸的加工工藝以及其他一些要求。由于影響因素很多，且其結(jié)構(gòu)形式又因具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)具有較大的靈活性和多樣性。但是，不論具體情況人如何，軸的結(jié)構(gòu)一般應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求: a.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置; b.軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整; c.軸應(yīng)具有良好的制造工藝性; d.軸的受力合理，有利于提高強(qiáng)度和剛度; e.節(jié)省材料，減輕重量; F f.形狀及尺寸有利于減小應(yīng)力集中。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般已知裝配簡(jiǎn)圖、軸的轉(zhuǎn)速、傳遞的功率及傳動(dòng)零件的類型和尺寸等。 3.3.2軸的最小直徑估算 轉(zhuǎn)軸

38、受彎扭組合作用，在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，其長(zhǎng)度、跨距、支反力及其作用點(diǎn)的位置等都未知，尚無法確定軸上彎矩的大小和分布情況，因此也無法按彎扭組合來確定轉(zhuǎn)軸上各軸段的直徑。為此應(yīng)先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件估算轉(zhuǎn)軸上僅受轉(zhuǎn)矩作用的軸段的直徑一一軸的最小直徑 ,然后才能通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定各軸段的直徑。 （3-3） C-計(jì)算常數(shù)，取決于軸的材料和受載情況。 當(dāng)軸段上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大直徑以考慮鍵槽對(duì)軸的削弱:d>100mm時(shí)，單鍵槽增大3%，雙鍵槽增大7%;d≤100mm時(shí)，單鍵槽增大5%-7%，雙鍵槽增大10%-15%。最后對(duì)d進(jìn)行圓整。 查閱資料軸常用C值:

39、C=111 由公式3-3得: 電機(jī)和軸的連接方式是直聯(lián)，即在軸的一段開孔，電機(jī)主軸套在孔內(nèi)，并用鍵連接。查閱參考文獻(xiàn)可知，Y132S-4電機(jī)主軸直徑為38mm,計(jì)算值比電機(jī)主軸小得多，砂輪在磨削時(shí)軸受到的徑向力，以及振動(dòng)比較大，=17.35mm難以滿足強(qiáng)度要求。綜合各種因素，以及指導(dǎo)老師的建議，磨頭主軸=60。 3.3.3軸的總長(zhǎng)度 軸的長(zhǎng)度主要決定磨頭的穩(wěn)定性，為滿足裝配空間的要求，盡可能把軸設(shè)計(jì)得長(zhǎng)些。首先確定下磨頭的長(zhǎng)度。從總體方案中知道工作臺(tái)的高度為1205m，查閱參考文獻(xiàn)可知Y132S-4電機(jī)的安裝尺寸，電機(jī)總長(zhǎng)度為475mm,砂輪和電機(jī)的安裝空間擬確定為162.5mm,

40、則軸的長(zhǎng)度： =1205-475-162.5=568.5mm。 上磨頭要實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，根據(jù)磨簧的高度15-150m,磨削量以及砂輪厚度的補(bǔ)償，來確定上磨頭的主軸長(zhǎng)度。 =568.5+150+71.5=790mm。 3.3.4各軸段直徑和長(zhǎng)度的要求 A.各軸段的直徑 階梯軸各軸段直徑的變化應(yīng)遵循下列原則: a.配合性質(zhì)不同的表面(包括配合表面與非配合表面)，直徑應(yīng)有所不同; b. 加工精度、粗糙度不同的表面，一般直徑亦應(yīng)有所不同; c. 應(yīng)便于軸上零件的裝拆。通常從初步估算的軸段最小直徑 d..開始，考慮軸上配合零部件

41、的標(biāo)準(zhǔn)尺寸、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和定位、固定、裝拆、受力情況等對(duì)軸結(jié)構(gòu)的要求，一次確定 軸段的直徑。 具體操作時(shí)還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面問題: a.與軸承配合的軸頸，其直徑必須符合滾動(dòng)軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列。 b.軸上螺紋部分必須符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)。 c.軸肩定位是軸上零件最方便可靠的定位方法。軸肩分定位軸肩和非定位軸肩，定位軸肩通常用于軸向力較大的場(chǎng)合，非定位軸肩是為加工和裝配方便而設(shè)置的，其高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定。 d.與軸上傳動(dòng)零件配合的軸頭直徑，應(yīng)盡可能圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑尺寸系列。 e.非配合的軸身直徑，可不取標(biāo)準(zhǔn)值，但一般應(yīng)取成整數(shù)。 B.各軸段的長(zhǎng)度 各軸段的長(zhǎng)度決定于軸上零件的寬度和零件固定的可靠

42、性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn): a.軸頸的長(zhǎng)度通常于軸承的寬度相同。 b.軸頭的長(zhǎng)度取決于與其相配合的傳動(dòng)輪轂的寬度。 c.軸身長(zhǎng)度的確定應(yīng)考慮軸上各零件之間的相互位置關(guān)系和拆裝工藝要求和各零件間的間距。 3.3.5軸承的選型與校核 滾動(dòng)軸承的選擇包括軸承類型選擇、軸承精度等級(jí)選擇和軸承尺寸選擇。 軸承類型選擇適當(dāng)與否，直接影響軸承壽命以至機(jī)器的工作性能。選擇軸承類型時(shí)應(yīng)當(dāng)分析比較各類軸承的特性，并參照同類機(jī)器中的軸承使用經(jīng)驗(yàn)。選擇滾動(dòng)軸承的類型，一般從載荷的大小、方向和性質(zhì)入手。在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承承載能力大，時(shí)用于載荷較大或有沖擊的場(chǎng)合。當(dāng)承受純徑向載荷時(shí)，通常

43、選用徑向接觸軸承或深溝球軸承;當(dāng)承受純軸向載荷時(shí)，通常選用推力軸承;當(dāng)承受較大徑向載荷和一定軸向載荷時(shí)，可選用角接觸球軸承。 各類軸承適用的轉(zhuǎn)速范圍是不相同的，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中列出了各類軸承的極限轉(zhuǎn)速。一般應(yīng)使軸承在低于極限轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。向心球軸承、角接觸球軸承和短圓柱痞子軸承的極限轉(zhuǎn)速較高。適用于較高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低.只能用于較低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。 根據(jù)軸的應(yīng)用場(chǎng)合可知，軸在砂輪磨削的作用下受到軸向力，以及在磨削時(shí)受到的徑向力。查詢常用滾動(dòng)軸承的性能和特點(diǎn)，選擇角接觸球軸承。角接觸球軸承的性能特點(diǎn):可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，也可承受純軸向符合。適用于剛性較大跨距不大的軸及須在工

44、作中調(diào)整游隙時(shí)，常用于蝸桿減速器、離心機(jī)、電鉆、穿孔機(jī)等 其次，在選擇軸承類型時(shí)還需考慮安裝尺寸限制、裝拆要求，以及軸承的調(diào)心件能和風(fēng)度，一般球軸承外形尺寸較大，滾子軸承較小，滾針軸承的徑向尺寸最小而軸向尺寸較大，此外，不同系列的軸承，其外形尺寸也不相同。 選擇軸承一般應(yīng)根據(jù)機(jī)械的類型、工作條件、可靠性要求及軸承的工作轉(zhuǎn)速n,預(yù)先確定一個(gè)適當(dāng)?shù)氖褂脡勖麹 (用 工作小時(shí)表示)，再進(jìn)行額定動(dòng)裁荷和額定靜載荷的計(jì)算。 對(duì)于轉(zhuǎn)速較高的軸承(n>10r/min)，可按基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿足要求。當(dāng)軸承可靠性為90%、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī)條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，

45、取500h作為額定壽命的基準(zhǔn)，同時(shí)考慮溫度、振動(dòng)、沖擊等變化，則軸承基本額定動(dòng)載荷可按下式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。 （3-4） ——基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N; ——當(dāng)量動(dòng)載荷，N； ——壽命因數(shù)：1 ——速度因數(shù)：0.822 ——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時(shí)取1.5，較大時(shí)取2； ——沖擊載荷因數(shù)：1.5 ——溫度因數(shù)：1 ——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動(dòng)載荷，N; 查文獻(xiàn)【3】中的表6-2-8至6-2-12，得： =1；=0.822；=1.5；=1.5；=1。 在本運(yùn)輸裝置中，可以假設(shè)軸承只承受徑向載荷，則當(dāng)量動(dòng)載

46、荷為： （3-5） 查文獻(xiàn)【3】的表6-2-18，得X=1，Y=0 所以，。由以上可得： 本運(yùn)輸機(jī)中的軸承承受的載荷多為徑向載荷，所以選取深溝球軸承，查文獻(xiàn)【6】的附表6-1，并考慮軸的外徑，選取軸承6305-RZ，其具體參數(shù)為：內(nèi)徑d=25mm，外徑D=62mm，基本額定載荷=22.2KN，基本額定靜載荷，極限速度為，質(zhì)量為0.219kg。 然后校核該軸承的額定靜載荷。額定靜載荷的計(jì)算公式為： （3-6） 式中： ——基本額定靜載

47、荷計(jì)算值，N； ——當(dāng)量靜載荷，N; ——安全因數(shù) ——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動(dòng)載荷，N。 查文獻(xiàn)【3】的表6-2-14知，對(duì)于深溝球軸承，其當(dāng)量靜載荷等于徑向載荷。 查文獻(xiàn)【3】的表6-2-14知，安全系數(shù)=1.2 則軸承的基本額定靜載荷為： 由上式可知，選取的軸承符合要求。 3.3.6軸承的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要意義。軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還具有散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等。潤(rùn)滑方式與軸承速度有關(guān)，一般根據(jù)軸承的值(d為滾動(dòng)軸承內(nèi)徑，單位mm; n為軸承轉(zhuǎn)速，單位r/min)作出選擇。 = 查閱資料對(duì)照表選擇脂潤(rùn)滑為軸

48、承的潤(rùn)滑方式。 3.3.7滾動(dòng)軸承的密封 軸承工作時(shí)，潤(rùn)滑劑不允許很快流失，且外界灰塵、水分及其他雜物也不允許進(jìn)入軸承，故應(yīng)對(duì)軸承設(shè)置可靠的密封裝置。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩類。 A.接觸式密封 通過軸承蓋內(nèi)部放置的密封件與傳動(dòng)軸表面的直接接觸而起密封作用。密封件主要用毛氈、橡膠圈、皮碗等軟性材料，也有用減磨性好的硬質(zhì)材料如石墨、青銅、耐磨鑄鐵等。軸與密封件接觸部位需要磨光，以增強(qiáng)防泄漏能力和延長(zhǎng)密封件的壽命。 B.非接觸式密封 接觸式密封必然在接觸處產(chǎn)生摩擦，非接觸式密封則可以避免此類缺點(diǎn)，故非接觸式密封常用于速度較高的場(chǎng)合。 鑒于磨頭主軸在靠近

49、砂輪端受到的振動(dòng)比較大，在磨削時(shí)產(chǎn)生的磨削四處飛濺。假如用接觸式密封，主軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)軸和密封圈摩擦厲害，磨簧機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間密封圈就達(dá)不到密封效果。磨屑容易進(jìn)入軸承，影響軸承壽命和磨削精度。權(quán)衡利弊，我選擇非接觸式密封，即選用迷宮式密封，在縫隙中填脂。 3.4主軸組件的驗(yàn)算 主軸在工作中的受力情況嚴(yán)重，而允許的變形則很微小，決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，因此主軸的計(jì)算主要是剛度的驗(yàn)算，與一般軸著重于強(qiáng)度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度的要求。 剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當(dāng)載荷一定時(shí)，剛度與彈性變形成反比。因此，算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度

50、。主軸組件的彈性變形計(jì)算包括:主軸端部撓度和主軸傾角的計(jì)算。 3.4.1 支承的簡(jiǎn)化 對(duì)于兩支承主軸，若每個(gè)支承中僅有一個(gè)單列或雙列滾動(dòng)軸承，或者有兩個(gè)單列球軸承，則可將主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁。若前支承有兩個(gè)以上滾動(dòng)軸承，可認(rèn)為主軸在前支承處無彎曲變形，可簡(jiǎn)化為固定端梁。此次設(shè)計(jì)的主軸，前支承選用了一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承作為支承，即可認(rèn)為主軸在前支承處無彎曲變形。 3.4.2 主軸的撓度 查《材料力學(xué)1》第188頁的表6.1可得此時(shí)的最大撓度 （3-7） 其中， ——主軸前端受力。此處， ——A

51、、B之間的距離。此處， ——主軸材料的彈性模量。45鋼的 ——主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)，。此處 故可以計(jì)算出，主軸端部的最大撓度： 3.4.3 主軸傾角 主軸上安裝主軸和安裝傳動(dòng)齒輪處的傾角，稱為主軸的傾角。此次設(shè)計(jì)的主軸主要考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會(huì)破壞軸承的正常工作，縮短軸承的使用壽命。 此時(shí)的最大傾角 其中， ——主軸前端受力。此處， ——A、B之間的距離。此處， ——主軸材料的彈性模量。45鋼的 ——主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑

52、為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)，。此處 故可以計(jì)算出，主軸傾角為： 查《砂輪磨頭設(shè)計(jì)》可知： 當(dāng) 時(shí)，剛性主軸的剛度滿足要求。 此時(shí)的，即為最大撓度和最大傾角，為主軸支承跨距。將已知數(shù)據(jù)和代入即可以得到：初步設(shè)計(jì)的主軸滿足剛度要求。 3.5 傳動(dòng)齒輪齒條的設(shè)計(jì) 選擇齒輪材料、熱處理方法、精度等級(jí)、齒數(shù)： 考慮到齒輪傳遞的功率，故齒輪、齒條都選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為220HBS、260HBS，7級(jí)精度。 齒輪、齒條的模數(shù)擬確定為：m=3; 圓柱齒輪齒數(shù)為：z=19； 分度圓直徑： （3-1） 由公式3-1得：

53、 因?yàn)辇X輪齒條傳動(dòng)的功率不是特別大，齒寬系數(shù)： （3-2） 由公式3-2得： b=0.4×57=22.8mm 對(duì)齒寬進(jìn)行圓整 （3-8） 由公式3-8得： （3-9） 齒高h(yuǎn)=2.25mm由公式3-9得： H=2.25×3=7.25mm 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度： (3-10)

54、 確定公式中各參數(shù)值： a.計(jì)算載荷系數(shù)K: (3-11) 查閱資料得使用系數(shù)=1；根據(jù)v=20mm/min、7級(jí)精度，得動(dòng)載系數(shù)=1、=1.15。 由公式3-11得： （3-12） 由公式3-12得： b.查閱文獻(xiàn)，齒輪、齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，； c.經(jīng)查閱文獻(xiàn)取，； d.許用彎曲應(yīng)力: 取定彎曲疲勞安全系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)

55、 （3-13） 由公式3-8得： e.齒型系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、： 查閱文獻(xiàn)得： ， ， f.計(jì)算大小齒輪的與，并加以比較其中較大值 帶入公式計(jì)算： 圓柱齒輪的數(shù)值大，應(yīng)按照?qǐng)A柱齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 g.校核計(jì)算： 將相關(guān)公式代入3-5得： 所以設(shè)計(jì)的齒輪齒條滿足要求。 3.6 絲杠的選型與校核 表4-1滾珠絲杠副支承 支承方式 特點(diǎn) 一端固定一端自由 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲桿受拉伸。這種安

56、裝方式的承載能力小，軸向剛度底，僅僅適用于短絲桿。 一端固定一端游動(dòng) 需保證螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，絲桿的軸向剛度與兩端相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長(zhǎng)度的較高，絲桿有膨脹余地，這種安裝方式一般用在絲桿較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合，在受力較大時(shí)還得增加角接觸球軸承的數(shù)量，轉(zhuǎn)速不高時(shí)多用更經(jīng)濟(jì)的推力球軸承代替角接觸球軸承。 兩端固定 只有軸承無間隙，絲桿的軸向剛度為-?-端固定的四倍。一般情況下，絲桿不會(huì)受壓，不存在壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率比-端固定要高。可以預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲桿自重的下垂和熱膨脹的問題，結(jié)構(gòu)和工藝都比較困難，這種裝置適用于對(duì)剛度和位移精度要求較高的場(chǎng)合

57、。 滾珠絲桿副就是由絲桿、螺母和滾珠組成的一個(gè)機(jī)構(gòu)。他的作用就是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。絲桿和螺母之間用滾珠做滾動(dòng)體，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)滾珠滾動(dòng)。 設(shè)Z向最大行程為300mm,?最快進(jìn)給速度為18m/min,?兩套磨頭組大概質(zhì)量為300kg,工作臺(tái)大概質(zhì)量為200kg,移動(dòng)部件大概質(zhì)量為650kg。 3.6.1 絲桿的選型 a導(dǎo)程的確定 電機(jī)與絲桿通過聯(lián)軸器連接，故其傳動(dòng)比i=1，選擇電機(jī)Y系列異步電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，最大轉(zhuǎn)矩，則絲杠的導(dǎo)程為： 取 b確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 基本公式 （3-14） 最大進(jìn)給速度

58、是絲杠的轉(zhuǎn)速： 最大進(jìn)給速度是絲杠的轉(zhuǎn)速： 絲杠的等效轉(zhuǎn)速： 取故 C估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量和負(fù)重 兩套磨頭組重量 工作臺(tái)重量 移動(dòng)部件重量 d確定絲杠的等效負(fù)載 工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為0.03，K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.1~1.5，本課題中取1.3，則絲桿所受的力為 其等效載荷按照下式計(jì)算（式中取，） （3-15） e確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 ——負(fù)載性質(zhì)系數(shù)（查表?。?.2） ——溫度

59、系數(shù)（查表?。?） ——硬度系數(shù)（查表取：1） ——精度系數(shù)（查表?。?） ——可靠性系數(shù)（查表?。?） ——等效負(fù)載 ——等效轉(zhuǎn)速 ——工作壽命，取絲杠的工作壽命為15000h 由上式計(jì)算得 f精度的選擇 滾珠絲杠副的精度對(duì)電氣機(jī)床的定位精度會(huì)有影響，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度是最明顯的。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動(dòng)量應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定位精度值的1/3~?1/2,在最后精度驗(yàn)算中確定。，選用滾珠絲杠的精度等級(jí)X軸為1~3級(jí)(1級(jí)精度最高)，Z軸為2~5級(jí)，考慮到本設(shè)計(jì)的定位精度要求及其經(jīng)濟(jì)性，選擇X軸Y軸精度等級(jí)為3級(jí)，Z軸為4級(jí)。 g

60、選擇型號(hào) 計(jì)算得出 則 公稱直徑 則選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)返向器，雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲桿副，絲桿的型號(hào)為FFZD4010—3。 3.6.2 校核 滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度Ko，有絲桿本身的拉壓剛度Ks，,絲桿副內(nèi)滾道的接觸剛度度，軸承的接觸剛度Ka，螺母座的剛度Kn，按不同支撐組合方式計(jì)算而定。 a臨界壓縮負(fù)荷驗(yàn)證 絲桿的支撐方式對(duì)絲桿的剛度影響很大，采用一端固定一端支撐的方式。臨界壓縮負(fù)荷按下列計(jì)算: （3-16） 材料的彈性模

61、量， 最大受壓長(zhǎng)度（m） 安全系數(shù)，取1.3 最大軸向工作負(fù)荷（N） 絲桿支撐方式系數(shù)，取15.1 絲桿最小截面慣性矩（） (3-17) 絲桿公稱直徑（mm） 滾珠直徑（mm） 絲桿螺紋不封閉長(zhǎng)度=工作臺(tái)最大行程+螺母長(zhǎng)度+兩端余量 支撐距離應(yīng)該大于絲桿螺紋部分長(zhǎng)度，選取代入上式計(jì)算得出可見，臨界壓縮負(fù)荷滿足要求。 b臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證 滾珠絲桿副高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速： (3-18) ——絲桿最小截面： 絲桿內(nèi)徑，單位mm

62、 材料密度 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，單位mm，本設(shè)計(jì)中該值為： 安全系數(shù)，可取0.8 絲杠支承系數(shù)，雙推-簡(jiǎn)支方式時(shí)取18.9 經(jīng)過計(jì)算，得出，該值大于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。 c絲桿拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度的計(jì)算公式 式中 ——絲杠最小橫截面， 螺母座剛度 當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中L值分別為750mm和10mm經(jīng)計(jì)算得： (3-19) （3-20）

63、式中 ——滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 ——螺母座的剛度， ——絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度 ——絲杠本身的拉壓剛度 ——軸承的接觸剛度 經(jīng)計(jì)算得絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于，能滿足要求。 3.6.3 電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)距角增量。?電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入斯沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖的頻率。步進(jìn)電機(jī)具有慣量低、定位精度高、無累計(jì)誤差、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中。選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率，再者還要考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、負(fù)載轉(zhuǎn)矩

64、和工作環(huán)境等因素。通過以上的計(jì)算，選擇電機(jī)型號(hào)為SIEMENS的IFT5066。 結(jié) 論 本課題結(jié)合目前國(guó)石材立式球磨機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種石材立式磨拋機(jī)開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下: 1、石材立式磨拋機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定。分析了石材立式磨拋機(jī)的特點(diǎn)，確定了石材立式磨拋機(jī)基本結(jié)構(gòu)，并確定其基本尺寸。 2、確定了石材立式磨拋機(jī)技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)。對(duì)該石材立式磨拋機(jī)進(jìn)行了計(jì)算。 3、零件的剛度和壽命計(jì)算與校核。對(duì)大部分已設(shè)計(jì)零件進(jìn)行剛度和壽

65、命計(jì)算，確保滿足使用要求，使該石材立式磨拋機(jī)有足夠的可靠性。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅把大學(xué)所學(xué)到的理論知識(shí)很好的運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，而且培養(yǎng)了自己認(rèn)真思考的能力，在處理問題時(shí)有了新的認(rèn)識(shí)和方法，并加強(qiáng)了和同學(xué)之間進(jìn)行探討和解決問題的能力。 通過對(duì)專業(yè)知識(shí)的接觸和深入學(xué)習(xí)，以及對(duì)相關(guān)信息的獲取，我深切地認(rèn)識(shí)到，就目前的發(fā)展而言，我國(guó)的工業(yè)還比較落后，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時(shí)間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的，尤其是對(duì)于我們這樣一個(gè)國(guó)情的大國(guó)。所以，我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識(shí)，不斷的追求創(chuàng)新。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我做的是立式多磨頭磨拋

66、機(jī)整體設(shè)計(jì)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，而且能夠熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械類手冊(cè)和圖冊(cè)等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓我體會(huì)到團(tuán)體的力量，提高自己的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，遇到問題時(shí)和小組成員進(jìn)行討論和分析或是請(qǐng)教老師，直到得到滿意的結(jié)果。 展望: 希望能將這套設(shè)計(jì)應(yīng)用到具體實(shí)踐當(dāng)中，通過實(shí)踐來驗(yàn)證理論的正確性。通過理論知識(shí)與具體實(shí)踐結(jié)合起來，才能真正把一門知識(shí)應(yīng)用起來。 參 考 文 獻(xiàn) [1]張建民機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，200 (2) : 45~49. [2]馮開平，左宗義.畫法幾何與機(jī)械制圖[M].華南理工大學(xué)出版社，2005 (3) :51~60. [3]顧崇銜.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1999 (6) : 11. [4]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室理論力學(xué)[M].高等教育出版社，2002 (4) :79~83. [5] 華東紡織工學(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(cè)[S].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1979 (5) :15~21. [6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].機(jī)械工業(yè)出版社.1986 (6