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立式内孔表面珩磨机总体设计论文.doc

立式内孔表面珩磨机总体设计【7张图纸】【优秀】

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关键词：: 立式内孔表面珩磨机总体整体设计图纸优秀

资源描述：

立式内孔表面珩磨机总体设计

43页-16000字数+说明书+开题报告+中期报告+7张CAD图纸

A0总图.dwg

A1主轴.dwg

A1气缸装配图.dwg

A1珩磨座.dwg

A2活塞(1).dwg

A2缸(1).dwg

A3小齿轮(1).dwg

中期报告.doc

立式内孔表面珩磨机总体设计开题报告.doc

立式内孔表面珩磨机总体设计论文.doc

摘要

　　　随着科学技术的迅速发展，国民经济各部门所需求的多品种、多功能、高精度、高品质、高度自动化的技术装备的开发和制造，促进了先进制造技术的发展。珩磨加工是一种最常用的内孔表面加工方式，近年来随着对油缸等产品市场需求量的大幅提升,如何找到经济高效的内孔精密加工方法，成为许多厂家面临的课题。磨削加工技术是先进制造技术中大的重要领域，是现代机械制造业中实现精密加工、超紧密加工最有效、应用最有效的基本工艺技术。

　　　本次设计从分析机械系统设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生结构设计创新和整体设计的能力，培养自己的综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，以加强对理论知识的理解。本次设计首先是珩磨机的总体设计，主要包括主轴箱，珩磨头，主轴以及带传动、液压系统传动等部分的设计。对珩磨机做了简单介绍，接着对珩磨机的主要部件进行了尺寸计算和校核。该设计代表了珩磨机设计的一般过程。

关键词：珩磨机；主轴；珩磨；液压系统

1 绪论1

　　1.1 普通珩磨加工1

　　1.2 珩磨加工原理1

　　1.3 珩磨加工特点2

　　1.4 课题来源及组织架构3

2总体方案设计4

　　2.1 整体布局设计要求4

　　2.2 珩磨机床结构特点4

　　2.3 珩磨机床传动部分设计4

　　　2.3.1 立式珩磨机特点4

　　　2.3.2 设计传动部件5

　　　2.3.3 珩磨前工序要求5

　　2.4 珩磨液的选择6

3 立式珩磨机结构计算7

　　3.1 珩磨头工艺参数的计算7

　　　3.1.1 选择珩磨油石7

　　　3.1.2 加工余量7

　　　3.1.3 珩磨油石的越程8

　　3.2 设计计算珩磨速度8

　　3.3 珩磨机主运动参数9

　　　3.3.1 主运动参数9

　　　3.3.2电机的选择10

　　　3.3.3 传动比分配11

　　3.4 减速器的设计12

　　　3.4.1 减速器的类型12

　　　3.4.2 减速器选用12

　　　3.4.3 ZDY100型减速器特点13

　　3.5 带传动的设计13

　　　3.5.1 确定计算功率13

　　　3.5.2 选取V带带型13

　　　3.5.3 确定带轮基准直径并验算带速14

　　　3.5.4 带速验算14

　　　3.5.5 V带基准长度和传动中心距的确定14

　　　3.5.6 验算小带轮包角14

　　　3.5.7 计算V带根数15

　　　3.5.8 计算单根V带预紧力15

　　　3.5.9 计算轴压力F15

　　3.5.10 带轮结构15

　3.6 直齿锥齿轮的设计计算15

4 轴的结构设计19

　　4.1 轴结构设计基本要求19

　　4.2 改善轴装配及加工工艺一些措施19

　　4.3 轴刚度校核19

　　　4.3.1 轴Ⅰ结构20

　　　4.3.2 轴强度验算23

　　　4.3.3 轴材料及热处理27

5 轴承选用及校核28

　　5.1 轴承选用及校核28

　　5.2 滚动轴承预紧和游隙28

6 液压油缸的设计计算31

　　6.1 确定液压缸内径31

　　6.2 确定缸筒厚度32

　　6.3 缸筒底部厚度计算32

　　　6.3.1 缸筒加工要求32

　　　6.3.2 活塞杆结构32

　　6.4 活塞杆校核32

　　6.5 活塞杆加工要求33

　　6.6 机架设计33

7 总结35

参考文献36

致谢37

课题来源及组织架构

　　　通过对本课题珩磨头的结构设计，使书本知识和理论与实际生产相结合，加强了对机械零件、机械制造工艺学以及现代磨削技术等相关专业知识的理解，使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的零部件。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究，巩固和深化，达到了预期的设计意图。

　论文的组织框架：

　本论文的组织结构如下：

　　　第一章：简单介绍了珩磨加工的原理和特点，课题的研究意义。

　　　：对机床的总体布局进行了总体方案的设计分析，拟定设计思路，明确了机床的特点。

　　　：对珩磨机的整体布局以及珩磨头的工艺参数、珩磨的速度、减速器的选择进行了初步预算拟定各主要尺寸。

　　　：进行了珩磨机主传动部分的计算及结构的设计，进行强度校核及受力分析。

　　　：进行了轴承的选用和校核。

　　　：液压传动部分的设计计算，包括液压缸的选择，活塞杆的选择计算。

　　　第七章：本章为论文的总结。　　　机床主要由电机，减速器，主轴箱，床身等部分组成，其中电机、减速器的选择直接影响所设计立式内孔表面珩磨机的各个性能参数，所以在制定与选择方案时，既要满足被加工零件的加工要求，还要保证机床布局设计的总体要求[4]。

2.1整体布局设计要求

　　　稳定性最大程度保证机床的精度以及稳定性。

b. 安全性能机床应便于进行操作和管理以及维修，具有良好的安全性能。

　　　c. 精度保证机床应按既定的加工工序加工，最大程度保证被加工工件的精度。

　　　d. 高效性机床结构简单合理，选用高效的传动系统，保证传动链的高效传动。

　　　e. 外观外形美观，保证操作的舒适性。

2.2 珩磨机床结构特点

　　　珩磨机是如今机械行业珩磨机的主要精加工之一，因其操作简单、价格低廉、工作可靠、结构简单等优点备受欢迎。床身部分：床身由珩磨箱、立柱、机座、横拖板、工作台等五大部件组成。立式珩磨机，其特点是主轴垂直小型磨床，可安放在作业台上。主轴旋转轴线固定，移动工件使加工点对准主轴轴线，主轴在主箱内作轴向移动和转动。主轴箱固定在立柱上端或在立柱上能作转动及上、下移动以调整其位置，还可增加能绕立柱转动及上、下移动的工作台[15]。

2.3珩磨机床传动部分设计

2.3.1 立式珩磨机特点

　　　立式珩磨机，其特点是主轴垂直的小型机床，可安放在作业台上。主轴旋转轴线固定，移动工件使加工点对准主轴轴线，主轴在主箱内作轴向移动和转动。主轴箱固定在立柱上端或在立柱上能作转动及上、下移动可以调整，还可增加能绕立柱转动及上、下移动的工作台。珩磨机的选择：立式珩磨机，主轴旋转中心固定，移动工件使加工点对准主轴中心。主轴箱和工作台安装在立柱上，主轴垂直布置。立柱有圆柱、方柱，主轴可机动进给[3]。

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内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：立式内孔表面珩磨机总体设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年 3 月13日1. 设计（论文）进展状况本课题是关于立式内孔表面珩磨机总体设计，可以对我们大学四年所学知识进行一次大而全面的练习。题目难易适中，工作量较大，但在控制范围之内，对我既是一个挑战也是一个很好的锻炼提高过程。所设计论文总体分为四大部分：（1）总体方案设计本部分主要对总体工艺方案以及机床性能等提出要求，通过参考资料文献结合实际所加工工件制定出最优设计方案，本部分已设计完成。（2）主传动部分的设计计算本部分涉及电机的选择和轴的结构设计、轴承的选取校核以及各种动力学参数的计算，这部分的计算工作量是整个毕业设计中最主要的，但在自己的不断努力下，目前这部分也已经基本完成计算。（3）进给传动部分的结构设计这部分的设计主要是针对机床的工作台的运动而设计，涉及到机床工作台工作状况的分析以及主要参数的计算，液压回路的选择和液压系统原理图的绘制等内容，这部分设计整体方案和液压系参数已确定，液压系统图的绘制有待于后期完成。（4）其余部分的设计这部分主要包括结构设计所需的要求选择合适的联轴器、制动器以及润滑剂等的，这部分已基本设计完成。（5）整体布局设计这部分主要对机床的外形，包括机床的各种外形设计方案的对比确定与机床支撑件的设计，确定立柱和底座的材料、尺寸，本部分已基本设计完成。整个毕业论文主要方案和原理已经选定，后期的工作有机床整体装配图，减速器图和轴、齿轮等各主要零件图的绘制，以及论文的编排工作。2. 存在问题及解决措施（1）零件的选用问题在本设计里涉及到了轴的选用，及许多非标准件的计算和选用，在综合考虑结构和经济等方面还有欠缺，不过我会积极的向指导老师和同学请教来解决这一问题。（2）液压系统原理图的绘制因为之前在学习液压的时候总是分析课本的原理图，液压传动的各种元件，安装精度要求高，没有自己设计过，所以这一部分对我来说也是难点，不过我会去查找资料或者向老师请教，争取把这一难题解决掉。（3）装配图的绘制这次的绘图需要用到AutoCAD软件，但是很长时间未使用这个软件了，许多知识和操作方式得重新熟悉，再加上这次绘制的是A0的图，所以在绘图之前我会重新学习使用这个软件，争取在绘制图的时候能够做到快和准确。3. 后期工作安排在以后的设计中，我会根据自己的设计情况合理安排时间，继续努力在规定的时间认真完成毕业设计作品。针对以上问题，我将拿出解决方案，避免在后期的设计过程中出现类似的问题。第06-07周（2013.3.16-3.22）：初步完成立式珩内孔表面珩磨机的设计，完成外文翻译。完成中期报告、并进行中期答辩；第0815周（2013.3.23-5.25）：最终完成论文，装配图以及零件图。准备毕业答辩。指导教师签字：年月日注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅；标题：加粗宋体四号字2. 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。毕业设计(论文)开题报告题目：立式内孔表面珩磨机总体设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012年 12月22日1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.1题目背景国际机械行业的竞争，实际是科技实力的竞争。随着我国加入世界贸易组织和全球经济一体化环境的形成，机械行业在市场的竞争愈演愈烈。机床作为基础的机械产品，是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段，机床工业已经成为关系到国计民生、国防尖端建设的基础工业和战略性产业。它影响到国家各个工业部门的装备自动化水平，劳动生产率的提高和国防现代化的实现。随着生产和科技的高速发展，机床日益向高速、高效、高精度和自动化方向发展。目前，世界上应用最多的是内圆珩磨机床。立式珩磨机是伴随着经济的飞速发展和工业现代化的需要而产生的。其被应用许多方面，因珩磨机是高精度汽车零部件和精密液压件生产的必备装备，所以被广泛应用于缝纫机零件，汽车零部件，甚至航空航天零部件的生产。 1.2研究意义珩磨加工是一种最常用的内孔表面加工方式,近年来随着对油缸等产品市场需求量的大幅提升,如何找到经济高效的内孔精密加工方法,成为许多厂家面临的课题。通过对国内外珩磨机重点生产厂家的同类产品的比较、总结,根据油缸等深孔产品的精加工特点和油缸加工生产实践中的体会,研制和开发出了经济实用型强力珩磨机,具有加工能力强、效率高、加工质量优、成本较低等优势。随着科学技术的迅速发展，国民经济各部门所需求的多品种、多功能、高精度、高品质、高度自动化的技术装备的开发和制造，促进了先进自找技术的发展。在金属切削机床的11个大类中，磨床的品种规格是最为繁多的一类。珩磨是一种常用的精加工工艺，可获得高尺寸精度、高形状精度和低粗糙度（可达Ra 0.05），并且内孔表面有交叉网纹。目前，世界上应用最多的是内圆珩磨机床。立式珩磨机是伴随着经济的飞速发展和工业现代化的需要而产生的。 1.3国内外相关研究情况我国生产的珩磨机设备与国外产品还有一定差距，不论是某一型号的产品还是某一系列的产品，这种差距主要体现在产品的自动化水平及智能化水平上。当然，由于工业基础薄弱，在机器的生产制造和生产工艺等方面也还都存在差距。国外珩磨技术的飞速发展对中国的珩磨机制造业和珩磨工艺的使用行业提出了严峻的挑战，珩磨机作为金属加工生产中的重要设备，在机械加工行业中占有重要地位，珩磨机整机技术水平的提高，实现其自动化、智能化，有益于我国装备制造业水平的提高，为国民经济现代化做出贡献。当今高速高效磨削、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快，比如德国的Aachen大学、美国的Connecticut大学等，有的在实验室完成了速度为250 mm/s、350 mm/s、400 mm/s的实验。据报道，德国Aachen大学正在进行目标为500mm/s的磨削试验研究。在磨削方面，日本已有200mm/s的磨床在工业中应用。早期的珩磨,主要用来提高工件的表面粗糙度,效率低,应用范围小。但在生产实践中,人们发现珩磨加工有许多独特的优点,是一种具有广泛用途的切削技术,因而很快地推广应用于船舶、轴承、军工和工程机械等制造业中。近些年来,珩磨机床、珩磨工艺、珩磨工具均有很大的发展,特别是人造金刚石和立方氮化硼磨料的问世并在珩磨加工中的应用,把珩磨加工推向一个新的阶段。珩磨加工原理 :珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石，由涨开机构（有旋转式和推进式两种）将油石沿径向涨开，使其压向工件孔壁，以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动，零件不动，或珩磨头只作旋转运动，工件往复运动，从而实现珩磨。一般经过珩磨可以提高形状和尺寸精度一级，表面粗糙度可达 Ra 0. 2 -0. 025；珩磨加工时，珩磨机主轴带动珩磨头作旋转和往复运动，并通过珩磨头中的胀缩机构使磨条伸出，向孔壁施加压力以作进给运动，实现珩磨加工。珩磨加工的特点: （1）加工精度高：特别是一些中小型的光通孔，其圆柱度可达 0.001mm 以内。一些壁厚不均匀的零件，如连杆，其圆度能达 0.002mm。对于大孔（孔径在200mm以内），圆度也可达0.005mm，如果没有环槽或径向孔等，直线度在 0.01mm 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高，磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外，会产生偏差，特别是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度，要想提高零件的位置精度，需要采取一些必要的措施。（2）表面质量好:表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，这样工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。（3）加工范围广:主要加工各种圆柱形孔，光通孔。轴向和径向有间断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔、盲孔、多台阶孔等。另外，用专用珩磨头，还可加工圆锥孔，椭圆孔等，但由于珩磨头结构复杂，一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体，但其去除的余量远远小于内圆珩磨的余量。几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用。同时也提高了珩磨加工的效率。（4）经济性好：珩磨除孔之外尚可加工外圆、球面及环形曲面。立式内圆珩磨机床是一种十分重要的孔加工精密机床，也是机电产品生产中必不可缺少的精加工设备。其高的加工精度，也就要求了磨床必须具有合理的机构设计。因此，磨床总体设计和关键部件的设计历来为国外机床制造厂商高度重视。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 本课题研究的主要内容：1) 通过查阅参考资料，熟悉立式珩磨机的工作原理及基本结构。2) 根据给定零件的加工要求，完成工艺方案的制定。3) 在查阅资料的基础上，完成机床总体方案的设计。4) 完成主要传动部件的设计。5) 完成液压传动部分的设计。6) 翻译指定的外文技术资料7) 撰写毕业设计说明书。 2.2 拟采用的研究方案：方案一： (一) 珩磨机的选择立式珩磨机，其特点是主轴垂直不止的小型珩磨机，可安放在作业台上。主轴旋转轴线固定，移动工件使加工点对准主轴轴线，主轴在主箱内作轴向移动和转动。主轴箱固定在立柱上端或在立柱上能作转动及上、下移动以调整其位置，还可增加能绕立柱转动及上、下移动的工作台。 (二) 传动部分的设计1.主轴传动：此次设计是专用立式内孔表面珩磨机，与普通的珩磨机不同的是，普通单轴珩磨机只在主轴上装一个珩磨头，进行单孔磨削。可采用：电机减速器主轴齿轮行星齿轮珩磨头由减速器驱动2.工作台的传动：为实现高效率、高精度。将原来的手动改为自动，欲采用液压传动系统。 (三)电机的选择：交流伺服电机优缺点：减速器传动具有啮合性能好，齿轮轮齿之间是二种逐渐啮合过程，轮齿上的受力也是逐渐有小到大的，再由大到小。因此齿轮啮合较为平稳冲击和噪声小，适合大功率的传动，重合度高，结构紧凑。但是用减速器传动时，安装精度要求较高，工作情况及环境要求较大，且体积较大，调速范围有限。方案二：(一) 珩磨机的选择：立式珩磨机，主轴旋转中心固定，移动工件使加工点对准主轴中心。主轴箱和工作台安装在立柱上，主轴垂直布置。立柱有圆柱、方柱。主轴可机动进给。(二) 传动部件的设计：1.主轴传动：电机主轴齿轮行星齿轮珩磨头往复运动由液压系统2.工作台的传动：采用液压传动系统带动进给。 (三)电机的选择：调频电机优缺点：液压装置工作平稳，由于重量小、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、别动和频繁的换向，操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000:1）还可以在运行中调速，使用寿命长，容易实现直线运动、机器的自动化及过载保护。采用电液联合控制后，可实现大负载、高精度远程控制。易实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。但液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油可压缩性和泄漏造成的。工作性能易受温度变化的影响。综上，该方案应选用液压传动，以实现珩磨头灵活的旋转。拟定的研究方案：1）查阅的资料提出立式珩磨机床的基本结构和原理。a) 立式珩磨机床的基本结构如图1 图1 立式珩磨机床的基本结构图(b) 立式珩磨机床的工作原理如图2图2 立式珩磨机床的工作原理图2）拟定立式珩磨机床的设计方案：a) 确定主传动系统的运动参数。b) 立式珩磨机床主传动系统的运动设计。c) 动力计算和传动零件的计算。3）立式珩磨机床的技术设计：a) 绘制装配草图b) 零件的计算和核算i. 轴的计算和校核ii. 主轴的计算和校核iii. 轴承的计算和校核c) 完成装配图：i. 加深草图，绘制剖面线。ii. 标注配合尺寸、定位尺寸和部件的外形尺寸。iii. 编排零件件号。iv. 列出整个部件的技术条件。v. 编写零件件号。d) 零件工作图的设计：i. 选择正确而充实的视图；确定合理的比例；进行合理的布局。ii. 标注个零件的尺寸、尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。iii. 标注个零件的技术要求。iv. 填写标题栏4）完成液压传动部分的设计。5）完成毕业设计论文。 2.3研究方法或措施：1) 查阅与本课题相关的图书。2) 上网搜索与本课题相关的资料。 3) 市场调研，查找相关机床。4）到工厂参观，了解机床具体的加工过程。3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 3.1 本课题研究的重点及难点1）立式珩磨机床的结构设计和原理。2）机床各参数的确定。3）机床主轴运动系统的设计。4）液压传动部分的设计。 3.2前期以开展的工作 1）查阅与本课题相关的资料对立式珩磨机床基本结构和原理有了初步的了解。 2）搜索到几篇与本课题相关的外文资料。4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 1-3周查阅资料，整理有关立式内孔表面珩磨机的结构所有资料，包括珩磨的发展、应用及现状；珩磨机珩磨头的具体结构等，并撰写开题报告。 4-8 周查找各种有关珩磨机的总体结构的外文文献，选取最接近的文献进行翻译，完成外文资料翻译，同时加深对珩磨机结构的理解，确定总体方案的设计，完成中期检查报告。 9-13周根据给定的设计参数，查找相关资料，按照设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算绘制草图等。 14-15 周初始化程序的设计，对草图进行修改，进行相关校核，完成绘图。 16-17 周完成说明书初稿，撰写毕业论文。 18周毕业答辩。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日 6 所在系审查意见：系主管领导：年月日参考文献1 姚家伦.机床课程设计指导书（第1版).宁夏人民出版社,1988.2 徐晓肠.专用机床设备设（第1版）计.重庆大学出版社,2003.3 章宏甲，周邦俊.金属切削机床液压传动(第3版).江苏:科学技术出版社,1983.4 大连理工大学工程画教研室编.机械制图(第5版).高等教育出版社.2003.5 董庆华.机械零件.中国农业机械出版社,1981.6 刘海江.宋德超.磨削新技术的发展及我国现状和存在问题.精密制造与自动化出版社,2001年版.7 N.P.HungZ.W.Zhong,K.K.Lee,C.F.Chai.Precisiongrinding and facing of copper-beryllium alloys J,Precision engineering,1999,23:293 -304 . 8 Hans H.Gatzen and J.Chris meatzig. Nano grinding J, Precision Engineering, 1997,21:134-139. facing .9 Hiroshi EDA. Computer Simulations in Abrasive Grinding ProcessJ, Int.J.Japan Soc. Prec. ENG.1998,32(4):233-238.10 孙靖民.机械优化设计.机械工业出版社,1992. 11 傅杰才.磨削原理与工艺.湖南大学出版社,1986. 12 机械工程手册，电机工程手册，编辑委员会机械工程手册 (第2版),北京:机械工业出版社,1997.13 汪凯.蒋寿伟主编.技术制图与机械制图标准实用手册.北京:中国标准出版社, 1996. 14 王宏欣.李木.刘秉忠主编.机械设计工程学.徐州:中国矿业大学出版社,2001.15 冯新安.机械制造装备设计.北京:机械工业出版社,1998. 16 华楚生.机械制造技术基础（第二版）.北京:高等教育出版社,1998. 17 施平.机械工程专业英语(第五版).哈尔滨工业大学出版社,2003.10. 18 濮良贵.纪名刚.机械设计(第六版).北京:高等教育出版社,1996.- 8 -本科毕业设计(论文)题目：立式内孔表面珩磨机的总体设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导教师： 2013年05月立式内孔表面珩磨机的总体设计摘要随着科学技术的迅速发展，国民经济各部门所需求的多品种、多功能、高精度、高品质、高度自动化的技术装备的开发和制造，促进了先进制造技术的发展。珩磨加工是一种最常用的内孔表面加工方式，近年来随着对油缸等产品市场需求量的大幅提升,如何找到经济高效的内孔精密加工方法，成为许多厂家面临的课题。磨削加工技术是先进制造技术中大的重要领域，是现代机械制造业中实现精密加工、超紧密加工最有效、应用最有效的基本工艺技术。本次设计从分析机械系统设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生结构设计创新和整体设计的能力，培养自己的综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，以加强对理论知识的理解。本次设计首先是珩磨机的总体设计，主要包括主轴箱，珩磨头，主轴以及带传动、液压系统传动等部分的设计。对珩磨机做了简单介绍，接着对珩磨机的主要部件进行了尺寸计算和校核。该设计代表了珩磨机设计的一般过程。关键词：珩磨机；主轴；珩磨；液压系统IVertical honing machine overall design of the inner hole surfaceAbstractWith the rapid development of science and technology, the demand of national economic sectors more varieties, multi-function, high precision, high quality, high automation technology and equipment development and manufacturing, to promote the development of advanced manufacturing technology. Honing processing is one of the most commonly used way of inner hole surface treatment, in recent years, along with the market demand for oil cylinder and other products, how to find a economic and efficient inner hole precision machining method, many manufacturers are faced with the task. Grinding technology is one of the important areas, cuhk advanced manufacturing technology is implemented in modern mechanical manufacturing precision machining, the super close the most effective, the application of the most effective technology.This design from the analysis of mechanical systems design tasks and goals, the composition of the mechanical system is introduced in this paper, configuration, between each component matching selection and structure design, and what issues should be considered when the overall design of mechanical system, the purpose is to cultivate students innovative structural design and the overall design ability, cultivating their comprehensive analysis and solve this major general engineering technical problem of ability to work independently, to strengthen the understanding of theoretical knowledge. First is the overall design of honing machine, the design mainly includes the main spindle box, honing head, shaft and belt transmission, hydraulic system and other parts of the design. For honing machine to do a simple introduction, and then for a major part of the honing machine to calculate and check the size. This design represents the general process of honing machine design. Key Words: honing ； machine headstock ； honing；hydraulic system目录1 绪论11.1 普通珩磨加工11.2 珩磨加工原理11.3 珩磨加工特点21.4 课题来源及组织架构32总体方案设计42.1 整体布局设计要求42.2 珩磨机床结构特点42.3 珩磨机床传动部分设计42.3.1 立式珩磨机特点42.3.2 设计传动部件52.3.3 珩磨前工序要求52.4 珩磨液的选择63 立式珩磨机结构计算73.1 珩磨头工艺参数的计算73.1.1 选择珩磨油石73.1.2 加工余量73.1.3 珩磨油石的越程83.2 设计计算珩磨速度83.3 珩磨机主运动参数93.3.1 主运动参数93.3.2电机的选择103.3.3 传动比分配113.4 减速器的设计123.4.1 减速器的类型123.4.2 减速器选用123.4.3 ZDY100型减速器特点133.5 带传动的设计133.5.1 确定计算功率133.5.2 选取V带带型13I3.5.3 确定带轮基准直径并验算带速143.5.4 带速验算1413.5.5 V带基准长度和传动中心距的确定143.5.6 验算小带轮包角143.5.7 计算V带根数153.5.8 计算单根V带预紧力153.5.9 计算轴压力F153.5.10 带轮结构153.6 直齿锥齿轮的设计计算154 轴的结构设计194.1 轴结构设计基本要求194.2 改善轴装配及加工工艺一些措施194.3 轴刚度校核194.3.1 轴结构204.3.2 轴强度验算234.3.3 轴材料及热处理275 轴承选用及校核285.1 轴承选用及校核285.2 滚动轴承预紧和游隙286 液压油缸的设计计算316.1 确定液压缸内径316.2 确定缸筒厚度326.3 缸筒底部厚度计算326.3.1 缸筒加工要求326.3.2 活塞杆结构326.4 活塞杆校核326.5 活塞杆加工要求336.6 机架设计337 总结35参考文献36致谢37 1 绪论 1 绪论1.1 普通珩磨加工珩磨是指用镶嵌在珩磨头上的油石（又称珩磨条）对精加工表面进行的精整加工，又称镗磨。主要加工直径5500毫米甚至更大的各种圆柱孔，孔深与孔径之比可达10或更大。在一定条件下，也可加工平面、外圆面、球面、齿面等。珩磨头外周镶有210根长度约为孔长 1334的油石，在珩孔时既旋转运动又往返运动，同时通过珩磨头中的弹簧或液压控制而均匀外涨，所以与孔表面的接触面积较大，加工效率较高。珩磨后孔的尺寸精度为 IT74 级，表面粗糙度可达Ra0.320.04微米。珩磨余量的大小，取决于孔径和工件材料，一般铸铁件为 0.020.15 毫米，钢件为 0.010.05毫米。珩磨头的转速一般为100200转分，往返运动的速度一般为1520米分。为冲去切屑和磨粒，改善表面粗糙度和降低切削区温度，操作时常需用大量切削液，如煤油或内加少量锭子油，有时也用极压乳化液1。珩磨加工是有一种珩磨头，具有带通道并沿其长度方向延伸的细长体，它至少包括一侧面开口部分，可作径向运动的磨具组件位于侧面开口的通道部分，它具有由磨粒制成的径向外表面和有相对于珩磨体轴线成锐角取向的隔开表面的径向内侧部分。在磨具组件和珩磨体上的相互可啮合表面之间产生相对轴向运动但不影响他们之间的相对径向运动，操作器元件位于通道中可以在其中作轴向运动，该操作元件具有相对珩磨体轴线成锐角取向的表面部分，其位置可与磨组件上的内表面中的相应表面产生面与面间的滑配合，从而操作器元件相对磨具组件在一个方向的轴向运动将产生该磨具组件径向向外的运动。1.2 珩磨加工原理磨削原理的研究内容主要包括磨屑形成过程、磨削力和磨削功率、磨削热和磨削温度、磨削精度和表面质量、磨削效率等。目的在于深入了解磨削的本质，并据以改进或创造磨削方法。珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石，由涨开机构（有旋转式和推进式两种）将油石沿径向涨开，使其压向工件孔壁，以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动，零件不动或珩磨头只作旋转运动，工件往复运动从而实现珩磨。在大多数情况下，珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。这样加工时珩磨头以工件孔壁作导向，因而加工精度受机床本身精度的影响较小，孔表面的形成基本4毕业设计（论文）上具有创制过程的特点。所谓创制过程是油石和孔壁相互对研，互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理类似两块平面运动的平板相互对研而形成平面11。珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动，使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹，而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数，因而两次行程间珩磨头相对工件在周向错开一定角度，这样的运动使珩磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹亦不会重复。此外，珩磨头每转一转，油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠度，使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样在整个珩磨过程中，孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等2。因此，随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点，不断将这些干涉点磨去并产生新的更多的干涉点，又不断磨去使孔和油石表面接触面积不断增加，相互干涉的程度和切削作用不断减弱，孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高，最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度，在可能的情况下，珩磨中经常使零件掉头，或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。需要说明的一点：由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料，加工中油石磨损很小，即油石受工件修整量很小。因此，孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。所以在用金刚石和立方氮化硼油石时，珩磨前要很好地修整油石，以确保孔的精度。1.3 珩磨加工特点加工精度高：特别是一些中小型的光通孔，其圆柱度可达 0.001mm 以内。一些壁厚不均匀的零件，如连杆，其圆度能达 0.002mm。对于大孔（孔径在200mm以内），圆度也可达0.005mm，如果没有环槽或径向孔等，直线度在 0.01mm 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高，磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外，会产生偏差，特别是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度，要想提高零件的位置精度，需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度（面板安装在冲程臂上，调它与旋转主轴垂直，零件靠在面板上加工即可）。表面质量好：表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，这样工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。磨削比珩磨切削压力大，磨具和工件是线接触，有较高的相对速度。因而会在局部区域产生高温，会导致零件表面结构的永久性破坏。加工范围广:主要加工各种圆柱形孔，光通孔。轴向和径向有间断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔，盲孔多台阶孔等。另外，用专用珩磨头还可加工圆锥孔，椭圆孔等，但由于珩磨头结构复杂一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体，但其去除的余量远远小于内圆珩磨的余量。几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用。同时也提高了珩磨加工的效率3。1.4 课题来源及组织架构通过对本课题珩磨头的结构设计，使书本知识和理论与实际生产相结合，加强了对机械零件、机械制造工艺学以及现代磨削技术等相关专业知识的理解，使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的零部件。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究，巩固和深化，达到了预期的设计意图。论文的组织框架：本论文的组织结构如下：第一章：简单介绍了珩磨加工的原理和特点，课题的研究意义。第2章：对机床的总体布局进行了总体方案的设计分析，拟定设计思路，明确了机床的特点。第3章：对珩磨机的整体布局以及珩磨头的工艺参数、珩磨的速度、减速器的选择进行了初步预算拟定各主要尺寸。第4章：进行了珩磨机主传动部分的计算及结构的设计，进行强度校核及受力分析。第5章：进行了轴承的选用和校核。第6章：液压传动部分的设计计算，包括液压缸的选择，活塞杆的选择计算。第七章：本章为论文的总结。 2 总体方案设计 2 总体方案设计机床主要由电机，减速器，主轴箱，床身等部分组成，其中电机、减速器的选择直接影响所设计立式内孔表面珩磨机的各个性能参数，所以在制定与选择方案时，既要满足被加工零件的加工要求，还要保证机床布局设计的总体要求4。毕业设计（论文） 2.1整体布局设计要求a. 稳定性最大程度保证机床的精度以及稳定性。 b. 安全性能机床应便于进行操作和管理以及维修，具有良好的安全性能。c. 精度保证机床应按既定的加工工序加工，最大程度保证被加工工件的精度。d. 高效性机床结构简单合理，选用高效的传动系统，保证传动链的高效传动。e. 外观外形美观，保证操作的舒适性。2.2 珩磨机床结构特点珩磨机是如今机械行业珩磨机的主要精加工之一，因其操作简单、价格低廉、工作可靠、结构简单等优点备受欢迎。床身部分：床身由珩磨箱、立柱、机座、横拖板、工作台等五大部件组成。立式珩磨机，其特点是主轴垂直小型磨床，可安放在作业台上。主轴旋转轴线固定，移动工件使加工点对准主轴轴线，主轴在主箱内作轴向移动和转动。主轴箱固定在立柱上端或在立柱上能作转动及上、下移动以调整其位置，还可增加能绕立柱转动及上、下移动的工作台15。2.3珩磨机床传动部分设计2.3.1 立式珩磨机特点立式珩磨机，其特点是主轴垂直的小型机床，可安放在作业台上。主轴旋转轴线固定，移动工件使加工点对准主轴轴线，主轴在主箱内作轴向移动和转动。主轴箱固定在立柱上端或在立柱上能作转动及上、下移动可以调整，还可增加能绕立柱转动及上、下移动的工作台。珩磨机的选择：立式珩磨机，主轴旋转中心固定，移动工件使加工点对准主轴中心。主轴箱和工作台安装在立柱上，主轴垂直布置。立柱有圆柱、方柱，主轴可机动进给3。2.3.2 传动部件设计a. 主轴传动：电机减速器主轴齿轮珩磨头往复运动有液压马达控制。b. 工作台的传动：采用液压传动系统带动进给。c. 电机的选择：变速电动机优缺点：液压装置工作平稳，由于重量小、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、别动和频繁的换向，操纵控制方便，还可以在运行中调速，使用寿命长，容易实现直线运动、机器的自动化及过载保护。采用电液联合控制后，可实现大负载、高精度远程控制。易实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。但液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油可压缩性和泄漏造成的。工作性能易受温度变化的影响12。综上，该方案应选用液压传动，以实现珩磨头灵活的旋转。图2.1 立式珩磨机床的工作原理图2.3.3 珩磨前工序要求：a. 珩磨加工前要求: 珩磨前被加表面不应有硬化层，否则珩磨前将硬化层完全磨去，以保证加工精度的稳定性。6 3 立式珩磨机结构计算 b. 珩磨前孔尺寸: 严格控制珩磨前孔的尺寸公差，以保证珩磨余量合理。c. 选择加工时油石: 不得使用钝化了的油石，以免加工表面形成积压硬化层。金刚石油石珩磨淬硬钢时，加工表面不允许有脱碳层。d. 珩磨加工前表面要求: 待珩表面不应残留氧化物(脱碳层、铁锈等)、油漆、油垢等物，以免堵塞油石4。2.4珩磨液选择珩磨应使用切削液，目的是吸收热量，冷却工件与油石；冲刷工件和油石表面，冲走脱落磨料碎末，以免堵塞油石；在油石和工件接触表面形成油膜，改善工作状况。珩磨液的使用要求： a珩磨液应干净无杂质: 杂质会使油石堵塞，珩磨头卡死、划伤工件表面。通常采用磁性分离与纸袋过滤的联合净化装置，以保证切削液含污程度小于0.2-0.3gL。 b. 珩磨时的温度：控制切削温度应低于35，以免产生振动，影响珩磨精度和加工表面质量。除要求油箱的容积大外，最好在冷却润滑系统中设有自动冷却装置。 c. 珩磨液的控制：珩磨过程中的珩磨液必须供给充足，连续不断的供给。珩磨液的种类：有油剂和水剂两种，水剂切削液冷却性和冲刷性好。适用于粗珩。油剂切削液通常加入有适量硫化物，硫和铁元素化合形成一种抗粘焊和堵塞的硫化铁。3 立式珩磨机结构计算立式珩磨机的运动参数包括主运动参数与进给运动参数。主运动与进给运动系单独驱动，主运动参数是主轴的转速，进给运动为珩磨头的上下运动。3.1珩磨头工艺参数计算3.1.1 珩磨油石选择本次加工为精珩铸铁汽缸套表面粗糙度为Ra0.055。因此油石材料为绿色碳化硅，主要用于珩磨抗拉强度和脆性大的材料，如铸铁、硬质合金、黄铜、青铜、陶瓷和玻璃等。珩磨油石结合剂的选择，结合剂（陶瓷）代号（Vca）特点及应用：性能稳定、脆性大，用作钢和碳化硅磨料的结合剂6。珩磨油石宽度和数量的选择，珩磨头直径50-150mm，油石宽度7-15m，油石数量为3-8。珩磨油石长度的选择根据被加工孔的类型的不同而不同，在不校准原孔的直线度的情况下：一般孔LwDw3；大孔 l(1-1.6)Dw；小孔l(12-13)Dw由于珩磨上道工序采用浮动精镗，表面粗糙度可达Rn3.2，因此其珩磨加工余量取为0.15-0.25 mm，这样有利于提高生产效率。实践经验表明，浮动精键后的缸筒约有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。3.1.2 加工余量由于珩磨上道工序采用浮动精镗,表面粗糙度可达Rn3.2，因此其珩磨加工余量取为0.15-0.25 mm,这样有利于提高生产效率。实践经验表明，浮动精加工后的缸筒约有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。一般来说，粗珩时径向进给量为0.005-0.01mm/min，精珩时径向进给量为0.005-0.002mm/min。当衍磨的径向进给量完毕以后，必须再进行几次设有径向进给量的附加行程，用来修整被加工面，以提高表面粗糙度。具体可根据表面的表3.1选择合适的加工余量：8 毕业设计（论文）表3.1珩磨加工余量表被加工孔直径珩磨加工余量铸铁钢251250.030.10.010.041501750.080.160.0250.052004000.120.20.040.063.1.3 珩磨油石的越程分析珩磨头在往复运动中，必须保证油石在孔（或加工面）的两端超出一定距离，即油石的越程。越程的长短会直接影响孔的圆柱度，越程过长，则孔端被过多珩磨，形成喇叭孔；越程过短，则油石在孔中间的重叠珩磨时间过长，出现鼓形；若两端越程不等，则产生锥度6。如图3.1所示：图3.1 珩磨油石的行程距离油石在孔两端的正常越程一般为： l1（1/31/5）l（mm）（3.1）油石的行程距离： lx= L十2l1一l（mm）（3.2）式中，l1油石在孔端的越程（mm）； lx油石的行程长度（mm）； l一铀石的长度（mm）； L一孔或加工面的长度（mm）。式中l=125mm，则l1=1/3l。L=250mm。可得油石行程距离lx=167mm。3.2设计计算珩磨速度在确定珩磨机的零件材料是45号钢，材料经过调制处理，达到的硬度是：HB=220250HB。珩磨速度有两个方面：珩磨头的圆周速度Vt，上下往复速度Va，二者的合成速度则构成珩磨交叉网纹，形成网纹交叉角：（3.3）（3.4）（3.5）（3.6）（3.7）式中：-珩磨头直径 -珩磨头的转速 -珩磨头的往复运动频率 -珩磨头的单行程长度 -珩磨速比越大，角也越大，珩磨生产率高；反之越小，角越小生产率低，但加工表面质量可提高。3.3 珩磨机主运动参数珩磨所加工零件材料45号钢，材料经过调制处理达到HB=220250HB。所加工零件的直径d:200mm250mm查机械设计加工工艺手册本次毕业设计-立式内孔表面珩磨机的有关参数的确定如下：圆周速度的参数为65 140 。3.3.1 主运动参数：主轴转速n与切削速度v之间的关系：（3.8）式中：-磨孔直径珩磨机是为适合多种零件加工而设计的，主轴需要的转速范围。若采用分级变速，则应确定转速分级数。根据转速与切削速度的关系式可知： 9 (3.9) (3.10)则与的比值称为变速范围用表示。磨削时上述数据可以折算出转速：提高往复速度Va，可提高珩磨效率。珩磨机的特点之一是具有较高的往复速度（2035m/min）以便获得较大的网纹交叉角。当时，珩磨效率最高10。可以看出最低转速ntmin与ntmax与切削速度，被加工孔径大小有关。在计算为最大情况下，常用孔径D值最小的数值。同理计算时要用较大的数值。主轴转速数列在采用变速时，则Z级转速数列为：n1,n2,n3nz任意前口两级转速之间的关系为：（3.11）既称为公比。机床主轴转速按等比数列分级，则各级转速为：最大相对转速损失率为：（3.12）则变速范围为Rn则与的比值称为变速范围为：选0.26则级数Z=lgRn/lg+1=3则主轴转速分成3级，主轴的各级转速分别82.76,128，222.82103.3.2 选择电机根据所加工的零件的材料的条件，确定主电动机的功率，查机械加工工艺手册得计算公式：（3.13）（3.14）式中：珩磨油石工作压力820 网纹交叉角泊松比 0.270.30 A油石面积机床的机械效率取0.8则电动机的选择为表2：表3.2 电动机的选择型号同步转速()额定功率（）效率功率因数额定电流（A）额定转矩（）YD160M-8/672050.830.665.51.515007.50.840.896.51.63.3.3 传动比分配电动机的型号YD160M-8/6，满载的最小转速720r/min。a. 总传动比：i=6b. 分配转动装置的传动比： (3.15)上式中i0、i1 、带传动与减速器（两级齿轮减速）以及锥齿轮传动的传11动比，为使带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取，则减速器的传动比为3.4 设计减速器3.4.1 减速器类型减速器是应用于原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。主要功能是降低转速，增大转矩，以满足各种工作机械的需要。若按传动和结构特点来划分，这类减速器有下述六种：a. 齿轮减速器主要有圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。b. 蜗杆减速器主要有圆柱蜗杆减速器，环面蜗杆减速器和锥蜗杆减速器。c. 蜗杆齿轮减速器及齿轮-蜗杆减速器d. 行星齿轮减速器e. 摆线针轮减速器f. 谐波齿轮减速器上述六种减速器已有标准系列产品，使用时只需结合所需传动功率、转速、传动比、工作条件和机器的总体布置等具体要求，从产品目录有关手册中选择即可。只有在选不到合适的产品时，才自行设计制造13。3.4.2 减速器选用初选ZDY100型减速器，输入转速为640r/min，输出转速为120r/min。本减速器承载能力受机械强度和热功率两方面的限制，因此减速器型号的选用要通过两个功率的校核计算。计算公式如下： a. 机械强度的校核计算： (3.16)式中：-减速器的计算输入功率（）； -减速器的实际输入功率（）；12-工况系数；与实际输入转速相对应的额定输入功率（）。减速器的实际输入转速与承载能力表中的（r/min）公称转速相对误差则：式中-该挡转速下的额定输入功率（）。查表4得=1计算得，故ZDY100型减速器满足机械强度要求。b. 热功率校核计算：（3.17）式中 -计算功率（）-额定功率利用系数-负荷率系数-环境温度系数-许用热功率（）查表得=0.9，=0.75，=1.1，=29。计算得，故此减速器校核通过。3.4.3 ZDY100型减速器特点ZDY100型硬齿面渐开线圆柱齿轮减速器特点：效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便；此减速器的齿轮全部采用合金钢锻件，齿轮精度达6级以上；箱体经精密镗孔，轴承为加强型，从而使承载能力和寿命大大提高。适用范围：冶金、矿山、运输、水泥、纺织、建筑、轻工业等13。3.5带传动设计带传动部分主要由减速器降低后的速度通过带轮传递给主轴使主轴的速度达到珩磨加工时所要求的速度。电机的额定功率为，转速，传动比9/8。133.5.1 确定计算功率查表12-1-16 可得工况系数KA =1.1。故：3.5.2 选取V带带型，Pd =5.5。选取窄V带A型3.5.3 确定带轮基准直径并验算带速a. 小帯轮直径：初取主动轮（小带轮）的基准直径为b. 计算大齿轮的基准直径：则从动轮（大带轮）基准直径：3.5.4 带速验算带速v的计算为：因为带速V：,故带速合适。3.5.5 确定V带基准长度和传动中心距根据式：（3.18）可初步得到传动中心距即暂取计算带的基准长度：取带长度为1400mm计算实际中心距：143.5.6 验算小带轮包角因，故小带轮包角合适。3.5.7 计算V带根数系数查表圆整可得；取Z=3。3.5.8 计算单根V带预紧力应使实际处拉力。3.5.9 计算轴压力F3.5.10 带轮结构V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构的不同，V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式和椭圆轮辐式。本设计中带传动的带轮结构如图3.214图3.2 带轮结构图3.6 设计计算直齿锥齿轮小直齿锥齿轮：40Cr调质，表面硬度为240HBS。大直齿锥齿轮：40Cr调质，表面硬度为200HBS。a. 齿轮材料的选择b. 确定齿轮齿数、,取小齿轮齿数，则则取31传动误差在内符合情况c. 确定齿宽系数取齿宽系数d. 确定传动精度等级由齿宽的实际工作情况定位8级精度。e. 计算小齿轮转矩f. 确定载荷系数K使用载荷系数。由已知条件，查表得15动载荷系数键载荷分配系数齿向载荷分布系数则 g. 齿面接触疲劳强度计算式中齿宽系数查表得材料弹性影响系数查表按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度大齿轮接触疲劳强度计算接触许用应力安全系数S=1，则失效概率为1%，寿命系数 h. 确定模数取标准i. 计算小锥齿轮分度圆直径:对的直齿圆锥齿轮取j. 验算速度由得mmk. 齿根抗弯疲劳强度计算确定许用弯曲应力取寿命系数安全系数16式中。齿宽取齿宽l. 齿宽系数分锥角当量齿数查表得许用弯曲应力、查表得将上述参数代入式中满足强度要求m. 小直圆锥齿轮和大直圆锥齿轮的主要参数如表3.3:表3.3 小直圆锥齿轮和大直圆锥齿轮的主要参数名称代号小锥齿轮大锥齿轮齿数比i1.02齿数Z3031大端模数m44大段分度圆直径d12813020 4 轴的结构设计分锥角锥矩R90齿宽b3840齿宽系数0.3分度圆直径d126128齿顶高ha9.44.8齿根高Hf4.25.8齿顶角齿顶圆直径da132.86134.48当量齿数Zv42.0144.34 轴的结构设计4.1 轴结构设计基本要求a. 轴与装在轴上的零件要有准确的工作位置，并便于装拆，调整:b. 制造工艺性好:c. 要特别注意轴应具有足够的刚度:d. 结构设计中提高刚度的一些措施：(1) 增大轴的直径，缩短轴的长度，选择合适的支撑跨距。如轴上有多个齿轮时，齿轮应设计的较薄，以缩短轴长。对于不能再缩短的轴，才采用增大直径的方法。(2) 为减小弯距，应将轴上受力较大的零件尽可能设置在靠近支撑处。(3) 为避免轴和轴承受过大的弯矩，对某些传动轴，如带轮的轴，可采用卸荷结构。(4) 尽可能不采用悬臂轴，因为它的刚度小。根据上面的基本要求和提高轴的刚度的措施设计主轴箱的各轴，具体的各轴的主轴箱装配图和轴的零件图10。4.2 改善轴装配及加工工艺一些措施当零件要装到轴上去，零件所经过的各段轴径应小于零件的孔径。这样，装配时即保护了它所经过的配合表面，又便于装拆。但在不影响装配方便前提下，应尽量减少台阶的数目及减少台阶的高度，以改善加工工艺和节约材料。轴上台阶的高度应该保证装拆零件时无需拔出配合很紧的平键减少台阶数目及台阶高度。在同一根轴上的切槽高度，倒角半径，倒角，键槽高度，花键等尺寸，应尽可能相同，这样，可减少刀具种类和节省更换刀具的时间。在同一根轴上有几个键槽时，为了方便加工，应尽可能分布在同一母线上。对键槽，应尽可能考虑用三面刃的盘状刀铣刀铣出，因为它比用指状铣刀加工时效率高15。4.3 轴刚度校核轴的刚度分为弯曲刚度与扭转刚度两种。弯曲刚度用轴在受力时产生的挠度（y）与倾角（）来量度；扭转刚度用轴在受力时每1m长度上产生的扭转角（）来度量。轴受力时如产生过大的弯曲或扭转变形，在回转中容易引起毕业设计（论文）震动和噪声，影响机床的正常工作；对于连续切削的机床，这种现象更明显。机床变速箱内的轴，如发生过大的弯曲变形，则周上齿轮的啮合正确性及平稳行将受到影响；滚动体和滚道的接触寿命如装在滑动轴承中，则所受的压力将集中于轴承的一端，引起轴承和轴径的加速度磨损；如轴装有滑移齿轮或离合器，则将影响其移动的灵活性。在进给系统中，如轴发生过大的扭转变形，则运动部件在运动中将发生爬行，破坏均匀进给。对传动精度有严格要求的的机床，如轴发生过大的扭转变形，则会严重影响机床的工作精度。对两根轴有同步传动要求的机床，如轴在不等载受力情况下发生过大扭转变形，则将造成主轴箱的倾斜。因此，对机床上的轴，一般应进行弯曲刚度核算。对可能产生爬行的轴，还应进行扭转刚度的核算5。轴的弯曲刚度的核算：在一般情况下，不需要对轴的每一点都进行弯曲变形核算，而是只核算薄弱环节处的弯曲变形。载荷算支撑处的倾角时，只需校核支反力，当未超过允许的变形量时，则其他支承也不会超过；当支承处的倾角小于安装齿轮处规定的允许值时，则齿轮处的倾角就可不必核算，因为支撑处的倾角一般都大于轴上其他部位的倾角。当一根轴上装有几个齿轮时，在核算装齿轮处挠度时，一般只需校核受力最大的齿轮处的挠度即可16。4.3.1 轴结构轴作为输入轴，所以在最小齿轮处传出的作用力最大，并且由此产生的弯矩最大，所以按齿轮处的情况进行验算。a. 主轴强度核算(1) 以最小带轮d=140mm计算主轴受力计算，主轴受力扭矩图4.1图4.1 主轴受扭矩图纽矩:T= 圆周力:Pt= 径向力:轴向力: （2）求轴承支反力水平面内力矩如图4.2 图4.2 主轴力矩图求A点求B点则水平面内C点处弯矩为：水平弯矩图4.3为图4.3 主轴受弯矩图21(3) 垂直面内求A点求B点则垂直面内C点处弯矩垂直弯矩图4.4为图4.4 垂直弯矩图(4) 总弯矩总弯矩图4.5为图4.5 总弯矩图(5)扭矩二合算按第三强度理论验算22（对称循环变应力）即: =60MPaW=45/128=0.35即W=88070 故合适。4.3.2 轴强度验算 a. 受力分析图4.6 图4.6 受力分析图 Q为作用在皮带轮上的压轴力37 毕业设计（论文）圆周力：径向力：b. 求轴承支反力(1) 水平面内力矩图4.7：图4.7 水平面内力矩图求A点=0求B=0 则水平面内C点处的弯矩为：水平面内弯矩图4.8为：图4.8 水平面内弯矩图 (2) 垂直面内：求A点：=0即 =0 求B=0= (3) 求弯矩：A点左侧：C点右侧：则垂直面内弯矩图4.9为：图 4.9 垂直面内弯矩图总弯矩：总弯矩图4.10为图4.10 总弯矩图易知C点为危险截面(4) 扭矩图4.11: 图4.11 扭矩图二较核按第三强度理论较核轴 45号钢调制则： 60Ma故合适。4.3.2 轴材料及热处理机床上的大多数轴都应有足够的刚度，而刚度的大小与此弹性模量有关。炭钢与合金钢的弹性模量相差不打故从刚度观点考虑出发，一般的轴采用45号钢当对于疲劳强度耐磨性等有特殊要求时，可采用合金钢一般常用40Cr或者45MnB。在滚动轴承中工作的轴，装轴承的轴颈部位无耐磨性要求，一般可不进行热处理，单适当的硬度可改善装配工艺和保证装配精度，一般常用调制处理，硬度为HB220-250，大型的轴可进行正火处理，以改善切削性能消除锻造应力。细化晶粒及消除组织表面应淬硬以获得均匀致密的硬化层，装有滑移齿轮的花键轴一般可进行调制处理，或者在调制的基础上把花键部分表面淬硬，硬度为HB40-45。根据上面的介绍，本次设计的主轴箱的各轴均用45号钢在第一根轴上需要进行调制处理并在调制处理的基础上进行表面淬硬，硬度达到HB40-45。5 轴承选用及校核5.1 轴承选用及校核由于立式轴受轴向力所以选用双列圆锥滚子轴承。双列短圆柱滚子轴承，这种轴承的承载能力大，内孔有1：12的锥度，摩擦系数小、温升低，但不能承受轴向力，必须和能承受轴向力的轴承配合使用，因此整个部件支撑结构比较复杂。主轴上轴承的选用主轴在传动过程中会受到齿轮给他的轴向力，为了抵消这个轴向力，也采用双列圆锥滚子轴承，因为双列圆锥滚子轴承能承受一定的轴向力根据设计的轴径的大小查机械零件设计手册，选用的型号后轴径是3506E号，其具体尺寸是：（d40mm，D=62mm，B=20mm，安装尺寸D=52mm，额定动载荷为Cr49.2KN，额定静载荷为C0r37.2KN）。前轴颈选用的型号是3506E其具体尺寸是：(d40mm，D=62mm，B=20mm，安装尺寸D=52mm，额定动载荷为Cr49.2KN，额定静载荷为C0r37.2KN）。5.2 滚动轴承预紧和游隙轴承的游隙轴承的游隙是指：当一个套圈不动，另一个套圈在垂直于轴承线的方向或在轴线的方向上，由一个极端位置移动到另一个极端位置的移动量。前者称为，径向游隙，后者称为轴向游隙。游隙的选用轴承的游隙对轴承的寿命，温升和噪声等又很大影响。因此，需要根据使用条件，选择合适的游隙，决定轴承游隙时，应考虑下列几点：轴承与轴、外壳的配合导致的游隙的缩小，轴承工作时，内外圈的温升导致的游隙缩小；因制造轴和外壳的材料的膨胀系数不同，而导致的游隙缩小或增大；最适宜的工作游隙18。滚动轴承的密封装置滚动轴承的密封装置的作用是防止润滑油从轴承内流出，和防止灰尘，冷却液及杂质等侵入轴承内，如果轴承密封不良，则轴承的工作状况将显著变坏，轴承的使用寿命将显著降低。密封装置的基本形式毕业设计（论文）非接触式密封:工作时，非接触式密封的密封装置和它作相对运动的零件不接触，在工作中不产生摩擦热，因此，可以在较高的转速下使用。间隙密封:这种密封装置是靠轴和轴承端盖间细小的环形间隙来密封，可以在清洁的工作环境下使用。主要作用是将润滑脂保持在轴承内，轴与轴承盖孔之间的间隙一般取0.10.3mm，间隙越小，密封效果越好。为提高密封效果，在轴承孔内可开一个或几个并列的槽，这样沿着间隙朝外游溢的润滑脂便可淤积于槽内，从而防止了润滑脂的流出和污物的侵入，油润滑时用的间隙密封装置，需在轴上加工沟槽或带一个环，通过此环可将沿轴游溢的油甩出，油又被轴承内的相应的环形槽所截获，然后通过低处的孔流入轴承内。曲路密封:在又大量切削，灰尘和冷却液的环境下，可采用曲路密封装置。无论轴承使用脂润滑或油润滑，曲路密封装置都同样可靠，他的密封作用主要由旋转的与固定的密封零件之间的复杂而曲折的小缝隙形成，有时可在缝隙内注满润滑脂，以增强密封效果。根据轴承部件的结构，密封装置的曲路可以是径向的或轴向的，后者的轴承盖必须做成分割式的14。垫圈式密封:轴承工作时，垫圈是旋转的，在离心力的作用下，可以甩去落在它上面的油和杂质，当轴的圆周速度越高时，这种密封装置的作用越可靠，对油润滑和脂润滑都可采用。接触式密封毡封圈式密封装置:这种主要用于使用润滑脂且工作环境较清洁的轴承部件内，如果与其它形式的密封装置联合使用，还能用于使用润滑油的轴承部件中14。径向密封装置:在密封要求较高的情况下，常采用耐油橡胶制成的径向密封圈。可用在脂润滑和油润滑的部件中，接触处的圆周速度不超过7m/s。密封圈凸缘与轴的接触可以利用密封圈本身的弹力，为了使密封唇受的压力及密封能力在长时间内保持恒定，也可以在密封唇的周围加一螺旋弹簧；为增强密封圈安装的可靠性，可在密封圈内加一金属骨架，安装密封圈式密封装置时，必须注意密封唇的方向。如果主要是为了防止杂质的侵入，则密封唇应背向轴承，如果主要是为了防止漏油，则密封唇应向着轴承。轴承的校核：轴承的寿命计算： (5.1) 式中：基本额定动载荷当量动载荷寿命指数轴承转速代入上式可解得：符合条件。键的选用：键的类型应根据键联接的结构使用要求和工作状况来选择。选择时应考虑传递转矩的大小，联接的对中性要求，是否要求轴向固定，联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离长短，以及键在轴上的位置等。本设计选用普通平键。普通平键按端部形状不同分为圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）等三种。圆头平键用得最多，单圆头平键只适用于轴端。键的主要尺寸为其横截面尺寸(键宽b 键高h)与长度L。键的横截面尺寸bh 依轴的直径d由标准中选取。键的长度L一般可按轮毂的长度选定，即键长略短于轮毂长度，并应符合标准规定的长度系列18。故根据以上所提出的以及该机工作时的要求，故选用A型普通平键。 6 设计计算液压油缸 6 设计计算液压油缸驱动珩磨头的上下移动，液压装置工作平稳，由于重量小、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、别动和频繁的换向，操纵控制方便，容易实现直线运动、机器的自动化及过载保护。同时空行程液压缸带动移动梁，而移动梁通过主轴带动珩磨头移动到工作位置，然后由进给液压缸通过移动梁控制珩磨头的进给3。确定轴向力磨条切削圆周力磨条切削轴向力所以液压油缸的作用力液压缸示意图6.1：图6.1 液压缸示意图6.1确定液压缸内径初选，行程根据缸筒内径和行程可选法兰型液压缸。可求得油缸供油压力可解得活塞前进时液压缸流量活塞后退时液压缸流量毕业设计（论文） 6.2 确定缸筒厚度液压缸缸筒的厚度（缸筒材料为45号钢）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）即，取。6.3 缸筒底部厚度计算为是液压缸底部与转子安装架连接在一起，底部焊接一法兰，通过法兰与转子安装架连接在一起，防止底部焊接时熔化，取。毕业设计（论文） 6.3.1 缸筒加工要求缸筒内壁表面加工误差为；表面粗糙度为。为了防止在装配时损伤密封圈，缸筒必须有倒角，倒角大小为3。6.3.2 活塞杆结构拉杆(活塞杆)为实心，材料为45号钢。活塞杆的外端结构为单环对于双作用单活塞杆的直径，因无速度比要求，故而取。6.4 活塞杆校核当活塞杆全部伸出后，活塞杆外端到缸的支撑点之间的距离，所以应该进行弯曲稳定性校核13。按材料力学理论，一根受压直杆，在其轴向载荷超过稳定临界力时，即失去原有直线平衡状态，称为失稳14。对液压缸，其稳定条件为： (6.1)其中-液压缸的最大推力 -液压缸的稳定临界力 -安全系数，一般取.此地取液压缸的稳定临界力与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度和两端支撑状况等因素有关。细长比所以而满足条件。其中-材料强度实验值（），对钢. -活塞杆的计算长度，其取值见表2-13； -活塞杆横截面积回转半径，; -活塞杆横截面转动惯量（m4）； -活塞杆横截面积； -柔性系数，对钢取； -端点安装形式系数，见表2-13；6.5 活塞杆加工要求活塞杆外径公差为，直线度0.02/100，表面粗糙度一般为，精度要求较高时，活塞端部须有的倒角。本次设计表面粗糙度采用。6.6 机架设计机器中的部件或大型零部件都应有机座支承，各种传动件也必须加以保护并与外界隔开，避免零件损伤或造成人身或设备的安全事故，所以也应有箱体或壳体加以保护并支承各传动件。机器这样一种零件，它能支承零件或部件并保护它们之间的联系，以及包容传动件的箱体等统称为机架零件，如机器中的箱体，仪器仪表的壳体，机床的床身，立柱，其他机器中的底座及发动机机体等16。机架的分类及特点a. 铸造机架：主要材料是铸铁，有时也用铸钢或铸铝合金。铸造机架形状可以比较复杂，铸造工艺较成熟，毛坯重量较好。b. 焊接机架：由钢板和型钢或锻件和型钢组合焊接而

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