地面打磨机的机械结构设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 毕业设计（论文） 地面打磨机设计 院 系 ： 年级专业 ： 姓 名： 学 号： 附 件： 2015 年 4 月 5 日 宋体小三号，居中， 行距 即所翻译文献名称，小三号宋体字， 行距，若标题较长，写分两行写，较短，则将后一空行删除。 宋体小三号，加粗， 行距 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 首先针对 地面打磨机 进行总体方案设计，进而确定 地面打磨机 的总体布局，随后，对主轴组件进行设计。介绍了主轴的工作原理及关键技术。然后，确定了合理的主轴总体结构，分别对主轴的各零部件作了设计，产生了装配图、零件图与设计说明书等设计文档。最后，对主轴的旋转轴和轴承进行了详细的分析和校核，计 算表明，该主轴设计符合要求。 关键词： 地面打磨机 ， 主轴组件，主轴，轴承，带轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业设计说明书（论文）外文摘要 of in of of of to of to of is to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 1 绪论 . 1 概述 . 1 课题研究的目的和意义 . 1 国内外研究现状 . 2 地面打磨机的特点 . 2 2 地面打磨机的主要计算 . 4 同步带的概述 . 4 同步带介绍 . 4 同步带的特点 . 4 同步带传动的主要失效形式 . 5 同步带传动的设计准则 . 7 同步带分类 . 7 减速电机介绍 . 8 地面打磨机电机的选取 . 9 同步带传动计算 . 11 同步带计算选型 . 11 同步带的主要参数（结构部分） . 14 同步带的设计 . 16 同步带轮的设计 . 17 3 主轴组件要求与设计计算 . 19 主轴的基本要求 . 19 旋转精度 . 19 刚度 . 19 抗振性 . 20 温升和热变形 . 20 耐磨性 . 21 轴组件的布局 . 21 轴结构的初步拟定 . 24 轴的材料与热处理 . 24 轴的技术要求 . 25 主轴直径的选择 . 26 轴前后轴承的选择 . 26 轴承的选型及校核 . 27 主轴前端悬伸量 . 30 主轴 支承跨距 . 30 主轴结构图 . 31 主轴组件的验算 . 31 支承的简化 . 31 主轴的挠度 . 32 主轴倾角 . 33 4 磨头机构相关部件 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 主轴轴承的润滑 . 35 主轴组件的密封 . 35 主轴组件密封装置的类型 . 35 主轴组件密封装置的选择 . 35 轴肩挡圈 . 36 挡圈 . 36 圆螺母 . 36 支架校核计算 . 37 挠度、转角、锁紧力的计算及校核 . 37 挠度的计算 . 38 转角的计算 . 38 压板处螺栓的选择及校核 . 38 结束语 . 40 致 谢 . 41 参考文献 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 概述 我国工程建筑机械行业近几年之所以能得到快速发展，一方面通过引进国外先进技术提升自身产品档次和国内劳动力成本低廉是一个原因， 另一方面国家连续多年实施的积极的财政政策更是促使行业增长的根本动因。 受国家连续多年实施的积极财政政策的刺激，包括西部大开发、西气东输、西电东送、青藏铁路、房地产开发以及公路（道路）、城市基础设施建设等一大批依托工程项目的实施，这对于重大建设项目装备行业的工程建筑机械行业来说可谓是难得的机遇，因此整个行业的内需势头旺盛。同时受我国加入 程建筑机械产品的出口形势也明显好转。我国建筑机械行业运行的基本环境、建筑机械行业运行的基本状况、建筑机械行业创新、建筑机械行业发展的政策环境、 国内建筑机械公司与国外建筑机械公司的竞争力比较以及我国建筑机械行业发展的前景趋势进行了深入透彻的分析。 课题研究的 目 的和意义 在发达国家己经普遍采用工厂化生产建筑用 地面打磨 产品，如意大利 司、奥地利 司、德国 司和美国 司 等，为施工企业生产建筑用 建筑 加工产品，或者提供 建筑 加工企业的成套设备。具体的说， 司 生产的机器 ，自动化程度高、加工速度快、操作方便、形状尺寸一致性好。 国内行业的整体现状及发展趋势 我国 建筑 加工机械的技术水平总体上比较落后 ，所生产的 地面打磨机 等产品，主要是电动机作为动力源、品种规格少、结构形式比较传统、自动化程度差、制造精度较低、创新力不强，参与国际竞争能力弱。 近年来由中国建筑科学研究院机械化分院开发成功的 建筑 网 地面打磨机 在技术上占据很大优势，具备国际品质，有很强的竞争力。要提高 建筑 机械技术水平、为 建筑 加工企业提供先进生产设备、满足市场需求，需要不断创新、不断研发出新产品。 学习国外先进技术经验，加速研发数字化控制、功能集成化的 建筑 加工机械是今后发展的目标。要实现 建筑 加工机械的升级换代，为发展 建筑 加工产品商品化创造条件， 为建筑施工企买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 业生产各种 建筑 加工产品，推动 建筑 加工产品的商品化进程，使我国 建筑 加工机械产品跻身于世界先进行列。 国内外研究现状 纵观我国建筑用 地面打磨机 的总体水平，与国际上先进产品相比还是比较落后。主要表现在：企业生产规模小，产品的技术含量低，生产效率低下。大部分产品调直速度较低， 建筑材料 的直线度不高，表面划伤较重。造成这种局面的主要原因在于，我国的建筑用 地面打磨机 市场还没有真正形成，还处在地域及价格因素占主导位置的过渡阶段，尚未进入真正的市场竞争阶段。生产企业多而零散，且大都处在一种小而全、小而不 全的状态，在这些生产企业中很难形成强大的技术投入在这种条件下，企业之间相互抄袭现象严重，很难找到拥有自主知识产权的产品，尚没有出现可以称得上领军式的企业。 建筑用新级 建筑材料 的推广使用为 地面打磨机 的生产企业提供了广阔的发展空间。为此，许多企业投入大量资金，争相开发、研制适合新 !级 建筑材料 要求的高速、大直径 地面打磨机 。 在电气控制方面，众多企业纷纷淘汰传统的电气控制技术，竟相采用先进的 电脑控制，不仅使控制单元得到了简化，整机的运行更加稳定、可靠，维护更加简单，更使我国建筑用 地面打磨机 的整体水平跃上 一个新的台阶，极大地缩短了与国际上先进产品的差距。 面对空前广阔的 地面打磨机 市场，广大生产企业也面临严峻的挑战。多年来，受运输长度等多种因素影响，目前已有个别企业看准后续加工中的可观利润，开始购入单机。一旦这些企业实现并完成对现有生产线的改进，将势必对现有的 地面打磨机 市场，特别是对 地面打磨机 生产企业形成巨大的冲击。人无远虑，必有近忧，这是一个应该引起广大 地面打磨机 生产企业十分重视的大问题。 地面打磨机的特点 1、可灵活调节的变速（启动时可保护变频器，起到缓冲作用） 2、可灵活更换的磨盘，重量足 (磨盘压力够 )，适合 地面 、混凝土等不同施工工艺流程之需求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 3、前置可调节灵活操作扶拉手，适用脚边与大面积磨抛，磨盘可零距离接触脚边磨抛。 4、功能卓越，适合各种环氧 地面 、水泥 地面 ;环氧水磨石、环氧金刚砂 地面 的整平、磨抛，清渣，清洗等各种施工工艺需求。 5、磨盘适配灵活、普通，磨盘可适配各种粘贴式、卡入式圆形，马蹄 形磨块、磨片，自动流水线整体磨盘 (4 寸 8寸 10寸 )，碗口金刚石磨轮等磨盘磨具多样性。 6、安全性高：设备的启动、停止和前端升降系统的升降都采用 24作电机过载、漏电保护装置。 7、稳定变速装置：机身前端装有齿轮传动变速箱，可挂高低两档，使电机功率 100%发挥，低速时极大增强转动轴的扭矩力，适用磨抛过程中不同地面及不同磨抛工艺流程的需要，从而提高磨削、磨抛功效。 8、重量足，磨盘承受压力大：机重达 250盘相应所受压力达 180硬度 (如花岗岩、抛光砖、环氧石英砂水磨石、环氧 地面 、水泥地 )和低硬度 (云石、人造大理石 )地面同时适合。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 地面打磨机 的 主要 计算 同步带的 概述 同步带介绍 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图 3，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐 磨性好，抗老化性能好，一般使用温度 80， 可按基本额定动载荷计算值选择轴承，然后校核其额定静载荷是否满足要求。当轴承可靠性为 90、轴 承材料为常规材料并在常规条件下运转时，取 500h 作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷可按下式进行简化计算。 C基本额定动载荷计算值， N； P当量动载荷， N； 寿命因数； 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 速度因数； 力矩载荷因数，力矩载荷较小时取 大时取 2； 冲击载荷因数； 1.5 温度因数； 1 轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷， N； 查文献 3中的表 6 6， ； 。 在本输送装置中，可以假设轴承只承受径向载荷，则当量动载荷为： P=文献 3的表 6， X=1， Y=0； 所以， P=128N。由以上可得： 8 71 1 2 1 本输送机中的轴承承受的载荷多为径向载荷，所以选取深沟球轴承，查文献 6的附表6考虑轴的外径，选取轴承 6305具体参数为：内径 d=25径 D=62本额定载荷 基本额定静载荷 限速度为 10000r/量为 然后校核该轴承的额定静载荷。额定静载荷的计算公式为： 000 式中： 0C基本额定静载荷计算值， N; 0P当量静载荷， N； 0S安全因数 轴承 尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷， N。 查文献 3的表 6，对于深沟球轴承，其当量静载荷等于径向载荷。 查文献 3的表 6，安全系数 r 5 31 1 2 000 由上式可知，选取的轴承符合要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 主轴前端悬伸量 主轴前端悬伸量 对主轴组件刚度的影响较大。悬伸量越小，主轴组件刚度越好。 主轴前端悬伸量 a 取决于主轴端部 的结构形状及尺寸，一般应按标准选取，有时为了提高主轴刚度或定心精度，也可不按标准取。 另外，主轴前端悬伸量 a 还与前支承中轴承的类型及组合型式、工件或夹具的夹紧方式以及前支承的润滑与密封装置的结构尺寸等有关。 因此，在满足结构要求的前提下，应尽可能减小悬伸量 a，以利于提高主轴组件的刚度。 初算时，可查金属切削 地面打磨机 设计第 158 页，如下表 2示： 表 2主轴的悬伸量与直径之比 类型 机 床 和 主 轴 的 类 型 a/ 通用和精密车床，自动车床和短主轴端铣床，用滚动轴承支承，适用于 高精度和普通精度要求 中等长度和较长主轴端的车床和铣床，悬伸量不太长（不是细长）的精密镗床和内圆磨，用滚动和滑动轴承支承，适用于绝大部分普通生产的要求 孔加工 地面打磨机 ，专用加工细长深孔的 地面打磨机 ，由加工技术决定需要有长的悬伸刀杆或主轴可移动，由于切削较重而不适用于有高精度要求的 地面打磨机 据上表所列，所设计的 地面打磨机 属于型，所以取 a/ ： a=（ 30=75 初 取 a=45。 主轴支承跨距 主轴支承跨距 L 是指主轴前、后支承支承反力作用点之间的距离。 合理确定主轴支承跨距，可提高主轴部件的静刚度。可以证明，支承跨距越小，主轴自身的刚度越大，弯曲变形越小，但支承的变形引起的主轴前端的位移量将增大；支承跨距大，支承的变形引起的主轴前端的位移量较小，但主轴本身的弯曲变形将增大。可见，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 支承跨距过大或过小都会降低主轴部件的刚度。 有关资料对合理跨距选择的推荐值可作参考： （ 1） （ 4 5） 2） （ 3 5） a，用于悬伸长度较小时； （ 3） 1 2） a，用于悬伸长度较大时。 根据此次设计的 地面打磨机 刚性主轴的悬伸量较大，取 宜。即此次设计的主轴两支承的合理跨距 120=300 初取 L=280。 主轴结构图 根据以上的分析计算，可初步得出主轴的结构如图 2示： 图 2主轴结构图 主轴组件的验算 主轴在工作中的受力情况严重，而允许的变形则很微小，决定主轴尺寸的基本因素是所允许的变形的大小，因此主轴的计算主要是刚度的验算，与一般轴着重于强度的情况不一样。通常能满足刚度要求的主轴也能满足 强度的要求。 刚度乃是载荷与弹性变形的比值。当载荷一定时，刚度与弹性变形成反比。因此，算出弹性变形量后，很容易得到静刚度。主轴组件的弹性变形计算包括：主轴端部挠度和主轴倾角的计算。 支承的简化 对于两支承主轴，若每个支承中仅有一个单列或双列滚动轴承，或者有两个单列球轴买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 承，则可将主轴组件简化为简支梁，如下图 2示；若前支承有两个以上滚动轴承，可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为固定端梁，如 图 2 图2主轴组件 简化为简支梁 图 2主轴组件简化为固定端梁 此次设计的主轴，前支承选用了一个双列向心短圆柱滚子轴承和两个推力球轴承作为支承，即可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为上图 2示。 主轴的挠度 查材料力学 I第 188 页的表 图 2更进一步的分析，如下图 2示： 根据图 2得此时的最大挠度 =其中， F 主轴前端受力。此处， F=l A、 B 之间的距离。此处， l=a=12文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 固定端梁在载荷作用下的变形 E 主轴材料的弹性模量。 45 钢的 E=107 N/I 主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为 D，内孔直径为 d 时， I=64 （ D 。此 处， D=35 故可计算出，主轴端部的最大挠度： =10 4 主轴倾角 主轴上安装主轴和安装传动齿轮处的倾角，称为主轴的倾角。此次设计的主轴主要考虑主轴前支承处的倾角。若安装轴承处的倾角太大，会破坏轴承的正常工作，缩短轴承的使用寿命。 根据图 2得此时的最大倾角 B =2其中， F 主轴前端受力 。此处， F=F z=l A、 B 之间的距离。此处， l=a=12 主轴材料的弹性模量。 45 钢的 E=107 N/I 主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为 D，内孔直径为 d 时， I=64 （ D 。此处， D=2138128 =133 故可计算出，主轴倾角为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 34 B =106 地面打磨机 设计第一册中机械部分的第 670 页，可知： 当 大 ，刚性主轴的刚度满足要求。 此处的 最大 即为最大挠度和最大倾角， L 为主轴支承跨距。 将已知数据 和 B 代入，即可得： 初步设计的主轴满足刚度要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 35 4 磨头机构 相关部件 主轴轴承的润滑 润滑的作用是降低摩擦，减小温升，并与密封装置在一起，保护轴承不受外物的磨损和防止腐蚀。润滑剂和润滑方式决定于轴承的类型、速度和工作负荷。如果选择得合适，可以降低轴承的工作温度和延长使用期限。 滚动轴承可以用润滑油或润滑脂来润滑。试验证明，在速度较低时，用润滑脂比用润滑油温升低。所以，此次设计的主轴支承均采用润滑脂。同时，主轴是装在主轴套筒内的，为防止使用润滑油时泄漏，也应采用润滑脂润滑。 主轴组件的密封 密封对主轴组件的工作性能与润滑影响也较大。 地面打磨机 主轴密封不好，将使润滑剂外流，造成浪费，加速零件的磨损，还会严重地影响到工作环境及 地面打磨机 的外观。 主轴组件密封装置的类型 主轴组件密封装置的类型，主要有以下几种：具有弹性元件的接触式密封装置；皮碗（油封）式密封装置；具有金属和石墨元件的接触式密封装置；挡油圈式和螺旋沟式密封装置；圈形间隙式、油沟式和迷宫式密封装置；立式主轴的密封装置等。 主轴组件密封装置的选择 选用密封装置时，应考虑到主轴组件的下列 具体工作条件：密封处主轴颈的线速度；所用润滑剂的种类及其物理化学性质；主轴组件的工作温度；周围介质的情况；主轴组件的结构特点；密封装置的主要用途等。 综合考虑上述因素，主轴前支承处选用迷宫式密封，径向尺寸不超过 填润滑脂，轴向尺寸不超过 查机械设计课程设计手册第 87 页表 7得此次选用的迷宫式密封装置的结构参数如下图 3示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 36 图 3迷宫式密封装置的结构参数 轴肩挡圈 前支承双列向心短圆柱滚 子轴承和推力球轴承之间所用的挡圈，可查机械设计课程设计手册第 56 页表 5得此次选用的挡圈的结构参数如下图 3示： 图 3轴肩挡圈的结构参数 挡圈 两推力球之间用的挡圈为非标准件，径向尺寸依主轴套筒尺寸而定，轴向尺寸可初取为 6 圆螺母 锁紧靠主轴后支承一边的推力球轴承以及锁紧两推力球轴承内的套筒，分别采用两个圆螺母，为了增加可靠性，再加一止动螺钉。圆螺母具体的参数可查机械设计课程设计手册第 60 页表 5构如下图 3示： h td kD 4 50 30120C 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 37 图 3圆螺 母（ 支架校核计算 支架 优点在于： 1、刚度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整体式 支架 ，将分体式 支架 上、下体合为一个 支架 整体，采用整体式箱形结构设计，经有限元分析、计算，通过对 支架 内部筋板的合理布置 ，提高了 支架 的刚度和固有频率， 支架 采用高强度低应力铸铁铸造，经良好的时效处理，热变形小，在承受最大工件重量和最大额定切削力的情况下。 支架 整体变形小，抗振性能好，满足车床精度检验标准的要求。 2、结构更加简单、优化、合理，整体式 支架 将分体式 支架 上、下体合为一个 支架 整体，取消了分体式 支架 联结的定位键和把合螺钉，总零件数和标准件数更少，取消了分体式 支架 上、下体的配合加工面，取消了分体式 支架 上、下体的装配环节，加工、装配工艺性更好，节约了加工、装配总费用，降低了 支架 的总重量和总成本。 挠度、转角、锁紧力的 计算及校核 根据工件最大长度和最大旋转外径假设工件最大重量 Q=2760N 顶尖支撑工件可简化为简支梁，因此 支架 负重 Q/2=1380N 支架 套筒直径 55钢的弹性模量 E 26101.2 g f 断面惯性矩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 38 =256104尖伸出套筒长 70根据公式 ( 查表可知单位切削力2305 f 切削力 489N 机床加工如此重的工件时， 支架 主轴一般紧缩在 支架 体内，现在假设主轴伸出为 支架主轴伸出 支架 体最大长度的 1/2. 挠度的计算 (4l =用挠度 ,在范围之内。 转角的计算 (3= 许用转角 在 范围内。 压板处螺栓的选择及校核 在机床 支架 上通过一组两个相同的螺栓连接 支架 和导轨的，并用压板固定。压板的作用是连接 支架 和导轨，并通过连接螺栓的紧固或松开来确定 支架 在导轨上的位置。由于螺栓需支撑的强度比较大 并且其长度大于 160，而 螺栓的长度最高为 160，因此 我们选 面我们来确定连接螺栓的直径。 选用螺栓的材料为 35号钢，则许用抗拉强度 =540作用力与反作用力定理可知 支架 的上部和下部之间的摩擦力 f 等于通过顶尖作用在 支架 上的轴向力 F ，即买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 39 ，根据金属切削原理与刀具切削时产生的轴向分力 F (F=489=1493 。为了满足加工后的工件的精度要求，在工件重量较大和切削力较大的情况下机床不发生共振， 取轴向力 F 。 F ,取摩擦系数为 。 由 可知作用在下箱体上的压力 从而可得转动凸轮轴端的方形部分所需要的力至少为 那么作用在每个螺栓上的力为 N 因为压板与导轨之间的连接形式为松连接，由公式 4 (3于是可得 4 =螺栓直径为 20螺栓选择合理。 买文档就送您 纸全 套， Q 号交流 401339828 或 11970985 40 结束语 我觉得这次设计是对过去所学专业知识的一个全面的综合的运用。在设计的过程中我全面地温习了以前所学过的知识，包括机械设计基础和机械制图方面的基础知识，还有刚学过的数控机床这门课，经过复习整理所学得专业知识使得设计思路清晰系统。通过设计使我更加接近生产实际，锻炼了将理论运用于实际的分析和解决实际问题的能力，巩固、加深了有关机械设计方面的知识。 还有很重要的一点 是让我体会到了一个设计者的精神。在设计过程中既要自己不断思考、创造，又要注意借用现有的资料，掌握了查阅和使用标准、规范、手册、图册、及相关技术资料的基本技能以及计算、绘图、数据处理等方面的能力。 通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，掌握了一般机械设计的程序和方法，有助于树立