缸套专用珩磨机整体设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 学 毕 业 设 计 (论 文 ) 缸套专用珩磨机总体设计 系 名： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 年 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 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。其主要由床身、电机、传动系统、液压进给系统、珩磨头、绗磨夹具等组成。 本次设计主要针对缸套立式珩磨机进行设计。首先，通过对缸套立式珩磨机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过 图软件绘制了缸套立式珩磨机装 配图及主要零部件图。 通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用 图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。 关键词 : 珩磨机；传动系统；主轴；液压系统；油缸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is by of is in is a by , to of by on of in on of to a of is of of be to of in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 .未定义书签。 .未定义书签。 第一章 绪论 . 1 究背景及目的 . 1 磨加工概述 . 2 内外研究现况 . 2 题的内容 . 3 第二章 总体方案设计 . 4 工对象（缸套）分析 . 4 案选型与分析 . 4 案一 . 4 案二 . 5 案的确定 . 6 构及原理分析 . 6 第三章 动力及传动系统设计 . 7 体参数选定 . 7 磨速度选定 . 7 择电机 . 9 动比分配 . 10 带传动的设计 . 10 带的基本参数 . 10 轮结构的设计 . 13 轮传动的设计 . 13 动参数计算 . 13 择齿轮材料、热处理方式和精度等级 . 14 齿面接触强度设计 . 14 齿根弯曲强度设计 . 15 何尺寸计算 . 16 动轴及轴上装置的设计 . 17 入轴的设计 . 17 出轴（主轴）设计 . 20 承及键的校核和寿命计算 . 24 第四章 其他结构及附件设 计 . 27 磨头参数选择 . 27 磨油石选择 . 27 工余量 . 27 磨油石的越程分析 . 27 身设计 . 28 套绗磨夹具的设计 . 29 套绗磨定位装置 . 29 套绗磨夹紧装置 . 29 压系统的设计 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 确定液压系统方案 . 30 压原理图的拟定 . 31 压元件的选型 . 32 总 结 . 36 参考文献 . 37 致 谢 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 绪论 究背景及目的 目前，由于石油资源紧缺和环境污染，提高汽车发动机燃油效率、减少尾气排放已显得日 益重要。车用燃油发动机的两大组件为活塞 (主要是活塞与活塞环 )和缸套，它们对材质的要求各有差异。活塞要求其所用材料具备高硬度、高耐磨性、耐高温、抗高温磨蚀以及稳定的热膨胀系数等特性；缸套则要求其材料具有耐高温、耐磨、耐压以及质轻等性能。发动机性能的改善，势必对活塞和缸套在选材及加工方面提出更高的要求。目前，活塞的材料以铝合金为主，缸套则以合金铸铁为主，活塞环则以铸铁材料为主；在加工工艺方面主要通过铸造和表面处理来加工活塞组件和缸套。 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。 本课题来源于企业的实际要求，汽缸套内壁的工艺参数严重的制约着发动机的功率性能，而提高汽缸套内壁的工艺要求则是生产高效发动机的主要方法之一。本课题就是基于珩磨汽缸套内壁的问题而 提出的。其中，广泛查阅有关珩磨理论、珩磨机的机械性能、结构等方面的资料，结合生产实际，对内径为120汽缸套内壁，设计一种立式珩磨机床，并提出珩磨机的总体设计方案。 通过这次设计可以达到以下目的： (1)运用大学所学各科知识完成珩磨机总体方案的设计，以满足企业实际需求； (2)主要的部件、零件的设计； (3)了解当前珩磨技术的应用情况及其发展方向； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 通过设计锻炼自己进行工程设计和分析问题与解决问题的能力，为适应社会对设计人才的需求打下良好基础。 磨加工概述 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 并且内孔表面有交叉网纹。珩磨机床的种类有平面珩磨机床、外圆珩磨机床、内圆珩磨机床等。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。 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 5 500 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 2 10 根长度约为孔长 1 3 3 4 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 4 级，表面 粗糙 度可达 米。珩磨余量的大小，取决于孔径和工件材料，一般铸铁件为 米，钢件为 米 。珩磨头的转速一般为 100 200 转分，往返运动的速度一般 为 15 20 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。 内外研究现况 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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 发展很快，比如德国的 学、美国的 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 00mm/s 的磨削试验研究。在磨削方面，日本已有 200mm/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。 题的内容 本课题要求设计一款缸套专用珩磨机，以加工缸套内孔。 缸套专用珩磨机设计包括以下主要内容： (1)机床总体设计，床身、导轨、 夹具、 传动装置 等设计内容； (2)主轴的选择和传动布置，以保证加工过程中被加 工零件的精度； (3)电动机、减速器、标准件的选择； (4)主轴、传动装置等主要零件的设计计算、受力计算及校核等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二章 总体方案设计 工对象（缸套）分析 缸套结构尺寸如下图示： 待珩磨的孔径为 120长为 271工精度要求为 + 案选型与分析 案一 （ 1） 珩磨机的选择 卧式珩磨机，其特点是主轴水平放置，主轴旋转轴线固定，适用于珩磨深孔，深度可达 3000 毫米。水平安置的珩磨头不旋转，只作轴向往复运动，工件由主轴带动旋转 ，床身中部设有支承工件的中心架和支承珩磨杆的导向架。在买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 加工过程中，珩磨头的油石在胀缩机构作用下作径向进给，把工件逐步加工到所需尺寸。 （ 2） 传动部分的设计 主轴传动：此次设计是缸套专用珩磨机，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 工件 由 主轴 驱动 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。 （ 3） 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。 案二 （ 1） 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。 （ 2） 传动部件的设计： 主轴传动：电机 V 带传动 主轴齿轮 主轴 珩磨头 ； 工作台的传动：采用液压传动系统带动进给。 （ 3） 电机的选择：三相异步电 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、制动和频繁的换向，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。综上所述，该方案应选用液压传动，以实现珩磨头灵活旋转。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 案的确 定 立式珩磨机相对于卧式珩磨机在加工精度上更有优势；进给装置采用液压系统相比起传统的丝杆传动自动化程度更高，故本次设计将采用方案二。 构及原理分析 上图为本次设计的缸套专用珩磨机总体结构，其由 床身、电机、传动系统、液压进给系统、珩磨头、绗磨夹具等组成 。 电机通过 V 带传动把动力传力给主轴箱，主轴箱内通过一三联齿轮实现主轴转速 3 级可调，动力从主轴输出后带动珩磨头转动实现珩磨。工作台底部连接液压缸，通过液压系统驱动液压缸伸缩实现缸体的纵向进给。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第三章 动力及 传动 系统设计 体参数选定 磨速度 选定 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：20 250磨速度有两个方面：珩磨头的圆周速度 下往复速度者的合成速度则构成珩磨交叉网纹，形成网纹交叉角 ： 1000 2 m i （ 22 m i v v m （ 12珩（ 1 v （ 式中： D 大， 角也越大，珩磨生产率高；反之 小， 角越小生产率低，但加工表面质量可提高。 珩磨所加工零件材料 45 号钢，材料经过调制处理达到 20 250加工零件的直径 d:120 机械设计加工工艺手册 本次毕业设计 周速度的参数为 65 140 主轴转速 n 与切削速度 v 之间的关系： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 1000n r m i （ 式中： d 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： m i nt m i nm a r m i ( m a xt m a xm i r m i (则 磨削时上述数据可以折算出转速： m i nm i nm a m i n 8 2 . 7 6 m i 提高往复速度 提高珩磨效率。珩磨机的特点之一是具有较高的往复速度（ 20 35m/便获得较大的网纹交叉角 。当 = 70 时，珩磨效率最高 10。 可以看出最低转速 加工孔径大小有关。在计算用孔径 D 值最小的数值。同理计算 主轴转速数列在采用变速时，则 Z 级转速数列为： n1,n2,任意前口两级转速之间的关系为： n + = （ 既 n + =1j 1 称为公比。机床主轴转速按等比数列分级，则各级转速为： 1 n 1 1 1 m a z =最大相对转速损失率 m a x 1 1 1A （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 则变速范围为 Rnm a x m n n则 2 2 2 . 8 2 8 2 . 7 6 2 . 7 1 选 级数 Z=+1=3 则主轴转速分成 3 级，各级转速分别 128r 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： 120（ F f （ c o s 2 0 . 3 c o s 4 5 2 0 . 2 6f c 式中： 珩磨油石工作压力 8 20 网纹交叉角 泊松比 油石面积 = 0 . 2 6 =F f A 8 3 2 2 6 1 2 0 3 . 3 N v = 3 . 3 0 . 8 = 4 . 7 2切 床 机床的机械效率 床取 电动机的选择为表 2： 表 电动机的选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 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（ ） 60 4 传动比分配 已知主轴转速分成 3 级，分别为 128r 电机转速为 960r/： 一级总传动比： 总总总传动组成，为保证结构紧凑性及带轮不干涉，取带传动的传动比为 i，则各级齿轮传动的传动比为： 一级 齿轮 传动比： 二级 齿轮 传动比： 三级 齿轮 传动比： 3 6 带传动的设计 带的基本参数 1）确定计算功率 已知： ； 60 ； 查机械设计基础表 13工况系数： K ； 则： 2）选取 V 带型号： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 根据机械设计基础图 13用 A 型 V 带 , 3）确定大、小带轮的基准直径 （ 1）初选小带轮的基准直径： d 801 （ 2）计算大带 轮基准直径： 4 ）（）（带 圆整取 502 ，误差小于 5%，是允许的。 4）验算带速： )25,5(/ 带的速度合适。 5）确定 V 带的基准长度和传动中心距： 中心距： )(2)(1021 初选中心距 00 （ 2）基准长度： 06315()315106()(22202122100对于 A 型带选用 600（ 3）实 际中心距： 592 0 6）验算主动轮上的包角 1 ： 由 1 8 0121 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 得 06315(1801 主动轮上的包角合适。 7）计算 V 带的根数 z ： c)( 00 60 rn m ， d 1061 查机械设计基础表 13： ； （ 2） 3m 60 带， m，查表得： ； （ 3）由 查表得，包角修正系数 K（ 4）由 600，与 V 带型号 A 型查表得： 99.0 z 取 104z 合适 。 8）计算预紧力 0F （初拉力）： 根据带型 A 型查机械设计基础表 13： 9）计算作用在轴上的压轴力 0其中 1 为小带轮的包角。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 10） V 带传动的主要参数整理并列表： 带型 带轮基准直径(传动比 基准长度 (A 801 600 中心距（ 根数 初拉力 (N) 压轴力 (N) 442 4 带轮结构的设计 1）带轮的材料： 采用铸铁带轮（常用材料 2）带轮的结构形式： V 带轮的结构形式与 V 带的基准直径有关。小带轮接电动机， 01 较小，所以采用实心式结构带轮。 轮传动的设计 动参数计算 （ 1） 三级齿轮的传动 比分别为： 一级齿轮传动比： 二级齿轮传动比： 三级齿轮传动比： 3 6 （ 2） 输入轴 功率为： （ 3） 输入轴 转速 为： 000 4）输入轴 转矩 为： 4 5 0 由于各级齿轮传 动输入的 功率、 转速、扭矩相同，但一级齿轮传动比大，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 因此本次设计以一级齿轮传动为例进行计算与 校核。 择齿轮材料、热处理方式和精度等级 考虑到本设计 珩磨 机传送件的功率，为一般机 械，要求传动平稳，噪声小，故选用 直 齿轮传动。大齿轮选用 45 号钢，小齿轮选用 40质并表面淬火，45，选用 7 级精度。选小齿轮齿数 4, 大齿轮齿数 8 齿面接触强度设计 （ 1）确定公式内的各计算数值 1)小齿轮传递的转矩： 2)初选 191z ，则 3)查 2由材料硬度选择齿宽系数 d = 4) 。 5）由图按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限 001m ；大齿轮的接触疲劳强度极限 502m 6）应力循环次数 811 882 102 9 05 9 N 7)接触疲劳寿命系数 11 8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，则有： M P 0060011l i M P 25 5 （ 2）计算 1）试算小齿轮直径 代入 H 中较小的值： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 00 ( 233 2111 查表，取 76 ）计算圆周速度 v 0 060 360401 0 0 060 11 3)计算齿宽 b db d )计算齿宽与齿高之比 t 高 tm 5)计算载荷系数 根据 v=s,7 级精度，由图查得动载系数 K ； 直齿轮， 1 K ； 由表查得使用系数 1 由表用差值法查得 7 级精度、小齿轮相对支撑对称布置时 由图得 故载荷系数 齿根弯曲强度设计 弯曲强度设计公式为3 211 )(2确定公式中的各计算数值 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 由图查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮弯曲疲劳强度极限 由图取弯曲疲劳寿命系数 1 K 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S= 111 222 计算载荷系数 K 3 1 2 查取齿形系 数 由表查得 3 3 1a Y 查取应力校正系数 由表查得 6 1a Y 计算大、小齿轮的 并加以比较 0 1 3 7 1 1Y 0 1 6 86 9 2 2Y 设计计算 24 根据模数系列查得 m 应取 4； 小齿轮齿数 19476z 11 2 何尺寸计算 买文档就