地面打磨机的设计【11张cad图纸】【WG系列】
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毕业设计（论文）地面打磨机设计宋体小三号，居中，1.5倍行距宋体小三号，加粗，1.5倍行距院 系：年级专业：姓 名：即所翻译文献名称，小三号宋体字，1.5倍行距，若标题较长，写分两行写，较短，则将后一空行删除。学 号：附 件： 2015年 4 月 5 日39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，带轮毕业设计说明书（论文）外文摘要First of all in surface grinding machine for the overall program design, which will determine the overall layout of surface grinding machine, then, the design of the main components. The paper introduces the working principle and key technology of the spindle. Then, to determine the overall rational structure of the spindle, spindle components respectively to make the design, produce the assembly drawing, part drawing and the design specification and design documents. Finally, the main axis of the rotary shaft and bearing are analyzed and checked, detailed calculation shows that, the spindle is designed to meet the requirements of.Keywords: surface grinding machine, spindle assembly, spindle, bearing, pulley 本科毕业设计说明书（论文） 第36页 共47页目 录1 绪论11.1 概述11.2 课题研究的目的和意义11.3 国内外研究现状21.4 地面打磨机的特点22 地面打磨机的主要计算42.1 同步带的概述42.1.1 同步带介绍42.1.2 同步带的特点42.1.3 同步带传动的主要失效形式52.1.4 同步带传动的设计准则72.1.5 同步带分类72.2 减速电机介绍82.3 地面打磨机电机的选取92.4 同步带传动计算112.4.1 同步带计算选型112.4.2 同步带的主要参数（结构部分）142.4.3 同步带的设计162.4.4 同步带轮的设计173 主轴组件要求与设计计算193.1 主轴的基本要求193.1.1 旋转精度193.1.2 刚度193.1.3 抗振性203.1.4 温升和热变形203.1.5 耐磨性213.2 主轴组件的布局213.3 主轴结构的初步拟定243.4 主轴的材料与热处理243.5 主轴的技术要求253.6 主轴直径的选择263.7 主轴前后轴承的选择263.8 轴承的选型及校核273.9 主轴前端悬伸量303.10 主轴支承跨距303.11 主轴结构图313.12 主轴组件的验算313.12.1 支承的简化313.12.2 主轴的挠度323.12.3 主轴倾角334 磨头机构相关部件354.1 主轴轴承的润滑354.2 主轴组件的密封354.2.1 主轴组件密封装置的类型354.2.2 主轴组件密封装置的选择354.3 轴肩挡圈364.4 挡圈364.5 圆螺母364.6 支架校核计算374.7 挠度、转角、锁紧力的计算及校核374.7.1 挠度的计算384.7.2 转角的计算384.7.3 压板处螺栓的选择及校核38结束语40致 谢41参考文献421 绪论1.1 概述我国的工程建设机械行业得到近年急速发展，另一方面，引进国外先进技术提高产品的等级和国内劳动力成本低廉是一个原因，另一方面的国家连续多年实施积极的财政政策行业的成长促动因的根本。受国家连续多年实施积极的财政政策刺激在内，西部大开发、西气东输，西电东送，青藏铁路，房地产开发和道路（道），城市基础设施建设等很多依靠工程项目的实施对重大项目建设建筑行业的装备的机械行业来说是难得的机会，业界全体的内需坚挺。同时受中国加入WTO国家鼓励政策和出口的鼓励，工程建设机械产品的出口形势也明显好转。我国建设机械行业运行的基本环境，建筑机械行业的运营的基本情况，建设机械产业创新、建设机械行业发展的政策的环境中，国内的建设机械公司和国外的建设机械公司竞争力的比较和我国的建设机械行业的发展将来的趋势深入冷静的分析。1.2 课题研究的目的和意义发达国家已经普遍采用的工厂建筑用地上磨光产品等，意大利OSCAM公司，奥地利EVG公司，德国PEDAX公司和美国KRB公司等，施工企业生产建筑用建筑加工产品，或者建筑加工企业的设备。具体来说，OSCAM公司生产的机械，自动化程度高，加工速度快，操作方便，形状大小一致性好。国内产业整体的现状和发展趋势我国建筑加工机械的技术水平整体迟到，生产的地面打磨机等产品的主要马达作为动力，品种规格少，结构形式的传统，自动化程度的差距，制造精度低，创新能力强，参与国际竞争能力弱。近年来由中国建筑科学研究院的机械化分院开发成功的建筑网地面迅雷技术上占很大的优势，国际质量，具备很强的竞争力。提高技术水平，建筑的建设机械加工企业提供的先进的生产设备，必须满足市场需求，不断创新，不断开发新产品。国外先进技术经验，加快开发数字控制，功能集成化建筑加工机械今后发展的目标。实现建筑加工机械的升级，发展建筑加工产品化创造条件，建筑施工企业的生产加工品推进各种建筑，建筑加工品的商品化，使我国建筑加工机械产品是世界顶级的先进行列。1.3 国内外研究现状纵观我国建筑用地上研磨机的总体水平，是国际上先进的产品相比还是比较落后。主：企业的生产规模小，产品的技术含量低，生产效率低下。几乎所有的产品的直速度较低，建筑材料的直线度不高，表面较重的伤。这种局面的主要原因是，我国的建筑用地上研磨机市场还是真正的形成，至今地域及价格因素占主导位置的过渡期开始，还是真正的市场竞争的阶段。生产企业有很多稀巴烂，几乎一种，小小的小小的全不全的状态，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，企业之间的相互抄袭现象严重，很难找到自主知识产权的产品，还没出来说率领军队式的企业。建筑用新级建筑材料的使用促进研磨机生产企业地面广阔的发展空间。因此，很多企业，大量的资金投入，开发，开发新！级建筑材料的要求的高速，大直径地面打磨机。电气控制方面，很多企业纷纷淘汰的传统的电气控制技术采用，竟相先进的PLC式计算机控制不仅能使，控制单元简化，整机的运行更稳定，信赖性，也简单，维护并且是我国的建筑用地上研磨机的整体水平飞跃，新的水平，大大缩短国际先进的产品差。空前的宽的地面打磨机市场，广泛的生产企业也严峻的挑战。多年来，运输的长度等各种因素的影响，已经个别企业看准后续加工中的实际利益的购买单机。一旦这些企业实现完成现有生产线的改善，现有的地面打磨机市场，特别是地面打磨机生产企业巨大的冲击。人无远虑，必有近忧，这是一个广阔的地面引起迅雷生产企业的大问题十分重视。1.4 地面打磨机的特点1，柔软的调节的变速（启动时保护变频器，缓冲作用）2，柔软的交换的磨，重量脚（臼压力充分）、地面、水泥等不同的施工工艺的需求。3，前置调节可操作支撑的柔软连接在脚下，适用与大面积磨抛，磨在零距离脚底磨抛。4，功能卓越，适合各种各样的环氧地面，水泥地面；环氧水磨石地面整平，环氧金刚砂磨抛，清渣、清洗等各种各样的施工工艺需求。5，臼适配器柔软，普通，臼适合各种各样的粘贴式，卡入式圆形，马蹄形磨块、磨片，自动组装线的整体的臼（4寸上8寸10寸），休假的钻石砂轮等多样性的臼磨具。6，安全性高的：设备的运转，停止和尖端的升降电梯，系统采用24V低压电源。工作的电机过载；漏电保护装置。7，稳定变速装置：实体尖端进入的齿轮传动齿轮箱，挂上下两层，电机功率100%发挥出来，在低速时强化旋转轴，适用扭矩力磨抛过程中由于地面和不同的磨抛过程的需求，提高磨削磨抛效果。8，重量，脚磨承受压力大：机重250公斤，臼相应受到压力是180公斤以上。高硬度（如花岗岩、抛光砖，环氧石英砂水磨石地面，环氧树脂、水泥）和低硬度（大理石、人造大理石）一起适宜土地面。2 地面打磨机的主要计算2.1 同步带的概述2.1.1 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3-1）时，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-2080，v50m/s，P300kw,i10rmin),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；fh寿命因数；1fn速度因数；0.822fm力矩载荷因数，力矩载荷较小时取1.5，较大时取2；fd冲击载荷因数；1.5fT温度因数；1CT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6-2-8至6-2-12，得，fh=1；fn=0.822；fm=1.5；fd=1.5；fT=1。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=XFr+YFa查文献3的表6-2-18，得，X=1，Y=0；所以，P=Fr=1128N。由以上可得：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6-1，并考虑轴的外径，选取轴承6305-RZ，其具体参数为：内径d=25mm，外径D=62mm，基本额定载荷，基本额定静载荷，极限速度为10000r/min，质量为0.219kg。然后校核该轴承的额定静载荷。额定静载荷的计算公式为：式中：基本额定静载荷计算值，N; 当量静载荷，N；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6-2-14知，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6-2-14知，安全系数则轴承的基本额定静载荷为：由上式可知，选取的轴承符合要求。3.9 主轴前端悬伸量主轴前端悬伸量a指的是主轴前支承支反力的作用点到主轴前端受力作用点之间的距离，它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2-4所示：表2-4 主轴的悬伸量与直径之比类型机 床 和 主 轴 的 类 型a/ D1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0.61.5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1.252.5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2.5根据上表所列，所设计的地面打磨机属于型，所以取a/ D1为1.252.5，即：a=（1.252.5）D1=（1.252.5）30=37.575初取a=45。3.10 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，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） L=（45）D1（2） L=（35）a，用于悬伸长度较小时；（3） L=（12）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L2.5a为宜。即此次设计的主轴两支承的合理跨距L2.5a=2.5120=300初取L=280。3.11 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2-7所示：图2-7 主轴结构图3.12 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。3.12.1 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承，则可将主轴组件简化为简支梁，如下图2-8所示；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2-9所示：图2-8 主轴组件简化为简支梁图2-9 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2-9所示。3.12.2 主轴的挠度查材料力学I第188页的表6.1，对图2-9作更进一步的分析，如下图2-10所示：根据图2-10，可得此时的最大挠度=其中，F主轴前端受力。此处，F=F=1213.1NlA、B之间的距离。此处，l=a=12cm图2-10 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=2.110N/cmI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=。此处，D=35故可计算出，主轴端部的最大挠度：=-1.8710 mm3.12.3 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2-10，可得此时的最大倾角=其中，F主轴前端受力。此处，F=Fz=1213.1NlA、B之间的距离。此处，l=a=12cmE主轴材料的弹性模量。45钢的E=2.110N/cmI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=。此处，D=133故可计算出，主轴倾角为：=-2.310 rad查地面打磨机设计第一册中机械部分的第670页，可知：当x0.0002L mm0.001 rad时，刚性主轴的刚度满足要求。此处的x，即为最大挠度和最大倾角，L为主轴支承跨距。将已知数据和代入，即可得：初步设计的主轴满足刚度要求。4 磨头机构相关部件4.1 主轴轴承的润滑润滑的作用摩擦缩小，温度上升，密封装置一起，保护轴承不受到外物磨损和防腐。润滑剂润滑方式轴承的类型，速度和工作负荷。如果选择合适的温度，轴承的工作可以降低，使用期限延长。轴承可以使用润滑脂润滑油和。考试证，速度较低的场合，润滑脂润滑油的温度低于升。所以，这次的设计的主轴轴承是采用润滑脂。另外，主轴装主轴套筒内的，为防止润滑油流出，使用时，也应采用润滑脂。4.2 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。4.2.1 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。4.2.2 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0.3mm，中填润滑脂，轴向尺寸不超过1.5mm。查机械设计课程设计手册第87页表7-17，可得此次选用的迷宫式密封装置的结构参数如下图3-1所示：图3-1 迷宫式密封装置的结构参数4.3 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5-1，可得此次选用的挡圈的结构参数如下图3-2所示：图3-2 轴肩挡圈的结构参数4.4 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6mm。4.5 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5-6，结构如下图3-3所示：图3-3 圆螺母（GB812-88）4.6 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。4.7 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=2760 顶尖支撑工件可简化为简支梁，因此支架负重Q/2=1380 支架套筒直径55钢的弹性模量 E 断面惯性矩 I=256104mm4顶尖伸出套筒长70根据公式 查表可知单位切削力 =3.6mm故切削力 =2489N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1/2.4.7.1 挠度的计算 (4-2) =0.000002许用挠度, 在范围之内。4.7.2 转角的计算 (3-3)=0.0018 许用转角，在范围内。4.7.3 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M16的螺栓的长度最高为160，因此我们选M20的螺栓，下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=540Mpa，由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等于通过顶尖作用在支架上的轴向力，即，根据金属切削原理与刀具切削时产生的轴向分力(0.10.6)，F=0.62489=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。,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15.7，那么作用在每个螺栓上的力为因为压板与导轨之间的连接形式为松连接，由公式 (3-4)于是可得=13.6mm现螺栓直径为20mm，故螺栓选择合理。 本科毕业设计说明书（论文） 第37页 共47页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，有助于树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的机械设计能力。 本科毕业设计说明书（论文） 第38页 共47页致 谢毕业设计即将结束，在老师
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