毕业设计开题报告终稿.doc

毕 业 论 文 开 题 报 告 小型平面磨床主轴液体静压轴承设计 学 院： 机械工程学院 班 级： 班 学生姓名： 指导教师： 2009年 11 月 18 日 小型平面磨床主轴液体静压轴承设计开题报告一、设计目的：机械工业是世界工业的领军行业，随着现代电子工业及液压技术的不断成熟，现代机械正向着高速、重载、高精度、高性能等方向发展，对其相关的关键之一的轴承的结构形式、承载能力、高速及动态性能等方面都提出了更高的要求。因而液体静压技术才越来越受到人们的关注，有了较快的发展。液体静压轴承已经使用了近三十年，经过反复实践检验，它在运动精度、承载能力、静刚度、抗震性、使用寿命等方面都优于动压轴承、滚动轴承、滑动轴承、气体轴承、磁力轴承。虽然在高速回转和温升方面低于气体轴承和磁力轴承。此外液体静压轴承需要有一套压力稳定、过滤严格的供油装置，增加了成本。但液体静压轴承又有着全液体润滑，摩擦阻力小，效率高，适应转速范围广，在各种运动转速（包括静止）下都有液体润滑作用，轴承中的静压油膜刚度大，支撑精度高，且有吸震性，寿命长、精度保持性好。油膜具有平均误差作用，从而可以减少主轴和轴承本身制造误差的影响。对轴承材料要求不高，可以节省价格较贵的轴承合金，是一种很有发展前途的支撑元件。二、主要设计指标本次设计为改装MM7132A型平面磨床的主轴和轴承结构，其主要技术参数为：设计转速达到20000r/min加工工件的圆度达到0.001mm表面粗糙度达到Ra=0.006 三、设计思路现代机械产品正向着高精度、高寿命、高性能方向发展，因此对零件加工的要求也不断地提高。但现有机床有些不能满足上述要求，必须对其进行技术改造，以满足加工的零件性能的需要。为了更好地优化机床的加工性能,必需对影响机床加工性能的重要零件轴承进行新的开发，开发新的主轴结构和设计静压轴承,因此必须要了解静压轴承的原理和机床结构及工作原理。1.静压轴承的发展及原理轴承是机械设备中的重要零件，按摩擦性质轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承两大类。液体滑动轴承是其中一种，液体滑动轴承又可分为液体动压轴承，液体静压轴承，液体动静压轴承。液体动压轴承有很长的历史，它的应用研究已超过100年。全液体摩擦的动压轴承称为动压油膜轴承，也已有大半个世纪的历史。但只之上世纪50年代才在发达国家兴盛起来。1934年美国首次在冷轧机上使用动压油膜轴承，我国与20世纪60年代从丹麦购进一台水泥磨机，其轴承带有静压润滑系统。随着人们对高精度，高效率以及表面粗糙度的不断提高静压技术今年不断提高，现代液体静压轴承已成功地用于重型、精密、高效率的机器和设备上。液体静压轴承有供油压力恒定和供油流量恒定两种系统。在实际应用中油压恒定系统较为常用。作用原理见下图供油压力恒定系统的液体静压轴承 为供油压力恒定系统的液体静压轴承和轴瓦的构造。图1 供油压力恒定系统的液体静压轴承如图所示外部供给的压力油Ps通过补偿元件后(图示为使用薄膜反馈节流器)从供油压力降至油腔压力，再通过封油面与轴颈间的间隙从油腔压力降至环境压力。多数轴承在轴不受外力时,轴颈与轴承孔同心,各油腔的间隙、流量、压力均相等，这称为设计状态。当轴受外力w时沿载荷方向轴颈产生位移，由于节流器的调压作用各油腔的平均间隙、流量、压力均发生变化，两个对置的油腔产生一个向上的压力差P=Pr2-Pr1,使薄膜向上凸起。这时通往油腔1的液阻增大，使Pr1下降，这样主轴便向上浮起，直至主轴重新平衡。反之亦然。供油压力恒定系统中的补偿元件称为节流器，常见的有毛细管节流器、小孔节流器、滑阀节流器、薄膜节流器等多种。供油流量恒定系统中的补偿元件有定量泵和定量阀。由于轴的旋转,在轴承封油面上有液体动压力产生, 这种现象称为动压效应，有利于提高轴承的承载能力。2.设计准则液体静压轴承的设计时要根据使其使用性能最佳为原则，例如一般来说，轴承的内径是按轴颈的尺寸来确定的，而轴颈的大小又是根据强度、刚度以及结构条件等因素来确定的。但是从静压轴承的性能指标出发，则应考虑在一定限度内适当增大轴颈，以提高轴承的承载能力和油膜刚度；为提高轴承的油膜刚度，轴承间隙宜适当取小些主轴回转摩擦功耗转变为热量；使轴承温升，为使油升不宜过大必须正确设计轴承的油腔结构，封釉尺寸和轴承间隙。在设计中还要使其结构达到最优，例如合理选择油腔结构，油腔结构应根据载荷的大小、主轴的转速等合理选择。选择油腔的数目时应充分考虑载荷的性质以及轴承内径大小等。轴承的长度L与承载能力W成正比，L增大有效承载面积也增大，则油膜刚度高，但同时也使问升增大，在确定L时还必须考虑到弯曲挠度的影响，以及结构条件和工艺条件的可能性。回油槽的作用是为了使各油腔的压力互不相等，但其尺寸过大或过小，都会对轴承带来不利影响。其宽度过大有效承载面积减小，影响承载能力和油膜刚度，在宽度一定的条件下其深度又不能过大以免高速时把空气带入轴承，恶化其动态性能，但若过小，轴承油腔易产生“内流”，影响承载能力同时还会使最佳节流比的计算值与实际值的差别较大。3.理论计算静压轴承的理论计算：求油腔的有效承载面积，求节流小孔的直径，并校验t=2050时，节流比是否在最佳范围内。根据雷诺方程计算流量，在求解过程中只需求解一个腔的流量即可。计算泵的功率及电机功率，计算两个轴承的摩擦功率。4.整体结构方案本次设计的是在现有平面磨床MM7132A砂轮静压轴承的基础上，改进主轴和改装静压轴承。 （1） 改装效果示意图如图2所示，结构紧凑，主轴刚性增加，回转精度提高。 图2平面磨床MM7132A砂轮静压轴承单元示意图（2）轴承结构示意图 如图3所示，静压腔采用偏心镗铣的方法加工。图 3轴承结构示意图（3）供油系统原理图 如图4所示，图45.其它零部件本次设计磨床主轴和主轴静压轴承，涉及到液压元件的选择和供油系统的设计。主要涉及到油箱、油泵、滤油器、管道、压力表、蓄能器及各种阀类的选择。正确合适的选择每个液压元件，不仅要满足使用要求，而且要保证使用寿命长，动作灵活可靠。四、进度计划准备阶段查阅相关文献及资料，熟悉相关的液压知识，掌握液体静压轴承的原理，为下一步的总体设计做好准备。第一三周确定总体结构方案，选择轴承的基本参数。第四六周设计主轴的结构、轴承静压腔的位置和尺寸、轴承的间隙、供油系统。第七十周完成各种计算及校核计算，绘制装配图、零件图等。第十一十二周编写论文说明书。五、参考文献 1钟洪、张冠坤主编.液体静压动静压轴承设计使用手册.电子工业出版社，2007.92庞志成、陈世家编. 液体静压动静压轴承.哈尔滨工业大学出版社,19913广州机床研究所. 液体静压技术原理及应用.机械工业出版社,1978.34王文深、王保铭主编. 液压与气动.机械工业出版社,2009.85劳动部教材办公室编. 车工工艺学.中国劳动出版社，1997.36刘鸿文主编. 材料力学.高等教育出版社,2004.1 7 现代机械传动手册编委会编. 现代机械传动手册.机械工业出社,1995.48 徐灏主编机械设计手册.机械工业出版社,1991.99 W.Brian.Rowe.Advancesin hydrostaticand hybridbearing technology,1994-2008 china academic journal electronic pulishing house10 V.A.Prokopenko. Nonlinear Analyses of the Dynamic Properties of Hydrostatic Bearing Systems. TSINGHUA SCIENCE AND TECHNOLOGY清华大学学报（英文版）,2003.8(5)11 冯之敬主编. 机械制造工程原理.清华大学出版社,1999.212 王先逵主编. 机械加工工艺.机械工业出版社，200