毕业设计（论文）-缸套专用珩磨机整体设计

XXXX大学毕业设计(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AutoCAD制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AutoCAD制图软件，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AbstractVerticalhoningmachineisaccompaniedbytherapiddevelopmentoftheeconomyandindustrialmodernizationneedsarising,whichisappliedinmanyways,becausehoningmachineisahigh-precisionautomotivecomponentsandprecisionhydrauliccomponentsnecessaryproductionequipment.Themainadvancebythebed,motor,transmission,hydraulicsystem,,tohoninghead,honingfixturesandothercomponents.Thedesignofthemainverticalhoningmachineforlinerdesign.First,bycarryingoncylinderverticalhoningmachinestructureandprinciplesofanalysispresentedinthisanalysis,basedontheoverallstructureoftheprogram;Next,themaintechnicalparameterswerecalculatedchoice;then,forthemaincomponentsweredesignedandschoolnuclear;Finally,AutoCADdrawingsoftwaretodrawaverticalhoningmachinelinerassemblydrawingsandthemainpartsdiagram.Throughthisdesign,theconsolidationoftheuniversityisexpertise,suchas:mechanicalprinciples,mechanicaldesign,mechanicsofmaterials,tolerancesandinterchangeabilitytheory,mechanicaldrawing,etc;masteredthedesignmethodofgeneralmachineryproductsandbeabletoskillfullyuseAutoCADdrawingsoftwareforthefutureworkofgreatsignificanceinlife.Keywords:Honingmachine;Transmission;Spindle;Hydraulicsystem;Cylinder目录摘要 IIIAbstract IV第一章绪论 11.1研究背景及目的 11.2珩磨加工概述 21.3国内外研究现况 21.4课题的内容 3第二章总体方案设计 42.1加工对象（缸套）分析 42.2方案选型与分析 42.2.1方案一 42.2.2方案二 52.2.3方案的确定 62.3结构及原理分析 6第三章动力及传动系统设计 73.1总体参数选定 73.1.1珩磨速度选定 73.1.2选择电机 93.1.3传动比分配 103.2V带传动的设计 103.2.1V带的基本参数 103.2.2带轮结构的设计 133.3齿轮传动的设计 133.3.1传动参数计算 133.3.2选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 143.3.3按齿面接触强度设计 143.3.4按齿根弯曲强度设计 153.3.5几何尺寸计算 163.4传动轴及轴上装置的设计 173.4.1输入轴的设计 173.4.2输出轴（主轴）设计 203.4.3轴承及键的校核和寿命计算 24第四章其他结构及附件设计 274.1珩磨头参数选择 274.1.1珩磨油石选择 274.1.2加工余量 274.1.3珩磨油石的越程分析 274.2床身设计 284.3缸套绗磨夹具的设计 294.3.1缸套绗磨定位装置 294.3.2缸套绗磨夹紧装置 294.4液压系统的设计 304.4.1确定液压系统方案 304.4.2液压原理图的拟定 314.4.3液压元件的选型 32总结 36参考文献 37致谢 38缸套专用珩磨机总体设计第一章绪论1.1研究背景及目的目前，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Φ120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；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。1.2珩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Ra0.05），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IT7～4级，表面粗糙度可达Ra0.32～0.04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0.02～0.15毫米，钢件为0.01～0.05毫米。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1.3国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250mm/s、350mm/s、400mm/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。1.4课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。第二章总体方案设计2.1加工对象（缸套）分析缸套结构尺寸如下图示：待珩磨的孔径为120mm，孔长为271mm，加工精度要求为+0.02~+0.06。2.2方案选型与分析2.2.1方案一（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（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。2.2.2方案二（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。2.2.3方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。2.3结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。第三章动力及传动系统设计3.1总体参数选定3.1.1珩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：HB=220～250HB。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。珩磨所加工零件材料45号钢，材料经过调制处理达到HB=220～250HB。所加工零件的直径d:120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。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：(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（20～35m/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,n3……nz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，各级转速分别82.76,128，222.823.1.2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8～20网纹交叉角泊松比0.27～0.30A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（）YD132M96040.830.665.51.53.1.3传动比分配已知主轴转速分成3级，分别为82.76,128，222.82电机转速为960r/min，故：一级总传动比：二级总传动比：三级总传动比：没级传动均为带传动加单级齿轮传动组成，为保证结构紧凑性及带轮不干涉，取带传动的传动比为，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：3.2V带传动的设计3.2.1V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；；查《机械设计基础》表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查《机械设计基础》图13-15选用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：（2）计算大带轮基准直径：圆整取，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：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：初选中心距（2）基准长度：对于A型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查《机械设计基础》表13-3得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得：综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A3.151600中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)4424246.112397.543.2.2带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）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，较小，所以采用实心式结构带轮。3.3齿轮传动的设计3.3.1传动参数计算（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：（2）输入轴功率为：（3）输入轴转速为：（4）输入轴转矩为：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，因此本次设计以一级齿轮传动为例进行计算与校核。3.3.2选择齿轮材料、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40Cr，调质并表面淬火，HRC40～45，选用7级精度。选小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数Z2=483.3.3按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算数值1)小齿轮传递的转矩：2)初选，则。3)查[2]由材料硬度选择齿宽系数=0.6。4)由表查得材料的弹性影响系数。5）由图按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限6）应力循环次数7)接触疲劳寿命系数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：（2）计算1）试算小齿轮直径，代入中较小的值：mm经查表，取mm2）计算圆周速度v3)计算齿宽bmm4)计算齿宽与齿高之比模数mm齿高mm5)计算载荷系数根据v=0.753m/s,7级精度，由图查得动载系数；直齿轮，；由表查得使用系数；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=10.67，查图得；故载荷系数3.3.4按齿根弯曲强度设计弯曲强度设计公式为确定公式中的各计算数值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计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,计算载荷系数K查取齿形系数由表查得查取应力校正系数由表查得计算大、小齿轮的,并加以比较设计计算根据模数系列查得m应取4；小齿轮齿数大齿轮齿数3.3.5几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mm；mm；（2）计算中心距mm（3）计算齿轮宽mm计算结果汇总如下：序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z19，702模数m4mm3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距3.4传动轴及轴上装置的设计3.4.1输入轴的设计（1）尺寸与结构设计计算1）高速轴上的功率P1,转速n1和转矩T1，，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料40Cr，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大5%～10%，且高速轴的最小直径显然是安装带轮处的直径。为了使所选的轴直径与带轮的孔径相适应，故取；。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足带轮的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。(b)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6207，故，，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度轴肩高度，取，因此，取。(c)齿轮处由于齿轮分度圆直径，故采用齿轮轴形式，齿轮宽度B=60mm，齿故取。另考虑到齿轮端面与箱体间距10mm以及两级齿轮间位置配比，取，。4）轴上零件的周向定位查机械设计表，带轮的平键截面。（2）强度校核计算1）求作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为，根据《机械设计》（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于30207型深沟球轴承，由手册中查得a=15mm。因此，轴的支撑跨距为L1=72mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，，C截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。4）键的选择采用圆头普通平键A型（GB/T1096—1979）连接，联接联轴器的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。3.4.2输出轴（主轴）设计（1）尺寸与结构设计计算1）低速轴上的功率P2,转速n2和转矩T2，，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料40Cr，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大5%～10%，且Ⅲ轴的最小直径显然是安装联轴器的直径。故取，。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足半联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。(b)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承30214，其尺寸为，故，考虑到还需安装档油环取，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度，取，因此，取。(c)取安装齿轮处的轴的直径；齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，取，则。因三根轴在箱体内的长度大致相等，取，。4）轴上零件的周向定位查机械设计表偏心轮的平键截面；联接圆柱齿轮的平键截面（2）强度校核计算1）求作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于30314型深沟球轴承，由手册中查得a=21mm。因此，轴的支撑跨距为根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面B是轴的危险截面。先计算出截面B处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FB截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。4）键的选择（a）采用圆头普通平键A型（GB/T1096—1979）连接，查机械设计表，联接偏心轮的平键截面；联接圆柱齿轮的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。3.4.3轴承及键的校核和寿命计算（1）输入轴的轴承1）按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承的预期寿命取为：L'h＝29200h由上面的计算结果有轴承受的径向力为Fr1=340.43N，轴向力为Fa1=159.90N，2）初步选择深沟球轴承6207，其基本额定动载荷为Cr=51.8KN，基本额定静载荷为C0r=63.8KN。3）径向当量动载荷动载荷为，查得，则有由eq\o\ac(○,a)式13-5得满足要求。（2）输入轴的键1）选择键联接的类型和尺寸带轮处选用单圆头平键，尺寸为2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为键的工作长度，合适（3）输出轴的轴承1）选择的深沟球轴承6212，尺寸为，基本额定动载荷。2）当量动载荷前面已求得，，，轴承1、2受到的径向载荷为：轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为：按机械设计查得3）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力验算。对于滚子轴承，。减速器的预定寿命，合适。（4）输出轴的键1）选择键联接的类型和尺寸偏心轮处选用单圆头平键，尺寸为圆柱齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度，，合适第四章其他结构及附件设计4.1珩磨头参数选择4.1.1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Lw∕Dw≥3；大孔l≥(1-1.6)Dw；小孔l≥(1∕2-1∕3)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0.15-0.25mm，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。4.1.2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0.15-0.25mm,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。具体可根据表面的表3.1选择合适的加工余量：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25～1250.03～0.10.01～0.04150～1750.08～0.160.025～0.05200～4000.12～0.20.04～0.064.1.3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：图图5.1珩磨油石的行程距离油石在孔两端的正常越程一般为：l1＝（1/3～1/5）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。4.2床身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床身零件，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]。床身的分类及特点a.铸造床身：主要材料是铸铁，有时也用铸钢或铸铝合金。铸造床身形状可以比较复杂，铸造工艺较成熟，毛坯重量较好。b.焊接床身：由钢板和型钢或锻件和型钢组合焊接而成。重量轻，生产周期短，单件小批量生产中常用。c.非金属床身：包括混凝土预应力床身，花岗岩床身或塑料床身。根据实际需要气缸珩磨机常用铸造床身，材料为HT200[17]。铸造床身实际要求铸造床身结构设计时应综合考虑各种因素，既要保证工作性能，又工艺性能好，设计准则包括三方面的要求：a.刚度：床身的刚度包括静刚度和动刚度，静刚度限制外力作用下的变形量，动刚度主要是指床身的抗振能力及抗热变形能力。b.强度：要求在最大的外载荷（包括突然性载荷）作用下，保证床身不出现损坏，床身的强度包括静强度和疲劳强度。c.稳定性：包括结构稳定性和精度稳定性。除此之外，还应特别注意床身连接时的形位误差，力求稳定的同时，保证工件的加工精度。4.3缸套绗磨夹具的设计4.3.1缸套绗磨定位装置缸套绗磨时采用定位座定位，定位座结构如下图：4.3.2缸套绗磨夹紧装置缸套绗磨时采用杠杆型螺旋夹紧装置夹紧，结构如下图示：4.4液压系统的设计4.4.1珩磨机液压系统的特点是在行程中压力变化很大，所以在行程中不同阶段保证达到规定的压力是系统设计中首先要考虑的。确定珩磨机的液压系统方案时要重点考虑下列问题：（1）快速行程方式珩磨机液压缸的尺寸较大，在快速下行时速度也较大，大流量的油液如果由液压泵供给；则泵的容量会很大。珩磨机常采用的快速行程方式可以有许多种，本机采用自重快速下行方式。因为压力机的运动部件的运动方向在快速行程中是垂直向下，可以利用运动部件的重量快速下行；在压力机的最上部设计一个充液筒（高位油箱），当运动部件快速下行时高压泵的流量来不及补充液压缸容积的增加，这时会形成负压，上腔不足之油，可通过充液阀、充液筒吸取。高压泵的流量供慢速珩磨和回程之用。此方法的优点为不需要辅助泵和能源，结构简单；其缺点为下行速度不易控制，吸油不充分将使升压速度缓慢，改进的方法是使充液阀通油断面尽量加大，另外可在下腔排油路上串联单向节流阀，利用节流造成背压，以限制自重下行速度，提高升压速度。（2）减速方式珩磨机的运动部件在下行行程中快接近制件时，应该由快速变换为较慢的珩磨速度。减速方式主要有压力顺序控制和行程控制两种方式；压力顺序控制是利用运动部件接触制件后负荷增加使系统压力升高到一定值时自动变换速度；某些工艺过程要求在运动部件接触制件前就必须减速，本例珩磨轴瓦工艺就有这个要求，这时适合选用行程减速方式。本系统拟选用机动控制的伺服变量轴向柱塞泵（CCY型）作动力源，液压泵的输出流量可由行程挡块来控制，在快速下行时，液压泵以全流量供油，当转换成工作行程（珩磨）时，行程挡块使液压泵的流量减小，在最后20mm内挡块使液压泵流量减到零；当液压缸工作行程结束反向时，行程挡块又使液压泵的流里恢复到全流量。（3）珩磨压力及保压在珩磨行程中不同阶段的系统压力决定于负载，为了保证安全，应该限制液压系统的最高压力，本系统拟在变量泵的压油口与主油路间并联一只溢流阀作安全阀用。有时珩磨工艺要求液压缸在珩磨行程结束后保压一定时间，保压方法有停液压泵保压与开液压泵保压两种，本系统根据压机的具体情况拟采用开液压泵保压；此法的能量消耗较前一种大。但系统较为简单。（4）泄压换向方法珩磨机在珩磨行程完毕或进入保压状态后，主液压缸上腔压力很高，此时由于主机弹性变形和油液受到压缩，储存了相当大的能量。工作行程结束后反向行程开始之前液压缸上腔如何泄压（控制泄压速度）是必须考虑的问题，实践已证明，若泄压过快，将引起剧烈的冲击、振动和惊人的声音，甚至会因液压冲击而使元件损坏。此问题在大型珩磨机中愈加重要。各种泄压方法的原理是在活塞回程之前，当液压缸下腔油压尚未升高时，先使上腔的高压油接通油箱，以一定速度使上腔高压逐步降低。本例采用带阻尼状的电液动换向阀，该阀中位机能是H型，控制换向速度，延长换向时间，就可以使上腔高压降低到一定值后才将下腔接通压力油（见图1.5）。此法最为简单，适合于小型压机。4.4.2（1）绘图液压原理图在以上分析的基础上，拟定的液压系统原理图如图1.5所示。图1.5珩磨机液压系统原理图4.4.3(1)液压泵的选择由工况图可知，整个工作循环过程中液压缸的最大工作压力为2.0MPa。选取油路总压力损失为0.3MPa。则泵的最大工作压力为：其次确定液压泵的最大供油量，液压缸所需的最大流量为38.2L/min，若取系统泄漏系数K=1.05，则泵的流量为：根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用YB1-6.3/6.3型的双联齿轮泵，其额定压力为6.3Mpa，容积效率η=0.85，总效率，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力和输出流量求出由于液压缸在快退时输入功率最大，如果取泵的效率为QUOTE，这时驱动液压泵所需电动机功率为根据此数据查阅电动机产品目录，选择Y90S-6型电动机，其额定功率QUOTE，额定转速QUOTE。(2)液压阀及辅助元件的选择1）阀的规格根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%以内的短时间过流量。2）阀的型式，按安装和操作方式选择。表3-7液压元件型号及规格（GE系列）序号名称通过流量型号及规格1滤油器11.47XLX-06-802齿轮泵9.75CB-503单向阀4.875AF3-Ea10B4外控顺序阀4.875XF3-10B5溢流阀3.375YF3-10B6三位四通电磁换向阀9.7534EF3Y-E10B7单向顺序阀11.57AXF3-10B8液控单向阀11.57YAF3-Ea10B9二位二通电磁换向阀8.2122EF3-E10B10单向调速阀9.75AQF3-E10B11压力表Y-100T12压力表开关KF3-E3B13柴油机Y90S-6(3)蓄能器的选择根据蓄能器在液压系统中的功用，确定其类型和主要参数。1）液压执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油，其有效工作容积为

式中A—液压缸有效作用面积（m2）；

l—液压缸行程（m）；

K—油液损失系数，一般取K=1.2；

QP—液压泵流量（m3/s）；

t—动作时间（s）2）作应急能源，其有效工作容积为：

式中——要求应急动作液压缸总的工作容积（m3）。有效工作容积算出后，根据有