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小型
陶瓷球
研磨机
结构设计
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小型陶瓷球研磨机的结构设计含7张CAD图,小型,陶瓷球,研磨机,结构设计,CAD
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摘 要研磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。本次设计的小型陶瓷球研磨机用于研磨加工直径为16mm的陶瓷球。本次设计首先，通过对陶瓷球研磨机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了其设计方案；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制图软件绘制了研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：陶瓷球，研磨机，摩擦轮传动，齿轮传动AbstractGrinding machine is a kind of grinding machine which uses abrasive tools coated or embedded to grind the workpiece surface. It is mainly used for grinding high precision planes, inner and outer cylindrical surfaces, conical surfaces, spherical surfaces, threaded surfaces and other profiles in workpieces. The small-sized ceramic ball grinder designed in this paper is used for grinding ceramic balls with diameter of 1-6 mm.Firstly, through the analysis of the structure and principle of the ceramic ball grinder, the design scheme is put forward on the basis of the analysis; then, the main technical parameters are calculated and selected; then, the main parts are designed and checked; finally, the assembly drawing and the main parts drawing of the grinder are drawn by AutoCAD drawing software.Through this design, we have consolidated our professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, etc. We have mastered the design method of common mechanical products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance to our future work and life.Key words: Ceramic Ball, Grinder, Friction Wheel Drive, Gear DriveIV目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1研究背景及意义11.2研磨机简介11.3国内外研究及发展现状2第2章 总体设计42.1设计要求42.2研磨机原理分析42.3方案设计42.4总体参数选择及计算52.4.1选择电动机52.4.2动力参数计算6第3章 传动机构设计83.1 摩擦轮传动设计83.1.1摩擦轮材料的选择83.1.2摩擦轮结构设计83.2齿轮传动设计83.2.1选精度等级、材料和齿数83.2.2按齿面接触疲劳强度设计83.2.3按齿根弯曲强度设计103.2.4几何尺寸计算113.2.5验算113.3轴的设计与校核123.3.1输入轴123.3.2中间轴的设计143.3.3主轴的设计173.4轴承的选择与校核203.4.1输入轴上轴承203.4.2中间轴上轴承213.4.3主轴的轴承校核213.5键的选择与校核233.5.1输入轴上键233.5.2中间轴上键233.5.3主轴上键233.6联轴器的选用243.7 箱体设计243.8 润滑部分的选择25第4章 研磨装置设计264.1 研磨盘设计264.2压紧机构设计264.2.1液压缸选择264.2.2压紧支座的设计274.3研磨辅料的选用274.3.1研磨材料的选择274.3.2磨粒的选择284.3.3加工液28总 结29参考文献30致 谢31小型陶瓷球研磨机的结构设计第1章 绪论1.1研究背景及意义陶瓷材料例如陶瓷、白宝石单晶、微晶玻璃等以优良特性得到广泛的应用。微晶玻璃用于天文望远镜、光学透镜、火箭和卫星的结构材料等，而且同时可以作标准米尺；白宝石因为其良好的透光性和耐磨性等特点用于激光器的反射镜和窗口、异质外延生长的半导体材料或金属材料的基片等。对陶瓷材料进行超精密加工方法的研究，将其进一步扩大应用范围并且提高其使用性能。 由于微晶玻璃中无数微小品粒的存在、白宝石硬度高，大都认为很难得到超光滑高平面度的表面。通常的光学研磨机都是动摆式的，即工件相对于磨盘既转动，又沿一定的弧线摆动：工件在研磨的同时也不断地进行修整研磨模。但是，当研磨参数设定时，工件和研磨模的那个面形始终处于非收敛的变化中，即面形朝凹或凸的方向单调改变，不断检查面形，修改研磨参数，对操作员的技术水平要求很高。我们一般使用中国航空精密机械研究所研制的超精密研磨机CJY500进行实验。其上下主轴均为液体静压主轴，并且还能够实现研磨盘的超精密车削，平面度小于lm/500，用高精度的研磨盘来保证高精度的工件，不需要研磨中工件对其修整。当工件与锡磨盘定偏心、同方向、同转速运动时工件表面的材料除去相同，而且工件每个点在研磨盘周光滑高平面度的表面奠定了基础。研磨基本都是利用研磨剂使工件与研具进行单纯的对研而获得的高质量、高精度的加工方法。1.2研磨机简介研磨机（lapping machine）是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。研磨机的主要类型有圆盘式研磨机、转轴式研磨机和各种专用研磨机。研磨机控制系统以PLC为控制核心，文本显示器为人机对话界面的控制方式。人机对话界面可以就设备维护、运行、故障等信息与人对话；操作界面直观方便、程序控制、操作简单。全方位安全考虑，非正常状态的误操作无效。实时监控，故障、错误报警，维护方便。研磨是超精密加工中一种重要加工方法，其优点是加工精度高，加工材料范围广。但传统研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工质量不稳定等缺点，这使得传统研磨应用受到了一定限制。本项目解图1-1 小型研磨机决了传统研磨存在的绝大部分缺点，提高了研磨技术水平，在保证研磨加工精度和加工质量（达到了纳米级）的同时，还显著降低加工成本，提高加工效率，使研磨技术进一步实用化，有利于研磨技术的推广应用，促进了中国精密加工技术、先进制造技术的进步，增强中国在加工制造领域的竞争实力，特别是对振兴东北老工基地具有十分重要的现实意义。研磨机的主要类型有圆盘式研磨机、转轴式研磨机和各种专用研磨机。（1）圆盘式研磨机分单盘和双盘两种，以双盘研磨机应用最为普通。在双盘研磨机（见图双盘研磨机）上，多个工件同时放入位于上、下研磨盘之间的保持架内，保持架和工件由偏心或行星机构带动作平面平行运动。下研磨盘旋转，与之平行的上研磨盘可以不转，或与下研磨盘反向旋转，并可上下移动以压紧工件（压力可调）。此外，上研磨盘还可随摇臂绕立柱转动一角度，以便装卸工件。双盘研磨机主要用于加工两平行面、一个平面(需增加压紧工件的附件)、外圆柱面和球面（采用带V形槽的研磨盘）等。加工外圆柱面时,因工件既要滑动又要滚动，须合理选择保持架孔槽型式和排列角度。单盘研磨机只有一个下研磨盘，用于研磨工件的下平面，可使形状和尺寸各异的工件同盘加工，研磨精度较高。有些研磨机还带有能在研磨过程中自动校正研磨盘的机构。（2）转轴式研磨机由正、反向旋转的主轴带动工件或研具（可调式研磨环或研磨棒）旋转，结构比较简单，用于研磨内、外圆柱面。（3）专用研磨机依被研磨工件的不同，有中心孔研磨机、钢球研磨机和齿轮研磨机等。此外，还有一种采用类似无心磨削原理的无心研磨机，用于研磨圆柱形工件。1.3国内外研究及发展现状在国内外研磨的历史很悠长，比如：玉器和铜镜的制作；眼镜的应用、1360年的绘画上就有发现、在文艺复兴时期的望远镜和显微镜发明。现在，除了已经实现大批量生产透镜和棱镜外，其加工水平已能够完成光学镜面和保证高形状精度的光学平晶、平行平晶以及具有特定曲率的球面等标准件的加工。就实施超精密加工而言，在各种各样的加工方法中，研磨方法最为有力。为适应零件加工的要求，应该不断进行技术改造和开发新加工原理的超精密研磨技术。精密和超精密加工现在已经成为在国际竞争中取得成功的关键技术，许多现代技术产品需要高精度制造。发展尖端的技术和发展国防工业，发展微电子工业等都需要精密和超精密加工制造出来的仪器设备。当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代科技技术的前沿，也是明天技术的基础。现代机械工业之所以要致力加强提高加工精度，其主要的原因在于：提高制造精度后可有效的提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性；促进产品的小型化；增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。超精密加工技术发展至今天，已经获得重大的进展，超精密切削加工已不再是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题，而是成为一项包含内容极其广泛的系统工程。实现超精密加工，不仅需要超精密的机床设备和刀具，也需要超稳定的环境条件，还需要运用计算机技术进行实时监测，反馈和补偿。只有把各个领域的技术成就集结起来，才有可能实现超精密加工。根据我国的当前实际情况，参考国外的发展趋势，我国应开展超精密加工技术基础的研究，其主要内容包括以下五个方面：（1）超精密切削磨削的基本理论和工艺（2）超精密设备的精度，动特性和热稳定性（3）超精密加工精度检测及在线检测和误差补偿（4）超精密加工的环境条件（5）超精密加工的材料31第2章 总体设计2.1设计要求本次课题为小型陶瓷球研磨机的结构设计，要求是加工陶瓷球的直径为16mm，两研磨盘的最大压力为1KN，研磨速度为0-120rpm。2.2研磨机原理分析研磨机采用无级调速系统控制，可轻易调整出适合研磨各种部件的研磨速度。采用电气比例阀闭环反馈压力控制，可独立调控压力装置。上盘设置缓降功能，有效的防止薄脆工件的破碎。通过一个时间继电器和一个研磨计数器，可按加工要求准确设置和控制研磨时间和研磨圈数。工作时可调整压力模式，达到研磨设定的时间或圈速时就会自动停机报警提示，实现半自动化操作。研磨机变速控制方法，研磨加工有三个阶段，即开始阶段、正式阶段和结束阶段，开始阶段磨具升速旋转，正式阶段磨具恒速旋转，结束阶段磨具降速旋转，其特征在于，在研磨加工开始阶段，人为控制磨具转速的加速度从零由慢到快地增大，当磨具转速升到正式研磨速度的一半时，加速度的变化出现一个拐点，控制磨具转速的加速度由最大值由快到慢地减小，直到磨具转速达到正式的研磨速度，磨具转速的加速度降为零。利用固着磨料研磨的这一特点，根据工件磨具间的相对运动轨迹密度分布，合理地设计磨具上磨料密度分布，以使磨具在研磨过程中所出现的磨损不影响磨具面型精度，从而显著提高工件的面型精度，并且避免修整磨具的麻烦。在平面固着磨料研磨中，磨具的旋转运动是主运动，工件的运动是辅助运动。在大部分情况下，工件是浮动压在磨具上，其运动规律是未知的。因此，要对工件受力进行分析，才能求出其受力状态及运动规律。取工件为整个研磨系统的分离体，建立工件受力平衡微分方程，求解该方程就能得到工件的运动规律。研磨篮式研磨机继承了篮式研磨机分散研磨两道工序在一台机器、一道工序上实现的特点，同时还可以作为分散机单独使用(当分散盘在工作位置，研磨篮未下降时)。对于需要研磨的物料，又可以实现先分散后研磨的功能(当研磨篮下降到工作位时，可对物料进行高效率的精研磨)。2.3方案设计根据设计要求本次设计的小型陶瓷球研磨机由1-底座、2-电机、3-摩擦轮传动机构、4-无级变速操作机构、5-齿轮传动机构、6-下部转动研磨盘、7-上部研磨压盘、8压紧机构等组成；总体方案简图如下图示。1-底座、2-电机、3-摩擦轮传动机构、4-无级变速操作机构5-齿轮传动机构、6-下部转动研磨盘、7-上部研磨压盘、8压紧机构图2-2 小型陶瓷球研磨机方案简图2.4总体参数选择及计算2.4.1选择电动机（1）选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷冲击不大，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）电动机容量的选择小型陶瓷球研磨机在动力方面的优点就是配套动力小，目前市场上小型研磨机约需配置1KW的动力，电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计手册表19-1选取电动机额定功率为1.5kw。 （3）电动机转速的选择研磨速度为0-120rpm，为无级变速，设计计算时按照最大转速120r/min进行。齿轮传动推荐的传动比为：摩擦轮传动推荐的传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为750、1000、1500r/min。综合考虑经济性，选用同步转速1000r/min的电机。综合上述（1）（2）（3）电机型号为Y100L-6，满载转速，功率1.5。2.4.2动力参数计算（1）传动装置传动比1）传动比为：2）传动比取摩擦轮传动的传动比为：则齿轮传动的传动比为：（2）各轴的转速1轴 2轴 ；3轴 ；（3）各轴的输入功率1轴 ；2轴 ；3轴 ；（4）各轴的输入转矩1轴 ；2轴 ；3轴 ；第3章 传动机构设计3.1 摩擦轮传动设计摩擦轮传动是两个相互压紧的滚轮，通过接触面间的摩擦力传递运动和动力的。由于结构简单、制造容易、运动平稳、噪声低，过载可以打滑，以及能连续连续平滑地调节其传动比，因而有较大的应用范围，成为无级变速的主要元件。但由于在运转过程中有滑动，影响从动轮的旋转精度，传动效率较低，作用在轴和轴和轴承上的载荷大，多用于中小功率传动。3.1.1摩擦轮材料的选择由于摩擦轮实现纸箱的进与退，制造摩擦轮的材料应该是：弹性模量大、摩擦系数高，接触疲劳强度和耐磨性好，吸湿小，价廉并易于加工，可以选用GCr15。3.1.2摩擦轮结构设计本研磨机采用圆柱摩擦轮传动，其运动简图如3-1下；图3-1摩擦轮传动示意图3.2齿轮传动设计3.2.1选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表6.1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。选小齿轮齿数大齿轮齿数取783.2.2按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即1） 确定公式各计算数值（1）试选载荷系数（2）计算小齿轮传递的转矩（3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数（4）由表6.3查得材料的弹性影响系数（5）由图6.14按齿面硬度查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）由式6.11计算应力循环次数（7）由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 （8）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1，安全系数为S=1，由式10-12得（9）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值计算圆周速度v计算齿宽b计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高计算载荷系数K根据，7级精度，查得动载荷系数假设，由表查得由于载荷平稳，由表5.2查得使用系数由表查得查得故载荷系数（10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得（11）计算模数3.2.3按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的计算数值由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数为S=1.3，由上式得计算载荷系数（2）查取齿形系数由表6.4查得（3）查取应力校正系数 由表6.4查得（4）计算大小齿轮的，并比较 大齿轮的数据大（5）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数1.67mm，圆整取标准值m2mm并按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数取3.2.4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距 （3）计算齿宽宽度取45mm3.2.5验算 合适结果如下：序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z22，862模数m2mm3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3.3轴的设计与校核3.3.1输入轴（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45钢，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510，且高速轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，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6206，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=50mm。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，联接联轴器的平键截面。（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=52，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6206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45Cr，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/T 10961979）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。3.3.2中间轴的设计 (1)材料的选择 由表16.1 查得 用45号钢，进行调质处理， 由表16.3得 (2)估算轴的最小直径 根据表11.6，取=112为取值范围 估算轴的直径：因为轴上开有两个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大5%10%考虑到与联轴器配合，查设计手册 轴段上有联轴器需要定位，因此轴段应有轴肩 轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 轴段 轴段按弯扭合成强度校核轴颈圆周力 径向力水平 垂直 合成当量弯矩 校核 绘制轴的受力简图 绘制垂直面弯矩图 轴承支反力：FAY=FBY=Fr1/2=540.2NFAZ=FBZ=/2=406.6N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为：MC1=FAyL/2=16.9Nm绘制水平面弯矩图图7-1截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=406.662.5=12.7Nm绘制合弯矩图MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1Nm绘制扭矩图转矩：T= TI=20.33Nm校核危险截面C的强度由教材P373式（15-5）经判断轴所受扭转切应力为脉动循环应力,取=0.6, 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表15-1查得,因此,故安全。该轴强度足够。3.3.3主轴的设计（1）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45钢，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510，且轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，取。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册选用HL3型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为630N.m。半联轴器的孔径为35mm，故取；半联轴器长度为，半联轴器与轴配合的毂孔长度。（2）轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案2）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，-轴段左端需制出轴肩，故取-段的直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上面而不压在轴的端面上，故-段的长度应比L1略短一些，现取。(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，故选用单列圆锥滚子轴承。根据，查机械设计师手册（软件版）选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32010，其尺寸为，故，而，滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度，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50mm，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、两轴在箱体内的长度大致相等，取， 。（3）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接联轴器的平键截面；联接圆柱齿轮的平键截面轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明-2150与滚动轴承30310配合-1252与套筒配合-4855与大齿轮以键联接配合，套筒定位-1260轴环-60-2150与滚动轴承30310配合-4542与端盖配合，做联轴器的轴向定位-8035与联轴器键联接配合总长度285.5mm（4）求轴上的载荷 对于30210型圆锥滚子轴承，载荷水平面垂直面支反力FFNV1=823N弯矩M总弯矩扭矩T（5）按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即安装齿轮处，取，轴的计算应力：前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计， 查得，因此，安全。计得：，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图所示。3.4轴承的选择与校核3.4.1输入轴上轴承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：Lh29200h。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=159.90N2）初步选择滚动轴承型号为6204，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 满足要求。3.4.2中间轴上轴承在设计中间齿轮轴时选用的轴承为30205型圆锥滚子轴承,由手册查得(1)由滚动轴承样本可查得,轴承背对背或面对 面成对安装在轴上时,当量载荷可以按下式计算:1)当 2)当 ,且工作平稳,取,按上面式(2)计算当量动载荷,即(2)计算预期寿命(3)求该轴承应具有的基本额定动载荷故选择此对轴承在轴上合适.3.4.3主轴的轴承校核（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：Lh29200h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6208，其基本额定动载荷为Cr=51.8KN，基本额定静载荷为C0r=63.8KN。（3）当量动载荷前面已求得，轴承1、2受到的径向载荷为：Fr1=FNH12+FNV12=1900.32+8232=1123N轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程师手册-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。3.5键的选择与校核3.5.1输入轴上键1）选择键联接的类型和尺寸输入轴处选用单圆头平键，尺寸为圆锥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，合适3.5.2中间轴上键在设计时选用平键联接,尺寸为,键长度为63mm键的工作长度键的工作高度得键联接许用比压故选用此键合适.3.5.3主轴上键1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，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，合适3.6联轴器的选用根据前面计算，输入轴直径：查机械手册，根据轴径和计算转矩选用弹性柱销联轴器： 联轴器转矩计算 查表课本14-1， K=1.3，则启动载荷为名义载荷的1.25倍，则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选择联轴器型号为选用HL3（J1型）弹性柱销联轴器，其允许最大扭矩T=630,许用最高转速 n=5000，半联轴器的孔径d=35，孔长度l=60mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=82。3.7 箱体设计箱体是支承和固定轴系部件、保证传动零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，因此，应具有足够的强度和刚度。为提高箱体强度，采用铸造的方法制造。为便于轴系部件的安装和拆卸，箱体采用剖分式结构，由箱座和箱盖组成，剖分面取轴的中心线所在平面,箱座和箱盖采用普通螺栓连接，圆柱销定位。箱体是支承和固定轴系部件、保证传动零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，因此，应具有足够的强度和刚度。为提高箱体强度，采用铸造的方法制造。首先保证足够的箱体壁厚，箱座和箱盖的壁厚取。其次，为保证箱体的支承刚度，箱体轴承座处要有足够的厚度，并设置加强肋，且选用外肋结构。为提高轴承座孔处的联接刚度，座孔两侧的连接螺栓应尽量靠近（以避免与箱体上固定轴承盖的螺纹孔干涉为原则）。为提高联接刚度，在轴承座旁联接螺栓处做出凸台，要有一定高度，以留出足够的扳手空间。由于减速器上各轴承盖的外径不等，各凸台高度设计一致。 另外，为保证箱座与箱盖的联接刚度，箱盖与箱座联接凸缘应有较大的厚度。为保证箱体密封，除箱体剖分面联接凸缘要有足够的宽度外，合理布置箱体凸缘联接螺栓，采用对称均匀布置，并不与吊耳、吊钩和定位销等发生干涉。3.8 润滑部分的选择研磨机的主要润滑点是主轴承。主轴承润滑：主轴承的润滑极其重要，润滑不良将导致机体损坏。中小型球磨机的润滑方式一般有如下两种：（1）自动循环油润滑这种润滑是用油泵将油从油箱中吸出，通过油管送至润滑点，然后经回油管流入油箱。其优点是油量充足，并可起到冷却作用。但由于供油系统很难保证所要求的密封程度，而屡次发生回油管阻塞现象，造成润滑油处泄，而使检修频繁，浪费严重。因此，一些铁选厂已把自动循环润滑改为毛线润滑5。（2）毛线润滑此种润滑结构简单，克服了自动润滑的弊病，工作可靠，维护容易，还可节约润滑油，但增加了加油次数。现场使用证明此种润滑效果较好。因此采用毛线润滑主轴承。润滑油冬用HJ-3D，夏用HJ-4D。我所选用的球磨机的利用稀油润滑，直接加入轴承部，润滑油用挡板中的密封圈密封于轴承作用部位10。第4章 研磨装置设计4.1 研磨盘设计设计要求要求加工陶瓷球的直径为16mm，为适用不同直径的陶瓷球直径的研磨，把下部转动研磨盘设计成采用凹槽形式分成6个研磨区的盘式结构，分别用于研磨01mm、12mm、23mm、34mm、45mm、56mm的陶瓷球，各研磨区再粘贴研磨块。上部研磨压盘则设计出阶梯状，也分成6个阶梯，每个阶梯间相差1mm高度，结构如下图：图4-1研磨盘4.2压紧机构设计4.2.1液压缸选择根据设计要求压紧压力为1KN，为方便去放工件，取两研磨盘间距为150mm，因此选定液压缸行程为180mm。（1）系统压力选定载荷不太高，参考设计手册，初步确定系统工作压力为2.5MPa。（2）确定油缸的活塞及活塞杆直径最大载荷为25kN，此时缸的回油流量虽经节流阀，但流量极小，故背压视为零，则其活塞直径为考虑到摩擦及压力损失等因素活塞直径应适当加大，行程为180mm，结合油缸行程标准系列取油缸行程。活塞杆直径为：D=（0.50.850mm=2540mm，取油缸杆直径标准系列36mm。综上选用压紧液压缸参数为：活塞直径D=50mm，活塞杆直径d=36mm，行程l=180mm。4.2.2压紧支座的设计压紧支座采用HT150材料，L型结构，用螺栓与箱体连接。4.3研磨辅料的选用4.3.1研磨材料的选择常用的研磨盘材料及部分使用实例见表3-2。常用的研磨盘材料有铸铁、玻璃、陶瓷等。研磨盘是用于涂敷或嵌入磨料的载体，是磨粒发挥切削作用，同时又是研磨表面的成形工具。研磨盘本身在研磨工程中与工件是相互修整的，研磨盘本身的几何精度按一定程度“复印”到工件上，故要求研磨盘的加工面又高的几何精度。对研具的要求主要有：（1）材料硬度一般比工件材料低，组织均匀致密、无杂质、异物、裂纹和缺陷，并有一定的磨料嵌入性和浸含性。（2）结构合理，有良好的刚性、精度保持性和耐磨性。其工作表面应具有较高的几何精度。（3）排屑性和散热性好。表4-1 研磨盘材料及部分使用实例分类对象材料部分使用实例硬质材料金属铸铁、碳钢、工具钢一般材料研磨非金属玻璃、陶瓷化合物半导体材料研磨天然树脂松脂、油、蜜蜡、树脂光学玻璃研磨、光学结晶研磨合成树脂硬质发泡聚氨酯、PMMA、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯橡胶光学玻璃研磨、一般材料研磨天然皮革麂皮金属研磨人工皮革软质发泡聚氨酯、氟碳树脂发泡体硅晶片研磨、化合物半导体研磨纤维非织布、织布纸金属材料研磨、一般材料研磨木材桐、杉、柳金属模研磨为了获得良好的研磨表面，有时需在研具表面上开槽。槽的形状有放射状、网格状、同心圆状和螺旋状等，如图4-2所示。槽的形状、宽度、深度和间距等根据工件材料质量、形状及研磨面的加工精度来选择。在研具表面开槽有如下的效果：（1）可在槽内存储多余的磨粒，防止磨料堆积而损伤工件表面。（2）在加工中作为向工件供给磨粒的通道。（3）作为及时排屑的通道，防止研磨表面被划伤。图4-2 常用研磨盘的开槽形式实体图4.3.2磨粒的选择磨粒按硬度可分为硬磨粒和软磨粒两类。研磨用磨粒具有下列性能：（1）磨粒形状、尺寸均匀一致。（2）磨粒能适当的破碎，使切刃锋利。（3）磨粒熔点要比工件熔点高。（4）磨粒在加工液中容易分散。4.3.3加工液研磨研磨加工液通常由基液（水性或油性）、磨粒、添加剂三部分组成，作用是供给磨粒、排屑、冷却和润滑。对加工液有以下要求：（1）能有效地散热，以避免研具和工件表面热变形。（2）粘性低，以提高磨料的流动性。（3）不会污染工件。（4）化学物理性能稳定，不因放置或温升而分解变质。（5）能较好地分散磨粒。研磨研磨时，伴随有发热，除了工件和研具因温度上升而发生形变。难以进行高精度研磨外，在局部的磨粒作用点上也会产生相当高的温度，使加工变质层深度增加。适当地供给加工液，可以保证研具有良好的耐磨性和工件的形状精度及较小的加工变质层。添加剂的作用是放置或延缓磨料沉淀，并对工件发挥化学作用以提高研磨研磨加工效率和质量。总 结毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的学习机会，通过这次对小型陶瓷球研磨机理论知识和实际设计的相结合，锻炼了我的综合运用所学专业知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范能力以及其他专业知识水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的
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