行星齒輪球面磨專機(jī)-說明書

1、目錄1 前言11.1 本課題的來源、基本前提條件和技術(shù)要求11.2 本課題要解決的主要問題和設(shè)計(jì)總體思路11.3 預(yù)期的成果及其理論意義22 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀介紹33 總體方案論證44 具體設(shè)計(jì)說明54.1 零件加工工藝設(shè)計(jì)54.1.1零件的工藝性審查審查54.1.2毛坯的選擇54.1.3所需功率84.1.4 生產(chǎn)能力94.2 砂輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)94.3 夾具的設(shè)計(jì)124.4 軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算124.5 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)134.6 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度校核144.7 滾動(dòng)軸承類型的選擇154.8 軸承的潤滑164.9 預(yù)期效果165 結(jié)論17參考文獻(xiàn)18致謝19行星齒輪球面磨專機(jī)摘要：后橋差速器

2、行星齒輪在汽車中使用的相當(dāng)廣泛，汽車配件廠現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)無法滿足這種需求，因此設(shè)計(jì)專用的機(jī)床加工該零件有著相當(dāng)?shù)闹匾?。本課題所設(shè)計(jì)的行星齒輪球面磨專機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安全、可靠、操作輕松、運(yùn)行平穩(wěn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定使用和維護(hù)方便、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪球面磨專機(jī)是根據(jù)球面磨削原理來設(shè)計(jì)的。球面磨削與普通的平面磨削有著很大的區(qū)別，有著較高的技術(shù)要求。要加工一個(gè)球面，零件需要進(jìn)行兩種運(yùn)動(dòng)，即公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)。同時(shí)砂輪在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)做X向運(yùn)動(dòng)。本課題設(shè)計(jì)就是采用這種加工方式，該方式的優(yōu)點(diǎn)在于能同時(shí)加工多個(gè)零件，能夠很好的保證零件的加工質(zhì)量，對(duì)于工人的操作技術(shù)要求不高，只要稍加培訓(xùn)即可。本設(shè)計(jì)采用

3、的是人工上下料，人工加緊。為了提高生產(chǎn)效率，在將來的改進(jìn)中可以從這幾個(gè)方面加以改進(jìn)。這也是本設(shè)計(jì)的不足之處。關(guān)鍵詞：行星齒輪；球面；磨削；專機(jī)Design of the grinder for planet gear spherical surfaceAbstract：The car differential planet gear of rear axle has been used in the automobile widely. The existing production equipment motor vehicle parts plant is already unable t

4、o satisfy this kind to need. Therefore, it is very important to design the special-purpose engine. This topic designs the planet gear spherical surface rubs the special plane to have simple structure, The simple job safety, reliable, the relaxed operation, the steady movement, the stable product qua

5、lity are the obvious advantages compared to other machines. The production is also improved.The planet gear spherical grinder is according to the spherical surface is designed. The spherical grinder is different to normal ones. It has advanced technology. If cut a spherical surface, the components n

6、eeds to carry on two kind of movements, namely revolution and rotation. Simultaneously, the grinding wheel high speed is revolving while axis transports. It selects this processing way this method to simultaneously cut many components which can the very good guarantee components processing quality,

7、not require workers high operation specification method.This design uses is feed by hand. In order to improve the production efficiency, will also be allowed to perform in the future improvement from these aspects to improve. Keywords：The planet gear; spherical surface; special machine1 前言本課題是根據(jù)某汽車后

8、橋差速器行星齒輪來設(shè)計(jì)球面磨專用機(jī)床。 以往的球面磨專用機(jī)床結(jié)構(gòu)存在一些不是很合理的地方，且其磨削效率及產(chǎn)品質(zhì)量不是很高。通過本課題一些改進(jìn)，達(dá)到令人滿意的效果 。1.1 本課題的來源、基本前提條件和技術(shù)要求A本課題的來源：在某汽車配件廠的生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)行星齒輪差速器的球面部分在通用機(jī)床上很難加工，即使可以加工出出來也要耗費(fèi)大量時(shí)間，生產(chǎn)率， 極其低下，而生產(chǎn)出的產(chǎn)品也往往不合格，造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，滿足不了現(xiàn)在的企業(yè)需求。本課題的設(shè)想是經(jīng)過一些改造，改進(jìn)其原本的缺點(diǎn)，提高效率，盡量滿足汽車配件廠生產(chǎn)的需要。B要完成本課題的基本前提條件是：在保證雙工位或多工位的情況下，使行星齒輪球面磨機(jī)床得到合

9、理的改進(jìn)，確定一個(gè)最佳的方案。C技術(shù)要求：a. 加工時(shí)該工件的主軸孔呈臥式水平安置；b. 工作節(jié)拍：鑒于被加工工件的加工質(zhì)量要求，本專機(jī)的工作節(jié)拍擬在由保證質(zhì)量的前提下選取的最高生產(chǎn)率決定；c. 加工時(shí)由操作員在專機(jī)磨夾具上人工上料自動(dòng)定位自動(dòng)夾緊專機(jī)對(duì)工件球面進(jìn)行磨削加工加工完后工件被自動(dòng)松開由操作員將工件取下并裝上下一個(gè)工件。整個(gè)操作是在全速運(yùn)轉(zhuǎn)下連續(xù)進(jìn)行；d. 加工后，工件球面R49對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣板的間隙允差為0。050；e. 加工后，工件球面R49對(duì)D表面的跳動(dòng)允差為0。080；f. 專機(jī)工作安全、可靠，操作輕松，運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，維護(hù)方便；g. 專機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，裝料高度為800mm左右

10、。1.2 本課題要解決的主要問題和設(shè)計(jì)總體思路A.本課題解決的主要問題：首先原來的行星齒輪的加工以住要是依靠通用機(jī)床生產(chǎn)，但該零件是要求大規(guī)模批量生產(chǎn)的，這樣造成一系列的不良后果。第一，生產(chǎn)效率低下，且用通用機(jī)床加工是一種對(duì)資源的巨大浪費(fèi)。第二，加工該零件需要極其熟練的工人，普通工人可能無法加工生產(chǎn)，這樣就要對(duì)經(jīng)濟(jì)效益造成很大的影響。通過專機(jī)研究設(shè)計(jì)，一臺(tái)專機(jī)的生產(chǎn)價(jià)格不高且易與加工該種零件，可以同時(shí)雙工位24小時(shí)連續(xù)不斷生產(chǎn)，零件的質(zhì)量也可以得到保證 B.本課題的設(shè)計(jì)總體思路：采用零件自轉(zhuǎn)并且同時(shí)公轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)來達(dá)到加工球面的要求。零件通過彈簧夾頭固定在工作態(tài)上，工作臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過扇齒輪與零

11、件的嚙合產(chǎn)生零件自轉(zhuǎn)。砂輪進(jìn)過磨頭，皮帶輪由電機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)。磨頭與電機(jī)被固定在機(jī)座上通過燕尾與機(jī)架連在一起，可以進(jìn)行左右移動(dòng)，達(dá)到調(diào)整的目的。1.3 預(yù)期的成果及其理論意義通過行星齒輪球面磨專機(jī)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)以及對(duì)其傳動(dòng)和內(nèi)部進(jìn)行改造，可以有效的降低成本，提高生產(chǎn)時(shí)間利用率，提高生產(chǎn)效率，從而達(dá)到增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于汽車的需求量也越來越大。由此導(dǎo)致汽車零件的需求也大大增加，而質(zhì)量要求也提高了。但是，汽車配件廠現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)無法滿足這種需求。因此，必須迅速的解決這一問題，提高專用零件的生產(chǎn)效率。現(xiàn)代行星齒輪球面磨專機(jī)向系列化，多功

12、能化和高性能方向發(fā)展。國內(nèi)現(xiàn)有的行星齒輪球面磨專機(jī)的生產(chǎn)已經(jīng)日趨繁榮。行星齒輪球面磨專機(jī)能夠同時(shí)一次性加工多個(gè)零件。節(jié)約了大量的人力和時(shí)間，同時(shí)增加了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，等等。總之國內(nèi)的行星齒輪球面磨專機(jī)主要是為了適應(yīng)汽車零件的生產(chǎn)而研發(fā)的。它是通過零件的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)球面的加工。在國外，行星齒輪球面磨專機(jī)生產(chǎn)主要集中在美國、日本和德國等地區(qū)，其汽車發(fā)展極為迅速，行星齒輪球面磨專機(jī)也正在向數(shù)控等方面發(fā)展。由于在美國、日本和德國等地區(qū)的汽車都采用流水線生產(chǎn)，對(duì)于行星齒輪差速器需求也非常之巨大。但考慮到原材料以及生產(chǎn)成本的問題。對(duì)于行星齒輪差速器這種加工精度要求不高，技術(shù)含量低的零件慢慢向我國等

13、地購買，所以，其市場(chǎng)需求是相當(dāng)巨大的。我認(rèn)為在未來的幾年中國內(nèi)球面磨專機(jī)的需求也必將得到提升。目前，國內(nèi)的主要加工是靠通用機(jī)床，所以研究設(shè)計(jì)該機(jī)床有一定的價(jià)值。 3 總體方案論證 行星球面磨專機(jī)的基本原理：球體的加工條件，受機(jī)床結(jié)構(gòu)的限制，普通機(jī)床磨削普通球面零件，更無法磨削高精密的球面。但是如果實(shí)現(xiàn)繞X軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)，同時(shí)也饒球體Z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)即可滿足零件的加工要求。本設(shè)計(jì)是通過零件的公轉(zhuǎn)來帶動(dòng)自轉(zhuǎn)，這樣就剩下了一個(gè)電機(jī)。使整個(gè)機(jī)器的結(jié)構(gòu)更加的緊湊，也節(jié)省了能源的消耗，降低了成本。而對(duì)于砂輪只進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)，砂輪通過磨頭來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由于砂輪在工作中會(huì)不斷的磨損，所以需要不斷的調(diào)整砂輪與工件的位置。

14、故本設(shè)計(jì)使用燕尾來實(shí)現(xiàn)砂輪機(jī)座的左右運(yùn)動(dòng)。電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)。最終來實(shí)現(xiàn)零件的加工。如圖3-1 所示，零件以中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖3-1公轉(zhuǎn)圖4具體設(shè)計(jì)說明4.1 零件加工工藝設(shè)計(jì)4.1.1 零件的工藝性審查A零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)行星齒輪差速器如設(shè)計(jì)任務(wù)書所視。該零件是某型號(hào)汽車后橋差速器的一個(gè)零件其主要形狀類似與錐型齒輪。在后橋差速器中主要用與調(diào)整方向減少力的沖擊作用。通過零件上齒輪的變化，從而實(shí)現(xiàn)汽車的小范圍變速。 零件的主要工作面為要加工的球面，齒輪嚙合面，以及主要配合面為內(nèi)孔18 +0005 孔和零件的做端面。零件的形狀較為特殊，屬于特型零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于后橋差速器在工作時(shí)承受一定的力，

15、因此要有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性。B主要技術(shù)要求零件圖上的主要技術(shù)要求為：（1）滲碳層深度0.91.3mm；齒面硬度HRC 5863;心部硬度HRC3348 （2）工件球面R49對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣板的間隙允差為0。050；工件球面R49對(duì)D表面的跳動(dòng)允差為0。080；（3）不得有尖角毛刺（4）其余技術(shù)要求按汽204-63規(guī)定。C加工表面及其要求a.18 +0005 孔：孔徑18 +0005 ，倒角1mm*45，表面粗糙度Ra0.8m。b.零件左端面：保證尺寸20，表面粗糙度Ra12.5m。 c.3孔：垂直于齒根D零件材料零件材料為38CrMnTi，是合金鋼，可以進(jìn)行熱處理，以獲得所需要的機(jī)械能。4.1.2

16、 毛坯的選擇A確定毛坯的類型及制造方法由于零件材料為38CrMnTi，零件形狀不規(guī)則，因此選用鍛造毛坯。由于零件屬于大批量生產(chǎn)，零件尺寸輪廓不大所以選用鍛打機(jī)器制造。B確定毛坯的形狀、尺寸及公差 毛坯的形狀尺寸如毛坯圖所示。其主要形狀為圓柱狀。C確定毛坯的技術(shù)要求 a.鍛件無明顯鍛造缺陷；b.機(jī)加工前正火，消除內(nèi)應(yīng)力。根據(jù)零件圖所示的零件結(jié)構(gòu)形狀繪制毛坯圖，在各加工表面留加工余量，繪制的毛坯圖如附錄所示。D.基準(zhǔn)選擇由零件圖所示圖上多數(shù)尺寸及形位公差以18 +0005 孔及其左端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的，因此必須首先將18 +0005 孔及其左端面加工好，為后續(xù)工序準(zhǔn)備基準(zhǔn)E擬定機(jī)械加工工藝路線a.確定

17、各加工表面的加工方法及加工路線該零件的加工表面為：18 +0005 孔及其左端、右球面、齒輪和內(nèi)部的3斜孔。根據(jù)各表面加工的精度要求及其表面粗糙度要求，18 +0005 孔的加工路線為 鉆鏜磨；左端面的加工方法為車；3斜孔的加工路線為鉆；齒輪加工路線為插齒磨齒熱處理。F擬定加工工藝路線工藝路線方案（1）；工序 車行星齒輪左端面，鉆、鏜 18 +0005 孔，空口到角；工序 車全外圓至尺寸掉頭以左端面及18 +0005 孔為基準(zhǔn)工序 車右端面至尺寸，到角，端面到角工序 鉆3斜孔至尺寸工序 插齒留磨量工序 熱處理，滲碳 ，淬火工序 磨內(nèi)孔工序 磨齒面，工序磨球面；工序檢查工藝路線方案（2）工序 車

18、行星齒輪左端面，鉆、鏜 18 +0005 孔，空口到角工序 車半外圓至尺寸掉頭以左端面及18 +0005 孔為基準(zhǔn)工序 車右端面至尺寸，到角，端面到角，車全外圓成工序 鉆3斜孔至尺寸工序插齒留磨量工序熱處理，滲碳 ，淬火工序 磨工序 磨齒面，工序磨球面；工序檢查工藝路線方案（1）是按工序集中原則組織工序的。18 +0005 孔及端面采用六角車床和卡盤夾具加工，優(yōu)點(diǎn)是工藝路線很短。可在同一機(jī)床上完成，減少工件裝夾次數(shù)，易于保證加工面相互位置精度。需要機(jī)床少，減少工件在工序中的運(yùn)輸。而工藝路線方案（1）的工序不夠集中，生產(chǎn)率不高。故綜合上述兩個(gè)方案選用第一方案。G確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及其公差

19、根據(jù)上述原始資料及加工工藝查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)分別確定各加工表面的加工余量。見表4-1表4-1 各表面加工余量工序 工序內(nèi)容 單邊余量 工序尺寸 表面粗糙度工序 （1）車左端面 2.5mm 19.6mm 12.5m （2）鉆18 +0005 8 mm 16mm 12.5m （3）鏜18 +0005 0.6mm 17.2mm 3.2m （4）空口倒角 1mm 1mm*45 工序 （1） 車全外圓 至尺寸 12.5m工序 （1）車右端面 49 6.3m工序 （1）鉆3孔 1.5mm 3 12.5m 工序 （1）插齒留磨量工序 （1）磨內(nèi)孔 0.4mm 18 +0005 0.8mH選擇機(jī)床設(shè)備

20、及工藝裝備根據(jù)一般工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，為了滿足生產(chǎn)需求，現(xiàn)選用各工序的設(shè)備為：工序，： C336-1 回轉(zhuǎn)式六角車床，YT15外圓車刀、16標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆、16.6鏜刀、游標(biāo)卡尺、鋼尺。工序 ： z515鉆床 ，3錐柄麻花鉆、專用夾具、游標(biāo)卡尺。 工序 ： 插齒機(jī)工序 ： 外圓磨床 I確定切削用量基本加工工時(shí)工序 車左端面a.確定背吃刀量 端面總加工余量為2.5mm 依次走刀，ap =2.5m。b.加工條件 C336-1 回轉(zhuǎn)式六角車床，YT15外圓車刀、16標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆、16.6鏜刀、游標(biāo)卡尺、鋼尺 柴油冷卻。c.確定進(jìn)給量 根據(jù)切削設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.4 ，刀桿尺寸為20mm*30mm，a

21、p =2.5m3mm， 以及工件直徑為60 所以f=0.60.7mm/r,查切削設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.5可得機(jī)床橫向進(jìn)給量f=0.90mm/r。 計(jì)算切削速度 根據(jù)切削設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.27 表1.28，Cv=242,m=0.2Xv=0.15,Yv=0.35,修正系數(shù)Ksv=0.8,Kkv=0.81,Kmv=1.44刀具壽命T=60minVc= Cv*kv/(Tm* apXfv)=242*1.44*0.8*1.04*0.81/(600.2*2.0.15*0.900.35) （4-1）=27.89m/min確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 Ns=1000 Vc /dw =148.0r/min （4-2）鉆18 +0

22、005 孔至16a.確定進(jìn)給量 根據(jù)切削設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.7,f=0.310.37mm/r， 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 根據(jù)實(shí)際進(jìn)給量取f=0.35mm/r。b.選擇磨頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度，根據(jù)切削設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.12，取鉆頭后面的最大磨損量為0.8mm，耐用度為T=45 min。c.計(jì)算切削速度 根據(jù)切削設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.30及表2.31 ，Cv=6.6Zv=0.4,Xv=0,Yv=0.5,KTv=1,m=0.2,KMv=1,KSv=0.95。Vc= Cvdzv0 KSv /Tm apXv f Yv （4-3） =6.6*160.4 / （450.2 *70*0.350.5） =15.79

23、m/min Ns=1000 Vc / dw = 314.38r/min （4-4）4.1.3 所需功率 A.工件回轉(zhuǎn)度的選擇 零件所需磨削的表面直徑為38mm 根據(jù)機(jī)械工藝手冊(cè)精磨外圓切削用量查表得50mm的工件回轉(zhuǎn)速度為nw =2.654.23r/s, 30mm的工件回轉(zhuǎn)速度為 nw =2.654.23r/s。使用插入法可以求得n38=3.355.30r/s ,取n38=4r/s則零件的自轉(zhuǎn)速度為4r/s因零件加工表面的粗糙度為Ra=0.8m，故 縱向進(jìn)給量fa=(0.50.8)B B砂輪的寬度 本設(shè)計(jì)課題給的砂輪為平行砂輪 B=16mm 取 縱向進(jìn)給量fa=0.5 B=8mm/r。B.確定

24、公轉(zhuǎn)速度公轉(zhuǎn)速度近似的可認(rèn)為工件每旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的縱向進(jìn)給量與工件自轉(zhuǎn)速度的乘積。所以Vc公轉(zhuǎn)線速度=0.5B* n38=8*4=32mm/r V公轉(zhuǎn)線速度=R*W公轉(zhuǎn)角速度 W公轉(zhuǎn)角速度= V公轉(zhuǎn)線速度/ R =324/8=0.66 rad/s其中R為公轉(zhuǎn)半徑，由所要加工零件圓弧的半徑為R49 來確定公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 Ns=1000*60 Vc /dw = 1000*30*60/(3.14*98)=6.239r/min根據(jù)經(jīng)驗(yàn)校核本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速。因本設(shè)計(jì)說采用人工上下料，卻要保證機(jī)器不停止而連續(xù)不斷的進(jìn)行加工。所以上下料時(shí)間應(yīng)和加工時(shí)間相重合在一起。本設(shè)計(jì)課題采用的是雙工位加工，即工作臺(tái)上有2個(gè)零件輪流

25、加工，完成后取下并換上未加工零件。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算時(shí)間：由上下料時(shí)間，其所需的時(shí)間至少應(yīng)為20s ，上下料所允許轉(zhuǎn)過的角度大約不超過60。故確定其公轉(zhuǎn)速度為Ns=0.5 r/min。其數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于公式計(jì)算的結(jié)果?？紤]到各種加工因數(shù)，選取經(jīng)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)雖然大大降低了生產(chǎn)效率，但是符合實(shí)際情況，而且可以更有效的保證加工質(zhì)量。C.確定磨削力及其磨削功率的計(jì)算a.磨削力 Fz=Cf*(Vw*fr*B/V)+ *Fy (4-5) =34.09N Fy= Cf（/2）(Vw*fr*B/V)*tg (4-6) =46.125 Nb.磨削功率計(jì)算 Pm=FzV/1000=380 W=0.38kw (4-7)其中F

26、z , Fy分別為切向和徑向力； Vw工件轉(zhuǎn)速； V砂輪速度； fr徑向進(jìn)給量； B磨削寬度； Cf切 削 單 位 體 積 所 需 的 力； 磨粒半頂半角； 工件與砂輪間摩擦系數(shù)。4.1.4 生產(chǎn)能力 本設(shè)計(jì)課題采用的是雙工位加工，根據(jù)上述計(jì)算的公轉(zhuǎn)速度0.5r/s 即每分鐘轉(zhuǎn)半圈。我們可以得出生產(chǎn)能力為每分種加工一個(gè)零件。4.2 砂輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) A.砂輪的安裝設(shè)計(jì) 在零件的加工過程中，由與砂輪會(huì)被不斷的磨損，由此會(huì)導(dǎo)致砂輪的外圓直接不斷的減小，從而影響到加工的質(zhì)量。所以必須能夠快速簡(jiǎn)單的更換砂輪用來確保加工質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)課題所采用的是法蘭卡盤固定安裝，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。 法蘭卡盤

27、的設(shè)計(jì)尺寸：為了防止砂輪的左右晃動(dòng)，所以法蘭卡盤的最小直接應(yīng)不小于砂輪長度的1/3，砂輪外圓直徑為50，故取法蘭卡盤的最小直接為30mm,最大直徑應(yīng)小于砂輪外徑，故取為37mm,高度為5mm。B.砂輪轉(zhuǎn)速的選用為了保證加工質(zhì)量，砂輪一般都采用高轉(zhuǎn)速，其線速度不能高于35m/s。本課題設(shè)計(jì)砂輪的線速度為30m/s , Vs=30 m/s。砂輪轉(zhuǎn)速為： n s = Vs*1000*60/（*ds） (4-8)=30*1000*60/(3.14*50) =11146r/min C.皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算因?yàn)閭鲃?dòng)的傳動(dòng)功率較小，這里采用一級(jí)皮帶傳動(dòng)。在用皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)時(shí)，首先選擇合適的電動(dòng)機(jī)。由上述砂輪轉(zhuǎn)速為

28、11146r/min，工作部件工作時(shí)的滿載功率為0.38kw，我們這里選用Y801-2三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率0.75kw，滿載轉(zhuǎn)速2830r/min，采用臥式安裝。電動(dòng)機(jī)選好后就開始進(jìn)行傳動(dòng)帶輪方面的設(shè)計(jì)了，因?yàn)槭且患?jí)傳動(dòng)，這里傳動(dòng)比分配大概確定為i: i=4：1,在這里初定i為4。皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)： 表4-2 皮帶輪設(shè)計(jì)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1設(shè)計(jì)功率查表得工況系數(shù)K=1.3，P-傳遞的功率Pd= KP=1.30.75=0.975kw。Pd=0.975kw。2選定帶型根據(jù)Pd=0.975kw和小帶輪轉(zhuǎn)速n=2830r/min,查圖確定為Z型。選擇Z帶3傳動(dòng)比i=11146/2830=4

29、。i=44小帶輪的基準(zhǔn)直徑查表得小帶輪的基準(zhǔn)直徑查表確定為50d=50mm5大帶輪的基準(zhǔn)直徑d= i d(1-) =450(1-0.01)=198.查表取值d=1198d=198mm6帶速V=dn/()=3.14*2830*50/（60*1000）=7.40m/s， 2530.V=7.40m/s7初定軸間距這里取a=150mma=150mm8所需基準(zhǔn)長度Ld0=2 a+( d+d)/2+ (d-d)/ 4 a=707.56 由表選擇基準(zhǔn)長度Ld=700mmLd0=707.56mmLd=700mm9實(shí)軸間距a=a+(Ld-Ld0)/2=150+(707-700)/2=153.5 安裝時(shí)所需最小軸

30、間距a=a-0.015Ld=139.5 mm 張緊或補(bǔ)償伸長所需最大軸間距a=a+0.03Ld=171 mma=153.5mma=139.5mma=171mm10小帶輪包角=180-57.3(d-d)/a =151.35=151.35 11單根V帶傳遞的額定功率根據(jù)d=198mm和n=2830r/min查表33.1-17bZ型帶得 P=0.28kwP=0.28kw12額定功率增量考慮傳動(dòng)比的影響，額定功率的增量P由表33-17b查得 P=0.01kwP=0.01kw13V帶的根數(shù)V帶的根數(shù)Z Z= K-小帶輪包角修正系數(shù) K-帶長修正系數(shù)查表得K=0.92 . K=1.06 Z=3.57取4根

31、考慮到實(shí)際情況功率十分的小故 最后取用1 根即可滿足。Z=114單根V帶的預(yù)緊力單根V帶的預(yù)緊力F F=500（-1）+mV m-V帶每米長的重量 查表得m=0.06 F=31.4 NF=31.4N15作用在軸上的力作用在軸上的力F F=2FZsin F=60.84NF=60.84N16帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸根據(jù)兩帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶型，查表選擇小帶輪為實(shí)心輪，大帶輪為孔板輪基準(zhǔn)寬度b=8.5基準(zhǔn)線上槽深h=2.0基準(zhǔn)線下槽深h=9.0槽間距e=120.3第一槽對(duì)稱面至端面的最小距離f=7最小輪緣厚=10帶輪寬B=(Z-1)e+2f=14小帶輪外徑d=d+2h=54大帶輪外徑d=d+2h=202b=8

32、.5h=2.0h=9.0e=120.3f=23=10B=(Z-1)e+2f=14d=d+2h=54d=d+2h=202 D.磨頭的設(shè)計(jì)計(jì)算 磨頭是用來保證砂輪定位的一個(gè)零部件。本科題自行設(shè)計(jì)了磨頭，主要有深溝球軸承、軸承透蓋以及磨頭加等部件構(gòu)成。 磨頭架： 磨頭架采用鑄造而成，其主要作用是安置電機(jī)以及帶動(dòng)砂輪進(jìn)行左右平行移動(dòng)。在磨頭架底部是燕槽結(jié)構(gòu)，放在機(jī)架上。軸承透蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算：采用螺釘連接式軸承端蓋。本課題選用的軸承外徑D=42查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表19-17為參考 ,選用4 個(gè)直徑d3=4mm的螺釘連接.則: 透蓋尺寸為: 透蓋螺釘孔直徑:d0=4+0.4=4.4mm 透蓋螺釘孔分布在D0

33、=D+2.5d3=42+10=52mm的圓上 透蓋最大外徑D2=D0+2.5d3=62mm D4=D-(1015)=32mm 透蓋厚度e=1.2d3=4.8mm具體尺寸見附錄圖。4.3 夾具的設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)零件工藝設(shè)計(jì)中所規(guī)定的原則和要求來進(jìn)行，夾具設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)滿足工藝規(guī)定的精度和生產(chǎn)率要求外，還應(yīng)符合可靠、簡(jiǎn)單、方便的原則。象零件在夾具中裝卸方便；夾具在機(jī)床上莊夾、校正方便；加工中對(duì)刀、測(cè)量方便；操作方便、省立、安全等。此外，還應(yīng)易于排屑，夾具本身結(jié)構(gòu)工藝性要好。a.確定定位基準(zhǔn)零件的加工工藝出出發(fā)，我們可以看到其加工定位基準(zhǔn)都以做端面以及中心內(nèi)孔，所以本設(shè)計(jì)以這兩個(gè)面為定位基準(zhǔn)。依次來

34、限定其自由度，以做端面限制2個(gè)自由度，以中心內(nèi)孔限制2個(gè)自由度。最后可以保證零件只有2個(gè)自由度，即零件的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。 b.確定加緊方式 設(shè)計(jì)加緊機(jī)構(gòu)，可以用手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓或其他力源形式。重點(diǎn)應(yīng)考慮加緊力的大小、方向、作用點(diǎn)、以及作用力的傳遞方式，看是否會(huì)破壞定位，是否會(huì)造成工件變形，是否有活度為“零”的機(jī)構(gòu)，是否滿足生產(chǎn)率的要求。本設(shè)計(jì)綜合考慮了幾個(gè)要素，最后選用簡(jiǎn)單廉價(jià)的彈簧夾頭，用手動(dòng)擰緊螺釘產(chǎn)生彈性力，加緊零件。c.確定夾具的整體結(jié)構(gòu)訪案定位、加緊確定后，還要確定其他機(jī)構(gòu)。夾具將通過滾針軸承、擋圈、軸承座、螺栓組被固定在工作臺(tái)上面。d.夾具的精度分析 在附錄上的夾具圖上可以看到。e.加

35、緊力的分析 從本設(shè)計(jì)中可以看出，零件主要是進(jìn)行自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)于加緊力的要求并不太高，螺釘擰緊所產(chǎn)生的彈性力 完全可以滿足要求。4.4軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 A.工作臺(tái)主軸的設(shè)計(jì) 為了簡(jiǎn)化機(jī)器的結(jié)構(gòu)，主軸被設(shè)計(jì)成與工作平臺(tái)連成一個(gè)整體。具體尺寸見附錄。平臺(tái)是根據(jù)兩個(gè)軸承座的大小以及旋轉(zhuǎn)半徑來確定的，其大小為52*80的長方體，其下面連接17*8的軸肩，主要用于軸承的定位。最后一段為12*69的一段軸，上面加有鍵槽，通過裝上連軸器與減速電機(jī)連在一起。 B.磨頭主軸的設(shè)計(jì) 由砂輪尺寸可以得到安裝砂輪軸段的尺寸為16*53，為了防止砂輪軸向運(yùn)動(dòng)，在剛軸段設(shè)計(jì)螺紋，用于裝一螺母固定。而在另一端，則設(shè)計(jì)一

36、軸肩20*60的軸段。在磨頭內(nèi)部，由所選用的軸承確定其下段軸為25*12.5，為了固定軸承，再設(shè)計(jì)一軸肩30*20。由第2個(gè)軸承確定下段軸25*40。最后一段由小帶輪來確定，并有鍵槽20*34，為了防止小帶輪軸向運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)螺紋可以用螺母加以固定。4.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的在于合理地確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式。螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是：盡可能使各螺栓或聯(lián)接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。具體設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮了以下幾個(gè)方面的問題：a.聯(lián)接接合面的幾何形狀與整臺(tái)機(jī)的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，且盡量設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圖4-1所示。圖4-1 常見螺栓布置方式圖b.

37、螺栓的布置使各螺栓受力盡可能均等。對(duì)鉸制孔螺栓聯(lián)接，避免在平行于工作載荷方向成排布置八個(gè)以上的螺栓；當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺栓盡量布置在靠近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力，如圖4-2所示。合理 不合理圖4-2聯(lián)接受彎矩或扭矩時(shí)的螺栓布置c 螺栓的排列有合理的間距和邊距，以便保證聯(lián)接的緊密性和必要的扳手空間。對(duì)于一般聯(lián)接，螺栓間距。d 分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)，以便分度和劃線。同一螺栓組中螺栓的性能等級(jí)、直徑和長度均應(yīng)相等。e 為避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力，螺栓頭、螺母與被聯(lián)接件的接觸表面均應(yīng)平整，螺紋孔軸線與被聯(lián)接件各承壓面應(yīng)保持垂直。4.6 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度校核螺栓聯(lián)接

38、的強(qiáng)度計(jì)算，是以螺栓組中受力最大的螺栓為代表進(jìn)行的。單個(gè)螺栓的常駐載形式一般只有軸向受拉和橫向受剪兩類，其載荷性質(zhì)不外乎靜載荷和變載荷兩種。A.失效形式承受軸向拉力的普通螺栓聯(lián)接，在靜載荷作用下，其主要失形式是螺栓桿和螺紋部分發(fā)生塑性變形或斷裂；在變載荷作用下，其主要失效形式是螺紋部位或尺寸過渡部位發(fā)生疲勞斷裂。對(duì)于承受擠壓和剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，主要失效形式是螺栓桿的剪斷或螺栓桿與孔壁材料中強(qiáng)度較弱者的壓潰。其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度 圖4-3螺栓分布圖B.行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度校核本設(shè)計(jì)的主要螺栓組位于主軸上面，用于工作臺(tái)與軸承座的連接如上圖所示。其主要作用是固定軸承座

39、，使其不發(fā)生偏移。右上述的功率以及加工時(shí)的受力分析可以看出，只有當(dāng)零件旋轉(zhuǎn)到與砂輪接觸位置是才產(chǎn)生里的作用。切向里 力是其受到的最大的一個(gè)力。 Fy= Cf（/2）(Vw*fr*B/V)*tg (4-9) =46.125 N在功率計(jì)算中已經(jīng)得到。本科題選用的M4螺栓連接,其完全可以承受Fy帶來的切向作用力。如圖4-3 所示。4.7滾動(dòng)軸承類型的選擇滾動(dòng)軸承的選擇，是根據(jù)軸承的工作條件，合理地選擇軸承類型，尺寸及公差等級(jí)等。各種類型的軸承具有各自的特性，具有各自應(yīng)用的場(chǎng)合。通常選擇軸承類型時(shí)應(yīng)綜合考慮下列各主要因素。A.負(fù)荷情況 負(fù)荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小，方向和性質(zhì)來選擇

40、軸承。 a.負(fù)荷大?。阂话闱闆r下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適用于承受較大負(fù)荷，球軸承由于是點(diǎn)接觸，承載能力小，適用于輕，中等負(fù)荷。 b.負(fù)荷方向：純徑向力作用，宜選用深溝球軸承，圓柱滾子軸承或滾針軸承。純軸向負(fù)荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷聯(lián)合作用時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。若徑向負(fù)荷較大而軸向負(fù)荷較小時(shí)，也可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向負(fù)荷較大而徑向負(fù)荷小時(shí)，可選用推力角接觸軸承，推力圓錐滾子軸承。c.負(fù)荷性質(zhì)：有沖擊負(fù)荷時(shí)，宜選用滾子軸承。B.高速性能 球軸承不滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。在

41、相同內(nèi)徑時(shí)，外徑越小，滾動(dòng)體越輕小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適合于較高轉(zhuǎn)速下工作。在一定條件下，工作轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜選用超輕，特輕系列的軸承。C.調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同心性差或軸的剛度小，變形較大，以及多支點(diǎn)軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時(shí)應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。D.允許的空間 徑向尺寸受限制的機(jī)械裝置，可選用滾針軸承或特輕，超輕型軸承；軸向尺寸受限制時(shí)，宜選用窄或?qū)捪盗械妮S承。E.安裝與拆卸方便 整體式軸承座或頻繁裝拆時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承裝在長軸上時(shí)，為裝拆方便可選用帶錐孔和緊定套的軸承。本設(shè)計(jì)中的軸承根據(jù)以上軸承選用的方法可以看出可以選擇輕型的深

42、溝球軸承。因?yàn)閺呢?fù)荷情況來看，這里的負(fù)荷較小，軸向力不大，徑向力較大，無沖擊負(fù)荷；從高速性能來看，有一定的轉(zhuǎn)速；從調(diào)心性能看，軸的變形不大，軸承孔同心性較好等等原因我們可以選擇用輕型的深溝球軸承。另外，在軸4(見附錄)靠近外部的軸承我們選用防塵型的軸承，因?yàn)樵谀抢锕ぷ鳝h(huán)境不是很理想，有很多灰塵，油污之類的東西，因此要選用防塵密封的軸承。在設(shè)計(jì)的張緊機(jī)構(gòu)中，鏈輪的中間放置的是一個(gè)滾針軸承，因?yàn)榇随溳喌膬?nèi)徑是很小的，而與之相配的就是直徑較小的滾針軸承。滾動(dòng)軸承公差等級(jí)分為6級(jí)：普通級(jí)，6級(jí)，6X級(jí)，5級(jí)，4級(jí)及2級(jí)。普通級(jí)最低，2級(jí)最高。普通級(jí)應(yīng)用最廣泛。本設(shè)計(jì)中的深溝球軸承均選用普通級(jí)的。4.8

43、 軸承的潤滑為使軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免表面直接接觸，減少軸承內(nèi)部的摩擦及磨損，提高軸承性能，延長軸承使用壽命，必須對(duì)軸承進(jìn)行潤滑。軸承應(yīng)用中，選擇合適的潤滑劑和潤滑方式十分重要。軸潤滑分為脂潤滑、油潤滑和固體潤滑。脂潤滑的優(yōu)點(diǎn)是軸承座、密封結(jié)構(gòu)及潤滑設(shè)施簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)容易，潤滑脂不易泄露，有一定的防止水、氣、灰塵和其他有害物質(zhì)侵入軸承的能力。因此在一般情況下，脂潤滑得到廣泛的應(yīng)用。本課題的設(shè)計(jì)采用脂潤滑。脂潤滑是用基礎(chǔ)油、稠化劑和添加劑的半固態(tài)狀潤滑劑。潤滑脂的填充量，以填充軸承和軸承殼體的1/3到2/3為宜。若脂加過多，由于攪拌發(fā)熱，會(huì)使脂變質(zhì)惡化或軟化。高速時(shí)應(yīng)填充至1/3或更少。當(dāng)轉(zhuǎn)速很低時(shí)

44、，為防止外部異物進(jìn)入軸承內(nèi)部，可以填滿殼體內(nèi)部。潤滑脂的使用壽命是有限的，由于剪化作用和老化，其潤滑性能在工作過程中逐漸降低，在使用中磨屑也逐漸增多。因此，在多數(shù)支承中必須每間隔一定時(shí)間補(bǔ)充或更換一次潤滑脂。潤滑脂的補(bǔ)充周期與軸承結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速、溫度和環(huán)境條件有關(guān)。4.9 預(yù)期效果此次的行星齒輪球面磨專機(jī)的設(shè)計(jì)和改造基本符合設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。基于在球面磨工作原理上的一系列改進(jìn)，會(huì)使行星齒輪球面磨專機(jī)的加工效率和加工精度大為提高。與原來的通用機(jī)床加工相比，可讓工作效率提高5%，每年節(jié)省大量維修及更換零件成本，有效的節(jié)約了因設(shè)備原因而停產(chǎn)的時(shí)間并且體形小，重量輕，極易布置，尤其對(duì)老廠改造，條件更

45、加方便。5結(jié)論通過此次對(duì)行星齒輪球面磨專機(jī)的設(shè)計(jì)和改造，大幅度的提高了生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。以前的加工機(jī)器無法一次性加工完成零件，加工的零件廢品率高。本設(shè)計(jì)的兩種運(yùn)動(dòng)就可以完成球面加工。但本設(shè)計(jì)也有許多不足之處，比如無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料，自動(dòng)夾緊 ，自動(dòng)松開等自動(dòng)化功能，其主要原因是零件的尺寸過與小，其公轉(zhuǎn)半徑已固定，又要保證雙工位加工。假如只要求 單工位加工，本設(shè)計(jì)可以通過凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上述自動(dòng)化。該機(jī)器是最簡(jiǎn)單的一種磨削機(jī)器，磨削原理簡(jiǎn)單實(shí)用。生產(chǎn)成本低下，維護(hù)方便，使用簡(jiǎn)單。對(duì)于該機(jī)器有一定的市場(chǎng)。 參 考 文 獻(xiàn)1 徐 灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991. 2 機(jī)械工程手冊(cè)，電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì). 機(jī)械工程手冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，