300研磨機設計畢業(yè)論文設計word格式可編輯

1、300研磨機設計摘 要研磨是超精密加工中一種重要加工方法，其優(yōu)點是加工精度高，加工材料范圍廣。研磨機是用涂上或嵌入磨料的研具對工件表面進行研磨的磨床，是保證研磨加工的重要條件。由于傳統(tǒng)研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質量不穩(wěn)定等缺點，這使得傳統(tǒng)研磨應用受到了一定限制，為了提高研磨加工效率，機械研磨機已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的手工研磨。目前國內使用研磨機的種類比較多，研磨機從加工精度上基本分為兩種：一種是加工不僅對精度要求較高并對面形精度也有所要求的工件；另外一種是加工只要求表面粗糙度的零件,例如各種材質的機械密封環(huán)、陶瓷片、氣缸活塞環(huán)、油泵葉片軸承端面及硅、鍺、石英晶體、石墨、藍寶石、光學

2、水晶、玻璃、鈮酸鋰、硬質合金、不銹鋼、粉灰冶金等金屬材料的平面研磨。這種研磨機適合加工一些尺寸較小，而且數(shù)量較大的零件。本文主要是合理的分析了研磨機的傳動系統(tǒng)和研磨機械原理，本研磨機設計由電動機、減速裝置、傳動裝置、研磨盤組成，根據(jù)研磨功率選擇了合理的電動機，并設計了減速裝置和主要的傳動零件及研磨盤主軸。為了使其具有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性，對蝸輪蝸桿減速器上的主要零部件進行了壽命校核，同時還對研磨盤主軸上的主要零部件進行了強度校核。關鍵詞：平面磨削 研磨 主軸 星型輪系傳動300 grinding machine designabstract：grinding is a kind of im

3、portant ultra-precision processing processing method, its advantage is processing precision is high, wide range of materials. grinding machine is covered with or embedded with the abrasive research in the surface of the grinding machine, is the guarantee of grinding the important condition. as the t

4、raditional grinding existence processing efficiency is low, the manufacturing cost is high, the processing precision and processing quality is not stable shortcomings, this makes the traditional grinding application subject to a certain limit, in order to improve the grinding machining efficiency, m

5、echanical grinding machine have replaced the traditional manual polishing. at present domestic use the types of grinding machine is more, from processing precision grinding machine on basic divided into two kinds: one kind is processing not only to higher accuracy and precision to form across the re

6、quirements of the workpiece; another is only required processing surface roughness of parts, such as all kinds of material mechanical sealing rings, ceramics, cylinder piston ring of blades, oil pump bearing end face and silicon, ge, quartz crystal, graphite, sapphire, optic crystal, glass, lithium

7、niobate, hard alloy, stainless steel, fenhui metallurgical and other metal material plane grinding. this kind of grinding machine is suitable for processing some smaller, and the greater number of parts.this paper is mainly reasonable analysis the grinding machine transmission system and grind mecha

8、nical principle, the grinding machine design from motor, slow, device, gearing, grinding plate composition, according to grinding chosen the reasonable motor power, and design a slowdown and the main transmission device parts and grinding plate spindle. in order to make it has enough stiffness, stre

9、ngth and stability of worm gear and worm reducer is the main parts were checking service life, and at the same time also on grinding plate spindle is the main parts were strength check. keyword：flat surface grinding grinding principal axis star gear transmission目 錄前言.1第一章 研磨機的發(fā)展史31.1研磨技術發(fā)展狀況31.2 固著磨

10、料高速研磨的研究現(xiàn)狀41.3 研磨機的發(fā)展情況5第二章 研磨原理分析72.1 研磨機的工作原理72.2 研磨網(wǎng)紋分析82.3 研磨速度分析8第三章 研磨機傳動系統(tǒng)分析103.1 電動機的選擇103.1.1 選擇電動機的類型103.1.2 選擇電動機的功率103.1.3 確定電動機的轉速113.2 計算總傳動比123.3 研磨盤主軸的運動和動力參數(shù)123.3.1 研磨盤主軸的轉速123.3.2 研磨盤主軸的功率123.3.3 研磨盤主軸轉速12第四章 蝸輪蝸桿減速器設計134.1 蝸桿傳動設計計算134.1.1蝸桿傳動材料的選擇134.1.2 選擇齒數(shù)134.1.3 驗算滑動速度134.1.4

11、主要尺寸計算134.1.5 熱平衡計算144.2 軸的設計和校核144.2.1 蝸輪軸的設計154.2.2 蝸桿軸的設計194.3 滾動軸承壽命的校核234.3.1 軸承的受力分析244.3.2 軸承的選擇及壽命校核244.4 減速器箱體的設計計算264.4.1 箱體的結構形式和材料264.4.2 鑄鐵箱體主要結構尺寸26第五章 研磨盤主軸設計285.1 主軸的設計285.1.1 選擇軸的材料285.1.2 按許用扭轉剪應力初估軸的直徑285.1.3 軸的結構設計285.2 軸的校核285.3 主軸軸承的選擇及壽命校核325.3.1 軸承的受力分析325.3.2 主軸軸承的選擇及壽命校核32第

12、六章 鍵等相關標準的選擇346.1 鍵的選擇346.2 聯(lián)軸器的選擇346.3 螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇34結論36致謝37參考文獻38前言研磨機是用涂上或嵌入磨料的研具對工件表面進行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、內外圓柱面、圓錐面、球面、螺紋面和其他型面。研磨機是保證研磨加工的重要條件，因此人們專門研究了各種不同的研磨機。目前國內生產(chǎn)高速研磨機的廠家不少，但由于研磨加工的針對性較強，對不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別，所以人們研究開發(fā)出了許多專用的研磨機。研磨機從加工精度上基本分為兩種：一種是加工不僅對精度要求較高并對面形精度也有所要求的工件；另外一種是加工只要求表面粗糙

13、度的零件,例如主要用于led藍寶石襯底、光學玻璃晶片、石英晶片、硅片、諸片、模具、導光板、光扦接頭等各種材料的單面研磨、拋光等。這種研磨機適合加工一些尺寸較小，而且數(shù)量較大的零件。在研磨中將工件與磨料一起置入一容器內，加以振動，進行研磨拋光。還有人專門研制出相應的振動研磨機。目前這種振動研磨機國內外都有廠家生產(chǎn)，而且這種研磨加工技術比較成熟，應用也日趨廣泛。目前國內外生產(chǎn)后一種的廠家較多。為提高加工效率人們研制出雙面研磨機，如蘭州東勝機械制造有限責任公司生產(chǎn)的dsl9b-5p型雙平面研磨機,它加工出的產(chǎn)品精度為10微米級,平面度及平行度在千分之一毫米。還有深圳宏達公司生產(chǎn)的雙平面研磨機,其平行

14、度及平面度也為千分之一毫米。球面高速研磨機按加工工件表面的曲率半徑不同,分為大球面、中球面和小球面三種，其中q875型高速精磨機和qjm-40小球面高速精磨機和qjm-100中球高速研磨機應用較為普遍。隨著科技的進步和社會的發(fā)展,人們對加工精度的要求越來越高。加工技術水平也在不斷提高，由原來的精密、超精密加工,發(fā)展到現(xiàn)在的納米級加工。納米級高效研磨加工技術主要采用固著磨料高速研磨加工方法。固著磨料高速研磨與傳統(tǒng)的散粒磨料研磨不同，其磨料的密度分布是可控的。利用固著磨料研磨的這一特點，根據(jù)工件磨具間的相對運動軌跡密度分布，合理地設計磨具上磨料密度分布，以使磨具在研磨過程中所出現(xiàn)的磨損不影響磨具面

15、型精度，從而顯著提高工件的面型精度，并且避免修整磨具的麻煩。 目前國內外生產(chǎn)的研磨機基本上都是中大型的，其中高速研磨機的發(fā)展方向主要是進一步提高研磨加工質量和加工效率,提高研磨機的自動化程度，以減輕操作者的勞動強度，而對維修設備現(xiàn)場使用的便攜式研磨機還沒有人進行研究和開發(fā)。研磨機設計的技術難點是：1. 合理地設計研磨機的結構，以保證研磨機具有足夠的剛、強度和穩(wěn)定性，從而避免研磨機在高速運行中出現(xiàn)振動現(xiàn)象；2. 壓力可調的工件加壓方式。研磨機設計的關鍵技術是：1. 使磨具能達到均勻磨損，從而避免了磨具修整的麻煩,降低磨具的損耗，提高加工效率，保證工件的加工精度和質量；2. 合理地確定出被研磨的工

16、件相對于磨具的位置。主要技術指標：研磨盤直徑d=300mm；工作壓力fn=900n；摩擦系數(shù)f=0.5；研磨盤轉速n=060r/min；第1章 研磨機的發(fā)展史1.1研磨技術發(fā)展狀況研磨是一種重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通過磨料作用于工件表面，進行微量加工的過程。研磨加工的特征是加工精度和質量高。并且加工材料廣，幾乎可以加工任何固態(tài)材料。近年來，隨著人們對產(chǎn)品性能的要求日益提高，研磨加工以其加工精度和加工質量高再次受到人們的關注。尤其近幾年信息技術和光學技術的發(fā)展，對光學零件不僅需求量增大，而且對其質量和精度都提出很高要求，而研磨作為光學加工中一種非常重要的加工方法，起到了不可替代

17、的作用。許多人從事研磨加工技術的研究，目的都是進一步提高研磨加工效率和加工精度，降低加工成本。目前國內外研磨加工普遍采用散粒磨料在慢速研磨機上研磨，存在的缺點主要有：1. 磨料散置于磨盤上，為避免磨料飛濺，磨盤轉速不能太高，因此加工效率低；2. 磨料與從工件上磨下的碎屑混淆在一起，不能充分發(fā)揮切削作用，而且還要與這些碎屑一起被清洗掉，浪費能源、浪費磨料；3. 磨料在磨盤上是隨機分布的，其分布密度不均，造成對工件研磨切削量不均，工件面形精度不易控制。特別是磨料與工件間的相對運動具有隨機性，這也增加了工件面形精度的不確定因素；4. 在研磨加工中要嚴格控制冷卻液的流量，以避免沖走磨料，這使得冷卻效果

18、變差，容易引起工件升溫，造成加工精度下降；5. 大顆粒磨料起主要切削作用，易劃傷工件表面，所以對磨料尺寸均勻性要求高；6. 磨料能嵌入軟材質的工件表面，影響工件的使用性能；7. 在研磨中磨料之間相互切削，浪費磨料；8. 磨盤磨損后修整難，需要三個磨盤對研；9. 各道工序間清洗工件要嚴格；10. 工人勞動強度大，對工人操作技術水平要求高。由于傳統(tǒng)研磨存在上述缺點，所以許多人在研究如何改進這種研磨技術。有人研究新型研磨液，有人研究不同磨料和不同材料磨盤的研磨效果，以尋求對應于不同工件的最佳磨料和磨盤。刀具的質量直接影響著被加工工件的質量。為提高工件的質量，人們對刀具提出了較高的要求，特別是用于精密

19、和超精密加工的金剛石刀具都要采用研磨加工。所以國內外一些人專門研究刀具加工技術的研究。為了提高加工效率，有人研究可以同時加工工件兩個表面的雙面研磨機。最近人們也探索了許多新的研磨技術，如施加特殊研磨力研磨，有振動研磨、磁性流體研磨和磁力研磨。采用微粒子沖擊去除材料研磨，有彈性發(fā)射加工、非接觸研磨和利用電泳動研磨。用特殊工具研磨有砂帶研磨、液體結合劑砂輪研磨、采用研磨膜研磨和固著磨料研磨，復合研磨有機械化學研磨和電解研磨法等。隨著時代的發(fā)展和科技的進步，人們研究出來了高速研磨機變速控制方法，這種技術屬于機械加工技術中的超精密加工技術，在研磨加工開始及結束兩個階段控制磨具轉速的變化，使之有一個緩慢

20、、迅速、緩慢的提速和降速過程。其效果在于大為減輕磨具與工件表面的沖擊，從而提高加工精度和加工效率。隨著技術的發(fā)展,人們對加工精度的要求越來越高，加工技術水平也在不斷提高,由原來的精密、超精密加工,發(fā)展到現(xiàn)在的納米級加工。但是目前的納米級加工技術普遍存在著加工效率低、成本高的問題,這就限制了納米加工技術的推廣應用。1.2 固著磨料高速研磨的研究現(xiàn)狀固著磨料高速研磨是將散粒的磨料固結起來，制成專用磨具，在高速研磨機上進行研磨的方法。所用的專用磨具是根據(jù)工件的要求，用不同的磨料制成丸片，再用丸片制成不同形狀的磨具。固著磨料高速研磨國外是在六十年代發(fā)展起來的，我國是從七十年代開始著手研究的。固著磨料研

21、磨很好地解決了傳統(tǒng)的散粒磨料研磨中所存在的大部分缺欠。其最大特點是能顯著提高研磨加工效率，而加工效率低是限制傳統(tǒng)研磨廣泛應用的最大障礙，因此固著磨料高速研磨一出現(xiàn)就受到了人們的重視。長春理工大學從七十年代起開始從事固丸片著磨料研磨加工技術的研究，并成立了專門從事這一技術研究的課題組，探討了在固著磨料研磨中，研磨壓力、研磨速度、冷卻液等對研磨效率和加工質量的影響，這些研究有力地推動了這一新技術的推廣應用。由于固著磨料研磨具有許多優(yōu)點，因此不僅國內的專家學者從事這一技術的研究，而且國外也有人從事這一技術的研究。早在80年就有人研究固著磨料研磨機理，固著磨料研磨加工工件已加工表面粗糙度及破壞層等的變

22、化規(guī)律。研究的加工材料是玻璃，重點是探討工件已加工表面粗糙度和材料去除量隨研磨加工時間的變化規(guī)律。還比較了不同冷卻液的效果。發(fā)現(xiàn)了表面粗糙度與破壞層深度有一恒定關系，這就使人們能根據(jù)工件表面粗糙度值來確定下道工序的去除深度。目前國外較重視磨料性能的改進，以及丸片制作技術的研究，如探討如何避免丸片的脫層及裂縫，避免丸片中混入空氣，提高磨料和結合劑的均勻性等。為了更好地改善固著磨料研磨效果，提高丸片質量，日本東京大學有人還研究了利用電泳沉積法制造高質量、細磨粒丸片。采用他們研制的丸片加工硅片，已加工表面質量得到了很大改善。國外還有人采用金剛石丸片研磨加工球面和非球面，提高了加工效率，取得了很好的效

23、果。為進一步完善固著磨料研磨加工技術，長春理工大學的楊建東老師對固著磨料的浮動研磨中工件轉速進行了研究，解決了工件轉速與偏心距、研磨壓力、工件半徑、工件與磨具間的摩擦系數(shù)等加工參數(shù)之間的關系，并提出了磨具均勻磨損及工件均勻研磨理論。1.3 研磨機的發(fā)展情況研磨機是用涂上或嵌入磨料的研具對工件表面進行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、內外圓柱面、圓錐面、球面、螺紋面和其他型面。研磨機是保證研磨加工的重要條件，因此人們專門研究了各種不同的研磨機。目前國內生產(chǎn)高速研磨機的廠家不少，但由于研磨加工的針對性較強,對不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別，所以人們研究開發(fā)出了許多專用的研磨機。

24、研磨機從加工精度上基本分為兩種：一種是加工不僅對精度要求較高并對面形精度也有所要求的工件。另外一種是加工只要求表面粗糙度的零件, 例如各種材質的機械密封環(huán)、陶瓷片、氣缸活塞環(huán)、油泵葉片軸承端面及硅、鍺、石英晶體、石墨、藍寶石、光學水晶、玻璃、鈮酸鋰、硬質合金、不銹鋼、粉灰冶金等金屬材料的平面研磨。這種研磨機適合加工一些尺寸較小，而且數(shù)量較大的零件。在研磨中將工件與磨料一起置入一容器內，加以振動，進行研磨拋光。還有人專門研制出相應的振動研磨機。目前這種振動研磨機國內外都有廠家生產(chǎn)，而且這種研磨加工技術比較成熟，應用也日趨廣泛。目前國內外生產(chǎn)后一種的廠家較多。我國在八十年代研究出來第一臺pjm32

25、0型平面研磨機。曾獲得國家科學大會獎?，F(xiàn)在西安秦川發(fā)展有限公司生產(chǎn)的pjm320b就是以它為原型改進的。在光學加工中研磨又稱精磨，所以研磨機也稱為精磨機。目前還有南京儀機股份有限公司生產(chǎn)的plm-400精密拋光機。以及我國臺灣高鈺精密有限公司生產(chǎn)的各種精磨機。其中平面精磨機有dl-380和cdl-600和及cdl-900型號和雙面精磨機有cdl-4b-4l和cdl-6b-6l及cdl-9b-5l等型號。其中cdl-380型研磨機研磨精度高，可達到的平面度為0.2m0.5m,表面粗糙度ra<0.1m，它可加工各種材質。為提高加工效率人們研制出雙面研磨機，如蘭州東勝機械制造有限責任公司生產(chǎn)的

26、dsl9b-5p型雙平面研磨機,它加工出的產(chǎn)品精度為10微米級，平面度及平行度在千分之一毫米。還有深圳宏達公司生產(chǎn)的雙平面研磨機，其平行度及平面度也為千分之一毫米。球面高速研磨機按加工工件表面的曲率半徑不同，分為大球面、中球面和小球面三種，其中q875型高速精磨機和qjm-40小球面高速精磨機和qjm-100中球高速研機應用較為普遍。國外高品質的研磨機床已實現(xiàn)系列化，而且加工精度已達到很高的水平。如speedfam高速平面研磨機，具有粗研磨及精研磨的廣泛研磨能力，能以短時間和低成本獲得較高的平行度、平面度以及表面粗糙度。即使不熟練的操作人員，亦能達到尺寸公差3m、平面度0.3m、平行度3m,表

27、面粗糙度ra0.2m以內的高精度加工水平。又如takao nakamura等人研制的硅片研磨機，可同時加工5片直徑為125mm的硅片，當硅片厚度在500515m時，經(jīng)過2430min的拋光，尺寸可達到480士3m，平均材料去除率0.510.57m/min。目前國內外生產(chǎn)的研磨機基本上都是中大型的。對于小型便攜式高速研磨機的研究有限。而目前便攜式的研磨機只有專門維修閥門的維修機具。目前國內外的高速研磨機的發(fā)展方向主要是進一步提高研磨加工質量和加工效率,提高研磨機的自動化程度,以減輕操作者的勞動強度。而對維修設備現(xiàn)場使用的便攜式研磨機還沒有人進行研究和開發(fā)。第2章 研磨原理分析2.1 研磨機的工作

28、原理目前，平面研磨機主要用于各種精密零件如led藍寶石襯底、光學玻璃晶片、石英晶片、硅片、諸片、模具、導光板、光扦接頭等各種材料的單面研磨、拋光主要使用端面研磨機。端面研磨機有多種，在本行業(yè)使用較多的要算是 “平面行星鏈輪式 ”端面研磨機。其工作原理如圖21所示。 圖 21 工作原理 1.環(huán)套 2.齒圈 3.行星輪 4.鑄鐵塊（壓工件） 5.被研磨工件 6.鑄鐵研磨盤 7.傳動主軸研磨盤由一臺系列電動機驅動，經(jīng)過聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿傳動減速器、聯(lián)軸器以及傳動主軸以一定角速度旋轉。齒圈固定在研磨盤上，行星齒輪由齒圈帶動繞其中心公轉，同時自轉，工件位于行星輪內，.工件的運動由行星輪帶動，同時在鑄鐵塊的

29、壓力作用下工件繞其軸線自轉。因此，工件的運動是行星運動與自轉運動合成。在研磨開始前，工件和研磨盤都處于靜止狀態(tài)。當研磨開始時，研磨盤先轉動，工件由行星輪帶動作行星運動，然后在研磨切削力作用下開始繞其自身軸線旋轉，工件由靜止狀態(tài)進入旋轉狀態(tài)的.過程為啟動過程，啟動過程結束之后，工件的運動為行星運動與自轉運動合成運動。首先，將被研磨工件放入行星輪內，工件鑄鐵塊的壓力作用下使工件與研磨盤有一定的摩察力，進而達到磨削的目的。行星輪3以n1的轉速旋轉，因行星輪3與固定齒圈2嚙合，驅使行星輪繞自己的中心旋轉(或稱自轉)的同時還繞中心圓柱銷輪的中心旋轉(或替公轉)。此時工件端面上某點的平面軌跡是一條曲線。另

30、一方面，研磨盤6以n的轉速旋轉。在工件端面上上述某點重合的研磨盤上相應點的軌跡是一條圓弧。這樣，在工件端面上同一個點便有兩條軌跡通過而形成“研磨網(wǎng)絞”。過該點分別與兩條軌跡曲線相切而存在的 “相對速度” (因兩條切線所表明的速度方向不可能一致)，這就具備了研磨工藝條件而實現(xiàn)了研磨過程。機械端面研磨工藝在三種產(chǎn)品的密封端面研磨中幾乎是最終工序(因為有的最后還要安排手工平面研磨)。因此，精度和表面粗糙度表列數(shù)據(jù)便是應達到的要求。粗糙度與研磨盤的材科、研磨劑材料及配方、研磨參數(shù)(相對速度、研磨壓力)、研磨工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定(機床、研具、工件組成的工藝系統(tǒng)運動的平穩(wěn)程度)有關，與機床的研磨原理也有關。對于

31、密封端面的垂直度、平行度這是研磨工序的前遭工序已經(jīng)達到的精度，本研磨工序必須“均勻去除研磨余量”得以保持原始精度。對于平面度是本序的主要任務， 研磨工藝提高平面度降低表面粗糙度，保持垂直度和平行度。顯然，這“ 四度”與端面研磨機的研磨原理都有直接關系。這是因為保持垂直度、平行度、提高平面度取決于密封端面的研磨過程中各點去除研磨余量是否相等(在剛開始研磨時端面凸部研磨量較凹部研磨量大是提高平面度初期研磨階段的情況應例外)，也就是研磨全過程端面上各點的相對速度是相等的(各點的研磨壓力也是相同的)。各點的研磨量相等。若端面上各點的相對速度(研磨速度)相等，但從研磨開始到終了各點的研磨速度有規(guī)律的變化

32、，研磨壘過程結柬，各點研磨速度的。總積分值相等。即瞬時研磨量不相等，總研磨量各點相等。另一個條件是端面上各點的運動軌跡和研磨盤相應點圓周運動軌 跡在工件端面上形成密集而交叉的“研磨網(wǎng)紋”。 總之，要達到四度(垂直度、平行度、平面度、粗糙度)的要求，必須保證在工件端面上形成密集合理的研磨阿紋和各點均勻的去除研磨余量。這就是研究端面研磨機研磨原理的出發(fā)點。2.2 研磨網(wǎng)紋分析在平面上形成研磨同紋，可以從兩個方面進行分析。一是工件被研平面上任意點的運動軌跡，同時研磨盤與工件相應點的運動軌跡。這兩個運動軌跡在工件被研平面上形成“研磨網(wǎng)紋”。二是工件被研平面上任意點有二個瞬時速度，一個是工件運動在該點的

33、瞬時速度，另一個是因研磨盤運動在該點產(chǎn)生的瞬時圓周速度。這兩個速度(運動)合成形成的綜合運動軌跡，該軌跡在工件平面上反復出現(xiàn)并移動位置而形成“研磨網(wǎng)紋”。2.3 研磨速度分析工件端面上某一點的“研磨速度”系指該點因夾具自轉公轉而具有的線速度與旋轉的研磨盤上相重合點的線速度的“向量和”。為了計算和研究問題方便，“研磨速度”可以分成“徑向研磨速度”和“切向研磨速度”。研磨盤上各點只有切向線速度而無徑向線速度。工件端面上某一點的“徑向研磨速度” 就是該點徑向分量。該點的“切向研磨速度”是該點切向分量和研磨盤上重合點切向線速度的向量和。 圖 22 研磨軌跡如圖22所示，一個是兩個工件中心和中心輪中心成

34、一直線的a、b位置；另一個是工件端面上最外圓某點的切向線速度(繞o2旋轉)與研磨盤上重合點的圓周速度相垂直的位置c。為計算簡便，且因工件直徑很小而中心輪中心翻夾具中心的距離（r1)很大。故將工件取在工件中心與中心輪中心連線所在圓相切的位置。此時，可近似的認為工件徑向研磨速度就是工件繞夾具中心旋轉的線速度。而切向研磨速度是研磨盤線速度和夾具公轉線速度的向量和。通過研磨速度分析和計算結果表明：工件在任何位置。同一端面上各點的切向研磨速度幾乎相同；工件在任意位置，端面上的切向研磨速度幾乎相同；工件端面切向速度的不變性，與傳動結構的幾何參數(shù)幾乎無關；由于工件端面上任意點的軌跡是沿研磨盤圓軌跡幾乎同向而

35、平穩(wěn)變化的曲線，可想而知其徑向研磨速度變化亦很小，計算表明徑向研磨速度在同一工件端面上的各點或同一瞬時不同工件位置上工件端面各點的變化范圍較小，最小徑向速度是最大徑向速度的1/2左右，且夾具旋轉一周時，徑向速度的變化反復出現(xiàn)。因此。工件端面上各點在研磨全過程中速度總積值是相等的。因此，行星式端面研磨原理就研磨速度而言是合理的。第三章 研磨機傳動系統(tǒng)分析 圖 31 傳動系統(tǒng)1.研磨盤 2.聯(lián)軸器3.蝸輪蝸桿一級減速器 4.電動機 5.聯(lián)軸器3.1 電動機的選擇3.1.1 選擇電動機的類型考慮研磨機所需功率和傳動裝置的總效率，選擇電動機的型號為y802-4。3.1.2 選擇電動機的功率工作機上研磨

36、盤的速度：工作機所需功率：其中，研磨機的效率查機械設計手冊得蝸輪蝸桿傳動（雙頭）效率，一個聯(lián)軸器效率，一對深溝球軸承效率，一對滾動軸承效率，故電動機至研磨機主軸的總機械效率：電動機的輸出功率：電動機的額定功率：查技術手冊得： 蝸桿軸功率： 蝸輪軸功率：3.1.3 確定電動機的轉速查機械設計手冊：取單級（雙頭）蝸桿傳動比：則總傳動比的范圍： 電動機的轉速范圍應為：綜合考慮，電動機的同步轉速選為。低速時，即nw=20r/min時，同理可得（11.3）=0.1990.258kw160800r/min電動機的同步轉速選為。查技術手冊確定電動機的型號為y802-4 ，滿載轉速nm=1390/2160r/

37、min，p=0.75kw。研磨盤主軸功率：故合適。為了實現(xiàn)研磨機上研磨盤轉速能在n=060r/min變速，故在所選電動機上配裝變頻器，進而實現(xiàn)研磨機的調速。3.2 計算總傳動比主傳動軸傳動比：即：蝸輪蝸桿傳動比：3.3 研磨盤主軸的運動和動力參數(shù)3.3.1 研磨盤主軸的轉速3.3.2 研磨盤主軸的功率3.3.3 研磨盤主軸轉速第四章 蝸輪蝸桿減速器設計4.1 蝸桿傳動設計計算蝸桿傳動多在需要交錯軸間傳遞運動及動力的場合使用。通常交錯角為，一般蝸桿為主動力。其主要優(yōu)點為傳動比大，工作平穩(wěn)，結構緊湊，當蝸桿導程角小于摩擦角時可以自鎖。其缺點是效率低，需要貴重的金屬。蝸桿傳動的類型有很多種，本文根據(jù)

38、需要選用了普通的圓柱蝸桿阿基米德蝸桿（za）。4.1.1蝸桿傳動材料的選擇在蝸桿傳動中，普通齒輪傳動中齒輪所發(fā)生的點蝕、彎曲、折斷、膠合和磨損等失效形式必然都會出現(xiàn)。更特殊的是由于蝸桿傳動中齒輪在齒面間有較大的相對滑動，磨損、發(fā)熱、膠合的現(xiàn)象更容易發(fā)生?；谖仐U傳動的特點，蝸桿副的材料組合首先要求具有良好的減磨、耐磨、易于跑合的特性和抗膠合能力，此外要求有足夠的強度。由于速轉不高、功率不大，蝸輪材料選用zqal9-4，砂模鑄造，=250mpa；蝸桿材料選用40cr，表面調制處理，硬度為241286hbs。4.1.2 選擇齒數(shù)查機械設計手冊，取z1=2，z2=724.1.3 驗算滑動速度式中 蝸

39、桿頭數(shù)； m模數(shù)（mm）；蝸桿分度圓直徑（mm）；蝸桿分度圓柱上螺旋升角；滑動速度，m/s。所以，根據(jù)設計要求，原材料選擇是合適的。4.1.4 主要尺寸計算根據(jù)以上計算結果，可以得到蝸桿傳動的主要尺寸，如表4-1所示。表4-1 蝸桿傳動的主要尺寸名 稱符 號蝸 桿蝸 輪模數(shù)44頭數(shù)272分度圓直徑d40288中心距a164齒頂圓直徑48296齒根圓直徑30278蝸輪最大外圓直徑302齒頂圓弧直徑16齒根圓弧直徑25蝸輪輪緣寬度36蝸桿分度圓柱上螺旋升角11.31°齒距p特性系數(shù)q10壓力角 20°螺旋方向 右 旋蝸輪變位系數(shù)0 4.1.5 熱平衡計算 蝸桿傳動的特點是效率低

40、，發(fā)熱量較大。在工作中就可能出現(xiàn)齒面磨損加劇，甚至引起齒面膠合的情況。出現(xiàn)工作失效的原因在于散熱不充分，溫升過高，使?jié)櫥宛ざ冉档停瑴p小潤滑作用。因此，閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算。熱平衡計算的原理是：閉式蝸桿傳動正常工作時，由摩擦產(chǎn)生的熱量應小于或等于箱體表面散發(fā)的熱量，以保證溫升不超過允許值。公式為：式中，p=0.72kw，在通風良好的條件下，取，取允許潤滑油工作溫度，室溫，。將以上數(shù)據(jù)代入計算得箱體所需要有效散熱面積a為：這將為箱體設計和是否考慮采取散熱措施提供依據(jù)。4.2 軸的設計和校核4.2.1 蝸輪軸的設計從設計機床的工作特點來看，蝸輪軸要同時承受彎矩和轉矩作用。從傳動情況來看，

41、轉矩是由蝸桿軸傳給蝸輪軸軸的，彎矩主要是由主軸上兩個滾動軸承承受。 選擇軸的材料主軸材料選用40cr鋼，調制處理，查機械設計手冊得：硬度為241286hbs，a=12697。 按許用扭轉剪應力初估軸的直徑mm考慮到軸上的鍵槽，直徑應增大5%，則d36.531.6mm，取d=55mm 軸的結構設計根據(jù)估算所得直徑，輪轂寬及安裝情況等條件，軸的結構和尺寸可進行草圖設計，根據(jù)裝配零件的尺寸以及軸向定位和固定的要求，逐段確定軸的各段直徑和長度。根據(jù)減速器的內壁到蝸輪和軸承端面的距離，以及軸承端蓋裝拆方便等要求參見設計手冊中的有關經(jīng)驗數(shù)據(jù)，將軸的結構尺寸初步取定如圖4-1所示，這樣軸承跨距為180mm，

42、由此由此可進行軸和軸承等的校核計算。1. 軸承段 取d=65mm，l=23mm2. 空心軸段 取d=71mm，l=25mm3. 軸環(huán)段 取d=76mm，l=9mm4. 齒輪段 取d=70mm，l=86mm5. 套筒、軸承段 取d=65mm，l=60mm6. .軸承端蓋段 取 d=60mm，l=35mm7. 聯(lián)軸器段 取 d=55mm，l=84mm圖4-1 蝸輪軸結構示意圖 計算蝸輪受力蝸桿、蝸輪分度圓直徑分別為：40mm，288mm。蝸桿、蝸輪所受轉矩分別為：蝸輪作用力：圓周力： 徑向力： 軸向力： 由于蝸輪軸是立式安裝，軸上裝配的零件產(chǎn)生的力均有減速器承受，因此軸上承受的軸向力為。軸受力大小

43、及方向如圖4-2所示4-2 軸受力示意圖 計算軸承反力垂直面受力圖如圖4-3所示，水平面受力圖如圖4-3所示 圖4-3 垂直面受力示意圖 圖4-4水平面受力示意圖垂直面： 水平面： 繪制彎矩圖垂直面彎矩圖如圖4-5所示： 圖4-5 垂直面彎矩示意圖水平面彎矩圖如圖4-6所示：4-6 水平面彎矩示意圖合成彎矩圖如圖4-7所示：4-7 合成彎矩示意圖繪制扭矩圖扭矩示意圖如圖4-8所示：4-8 扭矩示意圖由蝸輪受力計算結果可知：又根據(jù)，由設計手冊可知，故 繪制當量彎矩圖當量彎矩圖如圖4-9所示：4-9 當量彎矩示意圖計算危險截面c處的直徑危險截面c出的直徑為：取截面c直徑為70mm。所以該軸強度滿足

44、要求。4.2.2 蝸桿軸的設計選擇軸的材料主軸材料選用40cr鋼，調制處理，查機械設計手冊得：硬度為241286hbs，a=12697。按許用扭轉剪應力初估軸的直徑考慮到軸上的鍵槽，對軸的影響較大，為了增大強度，取d=20mm 軸的結構設計蝸桿軸的結構及尺寸可進行草圖設計，安裝聯(lián)軸器處的直徑為20mm，長度為52mm。軸肩寬度取10mm，軸間左右兩端為擋油環(huán)（直徑為52mm）。同時左右軸端裝配在套杯，使其與套杯過盈配合。根據(jù)減速器的內壁到蝸桿和軸承端面的距離，以及軸承端蓋裝拆方便等要求參見設計手冊中的有關經(jīng)驗數(shù)據(jù)，將軸的結構尺寸初步取定如圖4-10所示，這樣軸承跨距為322mm，由此由此可進行

45、軸和軸承等的校核計算。圖4-10 蝸桿軸結構示意圖計算蝸桿受力蝸桿傳動中蝸桿與蝸輪嚙合受力，根據(jù)作用力與反作用力，可得蝸桿受力。圓周力： 徑向力： 軸向力： 軸受力大小及方向如圖4-11所示圖4-11 軸受力示意圖 計算軸承反力垂直面受力圖如圖4-12所示，水平面受力圖如圖4-13所示 圖4-12 垂直面受力示意圖 圖4-13水平面受力示意圖垂直面： 水平面： 繪制彎矩圖垂直面彎矩圖如圖4-14所示：圖4-14 垂直面彎矩示意圖 水平面彎矩圖如圖4-15所示：4-15 水平面彎矩示意圖合成彎矩圖如圖4-16所示：4-16 合成彎矩示意圖繪制扭矩圖扭矩示意圖如圖4-17所示：4-17 扭矩示意圖

46、由蝸輪受力計算結果可知：又根據(jù)，由設計手冊可知，故 繪制當量彎矩圖當量彎矩圖如圖4-18所示：4-18 當量彎矩示意圖計算危險截面c處的直徑危險截面c出的直徑為：取截面c直徑為40mm。所以該軸強度滿足要求。4.3 滾動軸承壽命的校核滾動軸在工作一段時間后，可能出現(xiàn)的失效形式是接觸表面發(fā)生疲勞點蝕。此現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是滾動軸承在運轉后，滾動體與內外圈滾道接觸處產(chǎn)生變化的接觸應力，應力足夠大且循環(huán)次數(shù)達到一定值。對于一般在正常工作狀態(tài)下運轉的軸承，疲勞點蝕是主要的失效形式，應按此進行壽命計算。其目的是保證選用適當?shù)妮S承在給定的運轉條件下能夠實現(xiàn)預期的壽命。4.3.1 軸承的受力分析 蝸桿軸軸承的受

47、力分析：此外右端軸承還受軸向力： 蝸桿軸軸承的受力分析：此外左端軸承還受軸向力： 4.3.2 軸承的選擇及壽命校核 蝸桿軸軸承的選擇及壽命校核軸上受到蝸輪的作用，軸承同時承受徑向載荷與軸向載荷，根據(jù)蝸桿軸的結構要求，軸承的配置采用一端固定，一端游動式。游動端選用輕（2）窄系列深溝球軸承6010型，固定端選用圓錐滾子軸承30210型。所選用軸承各項技術參數(shù)如表4-2所示表4-2軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定動載荷基本額定靜載荷kn62105080201.1578313523.23021050902021.75171.557791.573.292.0 校核左端軸承的使用壽命：由于左端

48、軸為游動端，所以不受軸向力，根據(jù)設計手冊, 取，同樣由設計手冊取，則： 由軸承壽命計算的基本公式： 式中 n軸承轉速，r/min；c額定動載荷，n； p當量動載荷，n，； 壽命指數(shù)，對球軸承=3，對滾子軸承=10/3。 校核右端軸承的使用壽命：查機械設計手冊取 e=0.42， y=1.4。取x=0.4，y=1.4，由設計手冊取，則：所以蝸桿軸兩端的軸承滿足使用要求。 蝸輪軸軸承的選擇及壽命校核蝸輪軸上同時承受徑向載荷和軸向載荷，由于軸向載荷作用于左端軸承，根 據(jù)軸的直徑軸的兩端軸承均選用（02）尺寸系列圓錐滾子軸承30213型。（02）尺寸系列圓錐滾子軸承30213各項技術參數(shù)如下：尺寸：d=

49、65mm，d=120mm，t=24.75mm，b=23mm，c=20mm， 。安裝尺寸：，。額定載荷：， 。 校核左端軸承的使用壽命：由軸承壽命計算的基本公式： 查機械設計手冊?。海闄C械設計手冊?。?；取 校核右端軸承的使用壽命查機械設計手冊取: ，所以蝸輪軸兩端的軸承滿足使用要求。4.4 減速器箱體的設計計算4.4.1 箱體的結構形式和材料采用立式蝸桿減速器。鑄造箱體，材料ht150。因其屬于中型鑄件，鑄件最小壁厚810mm，取=10mm。4.4.2 鑄鐵箱體主要結構尺寸各項結構尺寸如表4-3所示表4-3名稱符號尺寸關系（mm）箱座壁厚=10箱蓋壁厚11=15箱蓋凸緣厚度b1b1=15箱座凸

50、緣厚度bb=15箱座底凸緣厚度b2b2=25地腳螺釘直徑dfdf=18地腳螺釘數(shù)目nn=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1d1=13.5箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑d2d2=10連接螺栓d2的間距l(xiāng)l=180軸承端蓋螺釘直徑d3d3=8軸承端蓋螺釘數(shù)目nn=6df，d1，d2至外壁距離c1c1=24d1，d2至凸緣邊緣距離c2c2=22軸承旁凸臺半徑r1r1=22軸承旁凸臺高度h箱體外壁至軸承座端面的距離l1l1=70蝸輪外圓與箱內壁間距離11=27蝸輪輪轂端面與箱內壁距離22=28箱蓋、箱座上的肋厚m1，mm1=9；m=9軸承端蓋外徑d2 (蝸輪軸)d2=180；(蝸桿軸)d2=130軸承旁聯(lián)接螺栓距離ss

51、=130第五章 研磨盤主軸設計5.1 主軸的設計從設計機床的工作特點來看，主軸要同時承受彎矩和轉矩作用。從傳動情況來看，轉矩是由蝸輪軸傳給主軸的，彎矩主要是由主軸上三個球軸承承受。5.1.1 選擇軸的材料主軸材料選用45鋼，調制處理，查機械設計手冊得：硬度為197229hbs，a=126103。5.1.2 按許用扭轉剪應力初估軸的直徑mm考慮到軸上的鍵槽，直徑應增大5%，則d22.520.6mm，取d=24mm5.1.3 軸的結構設計主軸為階梯軸，擬定聯(lián)軸器、空心軸、軸承、套筒、彈性墊圈、端蓋、研磨盤、墊圈、螺母等依次裝配。根據(jù)裝配零件的尺寸以及軸向定位和固定的要求，逐段確定軸的各段直徑和長度

52、。見圖511. 聯(lián)軸器段 取d=45mm，l=84；2. 空心軸段 取d=52mm，l=20mm；3. 軸承、套筒段 取d=45mm，l=79mm；4. 軸承端蓋段 取d=40mm，l=40mm；5. 研磨盤段 取楔形d=40x30mm，l=34.5mm；6. .螺紋軸段 根據(jù)螺母的標準，取 d=24mm，l=23mm。51研磨盤主軸5.2 軸的校核由前文可知，主軸所受扭矩，。軸受力大小及方向如圖5-2所示圖5-2 主軸受力示意圖 計算軸承支反力xoy平面受力圖如圖5-3所示，yoz平面受力圖如圖5-4所示 圖5-3 xoy平面受力圖 圖5-4 yoz平面受力圖xoy平面內的支反力由得： yoz平面內的支反力由得：由受力平衡可得：繪制彎矩圖xoy平面彎矩圖如圖5-5所示：圖5-5 xoy平面彎矩圖yoz平面彎矩圖如圖5-6所示：圖5-6 yoz平面彎矩圖合成彎矩圖如圖5-7所示：圖5-7 合成彎矩圖 繪制扭矩圖扭矩示意圖如圖5-8所示：圖5-8 扭矩示意圖由軸受力計算可知：又根據(jù)，由設計手冊可知，故 繪制當量彎矩圖當量彎矩圖如圖5-9所示：圖5-9 當量彎矩圖 計算危險截面c處的直徑危險截面c出的直徑為