m2110a內(nèi)圓磨床畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　M2110A型內(nèi)圓磨床設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　磨床是應(yīng)用于零件精加工，尤其是淬硬鋼件和高硬度特殊材料精加工的一種機床。近年來由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機械零件的精度和表面粗糙度要求越來越高，各種硬度材料日益增多，所以磨床的應(yīng)用越來越廣泛。</p><p>　　基于市場對內(nèi)圓磨床

2、的變速要求高，磨削內(nèi)圓直徑大的要求，經(jīng)過重新布局和對主軸箱的設(shè)計后，M2110A 型內(nèi)圓磨床的加工性能得到了很大的提高，外形更加美觀，結(jié)構(gòu)更緊湊，操縱也更方便，更省力。</p><p>　　設(shè)計的該型磨床主要用于磨削精密圓柱孔和圓錐孔，適用于單件小批量生產(chǎn)。</p><p>　　同時該磨床工作臺由液壓無級傳動，工作臺的工作進給、快速進給及退回、修整砂輪時的進給等均能自動變換。砂輪微量橫進給

3、可以手動或液動，液動進給即工作臺每一個往復(fù)行程，砂輪作一次自動進給。修整砂輪用液壓手柄操縱。</p><p>　　關(guān)鍵詞：內(nèi)圓磨床 進給機構(gòu) 砂輪 修整器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Grinding machine is used in parts finishing,in particular

4、hardened steel and special materials of high hardness of a machine tool for finishing.In recent years,due to the development of science and technology, modern machinery parts of the surface roughness and precision demand

5、 is higher and higher, the hardness of material is increasing,so the Grinding machine is more and more widely applied.</p><p>　　Based on high speed requirements of market for internal grinder and grinding in

6、side diameter big request,after a new layout and design of spindle box,type M2110A internal grinder in the processing performance has been greatly improved, the appearance is more beautiful, more compact in structure,op

7、eration more convenient, also is more efficient.</p><p>　　Design of this type of grinding machine is mainly used for grinding precision cylindrical bore and conical bore, suitable for single piece and small

8、batch production.</p><p>　　Meanwhile, the grinding table by the hydraulic stepless transmission,bench work feeding, rapid feed and return,dressing grinding wheel feed, etc all can automatically transform.. T

9、race wheel infeed can be manual or hydraulic,hydraulic table feed that each reciprocating stroke,wheel as an automatic feed.Dressing grinding wheel with a hydraulic lever to manipulate.</p><p>　　Key word: in

10、ternal grinder feed mechanism grinding wheel grinding wheel dresser</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1磨床的類型與用途</p><p>　　機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機械制造裝備的先進程度。機械制造裝備的

11、核心是金屬切削機床，精密零件的加工，主要依賴切削加工來達(dá)到所需要的精度。金屬切削機床所擔(dān)負(fù)的工作量約占機器制造總工作量的40%～60%，金屬切削機床的技術(shù)水平直接影響到機械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。換言之，一個國家的機床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然，金屬切削機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化建設(shè)中起著不可替代的作用。 </p><p>　　縱觀幾十年來的歷史，機械制造業(yè)從早

12、期降低成本的競爭，經(jīng)過20世紀(jì)70年代、80年代發(fā)展到20世紀(jì)90年代乃至21世紀(jì)初的新的產(chǎn)品的競爭。目前，我國已加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟全球化時代已經(jīng)到來，我國機械制造業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也面臨著新的形勢：知識——技術(shù)——產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品的批量越來越小，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求越來越高，環(huán)境保護意識和綠色制造的呼聲越來越強，因而以敏捷制造為代表的先進制造技術(shù)將是制造業(yè)快速響應(yīng)市場需要、不斷推出新產(chǎn)品、贏得競爭、求得生存和發(fā)展的主

13、要手段。</p><p>　　1.1.1磨床的類型及其特點</p><p>　　磨床種類很多，主要有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。  </p><p>　　磨床與其他機床相比，具有以下幾個特點： </p><p>　　1、磨床的

14、磨具（砂輪）相對于工件做高速旋轉(zhuǎn)運動（一般砂輪圓周線速度在35米 /秒左右，目前已向200米/秒以上發(fā)展）； </p><p>　　2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；</p><p>　　3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度； </p><p>　　4、易于實現(xiàn)自動化和自動線，進行高效率生產(chǎn)； </p>

15、<p>　　5、磨床通常是電動機、油泵（發(fā)動部件），通過機械，電氣，液壓傳動（傳動部件）帶動工件和砂輪相對運動。</p><p>　　1.1.2磨床的用途</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對機械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來越高，各種高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強力磨削，進一步提高了磨削效率。因此，磨床的

16、使用范圍日益擴大。它在金屬切削機床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，磨床在機床總數(shù)中的比例已達(dá)30%—40%。據(jù)1997年歐洲機床展覽會(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占23%，鉆削占22%，其它占8%；而磨床在企業(yè)中占機床的比例高達(dá)42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%。由此可見，在精密加工</p><p>　　當(dāng)中，有許多零部件是通過精密磨

17、削來達(dá)到其要求的，而精密磨削 加工會要在相應(yīng)的精密磨床上進行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個基本要求： </p><p>　　1.高幾何精度。精密磨床應(yīng)有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動壓軸承及動靜壓組合軸承等。

18、當(dāng)前采用動壓軸承和動靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動一般應(yīng)小于1um，軸向圓跳動應(yīng)限制在2—3um以內(nèi)。 </p><p>　　2.低速進給運動的穩(wěn)定性。由于砂輪的修整導(dǎo)程要求10—15mm/min，因此工作臺必須低速進給運動，要求無爬行和無沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。 </p><p>　　3.減少振動。精密磨削時如果產(chǎn)生振動，會對加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對于精密磨床，在

19、結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動。 </p><p>　　4.減少熱變形。精密磨削中熱變形引起的加工誤差會達(dá)到總誤差的50％，故機床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實現(xiàn)精密磨削的主要障礙。</p><p><b>　　1.2內(nèi)圓磨床</b></p><p>　　用砂輪磨削工件內(nèi)孔的磨床。它具有磨床的一般特征，它的磨削分為普通內(nèi)圓磨削、無心內(nèi)圓磨削和砂輪

20、作行星運動的磨削方式式。</p><p>　　加工工件的圓柱形、圓錐形或其他形狀素線展成的內(nèi)孔表面及其端面的磨床。內(nèi)圓磨床分為普通內(nèi)圓磨床、行星內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床、坐標(biāo)磨床和專門用途的內(nèi)圓磨床等。按砂輪軸配置方式，內(nèi)圓磨床又有臥式和立式之分。 </p><p>　　普通內(nèi)圓磨床。由裝在頭架主軸上的卡盤夾持工件作圓周進給運動，工作臺帶動砂輪架沿床身導(dǎo)軌作縱向往復(fù)運動，頭架沿滑鞍作橫向進給

21、運動，頭架還可繞豎直軸轉(zhuǎn)至一定角度以磨削錐孔。</p><p>　　行星內(nèi)圓磨床。工作時工件固定不動,砂輪除繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)外還繞被加工孔的軸線回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)圓周進給。它適于磨削大型工件或不宜旋轉(zhuǎn)的工件如內(nèi)燃機氣缸體等。 </p><p>　　無心內(nèi)圓磨床。工作時工件外圓支承在滾輪或支承塊上，工件端面由磁力卡盤吸住并帶動旋轉(zhuǎn)，但略可浮動，以保證內(nèi)外圓的同心度。小規(guī)格內(nèi)圓磨床的砂輪轉(zhuǎn)速最高可

22、達(dá)十幾萬轉(zhuǎn)每分。在大批量生產(chǎn)中使用的內(nèi)圓磨床，自動化程度要求較高，在磨削過程中，可用塞規(guī)或測微儀自動控制尺寸。</p><p><b>　　特點：</b></p><p>　　機床的進給及補償,由二個互不干涉的傳動機構(gòu)執(zhí)行。進給系統(tǒng)具有定程磨削功能,采用手動或液動二種進給方式。</p><p>　　機床設(shè)有快跳機構(gòu)，因此退出砂輪進行測量或修整后

23、不必重新手動對刀。</p><p>　　工作臺快退設(shè)有中停裝置，快退距離可按需要調(diào)整，以減少輔助時間。</p><p>　　工作臺起動手把設(shè)有安全聯(lián)鎖裝置，確保裝卸和測量工作時的安全性。</p><p>　　機床砂輪軸最高轉(zhuǎn)速為24000轉(zhuǎn)/分，以提高磨削小孔。</p><p>　　用戶特殊訂貨?？筛难b電主軸變頻調(diào)速以磨削小直徑內(nèi)孔。<

24、/p><p>　　機床設(shè)有端面磨削裝置，能保證工件內(nèi)孔與端面的垂直度。</p><p>　　1.3M2110A型磨床的設(shè)計任務(wù)要求</p><p>　　1.3.1設(shè)計基本參數(shù)</p><p>　　磨孔直徑： 6~100毫米</p><p>　　磨孔最大深度： 150毫米</p&

25、gt;<p>　　工件最大長度： 200毫米</p><p>　　工作臺最大行程： 550毫米</p><p>　　床頭箱軸線最大回轉(zhuǎn)角度：20°</p><p>　　工件轉(zhuǎn)速（4級）： 200、300、400、600轉(zhuǎn)/分</p><p>　　砂輪轉(zhuǎn)速（3級）： 1

26、0000、18000、24000轉(zhuǎn)/分</p><p>　　工件電機：功率 0.45/0.75千瓦</p><p>　　轉(zhuǎn)速 700/1400轉(zhuǎn)/分</p><p>　　砂輪電機：功率 3千瓦</p><p>　　轉(zhuǎn)速 2860轉(zhuǎn)/分</p><p>　　

27、機床外形尺寸（長×寬×高）：1850×1130×1290毫米</p><p>　　1.3.2任務(wù)及要求</p><p>　　合理設(shè)計機床砂輪軸，工作臺進給機構(gòu)和砂輪修整機構(gòu)</p><p>　　用CAD做出零號圖紙</p><p>　　軸承種類與形式、選用、特點及計算</p><p&

28、gt;　　受力分析、計算和校核。</p><p><b>　　說明書</b></p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　M2110A型磨床機械傳動系統(tǒng)</p><p>　　本機床的傳動有兩種形式：一種是液壓傳動，如工作臺縱向往復(fù)移動、砂輪架快速進退、砂輪架周期徑向自動切入等；

29、另一種就是機械傳動。其傳動系統(tǒng)如圖所示。</p><p>　　圖2-1 M2110A機械傳動圖</p><p><b>　　2.1頭架的傳動</b></p><p>　　此傳動鏈實現(xiàn)工件的圓周進給運動。其傳動路線的表達(dá)式為</p><p>　　工件電機— —撥盤或卡盤</p>

30、<p>　　由于電機為雙速電機，故可以使得工件獲得4種轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　2.2砂輪的傳動</b></p><p>　　此傳動鏈較短，使得砂輪高速旋轉(zhuǎn)。其傳動路線為：</p><p>　　砂輪電機— —砂輪</p><p>　　2.3工作臺手動驅(qū)動</p><p>　

31、　為了調(diào)整機床，工作臺還可以通過手輪來驅(qū)動。其傳動路線表示如下：</p><p>　　手輪———齒條—工作臺縱向移動</p><p>　　2.4砂輪架周期徑向切入運動</p><p>　　這個運動可以分成兩種：一種是手動周期切入；另一種是液動周期自動切入。如圖</p><p>　　圖2-2 砂輪架機械傳動圖</p><p

32、>　　2.4.1手動周期切入</p><p>　　在手輪B上裝有齒輪和（同軸）。D為刻度盤，外圓表面上刻有200格刻度，而內(nèi)圓周卻是一個的內(nèi)齒輪，其齒頂圓就作為定位面與手輪B上的P圓柱表面動配合（即可以轉(zhuǎn)動）。C為一補償旋鈕，其上開有21個小孔，平時總有1個孔和固裝在B上的銷子K接合。C上又有一只的齒輪與齒輪嚙合，而又與嚙合，故轉(zhuǎn)動手輪B時，各齒輪無相對運動，上述各零件仿佛一個整體，也不在P圓柱面上相對運動

33、，于是B和D一起旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)順時針方向轉(zhuǎn)動手輪時，就可以實現(xiàn)砂輪架的徑向切入，其傳動路線表示如下：</p><p>　　手輪B—VIII—IX——絲杠—半螺母</p><p>　　在磨削一批工件時，通?？偸窍仍嚹ヒ恢?，待磨到尺寸要求時，將手輪B轉(zhuǎn)動的位置固定下來，這就可以借助固裝在刻度盤D上的擋塊F碰到固定在床身上的定位爪N來實現(xiàn)，此時手輪B就不能

34、再繼續(xù)轉(zhuǎn)動，說明工件已經(jīng)磨到尺寸要求了。</p><p>　　2.4.2液動周期自動切入</p><p>　　當(dāng)自動控制的壓力油通入油缸的右腔時，時活套在活塞J槽內(nèi)銷軸上的棘爪H左移，推動棘輪E轉(zhuǎn)過一角度，E用螺釘固定在手輪B上。所以隨著棘輪E的轉(zhuǎn)動，刻度盤D也轉(zhuǎn)動。棘輪E上有200個棘齒，正好與刻度盤D上的刻度200格相對應(yīng)。棘爪H最多可以推過棘輪上4個棘齒，即相當(dāng)于刻度盤轉(zhuǎn)過4格。轉(zhuǎn)動

35、齒輪S使空套的扇形的齒輪板G轉(zhuǎn)動，根據(jù)它的位置就可以控制棘爪H推過的棘齒數(shù)目。其原理簡述如下：當(dāng)右腔通回路時，彈簧將活塞J推至右極限位置，此時棘爪H就頂在扇形板G的外圓表面上，待右腔注入高壓油后，活塞J左移，棘爪H便開始沿著G的外圓表面滑動，隨后就經(jīng)斜面T而落入棘齒槽底，推動棘輪E轉(zhuǎn)動。故此T斜面越轉(zhuǎn)越接近中心線a–a，H所推過的棘齒越少。</p><p>　　當(dāng)自動徑向切入達(dá)到工件尺寸要求時，與F成180

36、86;安裝的調(diào)整塊R正好處于中心線 a–a位置。由于R的外圓比棘輪大，故棘爪H就被壓下，這時J即使左右移動，H也只是在外圓表面滑動，不會落入棘齒E的齒槽。自動徑向切入就停止。</p><p>　　主軸組件設(shè)計計算與校核</p><p>　　主軸組件是機床的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運動，同時還起傳遞運動和扭矩、承受切削力和驅(qū)動力等載荷的作用。由于主軸組件的工

37、作性能直接影響到機床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是機床中的一個關(guān)鍵組件。 </p><p>　　主軸和一般傳動軸的相同點是，兩者都傳遞運動、扭矩并承受傳動力，都要保證傳動件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動工件或刀具，實現(xiàn)表面成形運動，因此對主軸有較高的要求。</p><p>　　3.1主軸的基本要求</p><p><b>　　

38、3.1.1旋轉(zhuǎn)精度</b></p><p>　　主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在手動或低速、空載時，主軸前端定位面的徑向跳動△r、端面跳動△a和軸向竄動值△o。如圖3-1所示：圖中實線表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線，虛線表示實際的旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運動精度。</p><p>　　圖3-1 主軸的旋轉(zhuǎn)誤差</p><p><

39、;b>　　3.1.2剛度</b></p><p>　　主軸組件的剛度K是指其在承受外載荷時抵抗變形的能力，如圖3-2所示，即K=F/y（單位為N/mm），剛度的倒數(shù)y/F稱為柔度。主軸組件的剛度，是主軸、軸承和支承座的剛度的綜合反映，它直接影響主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。顯然，主軸組件的剛度越高，主軸受力后的變形就越小，如若剛度不足，在加工精度方面，主軸前端彈性變形直接影響著工件的精度；在傳動質(zhì)量方面，

40、主軸的彎曲變形將惡化傳動齒輪的嚙合狀況，并使軸承產(chǎn)生側(cè)邊壓力，從而使這些零件的磨損加劇，壽命縮短；在工件平穩(wěn)性方面，將使主軸在變化的切削力和傳動力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動，并容易引起切削自激振動，降低了工件的平穩(wěn)性。</p><p>　　圖3-2 主軸組件靜剛度</p><p><b>　　3.1.3抗震性</b></p><p>　　主

41、軸組件的抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，主軸組件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動。如果主軸組件的抗振性差，工作時容易產(chǎn)生振動，從而影響工件的表面質(zhì)量，降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。隨著機床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。</p><p>　　3.1.4溫升和熱變形</p><

42、p>　　主軸組件工作時因各種相對運動處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應(yīng)以主軸組件運轉(zhuǎn)一定時間后各部分位置的變化來度量。 </p><p>　　主軸組件溫升和熱變形，使機床各部件間相對位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度機床尤為嚴(yán)重；熱變形造成主軸彎曲，使傳動齒輪和軸承的工作狀態(tài)變壞；熱變形還使主軸和軸承，軸承與支承座之間已調(diào)整好的間隙

43、和配合發(fā)生變化，影響軸承正常工作，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。 </p><p>　　影響主軸組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù) 緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。</p><p>　　3.2主軸的初步確定</p><p>　　擬定軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括帶輪，

44、套筒，軸承和軸承蓋。</p><p>　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。</p><p>　　裝軸承端：這兩段軸徑由滾動軸承的內(nèi)圓孔徑?jīng)Q定，因d=40，選用角接觸球軸承7208AC，其尺寸為d×D×B=40×80×18，軸段的長度由滾動軸承的B決定。</p><p>　　軸上零件的周向固定，軸承與軸的周向固定采用套

45、筒和軸承端蓋來定位，同時為了保證軸承與軸的配合有良好的對中性，滾動軸承與軸采用H6/k6，軸端倒角區(qū)1×45º。</p><p><b>　　3.3主軸計算校核</b></p><p>　　3.3.1主軸材料和熱處理</p><p>　　根據(jù)載荷特點和耐磨性的要求，該軸傳遞較小功率，無特殊要求故選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼調(diào)制處理

46、，在主軸端部，錐孔，空心軸頸部位進行局部高頻淬硬50—55HRC，以提高耐磨性，其機械性能可查得，，，，，，。</p><p>　　3.3.2磨削力計算</p><p>　　由于砂輪速度很高，功率消耗很大，主運動消耗功率為=，為砂輪電機功率。為機械傳動總效率0.7—0.85。</p><p>　　=3×0.8=2.4kw</p><p&

47、gt;<b>　　所以 N.mm</b></p><p>　　另外，作用在砂輪上的徑向力為：</p><p>　　式中 ——磨削系數(shù)，查得可知為119.09</p><p>　　V——工件圓周進給速度 </p><p>　　——砂輪徑向切入深度 0.1mm</p><p>　　——工件軸向進給量

48、 10mm/r</p><p>　　ay，by，cy——磨削徑向力指數(shù)，查資料可分別得0.417,0.714,0.751；</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　同上可知得，作用在砂輪上的法向力為：</p><p>　　式中 az，bz，cz——法向磨削力指數(shù)，查資料可分別得0.417,0

49、.731,0.698；</p><p>　　——磨削系數(shù)，查得可知為60.04</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　3.3.3按彎扭合成強度條件校核</p><p>　　1. 軸的受力情況分析</p><p>　　圖3-3 主軸受力</p><p

50、>　　垂直方向上：分析如圖</p><p>　　圖3-4 垂直方向受力</p><p><b>　　垂直面支撐反力</b></p><p>　　水平方向上：分析如圖</p><p>　　圖3-5 水平方向受力</p><p><b>　　水平面支撐反力</b><

51、;/p><p>　　彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，計算彎矩圖</p><p><b>　　水平面彎矩圖</b></p><p><b>　　圖3-6 水平彎矩</b></p><p><b>　　垂直面彎矩圖</b></p><p>　　圖3-7 垂直彎矩</p&

52、gt;<p><b>　　合成彎矩圖</b></p><p>　　圖3-8 合成彎矩</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩圖</b></p><p><b>　　圖3-9 轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　計算彎矩圖</b></

53、p><p>　　轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化處理，即。</p><p>　　圖3-10 計算彎矩</p><p><b>　　校核軸的強度</b></p><p>　　圖3-11 軸的零件圖</p><p>　　由圖3-11知，I剖面的直徑小而彎矩較大，II剖面所承受的彎矩最大而軸徑卻不是最大，即I和II剖

54、面較危險，所以校核I和II剖面。</p><p><b>　　I剖面的計算應(yīng)力為</b></p><p>　　II剖面的計算應(yīng)力為</p><p><b>　　又知道,</b></p><p><b>　　所以安全</b></p><p>　　3.3.4

55、精確校核軸的疲勞強度</p><p>　　由于軸段沒有鍵槽，只存在過渡圓角和過盈配合引起的應(yīng)力集中。因而只需要驗算I剖面的疲勞強度。</p><p>　　I剖面由于過盈配合(H7/k6)引起的應(yīng)力集中系數(shù)查表可得，。由于過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查得</p><p><b>　　，，，</b></p><p>　　故應(yīng)該

56、按過盈配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)來驗算I剖面。</p><p>　　I剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力，應(yīng)力幅，平均應(yīng)力為：</p><p>　　絕對尺寸影響系數(shù)由表查得，</p><p>　　表面質(zhì)量系數(shù)由表查得</p><p>　　I剖面的安全系數(shù)為：</p><p>　　取,則，所以I剖面安全 。 </p><p

57、>　　3.3.5主軸扭轉(zhuǎn)剛度的校核</p><p>　　軸的扭轉(zhuǎn)變形的一般公式如下：</p><p>　　式中：——扭轉(zhuǎn)角（rad）</p><p>　　——軸傳遞的扭矩（N.cm）</p><p>　　——軸產(chǎn)生扭矩變形部分長度（cm） ——軸的端面極慣性矩 </p><p>　　——鋼的剪

58、切彈性模量，</p><p><b>　　對于空心軸：</b></p><p><b>　　所以可得：</b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　又查資料可得，許用扭轉(zhuǎn)角</p><p>　　由于，故主軸的扭轉(zhuǎn)剛度合格。<

59、;/p><p>　　進給機構(gòu)原理設(shè)計計算及校核</p><p>　　4.1進給機構(gòu)——三滾輪摩擦機構(gòu) </p><p>　　三滾輪摩擦機構(gòu)是根據(jù)摩擦自鎖的原理用來傳遞一個方向運動的傳動機構(gòu)，故又稱之為三滾輪單向超越離合器。此機構(gòu)在國內(nèi)外自動內(nèi)圓及軸承套圈磨床的微進給機構(gòu)及砂輪磨損的補償系統(tǒng) 中應(yīng)用較廣，并和其它進給機構(gòu)（如凸輪—— 杠桿——斜楔——杠桿等機構(gòu)）聯(lián)合使用，

60、進給的定程精度較高。</p><p>　　在普通內(nèi)圓磨床中，由于對定程進給精度要求不高，所以可以用它作為主要的進給機構(gòu)。M2110A 內(nèi)圓磨床就采用這種三滾輪機構(gòu)作為進給系統(tǒng)。它與原先的行星進給機構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、調(diào)整方便、穩(wěn)定準(zhǔn)確、進給量可無級調(diào)整等優(yōu)點?，F(xiàn)將三滾輪進給機構(gòu)的結(jié)構(gòu)工作原理，自鎖條件及使用調(diào)整等方面的問題簡要介紹如下。</p><p>　　4.1.1結(jié)構(gòu)和工作

61、原理</p><p>　　圖4-1 進給機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　,</b></p><p>　　三滾輪進給機構(gòu)主要由大滾輪(固定滾輪),中滾輪(擺動滾輪)，小滾輪(驅(qū)動滾輪）支承板等零件組成（見圖進給機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖）。中滾輪和支承板由螺釘連接成一整體，可繞手輪軸轉(zhuǎn)動一角度；小滾輪在彈簧和托銷的作用下在支承板的導(dǎo)向槽內(nèi)保持其固定的位

62、置（盡力消除空程，使其兩摩擦 滾輪間隙控制適中）。</p><p>　　進給機構(gòu)固定在磨架前段，用于控制磨架做周期橫向自動進給或手動進給。</p><p>　　自動進給時，工作臺每往復(fù)一次，通過壓力油推動柱塞，經(jīng)頂桿3推動擺動架1轉(zhuǎn)過一個角度。因懸浮的滾子7在彈簧和圓柱6的作用下，緊壓在小摩擦輪5和大摩擦輪8之間。擺動架1順時針擺動時，以滾子7和摩擦輪5、8之間的摩擦力，帶動大摩擦輪8也順

63、時針轉(zhuǎn)過一個角度，然后經(jīng)大摩擦輪上的齒輪傳動絲杠，帶動磨架作橫向進給。若柱塞的壓力油腔接回油時，由彈簧9將擺動架1、小摩擦輪5、頂桿3和柱塞拉回，恢復(fù)原位不動。</p><p>　　調(diào)整螺母，調(diào)節(jié)頂桿上下行程，控制摩擦輪的擺動角度，亦即改變大摩擦輪的轉(zhuǎn)動角度，改變橫向進給量大小，便得到無極調(diào)整。按下手柄將油路斷開，可實現(xiàn)手輪的微量橫向進給。轉(zhuǎn)動手輪便可以得到手動進給。止動頂桿在手輪逆時針轉(zhuǎn)動時，頂住滾子7，防止擺

64、動架1隨手輪及大摩擦輪8一起逆時針轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　4.1.2自鎖條件</b></p><p>　　在進給過程中，小滾輪分別與大滾輪和中滾輪緊密接觸，并且象楔子一樣將它們楔緊，使三個滾輪 鎖為一體；在中滾輪向上回擺復(fù)位時，自鎖狀態(tài)應(yīng)解除 ，以防大輪反轉(zhuǎn)。保證實現(xiàn)這種運動的條件 可以從滾輪的受力分析和平衡原理中推導(dǎo)出來。</p><

65、p>　　圖4-2 三滾輪受力圖</p><p>　　即小滾了為研究對象若不計其本身的重量及彈簧對他的作用力，則小輪受4個力的作用，即大滾輪對它的正壓力和摩擦力，中滾輪對它的正壓力和摩擦力（見上圖）。根據(jù)力合成的平行四邊形法則和，和可分別用它們的合力和來表示，小滾輪即為兩力構(gòu)件，它處于平衡的充分和必要條件是：和大小相等，方向相反，而且作用在一條直線上。于是由上圖的幾何關(guān)系可以看出：</p>&

66、lt;p>　　因此，三滾輪摩擦機構(gòu)的自鎖條件可寫為</p><p><b>　　（1）</b></p><p>　　——接觸角，即小滾輪與大滾輪以及中滾輪與小滾輪兩接觸點處的切線的交角；</p><p>　　——小滾輪與大滾輪間的最大極限摩擦角；</p><p>　　——小滾輪與中滾輪間的最大極限摩擦角。</

67、p><p><b>　　在中</b></p><p><b>　　根據(jù)余弦定理</b></p><p>　　即 </p><p>　　故保證自鎖的條件又可以寫作</p><p><b>　?。?）</b>&

68、lt;/p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　——中滾輪和小滾輪中心距；</p><p>　　——大滾輪和小滾輪中心距；</p><p>　　——大滾輪和中滾輪中心距；</p><p>　　分別表示大、中、小滾輪的直徑。當(dāng)中滾輪上抬時，不許小滾輪在大滾輪和中滾輪間產(chǎn)生自鎖，而

69、希望小滾輪能夠松開，以防大滾輪反轉(zhuǎn)，這時必須保證大、中滾輪對小滾輪的作用力所產(chǎn)生的滑動摩擦力矩大于或等于滾動摩擦力矩：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　——滾動摩擦系數(shù)</b></p><p>&l

70、t;b>　　——小輪直徑</b></p><p>　　從以上的分析和計算可得出這樣的結(jié)論：</p><p>　　保證三滾輪進給機構(gòu)正常工作的重要條件是合理地選擇接觸角，它的上限值和下限值可分別由上面導(dǎo)出的式子（1）、（3）計算出來。</p><p>　　三個滾輪直徑大小及其中心距可根據(jù)傳遞力矩的大小及空間位置情況確定，但必須滿足式（2）的要求。&l

71、t;/p><p>　　如果考慮到進給機構(gòu)中小滾輪的自重，托銷彈簧的拉力及大滾輪到進給絲桿螺母間各傳動鏈的摩擦阻力距等客觀條件，則接觸角不可取得太小，因為接觸角太小時，在托銷彈簧作用下，易引起大滾輪的反轉(zhuǎn)。因此接觸角的大小應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。當(dāng)彈簧拉力較大，傳動鏈的摩擦阻力距較小，大滾輪易反轉(zhuǎn)時，接觸角應(yīng)靠近上限選取，反之可減小，一般情況取。</p><p>　　下面對本磨床三滾輪進給機構(gòu)的實際

72、尺寸對自鎖條件進行驗算：</p><p>　　已知mm，mm，mm</p><p>　　=15.45mm，=55mm，=70mm</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　因三個滾輪皆為淬硬鋼，在無潤滑的情況下滑動摩擦系數(shù)</p><p><b>　　則 <

73、;/b></p><p>　　由此可見，故能滿足自鎖條件。</p><p>　　4.2進給機構(gòu)齒輪校核</p><p>　　4.2.1使用條件分析</p><p>　　傳遞功率2.5kw，主動輪轉(zhuǎn)速，齒輪比。</p><p><b>　　則轉(zhuǎn)矩</b></p><p>

74、;　　載荷平穩(wěn)，預(yù)計每天工作8小時，每年工作300天，使用壽命10年，屬于中速、中載、可靠性好的齒輪傳動。</p><p>　　4.2.2齒輪的材料，熱處理方式</p><p>　　按使用條件可知，可選用軟齒面齒輪，也可選用硬齒面齒輪。</p><p><b>　　具體選用為：</b></p><p>　　小齒輪材料選用

75、40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得硬度為，取。</p><p>　　大齒輪材料選用ZG310-570，正火處理，硬度為，取。</p><p>　　選齒輪精度等級8級（GB10095-88）查圖得，；。</p><p>　　4.2.3確定許用應(yīng)力</p><p>　　計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)</p><p><b

76、>　　查圖可得 ，</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　則接觸疲勞許用應(yīng)力為</p><p>　　4.2.4校核齒根彎曲疲勞強度</p><p>　　齒輪的主要幾何參數(shù)：，</p><p><b>　　分度圓直徑 </b>&

77、lt;/p><p><b>　　基圓直徑 </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑 </b></p><p><b>　　端面重合度計算得</b></p><p><b>　　彎曲疲勞應(yīng)力為</b></p><p>&l

78、t;b>　　——齒形系數(shù)</b></p><p><b>　　——應(yīng)力修正系數(shù)</b></p><p>　　——計算齒根彎曲強度的重合度系數(shù)，</p><p><b>　　查圖得 ，</b></p><p><b>　　，</b></p><

79、;p><b>　　又其中</b></p><p><b>　　，，，</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　彎曲疲勞許用應(yīng)力</b></p>

80、;<p>　　——試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限</p><p>　　——彎曲疲勞計算的最小安全系數(shù)</p><p><b>　　——應(yīng)力修正系數(shù)</b></p><p>　　——彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)</p><p><b>　　——尺寸系數(shù)</b></p><p

81、><b>　　差表可得：，，，，</b></p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　綜上所述可得 ，，齒輪安全。</p><p><b>　　磨床其他部件的設(shè)計</b></p>

82、<p><b>　　5.1頭架的設(shè)計</b></p><p>　　頭架由底座，體殼，主軸及傳動裝置組成。</p><p>　　頭架體殼可繞著軸銷在底座上回轉(zhuǎn)0-90度之間的任意角度，并由螺釘緊固，回轉(zhuǎn)角度的大小可以從刻度盤上讀出，底座和體殼上分別裝有擋銷，當(dāng)轉(zhuǎn)動體殼是兩擋銷相互緊靠時，頭架即回復(fù)到了0位，這樣不僅操作方便，而且定位準(zhǔn)確，頭架通過底座用兩個

83、L型螺釘固定在工作臺左側(cè)。</p><p>　　頭架主軸應(yīng)具有高度的旋轉(zhuǎn)精度，剛度和抗振性。在頭架主軸的前后支撐中各有兩個滾動軸承，它們采用背對背排列的方式。通過修磨隔圈可使軸承預(yù)。</p><p>　　軸承的預(yù)緊，就是講滾動軸承并緊，使其在空載荷時就在滾動體與外圓滾道接觸處產(chǎn)生微量的初始彈性變形。頭架主軸軸承實現(xiàn)預(yù)緊的方法是：修磨內(nèi)隔圈或外隔圈，使內(nèi)圈的寬度大于外隔圈的寬度。然后在裝配時

84、，使軸承內(nèi)外圈之間發(fā)生軸向相對運動，將滾動體與內(nèi)外圈滾道壓緊。滾動軸承經(jīng)預(yù)緊后，不僅消除了軸承中原來存在的間隙，而且還在接觸處產(chǎn)生了微量的彈性變形，提高了軸承的旋轉(zhuǎn)精度和剛度，所以各種主軸的滾動軸承都經(jīng)過預(yù)緊。但是預(yù)緊力不能過大，否則會使軸承的磨損和發(fā)熱增大，壽命下降。</p><p>　　主軸的軸向定位由前支撐中的兩個軸承實現(xiàn)。作用在主軸的軸向力，通過軸承外圈，套筒，調(diào)整圈和法蘭傳給頭架體殼，通過法蘭傳給頭架體

85、殼。</p><p>　　傳動工件旋轉(zhuǎn)的帶輪，都采用卸荷結(jié)構(gòu)。帶輪支承在法蘭上的滾動軸承上，法蘭則固定在頭架體殼上，帶輪支承在裝于頭架體殼凸臺上的滾動軸承上，因此，傳動帶的拉力不會作用在主軸上，可避免主軸發(fā)生彎曲。</p><p><b>　　5.2磨架的設(shè)計</b></p><p>　　磨架由滑座、滑板、及磨具座等組成。滑座和床身固定在一起。

86、磨具座和電機裝在滑板上，由滑座上的滾動導(dǎo)軌作支承，通過進給機構(gòu)經(jīng)絲杠傳動滑塊，使磨具實現(xiàn)橫向進給。絲杠與螺母之間的間隙靠彈簧消除，彈簧壓力大小由帶槽螺母調(diào)整。磨具裝在磨具座的孔中，用電機經(jīng)平膠帶傳動。</p><p>　　磨具座后面安裝砂輪修整器保險塊，保證在砂輪進入工件時，將未及時抬起的修整器抬起，避免碰撞磨具。</p><p><b>　　5.3砂輪修整器</b>

87、</p><p>　　砂輪修整器裝在工作臺上，被帶動作往復(fù)運動。砂輪修整器的動作由液壓控制，也可以手動。修整砂輪時，壓力油推動活塞，經(jīng)圓柱使金剛筆倒下，直至碰到定位螺釘。轉(zhuǎn)動刻度頭，可微量調(diào)節(jié)金剛筆的位置。修整后，砂輪磨削內(nèi)孔時，使金剛筆和磨具座不相碰，用彈簧將金剛筆拉起。</p><p><b>　　5.4工作臺的設(shè)計</b></p><p>

88、;　　工作臺相對于底座可作較小的回轉(zhuǎn)調(diào)整，用以磨削錐形工件。調(diào)整時，用扳手轉(zhuǎn)動刻度盤，通過絲杠螺母機構(gòu)，使工作臺繞定位心軸轉(zhuǎn)動一個角度。工作臺可以分別轉(zhuǎn)過7度、6度、5度。液壓缸固定在底座的下部。工作臺做成傾斜10度的型面，能加快冷卻液和鐵屑流出，并有利于保持尾架移動的精度，工作臺左端標(biāo)牌用來指示液壓缸放氣閥旋轉(zhuǎn)鈕“開”與“關(guān)”的位置。</p><p><b>　　謝 辭</b></

89、p><p>　　非常感謝xx老師老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，他放棄了自己的休息時間。他的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他表示我誠摯的謝意。</p><p>　　同時，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會

90、了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 上海紡織工學(xué)院，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，天津大學(xué).機床設(shè)計圖冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，</p><p><

91、b>　　1979.</b></p><p>　　[2] G.H.Asbridge.Design Of Precision Grinding Machines[J].Proceedings of the Institution of Mechanical</p><p>　　Engineers,1953,167:402</p><p>　　[3] 曹

92、建得，薛保文，施樂康.金屬切削機床概論[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1987.</p><p>　　[4] 趙永成.機械制造裝備設(shè)計[M].北京：中國鐵道出版社，2009.</p><p>　　[5] 盧秉恒.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[6] 鞏云鵬，田萬祿，張祖立.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].沈陽：東北大學(xué)出

93、版社，2000.</p><p>　　[7] 成大先.機械設(shè)計手冊（單行本）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[8] 孫志禮，冷興聚，魏延剛.機械設(shè)計[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2011.</p><p>　　[9] 喻子建，張磊，邵偉平.機械設(shè)計習(xí)題與解題分析[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2000.</p><p&

94、gt;　　[10] 泰安機床廠技術(shù)組.三滾輪摩擦機構(gòu)及其在內(nèi)圓磨床進給系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].精密制造與自化，</p><p><b>　　1975.</b></p><p>　　[11] 北京工業(yè)大學(xué)陳章燕.外圓和平面磨削時磨削力的計算公式[J].機械，1990,17卷，第4期.</p><p>　　[12] 北京工業(yè)大學(xué)陳章燕.平面、外圓磨削力