多功能薄壁圓筒磨邊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【需要咨詢購買全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加QQ1459919609】圖紙預(yù)覽詳情如下：
薄壁圓筒磨邊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織日前發(fā)布報(bào)告稱，世界石油需求快速增長，原因是新興經(jīng)濟(jì)體石油消耗不斷增長，紐約——美國能源情報(bào)署預(yù)測，今年全球石油需求將增加 1.2%至 萬9021桶/日。在這種情況下，對(duì)油桶的需求也必然會(huì)增加很多，這就給油桶生產(chǎn)商提供了一個(gè)絕佳的增長機(jī)會(huì)。在油桶的生產(chǎn)中，需要把油桶邊緣磨平，安裝油桶蓋。油桶屬于薄壁圓筒，磨削時(shí)，加工效率低、噪聲大。本設(shè)計(jì)為一種自動(dòng)薄壁圓筒磨邊機(jī)，它包括砂輪主軸升降機(jī)構(gòu)、磨邊砂輪主軸機(jī)構(gòu)、圓筒夾緊機(jī)構(gòu)組成。本機(jī)主軸升降機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)配套滾珠絲杠完成驅(qū)動(dòng)，考慮到絲杠和伺服電機(jī)的選型過大增加生產(chǎn)成本，本文中增加配重機(jī)構(gòu)已達(dá)到減小伺服電機(jī)和絲杠的目的。磨邊砂輪主軸機(jī)構(gòu)采用變速主軸箱結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下的磨削工作，同時(shí)考慮到磨邊砂輪的拆裝方便，主軸和砂輪的連接采用錐孔拉緊。圓筒夾緊機(jī)構(gòu)同樣采用自動(dòng)結(jié)構(gòu)，代加工油桶放置在工作臺(tái)上，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶有夾持塊的工作臺(tái)和安裝在底座上的定夾緊完成夾緊工作。為了達(dá)到降噪的目的，本機(jī)安裝在隔音房中。此次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成整個(gè)圓筒磨邊機(jī)的設(shè)計(jì)，本文完成整機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括電機(jī)功率的確認(rèn)，主傳動(dòng)軸的校核等，然后利用 AUTOCAD 軟件完成整個(gè)圓筒磨邊機(jī)二維工程圖的繪制。關(guān)鍵詞：薄壁圓筒磨邊機(jī) ； 升降機(jī)構(gòu) ； 主軸機(jī)構(gòu) ； 二維工程圖 iAbstractAccording to the organization for economic cooperation and development recently released a report, world oil demand growth, the reason is that oil consumption growth in emerging economies, New York -- America EIA forecast, this year's global oil demand will increase to 1.2% barrels / day. In this case, the demand for oil will also increase a lot, which give oil producers to provide an excellent opportunity for growth. In oil production, the oil tank cover edges, installation. Oil belongs to the cylinder, grinding, low processing efficiency, high noise.The design of an automatic thin cylindrical grinding machine, which comprises a grinding wheel spindle elevating mechanism, grinding wheel spindle body, cylinder clamping mechanism. Lifting mechanism of the spindle servo motor ball screw drive matching complete, considering the selection of screw and servo motor is too large to increase the cost of production, increase the weight mechanism has to reduce the servo motor and screw the purpose of this paper. Grinding wheel spindle mechanism with variable speed spindle box structure, can realize the grinding work under different speed, at the same time, taking into account the grinding wheel grinding wheel spindle and convenient assembly and disassembly, connected by a taper tension. Cylinder clamping mechanism using the same automatic structure, processing oil drums placed on the worktable, drive a clamping block by the servo motor and the fixed clamp is arranged on the base of the complete work of clamping. In order to achieve the purpose of noise reduction, the machine is installed in the soundproof room.The main task of this graduation design is the design of the cylindrical grinding machine, this paper completed the calculation of the design, including the confirmation of motor power, the main transmission shaft was checked, and then complete the whole drawing cylindrical grinding machine of 2D engineering drawing by using AUTOCAD software.Keywords: thin walled cylindrical grinding machine spindle; lifting mechanism; mechanism; 2D engineering drawing ii目錄摘要 .......................................................................................................................................................iAbstract ................................................................................................................................................ii第一章 緒論 ........................................................................................................................................51.1 磨削加工的特點(diǎn)概述 .............................................................................................................51.2 砂輪磨削國內(nèi)外的發(fā)展與趨勢 ............................................................................................51.2.1 國外的發(fā)展 ................................................................................................................51.2.2 國內(nèi)的發(fā)展 ................................................................................................................61.2.3 發(fā)展趨勢 ......................................................................................................................61.3 砂輪磨削的關(guān)鍵技術(shù) ............................................................................................................71.4 課題研究的目的及意義 ........................................................................................................71.5 課題設(shè)計(jì)思路 ........................................................................................................................71.6 課題設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) ........................................................................................................................8第二章 薄壁圓筒磨邊機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 ........................................................................................92.1 驅(qū)動(dòng)方案的確認(rèn) ....................................................................................................................92.1.1 液壓驅(qū)動(dòng) ....................................................................................................................92.1.2 氣壓驅(qū)動(dòng) ....................................................................................................................92.1.3 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) ..............................................................................................................102.1.4 驅(qū)動(dòng)方案的確認(rèn) ......................................................................................................102.2 砂輪主軸箱升降機(jī)構(gòu)方案的確認(rèn) ......................................................................................102.3 主軸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案確認(rèn) ......................................................................................................112.4 圓筒夾緊機(jī)構(gòu)的確認(rèn) ..........................................................................................................112.5 整機(jī)方案的確認(rèn) ..................................................................................................................122.6 本章小結(jié) ..............................................................................................................................13第三章 薄壁圓筒磨邊機(jī)磨邊砂輪主軸的計(jì)算 .......................................................................143.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 ..................................................................................................................143.2 轉(zhuǎn)速圖的擬定 ......................................................................................................................143.3 傳動(dòng)軸的估算 .......................................................................................................................15 iii3.4 齒輪模數(shù)的估算 ...................................................................................................................173.5 各軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................183.6 主軸組件的剛度和剛度損失的計(jì)算 ...................................................................................193.7 齒輪強(qiáng)度校核 ......................................................................................................................203.8 傳動(dòng)軸撓度的驗(yàn)算 ..............................................................................................................213.9 本章小結(jié) ..............................................................................................................................224.1 擬定技術(shù)參數(shù) ....................................................................................................................234.2 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇 ....................................................................................................234.3 滾珠絲杠支承軸承的選擇 ................................................................................................254.4 滾珠絲杠的校核 ..............................................................................................................274.4.1 臨界壓縮負(fù)荷 ..........................................................................................................274.4.2 臨界轉(zhuǎn)速 ..................................................................................................................284.4.3 滾珠絲杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 ..........................................................284.4.4 滾珠絲杠扭轉(zhuǎn)剛度 ..................................................................................................294.4.5 滾珠絲杠傳動(dòng)精度計(jì)算 ..........................................................................................304.5 滾珠絲杠進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)變形計(jì)算 ....................................................................................314.5.1 滾珠絲杠精度計(jì)算 ..................................................................................................314.6 伺服電機(jī)的選擇與計(jì)算 ....................................................................................................344.6.1 進(jìn)給伺服電機(jī)的校核 ................................................................................................364.7 聯(lián)軸器的選擇 ....................................................................................................................374.8 本章小結(jié) ..............................................................................................................................37第五章 薄壁圓筒磨邊機(jī)主軸提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..............................................................................385.1 擬定技術(shù)參數(shù) ....................................................................................................................385.2 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇 ....................................................................................................385.3 伺服電機(jī)計(jì)算及選擇 ........................................................................................................385.4 立柱的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................385.4.1 按立柱外形分類 ........................................................................................................385.4.2 材料分類 ....................................................................................................................385.4.3 立柱結(jié)構(gòu)的選擇 ........................................................................................................39 iv5.5 本章小結(jié) ..............................................................................................................................39第六章 結(jié)論 ......................................................................................................................................406.1 本論文所取得的結(jié)果 ..........................................................................................................406.2 技術(shù)展望 ..............................................................................................................................40參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................41致謝 ....................................................................................................................................................43 5第一章 緒論1.1 磨削加工的特點(diǎn)概述磨削是一種常用的半精加工和精加工方法，砂輪是磨削的切削工具，磨削是由砂輪表面大量隨機(jī)分布的磨粒在工件表面進(jìn)行滑擦、刻劃和切削三種作用的綜合結(jié)果。磨削的基本特點(diǎn)如下：1.磨削的切削速度高，導(dǎo)致磨削溫度高。普通外圓磨削時(shí) v=35m/s，高速磨削v＞50m/s 。磨削產(chǎn)生的切削熱 80%～90%傳入工件 (10%～15%傳入砂輪，1%～10%由磨屑帶走) ，加上砂輪的導(dǎo)熱性很差，易造成工件表面燒傷和微裂紋。因此，磨削時(shí)應(yīng)采用大量的切削液以降低磨削溫度。2.能獲得高的加工精度和小的表面粗糙度值 加工精度可達(dá) IT6-IT4，表面粗糙度值可達(dá) Ra0.8-0.02μm。磨削不但可以精加工，還可以粗磨、荒磨、重載荷磨削。3.磨削的背向磨削力大 因磨粒負(fù)前角很大，且切削刃鈍圓半徑 rn 較大，導(dǎo)致背向磨削力大于切向磨削力，造成砂輪與工件的接觸寬度較大。會(huì)引起工件、夾具及機(jī)床產(chǎn)生彈性變形，影響加工精度。因此，在加工剛性較差的工件時(shí)(如磨削細(xì)長軸)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，防止因工件變形而影響加工精度。 4.砂輪有自銳作用 在磨削過程中，磨粒有破碎產(chǎn)生較鋒利的新棱角，及磨粒的脫落而露出一層新的鋒利磨粒，能夠部分地恢復(fù)砂輪的切削能力，這種現(xiàn)象叫做砂輪的自銳作用，有利于磨削加工 。5.能加工高硬度材料 磨削除可以加工鑄鐵、碳鋼、合金鋼等一般結(jié)構(gòu)材料外，還能加工一般刀具難以切削的高硬度材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和玻璃等。但不宜精加工塑性較大的有色金屬工件。1.2 砂輪磨削國內(nèi)外的發(fā)展與趨勢1.2.1 國外的發(fā)展國外的砂輪磨削發(fā)展非常迅速，自 20 世紀(jì) 60 年代以來，特別是靜電植砂及涂附磨具技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家在砂輪制造技術(shù)和砂輪磨床技術(shù)上都取得了巨大的成就。在砂輪制造技術(shù)方面，隨著許多特殊的涂附磨料及涂附形式的出現(xiàn)，產(chǎn)生了如金剛石、立方氯化硼（CBN）、鋯剛玉、陶瓷磨料、復(fù)合磨料、堆 6積磨料等各類砂輪，使得砂輪已經(jīng)能用于干磨、高速，大吃刀量等的重磨削領(lǐng)域，及高精密零件的磨削加工領(lǐng)域。日本已經(jīng)開發(fā)出用軟剛帶作為基底的金剛石砂輪，可有效加工一些特殊難加工的高硬度材料，如單晶硅片等。在國際上知名的砂輪品牌有美國 3M、美國 NYrtYn、德國 Hermes、德國 VSM、德國 KlXngspYr、韓國 DEER、日本牛頭等。在砂輪磨床方面，有大至磨削寬度 5 米以上的巨型平面磨床，小至牙醫(yī)用的修齒機(jī)等結(jié)構(gòu)形式各異種類，另外，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，像六軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控砂輪磨床、機(jī)器人砂輪磨削中心、砂輪磨削 FMS、并聯(lián)機(jī)構(gòu)的數(shù)控砂輪磨床都已經(jīng)得到應(yīng)用。砂輪磨削技術(shù)現(xiàn)已成為這些發(fā)達(dá)國家獲得高額經(jīng)濟(jì)效益的一種重要手段,且砂輪磨削量已占磨削總加工量一半以上。1.2.2 國內(nèi)的發(fā)展國內(nèi)的砂輪磨削技術(shù)是在 20 世紀(jì) 70 年代末才得以真正發(fā)展，隨著國內(nèi)的改革開放，砂輪磨削技術(shù)日益引起了各行業(yè)、研究單位和企業(yè)的重視，加之砂輪制造技術(shù)的提高及品種的增加，使得砂輪磨削設(shè)備的研究和生產(chǎn)也得到了較大的發(fā)展。砂輪磨削設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)的廠家有新鄉(xiāng)機(jī)床廠、上海機(jī)床廠、北京二機(jī)等十來家企業(yè)；有包括鄭州三磨所、湖南大學(xué)、東北大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、廣西大學(xué)、重慶大學(xué)等在內(nèi)的多家科研院所和高校。1.2.3 發(fā)展趨勢砂輪磨削總的趨勢正向著強(qiáng)力、高速、高效和精密方向發(fā)展。在磨床結(jié)構(gòu)方面,從單一磨頭向大型、組合（多磨頭、多功能、多工位）形式發(fā)展。在加工工藝方面，與特種加工相結(jié)合的復(fù)合加工方法是砂輪磨削很有前途的發(fā)展方向之一，如與超聲振動(dòng)結(jié)合可形成超聲砂輪精密磨削；與電化學(xué)加工結(jié)合可形成電解砂輪磨削。另一方面自動(dòng)化在砂輪磨削中的應(yīng)用，尤其是數(shù)控砂輪磨床及自適應(yīng)控制技術(shù)的應(yīng)用，使得砂輪磨削的加工效率和精度有了很大的提高，已經(jīng)使得砂輪磨削精度已經(jīng)進(jìn)入精密和超精密加工行列 [1]。砂輪本身在不斷的發(fā)展和完善中。在砂輪結(jié)構(gòu)方面，近年出現(xiàn)了堆積磨料砂輪、金字塔型砂輪、空心球型砂輪、復(fù)層砂輪、高彈性砂輪、防跑偏砂輪、不等厚砂輪、粒度復(fù)合砂輪等等。砂輪在我國的制造從國產(chǎn)到從磨料、半成品、成品的進(jìn)口，再到與國外砂輪企業(yè)的合資等多種形式，這些都極大地豐富了我國的砂輪品種，為國內(nèi)用戶提供了更大的選擇空間。 71.3 砂輪磨削的關(guān)鍵技術(shù)根據(jù)國內(nèi)外砂輪磨削技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的分析，結(jié)合我國在砂輪磨削技術(shù)上與國外的差距，砂輪磨削的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在砂輪上。砂輪是砂輪磨削技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵和重要標(biāo)志，能否制造高品質(zhì)的砂輪已經(jīng)作為衡量一個(gè)國家砂輪磨削技術(shù)高低的標(biāo)準(zhǔn)。作為構(gòu)成砂輪三要素的基體、磨料、粘結(jié)劑以及由此導(dǎo)致影響磨削性能的十種要素，結(jié)合近年來像高分子新材料、新技術(shù)、新工藝在涂附磨具中的廣泛應(yīng)用，我國的廣大砂輪生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)該在如下五個(gè)方面加大研究和開發(fā)力度，爭取獲得有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)砂輪：①新型基體的應(yīng)用和開發(fā)；② 合成漿料的應(yīng)用和開發(fā)；③ 粘結(jié)劑的應(yīng)用與開發(fā)；④ 磨料的應(yīng)用與開發(fā)；⑤ 砂輪表面涂層的應(yīng)用與開發(fā) [1]。1.4 課題研究的目的及意義據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織日前發(fā)布報(bào)告稱，世界石油需求快速增長，原因是新興經(jīng)濟(jì)體石油消耗不斷增長，紐約——美國能源情報(bào)署預(yù)測，今年全球石油需求將增加 1.2%至9021 萬桶/日。在這種情況下，對(duì)油桶的需求也必然會(huì)增加很多，這就給油桶生產(chǎn)商提供了一個(gè)絕佳的增長機(jī)會(huì)。在油桶的生產(chǎn)中，需要把油桶邊緣磨平，安裝油桶蓋。油桶屬于薄壁圓筒，磨削時(shí)，加工效率低、噪聲大。噪聲污染不僅破壞了我們的工作環(huán)境，還可能威脅我們工人的身體健康。因此，為了解決工業(yè)中加工油筒時(shí)加工效率低、噪聲大等問題，需要設(shè)計(jì)出一種能夠?qū)ｉT用于油桶邊緣磨削的薄壁圓筒磨邊機(jī)。要求通過各個(gè)部分的設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)工件的上下及夾緊自動(dòng)化，同時(shí)達(dá)到降低磨削噪音的目的。通過本課題，讓學(xué)生在此次設(shè)計(jì)過程中綜合大學(xué)所學(xué)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能去分析和解決一般工程技術(shù)問題的能力；進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問題、創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題的能力。1.5 課題設(shè)計(jì)思路1）參考所有與薄壁圓筒磨邊機(jī)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)，了解整個(gè)薄壁圓筒磨邊機(jī)的整機(jī)系統(tǒng)的組成。2）薄壁圓筒磨邊機(jī)整機(jī)方案的確認(rèn)。3）薄壁圓筒磨邊機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。 84）薄壁圓筒磨邊機(jī)整機(jī)工程圖的繪制。1.6 課題設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)本文以薄壁圓筒磨邊機(jī)項(xiàng)目作為應(yīng)用背景，對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。全文共分為六章，各章的主要內(nèi)容如下：第一章前言部分，主要介紹研究現(xiàn)狀和課題研究的目的及意義；第二章對(duì)整個(gè)薄壁圓筒磨邊機(jī)的整機(jī)方案進(jìn)行確認(rèn)，包括傳動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等確認(rèn)。第三章完成薄壁圓筒磨邊機(jī)主軸升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；第四章完成薄壁圓筒磨邊機(jī)砂輪主軸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；第五章完成薄壁圓筒磨邊機(jī)自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；第六章總結(jié)了全文的研究工作，給出了存在的問題和進(jìn)一步研究的方向。 9第二章 薄壁圓筒磨邊機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案2.1 驅(qū)動(dòng)方案的確認(rèn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方式有液壓式、氣動(dòng)式、和電動(dòng)式。下面將三種驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行分析比較。2.1.1 液壓驅(qū)動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)液壓容易達(dá)到較高的壓力（常用液壓為 2.5～6.3MPa），體積較小，可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩；(2)液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度；(3)液壓傳動(dòng)中，力、速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；(4)液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì)，具有防銹性和自潤滑性能，可以提高機(jī)械效率，使用壽命長。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的不足之處是：(1)油液的粘度隨溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃爆炸等危險(xiǎn)；(2)液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價(jià)較高；(3)需要相應(yīng)的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴(yán)格的濾油裝置，否則引起故障。液壓驅(qū)動(dòng)方式的輸出力和功率更大，能構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)，常用于大型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。2.1.2 氣壓驅(qū)動(dòng)與液壓驅(qū)動(dòng)相比，氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是：(1)壓縮空氣粘度小，容易達(dá)到高速；(2)利用工廠集中的空氣壓縮站供氣，不必添加動(dòng)力設(shè)備；(3)空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無污染，使用安全，可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)；(4)氣動(dòng)元件工作壓力低，故制造要求也比液壓元件低。它的不足之處是：(1)壓縮空氣常用壓力為 0.4～0.6MPa，若要獲得較大的力，其結(jié)構(gòu)就要相對(duì)增大； 10(2)空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達(dá)到準(zhǔn)確的位置控制很困難；(3)壓縮空氣的除水問題是一個(gè)很重要的問題，處理不當(dāng)會(huì)使鋼類零件生銹，導(dǎo)致設(shè)備失靈。此外，排氣還會(huì)造成噪聲污染。氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)多用于點(diǎn)位控制、抓取、開關(guān)控制和順序控制的設(shè)備。2.1.3 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可分為普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型設(shè)備。伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)輸出力矩相對(duì)小，控制性能好，可實(shí)現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型設(shè)備。交、直伺服電動(dòng)機(jī)一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場合。2.1.4 驅(qū)動(dòng)方案的確認(rèn)通過比較上述三種驅(qū)動(dòng)方案，本文采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，考慮到整機(jī)控制的方便性，本文所有機(jī)構(gòu)均采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。2.2 砂輪主軸箱升降機(jī)構(gòu)方案的確認(rèn)砂輪主軸箱升降機(jī)構(gòu)主要用于確認(rèn)磨邊工作時(shí)的進(jìn)給量以及磨邊完成后的油桶的上下料量方便，本次設(shè)計(jì)的砂輪主軸箱升降機(jī)構(gòu)如圖 2-1 所示： 11圖 2-1 砂輪主軸提升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)圖如圖 2-1 所示，機(jī)主軸升降機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)配套滾珠絲杠完成驅(qū)動(dòng)，考慮到絲杠和伺服電機(jī)的選型過大增加生產(chǎn)成本，本文中增加配重機(jī)構(gòu)已達(dá)到減小伺服電機(jī)和絲杠的目的。本機(jī)提升機(jī)構(gòu)立柱采用鑄造立柱。2.3 主軸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案確認(rèn)本設(shè)計(jì)薄壁圓筒磨邊機(jī)的最終目的是實(shí)現(xiàn)圓筒的上邊緣的磨削工作。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求，本次設(shè)計(jì)的主軸機(jī)構(gòu)如圖 2-2 所示： 12圖 2-2 薄壁圓筒磨邊機(jī)砂輪主軸結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)為一種自動(dòng)薄壁圓筒磨邊機(jī)砂輪主軸機(jī)構(gòu)主要包括上圖 2-2 所示的幾個(gè)結(jié)構(gòu)，磨邊砂輪通過拉桿和空心軸套的錐孔安裝，方便拆卸，主軸電機(jī)帶動(dòng)主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)給變速軸，再通過變速軸的齒輪傳動(dòng)給空心主軸，本主軸箱可以實(shí)現(xiàn)兩檔轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，方便實(shí)現(xiàn)不同的磨削任務(wù)。2.4 圓筒夾緊機(jī)構(gòu)的確認(rèn)圓筒夾緊機(jī)構(gòu)是為了包裝在開始磨削加工時(shí)，圓筒要牢靠的安裝在工作臺(tái)上。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求，本次設(shè)計(jì)的圓筒夾緊機(jī)構(gòu)如圖 2-3 所示： 13圖 2-3 薄壁圓筒磨邊機(jī)圓筒夾緊結(jié)構(gòu)圖如圖 2-3 所示，本次設(shè)計(jì)的夾緊機(jī)構(gòu)是通過夾緊工作臺(tái)伺服電機(jī)控制夾緊，通過安裝在工作臺(tái)上的動(dòng)夾緊塊和安裝在底座上的定夾緊塊完成夾緊工作。夾緊開始時(shí)。伺服電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)和動(dòng)夾緊塊向定夾緊塊移動(dòng)，通過伺服電機(jī)的橫扭矩控制，當(dāng)夾緊達(dá)到扭矩時(shí)伺服電機(jī)停止，此時(shí)圓筒夾緊完成。這樣夾緊的好處就是通過伺服電機(jī)的橫扭矩控制可以使得每次夾緊的力保持恒定，防止油桶被夾壞或者沒有夾緊。2.5 整機(jī)方案的確認(rèn)通過上訴三個(gè)主要結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)確認(rèn)，本次設(shè)計(jì)的圓筒磨邊機(jī)的整機(jī)方案圖如圖 2-4 所示： 14圖 2-4 薄壁圓筒磨邊機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖 2-4 所示，工作時(shí)，人工講圓筒安裝在油桶夾緊機(jī)構(gòu)工作臺(tái)上，夾緊機(jī)構(gòu)開始夾緊工作，夾緊完成后，磨邊砂輪主軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)砂輪主軸升降機(jī)構(gòu)開始下降，開始磨削工作，在磨削過程中每次的磨削進(jìn)給量同樣又砂輪主軸升降機(jī)構(gòu)保證，加工完成后，升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)砂輪主軸上升，砂輪主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)松開，人工取下加工完成后的油桶，一次加工完成。本機(jī)全自動(dòng)機(jī)床，由數(shù)控系統(tǒng)完成整機(jī)的控制，為了防止噪音污染，本機(jī)許安裝在隔音房中。2.6 本章小結(jié)本章主要完成薄壁圓筒磨邊機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確認(rèn)，包括驅(qū)動(dòng)方案，各個(gè)傳動(dòng)方案，整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)，通過本章設(shè)計(jì)可以了解整個(gè)封口機(jī)各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)以及各個(gè)結(jié)構(gòu)的作用。 15第三章 薄壁圓筒磨邊機(jī)磨邊砂輪主軸的計(jì)算3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 機(jī)床上常用的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)是直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速 nd向上至最高轉(zhuǎn)速 nmax 是調(diào)節(jié)磁場電流的方法來調(diào)速的，屬于恒功率，從額定轉(zhuǎn)速 nd向下至最低轉(zhuǎn)速 nmin 是調(diào)節(jié)電樞電壓的方法來調(diào)速的，屬于恒轉(zhuǎn)矩；交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)是靠調(diào)節(jié)供電頻率的方法調(diào)速。由于交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，沒有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少，所以在中小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)占有較大的優(yōu)勢，鑒于此，本設(shè)計(jì)選用交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 選擇 YL100L1-4 型交流主軸電動(dòng)機(jī)，最高轉(zhuǎn)速是 3000r/min.同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。3.2 轉(zhuǎn)速圖的擬定根據(jù)交流主軸電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和基本轉(zhuǎn)速可以求得交流主軸電動(dòng)機(jī)的恒功率轉(zhuǎn)速范圍Rdp=nmax/nd=3000/1500=2 （3-1）而主軸要求的恒功率轉(zhuǎn)速范圍Rnp= nmax/nd=3000/300=10 ,遠(yuǎn)大于交流主軸電動(dòng)機(jī)所能提供的恒功率轉(zhuǎn)速范圍，所以必須串聯(lián)變速機(jī)構(gòu)的方法來擴(kuò)大其恒功率轉(zhuǎn)速范圍。設(shè)計(jì)變速箱時(shí)，考慮到機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性等因素，取變速箱的公比 Фf 等于交流主軸電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍 Rdp，即 Фf=Rdp=2，功率特性圖是連續(xù)的，無缺口和無重合的。變速箱的變速級(jí)數(shù)Z=lg Rnp/lg Rdp=lg10/ lg 2= 3.3 (3-2)取 Z=3確定各齒輪副的齒數(shù)：取 S=90由 u=0.6 得 Z1=30 Z1′=50由 u=2.07 得 Z2=54 Z2′=26由 u=0.5 得 Z3=30 Z3′=60 16選用 YL100L1-4 型交流主軸電動(dòng)機(jī)，連續(xù)額定輸出功率為 2.2kw。由此擬定主傳動(dòng)系統(tǒng)圖、轉(zhuǎn)速圖分別如圖 3-1、圖 3-2 所示3-1 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖3-2 轉(zhuǎn)速圖3.3 傳動(dòng)軸的估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾。除了載荷比較大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求軸在載荷下（彎曲，軸向，扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉(zhuǎn)角）。如果剛度不夠，軸上的零件如齒輪，軸承等由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度算出軸的直徑，畫出草圖后，再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)布置 17和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj 是傳動(dòng)件傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，各個(gè)傳動(dòng)軸上的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上直接得出如表 3-1 所示。表 3-1 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸 Ⅰ Ⅱ III計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）1500 900 450各軸功率和扭矩計(jì)算：已知一級(jí)齒輪傳動(dòng)效率為 0.97（包括軸承），則：Ⅰ軸： P1=Pd×0.99=2.2×0.99=2.178 KWⅡ軸： P2=P1×0.97=2.178×0.97=2.113 KWIII 軸： P3=P2×0.97=2.113×0.97=2.05 KWⅠ軸扭矩： T1=9550P1/n1 =9550×2.178/1500=13.876 N.mⅡ軸扭矩： T2=9550P2/n2 =9550×2.113/900=22.421N.mIII 軸扭矩： T3=9550P3/n3 =9550×2.05/450=43.506N.m表 3-2 許用切應(yīng)力的確定軸 Ⅰ Ⅱ III（MPa[]T?）30 30 30把以上確定的各軸的輸入功率 N、計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj（如表 3-1）、允許扭轉(zhuǎn)角[φ]（如表 3-2）代入扭轉(zhuǎn)剛度的估算公式(3-3)30.2[]Td???340.2[](1)Td?????可得各個(gè)傳動(dòng)軸的估算直徑，由于軸為花鍵軸或存在鍵槽擴(kuò)大軸徑 5%~15%：Ⅰ軸： d1=13.22mm 取 d1=30mmⅡ軸： d2=15.92mm 取 d2=30mm 18III 軸： d2=19.55mm 取 d3=65mm主軸軸徑尺寸的確定：已知磨邊機(jī)最大加工直徑為 Dmax=150mm,則：主軸前軸頸直徑 D1=0.25Dmax±15=22.5～52.5mm 取 D1=50mm主軸后軸頸直徑 D2=(0.7～0.85)D3=45.5 ～55.5mm 取 D2=55mm主軸內(nèi)孔直徑 d=0.1Dmax±10=22.5mm 取 d=22.5mm3.4 齒輪模數(shù)的估算按接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪的各參數(shù)都已知方可確定，故只有在裝配草圖畫完后校驗(yàn)用。在畫草圖時(shí)用經(jīng)驗(yàn)公式估算，根據(jù)估算的結(jié)果然后選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的模數(shù)。齒輪模數(shù)的估算有兩種方法，第一種是按齒輪的彎曲疲勞進(jìn)行估算，第二種是按齒輪的齒面點(diǎn)蝕進(jìn)行估算，而這兩種方法的前提條件是各個(gè)齒輪的齒數(shù)必須已知，所以必須先給出各個(gè)齒輪的齒數(shù)。根據(jù)齒輪不產(chǎn)生根切的基本條件：齒輪的齒數(shù)不小于 17，在該設(shè)計(jì)中，即最小齒輪的齒數(shù)不小于 17。而由于 Z3,Z3’這對(duì)齒輪有最大的傳動(dòng)比，各個(gè)傳動(dòng)齒輪中最小齒數(shù)的齒輪必然是 Z3’。取 Z3’=30,S=114，則 Z3=60。從轉(zhuǎn)速圖上直接看出直接可以看出 Z3 的計(jì)算轉(zhuǎn)速是 450r/min。根據(jù)齒輪彎曲疲勞估算公式 mω =2.6 (3-4)32Nznj??根據(jù)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度估算公式計(jì)算得: m=2.84由于受傳動(dòng)軸軸徑尺寸大小限制，選取齒輪模數(shù)為 m =3mm，對(duì)比上述結(jié)果，可知這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，而且考慮到兩傳動(dòng)軸的間距，故取同一變速組中的所有齒輪的模數(shù)都為 m=3mm。現(xiàn)將各齒輪齒數(shù)和模數(shù)列表如下：表 3-3 齒輪的估算齒數(shù)和模數(shù)列表齒輪 Z0 Z0’ Z1 Z1’ Z2 Z2’ Z3 Z3’ 19齒數(shù) 35 70 2 54 50 30 60 30模數(shù)（mm）3 3 3 3 3 3 3 33.5 各軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)I 軸的一端與電動(dòng)機(jī)相連，將其結(jié)構(gòu)草圖繪制如下圖 3-3 所示圖 3-3 I 軸（主傳動(dòng)軸）II 軸安裝滑移齒輪，其結(jié)構(gòu)如草圖 3-4 所示圖 3-4 II 軸（變速軸） 20III 軸其結(jié)構(gòu)完全按標(biāo)準(zhǔn)確定，根據(jù)軸向的尺寸將結(jié)構(gòu)簡圖繪制如下圖 3-5 所示圖 3-5 III 軸（空心主軸）3.6 主軸組件的剛度和剛度損失的計(jì)算最佳跨距的確定：取彈性模量 E=2.1X ，D=65；10Pa主軸截面慣距 64(4)2.810DdI m??????截面面積：A=4415.63 m主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：95014npMN??床身上最大回轉(zhuǎn)直徑約為最大加工直徑的 60%，即 240mm。故半徑為 0.12m6.7.2nzFFy=0.5Fz=58.33N故總切削力為： F= =130.43N2zFy?估算時(shí)，暫取 L0/a=3,即取 3x120=360mm.前支承支反力 0360121.473.9AlaRN?????后支承支反力 0.8BFl取 213.976/aKNm 212.6710/bKNm??5.3ab30.21aEIK???則 0/.96L則 281m?因在上式計(jì)算中，忽略了 ys 的影響，故 L0 應(yīng)稍大一點(diǎn)，取 L0=300mm計(jì)算剛度損失：取 L=385mm,χ=4.61 因在上式計(jì)算中，忽略了 ys 的影響，故 L0 應(yīng)稍大一點(diǎn)，取L0=300mm計(jì)算剛度損失：取 L=385mm,χ=4.61由 L≠L0 引起的剛度損失約為 3.68％,可知，主軸剛度損失較小，選用的軸承型號(hào)及支承形式都能滿足剛度要求。3.7 齒輪強(qiáng)度校核校核 II 軸齒輪P=2.2KW, n=900r/minⅡ軸扭矩: T2=9550P2/n2 =9550 2.2/900=23.3 N.m ?確定動(dòng)載系數(shù)： =5.88m/s1.59VFK??齒輪精度為 7 級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù) 1.5VK?非對(duì)稱 1.80H?? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得 .19FK?確定齒間載荷分配系數(shù): 22372.8N 2tTFD?= =2.98 100N/m 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得 =1.2AtKb137.85??FHK??確定動(dòng)載系數(shù):=1 1.15 1.2 1.18=1.62AvFH????查表 10-5 2.32 1.70Y?SF??計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限540MPa 圖 10-18 查得壽命系數(shù) 0.9,S = 1.3FE?? NK???0.95437.81MPa?.9.2FSY??tKbm?1.93 89.3 故滿足要求。.637.815??3.8 傳動(dòng)軸撓度的驗(yàn)算II 軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì) II軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核 3950/9502./.2(61)94tTPnNmFd??????28tt??已知 d=36mm， E=2.1X ，b=25mm ，x=183mm10Pa???????22 42234413468305018.102.1.BFbxlbYEIm???????? ????。??y2.043.????所 以 合 格,yYB? 233.9 本章小結(jié)本章主要完成薄壁圓筒磨邊機(jī)砂輪主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括各個(gè)齒輪的設(shè)計(jì)校核，傳動(dòng)比的分配等。 24第四章 薄壁圓筒磨邊機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 擬定技術(shù)參數(shù)最大行程 500mm；快速進(jìn)給速度：10 m/min；最大夾緊力假定：500N工作臺(tái)和油桶估計(jì)質(zhì)量：100kg；4.2 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇1、滾珠絲杠導(dǎo)程的確定在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為 ，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為1?i，則絲杠導(dǎo)程為：min50maxrn?(4.1)maxnvPh?，取 3.510??hp6?hP2、確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速(4.2)/minhvrP由公式(4.2),最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： min67.103maxrPvh???最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的