多功能薄壁圓筒磨邊機的結構設計【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下：
充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙薄壁圓筒磨邊機的結構設計摘要據(jù)經(jīng)濟合作與發(fā)展組織日前發(fā)布報告稱，世界石油需求快速增長，原因是新興經(jīng)濟體石油消耗不斷增長，紐約——美國能源情報署預測，今年全球石油需求將增加 1.2%至 萬9021桶/日。在這種情況下，對油桶的需求也必然會增加很多，這就給油桶生產商提供了一個絕佳的增長機會。在油桶的生產中，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，加工效率低、噪聲大。本設計為一種自動薄壁圓筒磨邊機，它包括砂輪主軸升降機構、磨邊砂輪主軸機構、圓筒夾緊機構組成。本機主軸升降機構采用伺服電機配套滾珠絲杠完成驅動，考慮到絲杠和伺服電機的選型過大增加生產成本，本文中增加配重機構已達到減小伺服電機和絲杠的目的。磨邊砂輪主軸機構采用變速主軸箱結構，可以實現(xiàn)不同轉速下的磨削工作，同時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。圓筒夾緊機構同樣采用自動結構，代加工油桶放置在工作臺上，通過伺服電機驅動帶有夾持塊的工作臺和安裝在底座上的定夾緊完成夾緊工作。為了達到降噪的目的，本機安裝在隔音房中。此次設計的主要任務是完成整個圓筒磨邊機的設計，本文完成整機的設計計算，包括電機功率的確認，主傳動軸的校核等，然后利用 AUTOCAD 軟件完成整個圓筒磨邊機二維工程圖的繪制。關鍵詞：薄壁圓筒磨邊機 ； 升降機構 ； 主軸機構 ； 二維工程圖充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙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充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙ii目錄摘要 .......................................................................................................................................................iAbstract ................................................................................................................................................ii第一章 緒論 ........................................................................................................................................51.1 磨削加工的特點概述 .............................................................................................................51.2 砂輪磨削國內外的發(fā)展與趨勢 ............................................................................................51.2.1 國外的發(fā)展 ................................................................................................................51.2.2 國內的發(fā)展 ................................................................................................................61.2.3 發(fā)展趨勢 ......................................................................................................................61.3 砂輪磨削的關鍵技術 ............................................................................................................71.4 課題研究的目的及意義 ........................................................................................................71.5 課題設計思路 ........................................................................................................................71.6 課題設計結構 ........................................................................................................................8第二章 薄壁圓筒磨邊機的總體設計方案 ........................................................................................92.1 驅動方案的確認 ....................................................................................................................92.1.1 液壓驅動 ....................................................................................................................92.1.2 氣壓驅動 ....................................................................................................................92.1.3 電動機驅動 ..............................................................................................................102.1.4 驅動方案的確認 ......................................................................................................102.2 砂輪主軸箱升降機構方案的確認 ......................................................................................102.3 主軸機構結構方案確認 ......................................................................................................112.4 圓筒夾緊機構的確認 ..........................................................................................................112.5 整機方案的確認 ..................................................................................................................122.6 本章小結 ..............................................................................................................................13第三章 薄壁圓筒磨邊機磨邊砂輪主軸的計算 .......................................................................143.1 驅動電機的選擇 ..................................................................................................................143.2 轉速圖的擬定 ......................................................................................................................143.3 傳動軸的估算 .......................................................................................................................15充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙iii3.4 齒輪模數(shù)的估算 ...................................................................................................................173.5 各軸結構的設計 ..................................................................................................................183.6 主軸組件的剛度和剛度損失的計算 ...................................................................................193.7 齒輪強度校核 ......................................................................................................................203.8 傳動軸撓度的驗算 ..............................................................................................................213.9 本章小結 ..............................................................................................................................224.1 擬定技術參數(shù) ....................................................................................................................234.2 滾珠絲杠的計算及選擇 ....................................................................................................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 臨界壓縮負荷 ..........................................................................................................274.4.2 臨界轉速 ..................................................................................................................284.4.3 滾珠絲杠拉壓振動與扭轉振動的固有頻率 ..........................................................284.4.4 滾珠絲杠扭轉剛度 ..................................................................................................294.4.5 滾珠絲杠傳動精度計算 ..........................................................................................304.5 滾珠絲杠進給傳動系統(tǒng)變形計算 ....................................................................................314.5.1 滾珠絲杠精度計算 ..................................................................................................314.6 伺服電機的選擇與計算 ....................................................................................................344.6.1 進給伺服電機的校核 ................................................................................................364.7 聯(lián)軸器的選擇 ....................................................................................................................374.8 本章小結 ..............................................................................................................................37第五章 薄壁圓筒磨邊機主軸提升機構的設計 ..............................................................................385.1 擬定技術參數(shù) ....................................................................................................................385.2 滾珠絲杠的計算及選擇 ....................................................................................................385.3 伺服電機計算及選擇 ........................................................................................................385.4 立柱的設計 ..........................................................................................................................385.4.1 按立柱外形分類 ........................................................................................................385.4.2 材料分類 ....................................................................................................................385.4.3 立柱結構的選擇 ........................................................................................................39充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙iv5.5 本章小結 ..............................................................................................................................39第六章 結論 ......................................................................................................................................406.1 本論文所取得的結果 ..........................................................................................................406.2 技術展望 ..............................................................................................................................40參考文獻 ............................................................................................................................................41致謝 ....................................................................................................................................................43充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙5第一章 緒論1.1 磨削加工的特點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分布的磨粒在工件表面進行滑擦、刻劃和切削三種作用的綜合結果。磨削的基本特點如下：1.磨削的切削速度高，導致磨削溫度高。普通外圓磨削時 v=35m/s，高速磨削v＞50m/s 。磨削產生的切削熱 80%～90%傳入工件 (10%～15%傳入砂輪，1%～10%由磨屑帶走) ，加上砂輪的導熱性很差，易造成工件表面燒傷和微裂紋。因此，磨削時應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 IT6-IT4，表面粗糙度值可達 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 因磨粒負前角很大，且切削刃鈍圓半徑 rn 較大，導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。會引起工件、夾具及機床產生彈性變形，影響加工精度。因此，在加工剛性較差的工件時(如磨削細長軸)，應采取相應的措施，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、合金鋼等一般結構材料外，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 60 年代以來，特別是靜電植砂及涂附磨具技術的出現(xiàn)及發(fā)展，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達國家在砂輪制造技術和砂輪磨床技術上都取得了巨大的成就。在砂輪制造技術方面，隨著許多特殊的涂附磨料及涂附形式的出現(xiàn)，產生了如金剛石、立方氯化硼（CBN）、鋯剛玉、陶瓷磨料、復合磨料、堆充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙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域，及高精密零件的磨削加工領域。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)用的修齒機等結構形式各異種類，另外，隨著自動化技術的發(fā)展，像六軸五聯(lián)動數(shù)控砂輪磨床、機器人砂輪磨削中心、砂輪磨削 FMS、并聯(lián)機構的數(shù)控砂輪磨床都已經(jīng)得到應用。砂輪磨削技術現(xiàn)已成為這些發(fā)達國家獲得高額經(jīng)濟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 國內的發(fā)展國內的砂輪磨削技術是在 20 世紀 70 年代末才得以真正發(fā)展，隨著國內的改革開放，砂輪磨削技術日益引起了各行業(yè)、研究單位和企業(yè)的重視，加之砂輪制造技術的提高及品種的增加，使得砂輪磨削設備的研究和生產也得到了較大的發(fā)展。砂輪磨削設備開發(fā)與生產的廠家有新鄉(xiāng)機床廠、上海機床廠、北京二機等十來家企業(yè)；有包括鄭州三磨所、湖南大學、東北大學、廣東工業(yè)大學、廣西大學、重慶大學等在內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力、高速、高效和精密方向發(fā)展。在磨床結構方面,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，與特種加工相結合的復合加工方法是砂輪磨削很有前途的發(fā)展方向之一，如與超聲振動結合可形成超聲砂輪精密磨削；與電化學加工結合可形成電解砂輪磨削。另一方面自動化在砂輪磨削中的應用，尤其是數(shù)控砂輪磨床及自適應控制技術的應用，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。在砂輪結構方面，近年出現(xiàn)了堆積磨料砂輪、金字塔型砂輪、空心球型砂輪、復層砂輪、高彈性砂輪、防跑偏砂輪、不等厚砂輪、粒度復合砂輪等等。砂輪在我國的制造從國產到從磨料、半成品、成品的進口，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，為國內用戶提供了更大的選擇空間。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙71.3 砂輪磨削的關鍵技術根據(jù)國內外砂輪磨削技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的分析，結合我國在砂輪磨削技術上與國外的差距，砂輪磨削的關鍵技術主要體現(xiàn)在砂輪上。砂輪是砂輪磨削技術發(fā)展的關鍵和重要標志，能否制造高品質的砂輪已經(jīng)作為衡量一個國家砂輪磨削技術高低的標準。作為構成砂輪三要素的基體、磨料、粘結劑以及由此導致影響磨削性能的十種要素，結合近年來像高分子新材料、新技術、新工藝在涂附磨具中的廣泛應用，我國的廣大砂輪生產企業(yè)及相關研究機構應該在如下五個方面加大研究和開發(fā)力度，爭取獲得有自主知識產權的高品質砂輪：①新型基體的應用和開發(fā)；② 合成漿料的應用和開發(fā)；③ 粘結劑的應用與開發(fā)；④ 磨料的應用與開發(fā)；⑤ 砂輪表面涂層的應用與開發(fā) [1]。1.4 課題研究的目的及意義據(jù)經(jīng)濟合作與發(fā)展組織日前發(fā)布報告稱，世界石油需求快速增長，原因是新興經(jīng)濟體石油消耗不斷增長，紐約——美國能源情報署預測，今年全球石油需求將增加 1.2%至9021 萬桶/日。在這種情況下，對油桶的需求也必然會增加很多，這就給油桶生產商提供了一個絕佳的增長機會。在油桶的生產中，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，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)中加工油筒時加工效率低、噪聲大等問題，需要設計出一種能夠專門用于油桶邊緣磨削的薄壁圓筒磨邊機。要求通過各個部分的設計，能實現(xiàn)工件的上下及夾緊自動化，同時達到降低磨削噪音的目的。通過本課題，讓學生在此次設計過程中綜合大學所學基礎課程及專業(yè)課程，培養(yǎng)學生綜合應用所學知識和技能去分析和解決一般工程技術問題的能力；進一步培養(yǎng)學生分析問題、創(chuàng)造性地解決實際問題的能力。1.5 課題設計思路1）參考所有與薄壁圓筒磨邊機產品相關數(shù)據(jù)，了解整個薄壁圓筒磨邊機的整機系統(tǒng)的組成。2）薄壁圓筒磨邊機整機方案的確認。3）薄壁圓筒磨邊機整機的設計計算，并對主要零部件進行設計校核。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙84）薄壁圓筒磨邊機整機工程圖的繪制。1.6 課題設計結構本文以薄壁圓筒磨邊機項目作為應用背景，對其機械結構進行了研究。全文共分為六章，各章的主要內容如下：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；第二章對整個薄壁圓筒磨邊機的整機方案進行確認，包括傳動系統(tǒng)，驅動系統(tǒng)等確認。第三章完成薄壁圓筒磨邊機主軸升降機構的設計計算；第四章完成薄壁圓筒磨邊機砂輪主軸機構的設計計算；第五章完成薄壁圓筒磨邊機自動夾緊機構的設計計算；第六章總結了全文的研究工作，給出了存在的問題和進一步研究的方向。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙9第二章 薄壁圓筒磨邊機的總體設計方案2.1 驅動方案的確認設備的驅動方式有液壓式、氣動式、和電動式。下面將三種驅動方式進行分析比較。2.1.1 液壓驅動設備的驅動系統(tǒng)采用液壓驅動，有以下幾個優(yōu)點：(1)液壓容易達到較高的壓力（常用液壓為 2.5～6.3MPa），體積較小，可以獲得較大的推力或轉矩；(2)液壓系統(tǒng)介質的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度；(3)液壓傳動中，力、速度和方向比較容易實現(xiàn)自動控制；(4)液壓系統(tǒng)采用油液作介質，具有防銹性和自潤滑性能，可以提高機械效率，使用壽命長。液壓傳動系統(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；(2)液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質量，故造價較高；(3)需要相應的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴格的濾油裝置，否則引起故障。液壓驅動方式的輸出力和功率更大，能構成伺服機構，常用于大型設備的驅動。2.1.2 氣壓驅動與液壓驅動相比，氣壓驅動的特點是：(1)壓縮空氣粘度小，容易達到高速；(2)利用工廠集中的空氣壓縮站供氣，不必添加動力設備；(3)空氣介質對環(huán)境無污染，使用安全，可直接應用于高溫作業(yè)；(4)氣動元件工作壓力低，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，其結構就要相對增大；充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙10(2)空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達到準確的位置控制很困難；(3)壓縮空氣的除水問題是一個很重要的問題，處理不當會使鋼類零件生銹，導致設備失靈。此外，排氣還會造成噪聲污染。氣動式驅動多用于點位控制、抓取、開關控制和順序控制的設備。2.1.3 電動機驅動電動機驅動可分為普通交、直流電動機驅動，交、直流伺服電動機驅動和步進電動機驅動。普通交、直流電動機驅動需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型設備。伺服電動機和步進輸出力矩相對小，控制性能好，可實現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型設備。交、直伺服電動機一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進電動機則主要用于開環(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 驅動方案的確認通過比較上述三種驅動方案，本文采用電機驅動，考慮到整機控制的方便性，本文所有機構均采用電機驅動結構。2.2 砂輪主軸箱升降機構方案的確認砂輪主軸箱升降機構主要用于確認磨邊工作時的進給量以及磨邊完成后的油桶的上下料量方便，本次設計的砂輪主軸箱升降機構如圖 2-1 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙11圖 2-1 砂輪主軸提升機構傳動圖如圖 2-1 所示，機主軸升降機構采用伺服電機配套滾珠絲杠完成驅動，考慮到絲杠和伺服電機的選型過大增加生產成本，本文中增加配重機構已達到減小伺服電機和絲杠的目的。本機提升機構立柱采用鑄造立柱。2.3 主軸機構結構方案確認本設計薄壁圓筒磨邊機的最終目的是實現(xiàn)圓筒的上邊緣的磨削工作。本次設計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設計內容和需求，本次設計的主軸機構如圖 2-2 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙12圖 2-2 薄壁圓筒磨邊機砂輪主軸結構圖本設計為一種自動薄壁圓筒磨邊機砂輪主軸機構主要包括上圖 2-2 所示的幾個結構，磨邊砂輪通過拉桿和空心軸套的錐孔安裝，方便拆卸，主軸電機帶動主傳動軸轉動，通過齒輪傳動傳動給變速軸，再通過變速軸的齒輪傳動給空心主軸，本主軸箱可以實現(xiàn)兩檔轉速調節(jié)，方便實現(xiàn)不同的磨削任務。2.4 圓筒夾緊機構的確認圓筒夾緊機構是為了包裝在開始磨削加工時，圓筒要牢靠的安裝在工作臺上。本次設計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設計內容和需求，本次設計的圓筒夾緊機構如圖 2-3 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙13圖 2-3 薄壁圓筒磨邊機圓筒夾緊結構圖如圖 2-3 所示，本次設計的夾緊機構是通過夾緊工作臺伺服電機控制夾緊，通過安裝在工作臺上的動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。伺服電機帶動工作臺和動夾緊塊向定夾緊塊移動，通過伺服電機的橫扭矩控制，當夾緊達到扭矩時伺服電機停止，此時圓筒夾緊完成。這樣夾緊的好處就是通過伺服電機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 整機方案的確認通過上訴三個主要結構方案的設計確認，本次設計的圓筒磨邊機的整機方案圖如圖 2-4 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙14圖 2-4 薄壁圓筒磨邊機整機結構圖如圖 2-4 所示，工作時，人工講圓筒安裝在油桶夾緊機構工作臺上，夾緊機構開始夾緊工作，夾緊完成后，磨邊砂輪主軸開始轉動，同時砂輪主軸升降機構開始下降，開始磨削工作，在磨削過程中每次的磨削進給量同樣又砂輪主軸升降機構保證，加工完成后，升降機構帶動砂輪主軸上升，砂輪主軸停止轉動，同時夾緊機構松開，人工取下加工完成后的油桶，一次加工完成。本機全自動機床，由數(shù)控系統(tǒng)完成整機的控制，為了防止噪音污染，本機許安裝在隔音房中。2.6 本章小結本章主要完成薄壁圓筒磨邊機結構方案的確認，包括驅動方案，各個傳動方案，整機結構方案的設計，通過本章設計可以了解整個封口機各個部分的結構以及各個結構的作用。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙15第三章 薄壁圓筒磨邊機磨邊砂輪主軸的計算3.1 驅動電機的選擇 機床上常用的無級變速機構是直流或交流調速電動機，直流電動機從額定轉速 nd向上至最高轉速 nmax 是調節(jié)磁場電流的方法來調速的，屬于恒功率，從額定轉速 nd向下至最低轉速 nmin 是調節(jié)電樞電壓的方法來調速的，屬于恒轉矩；交流調速電動機是靠調節(jié)供電頻率的方法調速。由于交流調速電動機的體積小，轉動慣量小，動態(tài)響應快，沒有電刷，能達到的最高轉速比同功率的直流調速電動機高，磨損和故障也少，所以在中小功率領域，交流調速電動機占有較大的優(yōu)勢，鑒于此，本設計選用交流調速電動機。 選擇 YL100L1-4 型交流主軸電動機，最高轉速是 3000r/min.同步轉速 1500r/min。3.2 轉速圖的擬定根據(jù)交流主軸電動機的最高轉速和基本轉速可以求得交流主軸電動機的恒功率轉速范圍Rdp=nmax/nd=3000/1500=2 （3-1）而主軸要求的恒功率轉速范圍Rnp= nmax/nd=3000/300=10 ,遠大于交流主軸電動機所能提供的恒功率轉速范圍，所以必須串聯(lián)變速機構的方法來擴大其恒功率轉速范圍。設計變速箱時，考慮到機床結構的復雜程度，運轉的平穩(wěn)性等因素，取變速箱的公比 Фf 等于交流主軸電動機的恒功率調速范圍 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充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙16選用 YL100L1-4 型交流主軸電動機，連續(xù)額定輸出功率為 2.2kw。由此擬定主傳動系統(tǒng)圖、轉速圖分別如圖 3-1、圖 3-2 所示3-1 主傳動系統(tǒng)圖3-2 轉速圖3.3 傳動軸的估算傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此疲勞強度一般不是主要矛盾。除了載荷比較大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求軸在載荷下（彎曲，軸向，扭轉）不致產生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉角）。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，或者產生振動和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉剛度算出軸的直徑，畫出草圖后，再根據(jù)受力情況，結構布置充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙17和有關尺寸，驗算彎曲剛度。計算轉速 nj 是傳動件傳遞全部功率時的最低轉速，各個傳動軸上的計算轉速可以從轉速圖上直接得出如表 3-1 所示。表 3-1 各軸的計算轉速軸 Ⅰ Ⅱ III計算轉速（r/min）1500 900 450各軸功率和扭矩計算：已知一級齒輪傳動效率為 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、計算轉速 nj（如表 3-1）、允許扭轉角[φ]（如表 3-2）代入扭轉剛度的估算公式(3-3)30.2[]Td???340.2[](1)Td?????可得各個傳動軸的估算直徑，由于軸為花鍵軸或存在鍵槽擴大軸徑 5%~15%：Ⅰ軸： d1=13.22mm 取 d1=30mmⅡ軸： d2=15.92mm 取 d2=30mm充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙18III 軸： d2=19.55mm 取 d3=65mm主軸軸徑尺寸的確定：已知磨邊機最大加工直徑為 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度和彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)比較復雜，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用。在畫草圖時用經(jīng)驗公式估算，根據(jù)估算的結果然后選用標準齒輪的模數(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行估算，第二種是按齒輪的齒面點蝕進行估算，而這兩種方法的前提條件是各個齒輪的齒數(shù)必須已知，所以必須先給出各個齒輪的齒數(shù)。根據(jù)齒輪不產生根切的基本條件：齒輪的齒數(shù)不小于 17，在該設計中，即最小齒輪的齒數(shù)不小于 17。而由于 Z3,Z3’這對齒輪有最大的傳動比，各個傳動齒輪中最小齒數(shù)的齒輪必然是 Z3’。取 Z3’=30,S=114，則 Z3=60。從轉速圖上直接看出直接可以看出 Z3 的計算轉速是 450r/min。根據(jù)齒輪彎曲疲勞估算公式 mω =2.6 (3-4)32Nznj??根據(jù)齒輪接觸疲勞強度估算公式計算得: m=2.84由于受傳動軸軸徑尺寸大小限制，選取齒輪模數(shù)為 m =3mm，對比上述結果，可知這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，而且考慮到兩傳動軸的間距，故取同一變速組中的所有齒輪的模數(shù)都為 m=3mm?，F(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’充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙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 各軸結構的設計I 軸的一端與電動機相連，將其結構草圖繪制如下圖 3-3 所示圖 3-3 I 軸（主傳動軸）II 軸安裝滑移齒輪，其結構如草圖 3-4 所示圖 3-4 II 軸（變速軸）充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙20III 軸其結構完全按標準確定，根據(jù)軸向的尺寸將結構簡圖繪制如下圖 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主軸最大輸出轉矩：95014npMN??床身上最大回轉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，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充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙212.6710/bKNm??5.3ab30.21aEIK???則 0/.96L則 281m?因在上式計算中，忽略了 ys 的影響，故 L0 應稍大一點，取 L0=300mm計算剛度損失：取 L=385mm,χ=4.61 因在上式計算中，忽略了 ys 的影響，故 L0 應稍大一點，取L0=300mm計算剛度損失：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，選用的軸承型號及支承形式都能滿足剛度要求。3.7 齒輪強度校核校核 II 軸齒輪P=2.2KW, n=900r/minⅡ軸扭矩: T2=9550P2/n2 =9550 2.2/900=23.3 N.m ?確定動載系數(shù)： =5.88m/s1.59VFK??齒輪精度為 7 級，由《機械設計》查得使用系數(shù) 1.5VK?非對稱 1.80H?? 查《機械設計》得 .19FK?確定齒間載荷分配系數(shù): 充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙22372.8N 2tTFD?= =2.98 100N/m 由《機械設計》查得 =1.2AtKb137.85??FHK??確定動載系數(shù):=1 1.15 1.2 1.18=1.62AvFH????查表 10-5 2.32 1.70Y?SF??計算彎曲疲勞許用應力，由圖查