外圓無心磨床導輪架及其修整器結構設計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要……………………………………………………………………… 1</p><p>　　ABSTRACT…………………………………………………………………… 2</p><p>　　0 引言……………………………………………………………………… 3</p>

2、<p>　　1 綜述……………………………………………………………………… 4</p><p>　　1．1 無心磨削的基本概念………………………………………………… 4</p><p>　　1．1．1 無心磨削的基本原理…………………………………………… 4</p><p>　　1．1．2 導輪修整的角度設置……………………………………………

3、6</p><p>　　1．2 無心磨削的國內外研究現狀及發(fā)展趨勢…………………………… 7</p><p>　　1．2．1 無心磨削的國內外研究現狀…………………………………… 7</p><p>　　1．2．2 無心磨削的發(fā)展趨勢…………………………………………… 10</p><p>　　2 方案論證 ……………………………………

4、………………………… 11</p><p>　　2．1 調速方法的選擇 …………………………………………………… 11</p><p>　　2．2 傳動方案…………………………………………………………… 12</p><p>　　2．2．1 傳動方案比較…………………………………………………… 12</p><p>　　2．2．2 方

5、案確定………………………………………………………… 14</p><p>　　3 導輪架結構設計 ……………………………………………………… 14</p><p>　　3．1 電動機的選擇……………………………………………………… 14</p><p>　　3．1．2 運動及動力參數的計算………………………………………… 15</p><

6、p>　　3．2 電磁轉差離合器…………………………………………………… 15</p><p>　　3．3 帶傳動設計………………………………………………………… 17</p><p>　　3．4 蝸輪蝸桿傳動設計………………………………………………… 19</p><p>　　3．5 軸的校核計算……………………………………………………… 25<

7、/p><p>　　3．5．1 蝸桿軸的校核計算……………………………………………… 25</p><p>　　3．5．2 窩輪軸的校核計………………………………………………… 27</p><p>　　3．6 軸承的選擇………………………………………………………… 28</p><p>　　4 導輪架修整器結構設計 ………………………………

8、……………… 30</p><p>　　4．1 修整器傳動機構的設計…………………………………………… 30</p><p>　　4．1．1 X向傳動機構的確定…………………………………………… 31</p><p>　　4．1．2 Y向傳動機構的確定…………………………………………… 32</p><p>　　4．2 液壓傳動系統(tǒng)設

9、計………………………………………………… 33</p><p>　　4．3 修整器導軌設計…………………………………………………… 34</p><p>　　4．4 金剛石筆…………………………………………………………… 38</p><p>　　結論 ……………………………………………………………………… 39</p><p>　　

10、參考文獻 ………………………………………………………………… 40</p><p>　　致謝 ……………………………………………………………………… 41</p><p>　　譯文 ……………………………………………………………………… 42</p><p>　　原文說明 ………………………………………………………………… 57</p><

11、;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　無心磨削是工件不定回轉中心的磨削。工件支撐在導輪和托板上、導輪軸線在垂直平面內與砂輪軸線傾斜一小角度。磨削時，砂輪回轉和砂輪架橫向進給，導輪回轉除帶動工件回轉外，同時使工件自動軸向進給。無心磨削技術相較于其他磨削方法，具有生產效率高，支撐剛度好等特點。本設計在充分了解無心磨削原理的基礎上，通過總結前人的設計經驗，進行無心磨床導

12、輪架及修整器的結構設計。</p><p>　　導輪架結構設計中，主要對導輪的傳動系統(tǒng)及其結構進行設計與分析。為了獲得導輪的相應轉速，對傳動系統(tǒng)進行了設計和校核計算，包括電動機的選型，V形帶和蝸輪蝸桿的傳動設計。此外，對主軸進行了相應的強度與剛度校核，以確保設計的合理性。</p><p>　　修整器結構設計中，金剛石筆由導軌來帶動，所以從導軌及傳動機構兩方面進行設計。通過對X、Y兩個方向的導

13、軌副及傳動方案的設計，以滿足使用要求。</p><p>　　關鍵詞：無心磨削，導輪架，修整器，結構設計，校核</p><p>　　Structure Design of Regulating Wheel Frame and Its Dresser For Centerless Grinding Machine</p><p><b>　　ABSTRACT&

14、lt;/b></p><p>　　Centerless grinding fixed center of rotation of the workpiece for grinding. Supported on the regulating wheel and the workpiece on the pallet, the regulating wheel axis in the vertical pla

15、ne of the grinding wheel axis tilted at a small angle. Grinding, grinding wheel and the wheel frame cross feed, lead to the reincarnation addition to driving workpiece swing outside, while the workpiece is automatically

16、axial feed. Centerless grinding grinding technology compared to other methods, with high pro</p><p>　　In the design of Regulating wheel frame structure, we mainly design and analysis the guide wheel drive sy

17、stem and the structural. In order to obtain the corresponding guide wheel speed, the drive system for the design and check calculations, including the selection of the motor, V-belts and worm gear design. In addition, th

18、e spindle corresponding strength and stiffness checked to ensure that the design is reasonable.</p><p>　　In the design of Dresser structural , the rail drive the diamond pen. so we design both rail and drive

19、 mechanism. Through the X, Y two directions guideways and drive solutions designed to meet the requirements.</p><p>　　Keywords： centerless grinding, regulating wheel frame, dresser, structural design, check

20、 </p><p>　　無心磨床導輪架及其修整器結構設計</p><p><b>　　0 引言</b></p><p>　　金屬切削機床的加工方式和使用范圍非常廣泛，生產的品種恨多，是機械制造工業(yè)中的主要技術裝備。在一般的機械制造廠中，金屬切削機床約占生產設備的60%以上。</p><p>　　磨床是金屬切削機床的

21、一種。在磨床上加工的機械零件，可以獲得較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，并且可以加工車床、銑床、鉆床、插床等難以加工的淬硬零件。</p><p>　　在所有的磨床中，外圓磨床是應用得罪廣泛的一類機床，工件采用無心夾持，一般支承在導輪和托架之間，由導輪驅動工件旋轉，進行磨削的磨床。它一般是由基礎部分的鑄鐵床身，工作臺，支承并帶動工件選轉的頭架、尾座、安裝磨削砂輪的砂輪架，控制磨削工件尺寸的橫向進給機構，控制機床運動

22、部件動作的電器和液壓裝置等主要部件組成。外圓磨床一般可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床、多砂輪外圓磨床、多片砂輪外圓磨床、切入式外圓磨床和專用外圓磨床。</p><p>　　外圓磨床的主要用途是進行工件的內外旋轉體表面及端面的磨削工作。</p><p><b>　　1 綜述</b></p><p>　　1.1 無心磨

23、削的基本概念</p><p>　　1.1.1 無心磨削的基本原理</p><p>　　無心磨削是工件不定回轉中心的磨削。有無心外圓磨削和無心內圓磨削?？赡ハ鲌A柱表面和圓錐表面、回轉體工件內外表面。工件支撐在導輪和托板上、導輪軸線在垂直平面內與砂輪軸線傾斜一小角度。磨削時，砂輪回轉和砂輪架橫向進給，導輪回轉除帶動工件回轉外，同時使工件自動軸向進給（見圖1.1）。工件借助于與其托板的摩擦實現減

24、振。</p><p>　　圖1.1 無心磨削工作原理</p><p>　　無心磨削大體上有4種進給磨削方式：切線進給磨削（又稱縱向貫穿磨削，工件由砂輪與導輪切線方向通過）、切入進給磨削（又稱切入磨削，對帶臺階或錐度等零件進行磨削，工件可用擋銷定位支撐，由砂輪和導輪進給切入）、斷面進給磨削（帶臺階零件沿其軸向前進及后退）和通過進給磨削（又稱貫通進給磨削工件沿其軸向自動進給），如圖1.2所示。

25、</p><p>　　圖1.2 無心磨削4種方法</p><p>　　a)通過進給b）切入進給c）切線進給d)端面進給</p><p>　　1—砂輪2—工件3—導輪4—導向板（送料板）5—擋板</p><p>　　圖1.3 砂輪、導輪和托板的相對位置示意圖</p><p>　　在圖1.3中，W表示工

26、件，G表示砂輪，C表示導輪，B表示托板。砂輪的作用是磨削工件，因而又稱磨削輪（或磨輪），它和工件的接觸點1叫做磨削點。導輪的作用是引導和控制工件的運動，它和工件的接觸點2叫做控制點。托板是用來支承工件的，它和工件的接觸點3叫做支承點。另外，導輪和托板聯合起來，可對工件進行定位，因此2、3兩點又叫做定位點。</p><p>　　正常工作時，磨輪和導輪同向旋轉，他們的速度分別為和；工件的轉速為，其轉向和砂輪相反。通常

27、，為使工件以進給量做軸向運動，導輪軸線應相對砂輪軸線傾斜一個角度，被稱為導輪傾角。以保證工件和導輪線接觸。一般認為，工件運動完全取決于導輪。嚴格說，這種觀點是不全面的。從整個磨削過程來看，若磨削短小工件，則工件的線速度和導輪的線速度都沿導輪軸線變化，但二者的變化規(guī)律完全不同。這至少說明工件的運動不僅僅取決于導輪。理論和實踐一致表明，工件的運動不僅和砂輪、導輪、托板的材料以及砂輪運、導輪運動、磨削余量有關，而且還受到無心磨削幾何布局的影響

28、。因此，工件的運動是砂輪，導輪和托板的聯合作用的結果。</p><p>　　1.1.2 導輪修整的角度設置</p><p>　　導輪在無心磨削中有兩個作用，一是工件磨削時的定位基面，與托板工作面成“V”形定位裝置；二是導輪與砂輪一起使工件獲得均勻的回轉運動與軸向運動。常用導輪曲面為單葉回轉雙曲面。</p><p>　　常用導輪曲面為單葉回轉雙曲面。導輪的修整器的作用

29、，是把導輪的外形修整成內凹的形狀，因為導輪是圓柱體，如果還修成圓柱的，那么導輪在調整磨削角度的時候，導輪和砂輪的接觸點只有在一個點上。</p><p>　　如果不調整磨削角度，那么不能形成螺旋線，工件在通磨的時候不能往前移動，只用于停止磨削。</p><p>　　磨削角度的作用：導輪修整后形成的內凹和兩邊凸，如果兩邊凸的地方跟工件接觸，那么只能兩邊磨削到，砂輪的中間接觸不到工件。</

30、p><p>　　砂輪和刀片的面是在水平位置不變的，無心磨大多都是通過調整的傾斜角度和水平角度來或者和砂輪的接觸面，這個接觸面就是磨削區(qū)域同時在調整的時候產生了螺旋線，給了工件往前的力。如圖1.4所示。</p><p>　　圖1.4 導輪修整角度示意圖</p><p>　　1.2 無心磨削的國內外研究現狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1

31、無心磨削的國內外研究現狀</p><p>　　在無心磨削的整個理論研究過程中，主要涉及到以下幾個方面的內容：成圓過程，運動和動力學分析。</p><p>　　(1)無心磨削成圓過程的研究情況</p><p>　　無心磨削中工件磨削表面如何被磨圓，是國內外專家和學者們感興趣的問題。早在20世紀30年代就有這方面的論文發(fā)表，目前，國內外仍有許多單位和個人在研究它。<

32、;/p><p>　　研究無心磨削成圓理論比較成熟的國家有俄羅斯、日本、英國、德國和中國等。在符·波·費里金引入傅里葉級數的分析方法后，人們對無心磨削成圓效應有了新的認識，從而極大地推動了這一問題的研究。此后，各國許多學者都采用了類似的方法對成圓效應進行數學分析和解釋，得出了許多有用的結論。</p><p>　　迄今為止，無心磨削成圓的研究可以歸納為三個方面：幾何成圓理論、靜

33、態(tài)成圓理論和動態(tài)成圓理論。幾何成圓理論的本質在于導輪、砂輪、托板和工件之間的相對幾何關系決定了無心磨削的成圓過程。這種理論忽略了系統(tǒng)的振動、變形和磨削機制，僅考慮幾何關系，因而稱之為幾何成圓理論。靜態(tài)成圓理論比幾何成圓理論稍有發(fā)展。這種理論之所以稱為靜態(tài)成圓理論，是因為它除了考慮幾何關系外，還引進了系統(tǒng)靜剛度因素。動態(tài)成圓理論是比較完善的無心磨削成圓理論。這種理論不僅考慮了幾何因素，而且還考慮了磨削系統(tǒng)的振動參數(靜剛度K，阻尼C和質量

34、m)以及具有反饋特性的磨削機制。動態(tài)成圓理論又叫做無心磨削動態(tài)穩(wěn)定性理論。</p><p>　　日本學者對有局部缺口的工件進行無心磨削研究，對頻譜圖法的發(fā)展有十分重要的意義，但沒有建立諧波分布函數，不能有針對性地控制顯著(較大)諧波和諧波分布狀態(tài)。</p><p>　　20世紀90年代，國內學者提出了無心磨削準動力學成圓理論，該理論有機地統(tǒng)一了幾何成圓和動態(tài)成圓兩大理論，并具備了兩種理論的

35、優(yōu)點。</p><p>　　近半個世紀的無心磨削理論和實踐研究表明。工件表面圓度誤差生成主要依賴于系統(tǒng)振動、工件轉速與幾何布局。為了從本質上描述無心磨削成圓機理，A.Y.Chien提出了諧波的頻譜圖法，研究系統(tǒng)對諸次諧波的頻率響應問題。日本學者對有局部缺口的工件進行無心磨削研究，對頻譜圖法的發(fā)展有十分重要的意義，但沒有建立諧波分布函數，不能有針對性地控制顯著(較大)諧波和諧波分布狀態(tài)。所以建立無心磨削準動力學成圓

36、理論，研究工件表面諧波分布狀態(tài)與系統(tǒng)振動、工件轉速及幾何布局之間的內在規(guī)律性，以實現諧波的合理控制，并進一步發(fā)展頻譜圖法。準動力學諧波生成機理較有效地描述了工件表面的諧波生成規(guī)律。</p><p>　　目前，對影響工件圓度誤差的各種因素的研究，尤其是磨削區(qū)幾何形狀的研究比以前有了新的發(fā)展。具體表現在除對工件圓度誤差進行支承誤差復映外，還根據工件圓度誤差的“杠桿假設”，做進一步的矢量分析，從而得到無心磨削幾何區(qū)域穩(wěn)

37、定圖。</p><p>　　近年來，國內外除了從穩(wěn)態(tài)磨削方面研究外，還從動態(tài)磨削方面對工件圓度誤差的影響進行了一定的單項試驗與理論研究，并取得了很大的發(fā)展。他們主要分析了工藝系統(tǒng)在受迫振動條件下對工件圓度誤差的影響，但是忽略了顫振的影響。</p><p>　　(2)運動學和動力學分析</p><p>　　從20世紀50年代斯姆尼洛斯基、60年代米津榮、70年代王玉昆

38、到80年代錢安宇和90年代夏新濤，他們對無心磨削過程中，工件的運動和受力狀態(tài)進行了詳細的推導和分析，使得對工件的運動和受力狀態(tài)的研究逐漸成熟并區(qū)域完善。這些研究不僅具有理論價值，而且可以解釋生產中的現象，受到人們極大的關注。</p><p>　　以上述專家的成果為依據，本文通過建立新的數學模型，通過新的研究方法，更加全面、有效、方便的分析了無心磨削過程中幾何參數，動態(tài)參數對工件圓度誤差的影響。</p>

39、<p>　　除了以上兩種研究外，導輪修整、無心磨削表面質量等也是人們關心的問題。但是這些方面的研究還遠遠不夠，停留在比較簡單的階段，有待進一步的研究發(fā)展。</p><p>　　1.2.2無心磨削的發(fā)展趨勢</p><p>　　從無心磨削的發(fā)展及現行生產動向來看，無心磨削應向著高速、寬砂輪、高精度、自動化及閉環(huán)系統(tǒng)方向發(fā)展。</p><p>　　（1）高

40、速磨削。高速磨削是通過提高砂輪速度來達到提高磨削效率和磨削質量的一種加工方法。高速磨削的砂輪線速度一般為50m／s~80m／s，無心磨削目前可達80m／s的砂輪線速度。</p><p>　　高速磨削的特點是可以提高生產率、提高砂輪使用壽命(比普通磨削提高75％左右)和提高加工精度與表面質量。但是，在磨削過程中，要消耗更多的功率；因此，對機床和砂輪及電機都將有更高的要求。</p><p>　

41、　（2）寬砂輪磨削。寬砂輪磨削和高速磨削一樣，都屬于高效率磨削方法。顧名思義，寬砂輪磨削主要是增加砂輪工作寬度，使之和工件有更大的磨削接觸面積。這樣有利于提高生產率和擴大磨床使用范圍。切入磨削時，可以磨削更長的工件，或者同時磨削兩個其至更多的短工件，貫穿磨削時，可以加大一次通磨的磨削余量，減少通磨次數，或者粗精磨一次完成。</p><p>　　（3）高精度磨削。高精度磨削后的工件在形狀精度、位置精度、尺寸精度，粗

42、糙度和波紋度等方面都具有很高的精度(質量)級別。那種認為高精度僅對圓度誤差而言的看法是片面的。高精度磨削是在高精度磨床上進行的。磨削時，砂輪部件、導輪部件和托板部件的剛度、精度以及幾何布局部直接影響著工件精度。因此．在設計高精度磨床時，有必要對磨床的靜態(tài)和動態(tài)件能給以預測。預測方法包括理論和試驗兩個方面的內容。</p><p>　?。?）磨削自動化。無心磨削自動化的內容有：工件上下料自動化，自動測量，自動進給，砂

43、輪和導輪的自動修整以及砂輪的自動平衡等。</p><p>　　在機床設計過程中，實現磨床綜合自動化不可或缺的一個重要手段是，配置自動上下料機構。根據不同工藝方式，不同零件，而采用標準模塊組合式上下料裝置、機械手、機器人或借助于機床自身的功能元部件來實現自動山下料。例如無錫光洋機床有限公司KC200型，無錫機床股份有限公司MKlll50型無心磨床配置了步進龍門式機械手；而MKlll50型無心磨床上的則為雙軸型龍門式

44、機械手，使卸料與裝料時間達到了最大限度的重合，在提高磨床綜合自動化程度時，縮短了輔助時間。</p><p>　?。?）磨削閉環(huán)系統(tǒng)。磨削閉環(huán)系統(tǒng)的顯著標志是使磨削的各種參數、磨床的各種動作、工件精度的測量與預測、信息的反饋與比較、設備保養(yǎng)以及意外事故處理等方面和諧地處于同一機制之中。</p><p>　　隨著磨床應用計算機數控技術的普遍化，其應用水平正得到不斷的提高，利用當今CNC系統(tǒng)所具

45、備的高速運算、處理與多坐標插補功能。北京市機電研究院MK8580型立式數控內曲線磨床，運用開發(fā)的磨削軟件，通過C軸與X軸聯動插補，實現了非圓內、外曲面的磨削。計算機數控技術作為實現磨床綜合自動化的關鍵手段，不僅被用于磨削進給與砂輪修整各種運動的控制，而且被用于各種輔助運動控制。</p><p><b>　　2 方案論證</b></p><p>　　2.1調速方法的選擇

46、</p><p>　　目前異步電動機調速方法很多，大致可分為以下幾種類型：①改變轉差率調速，包括有降低電源電壓，繞線式異步電動機轉子串電阻等方法；② 改變旋轉磁勢同步轉速調速，包括有改變定子極對數，改變電源頻率等方法；③ 串級調速；④ 利用轉差離合器。上述第一類型的兩種調速方法設備比較簡單，但它們的調速范圍窄，最主要的是它們屬有級調速，不能滿足調速要求，因此沒能廣泛應用；變頻調速和串級調速，具有無級調速平滑性好的

47、優(yōu)點，從這一點考慮這兩種方法比較符合調速要求，但由于變頻調速和串級調速多采用大功率晶體管、可控硅組成變頻器和控制器元件，價格貴，制造技術復雜，控制功率大，也沒有得到廣泛應用。 </p><p>　　利用電磁轉差離合器對電機轉速進行調節(jié)，既實現了無級調速，又克服變頻、串級調速控制器大的缺點，因而得到了廣泛應用。因此，本設計選用電磁轉差離合器進行電機轉速的調節(jié)。</p><p>

48、<b>　　2.2 傳動方案</b></p><p>　　2.2.1 傳動方案比較</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　圖2.1 傳動方案一</p><p>　　如圖2.1所示，導輪由一個功率較小的電動機N2驅動。運動從電機軸經過一對帶輪z1、z2，掛輪a、b以及k\z

49、3的蝸桿蝸輪而傳到導輪（此時離合器M向上嚙合）。改變掛輪a、b的數值便可調整導輪的工作轉速，從而也就改變了縱向磨削時工作的縱向進給速度。在用金剛刀修整導輪時，導輪的轉速應該提高。為此，可將離合器M向下捏合，電動機則通過鏈輪z1、z2和一對螺旋齒輪z4、z5而驅動導輪。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　圖2.2 傳動方案二</p&

50、gt;<p>　　如圖2.2所示，導輪由電機SD驅動。運動從電機軸經過一對帶輪a、b以及K\Z3的蝸桿蝸輪而傳到導輪。使用轉差離合器便可調整導輪的工作轉速，從而也就改變了縱向磨削時工作的縱向進給速度。在用金剛刀修整導輪時，提高導輪轉速。</p><p>　　方案一中的導輪傳動系統(tǒng)主要由帶傳動和齒輪傳動組成。但是由于鏈傳動和齒輪傳動極易產生振動, 并且這兩級傳動都處在高速區(qū), 無論是在修整導輪還是在磨

51、削工件時, 這兩級傳動都在工作, 因此它們產生的振動會嚴重影響機床的加工精度。</p><p>　　而方案二中電機通過帶傳動直接通過蝸輪蝸桿傳動，機床振動減小, 運行平穩(wěn), 這樣主軸與軸瓦之間的間隙可以維持正常水平, 潤滑良好, 延長了主軸的使用壽命，使用轉差離合器達到了無級調速的任務要求，同時省去齒輪、離合器等部件等備件。</p><p>　　因此，選擇方案二更有利于導輪傳動系統(tǒng)。<

52、;/p><p>　　2.2.2 方案確定</p><p>　　導輪架的結構設計中使用轉差離合器來達到無極調速的設計要求。而在減速方面選用結構緊湊、傳動平穩(wěn)、造價低廉、不需要潤滑以及緩沖的V帶傳動。再結合沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)的蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)，使導輪達到要求轉速。</p><p><b>　　3 導輪架結構設計</b></p><

53、p>　　3.1 電動機的選擇</p><p>　　由于現在工業(yè)上普遍使用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機的結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。一般電動機的額定電壓為380V。</p><p>　　根據設計要求，電動機的輸出功率 </p><p>　　選定電動機的額定功率 </p><

54、;p>　　電動機轉速的計算 …………（3.1）</p><p>　　通過以上計算，選擇Y132S1-2電動機，其額定功率為5.5kw，同步轉速為3000r/min，滿載轉速為2900r/min。</p><p>　　3.1.2 運動及動力參數的計算</p><p>　　1．分配各級的傳動比</p><p><b>　　帶

55、輪傳動比</b></p><p><b>　　蝸輪蝸桿傳動比</b></p><p><b>　　2.確定各軸轉速</b></p><p>　　………………………………………………（3.2）</p><p>　　3.確定各軸的功率和轉矩</p><p>　　………

56、………………………………………………（3.3）</p><p>　　……………………………………………（3.4）</p><p>　　3.2 電磁轉差離合器 </p><p>　　電磁轉差離合器主要由電樞與磁極兩個旋轉部分組成。電樞部分與異步電動機聯接，是主動部分；磁極部分與異步電動機所拖動的負載聯接，是從動部分，圖3.1為電磁轉差離合器的示意圖。 &

57、lt;/p><p>　　圖3.1電磁轉差離合器示意圖</p><p>　　電磁轉差離合器的電樞部分在異步電動機運行時，隨異步電動機轉子同步旋轉，轉向設為順時針方向，轉速為n，見圖3.2（a），若勵磁繞組通入的勵磁電流I1=0，電樞與磁極二者之間既無電的聯系又無磁的聯系，磁極及所聯之負載則不轉動，此時的狀態(tài)負載相當于被“離開”。若勵磁電流I1≠0，則磁極與電樞二者之間就有了磁的聯系，磁力線如圖3

58、.2（b）中所示，由于電樞與磁極之間有相對運動，電樞上的繞組在磁場作用下要產生感應電動勢并產生電流，對著N極的繞組條的電流流出紙面，對著S極的則流入紙面。 </p><p>　　圖3.2電磁轉差離合器的電磁轉矩及磁場分布</p><p>　　電流在磁場中流過受力廠，使電樞受到逆時針方向的電磁轉矩M 。電樞由異步電動機拖著同速轉動，M 就是與異步電動機輸出轉矩相平衡的阻轉矩，磁極則受

59、到與電樞同樣大小，相反方向的電磁轉矩，也就是順時針方向的電磁轉矩，在它的作用下，磁極部分以及負載便順時針轉動，轉速為n´ ，此時負載相當于被“合上”，若異步電動機旋轉方向為逆時針，通過電磁轉差離合器的作用，負載轉向也為逆時針，二者是一致的，需注意的是：轉差離合器電磁轉矩M 的產生有一個先決條件，即電樞與磁極兩部分之間有相對運動，因此負載轉速n´必定小于電動機轉速n （n=n´，則M =0），所謂轉差離合器的

60、“轉差”就體現在這里。</p><p><b>　　3.3 帶傳動設計</b></p><p>　　V帶傳動允許的傳動比大，結構緊湊、傳動平穩(wěn)、造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護，大多數V帶已標準化。V帶傳動的上述特點使它獲得了廣泛的應用。</p><p><b>　　確定計算功率</b></p>&

61、lt;p>　　由[2]表8.7查得，工作情況系數為1.1，故：</p><p>　　……………………………………………（3.5） </p><p><b>　　選擇V帶的帶型</b></p><p>　　根據、電機轉速由[2]圖8-11選用Z型。</p><p>　　確定帶輪基準直徑并驗

62、算帶速</p><p>　　初選小帶輪的基準直徑。由[2]表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑=68mm。</p><p><b>　　驗算帶速</b></p><p>　　…………………………………（3.6）</p><p><b>　　因為，故帶速合適。</b></p><

63、p>　　計算大帶輪的基準直徑</p><p>　　……………………………………………（3.7）</p><p>　　根據[2]表8-8，圓整為=95mm。</p><p>　　4. 確定V帶的中心距a和基準長度</p><p><b>　　根據公式</b></p><p>　　…………………

64、…………………………（3.8）</p><p>　　初定中心距=220mm。</p><p>　　5. 計算帶所需的基準長度</p><p>　　……………………………………（3.9）</p><p>　　由[2]表8-2選帶的基準長度。</p><p>　　6. 計算實際中心距a</p><p&g

65、t;　　………………………（3.10）</p><p>　　中心距的變化范圍為245.915mm~277.865mm。</p><p>　　7. 驗算小帶輪上的包角</p><p><b>　　………（3.11）</b></p><p><b>　　8.計算帶的根數z</b></p>

66、<p>　　由=68mm和，查[2]表8-4a得=1.25kw。根據，i=1.4和Z型帶，查[2]表8-4b得。</p><p>　　查[2]表8-5得，表8-2得，于是</p><p>　　…………………（3.12）</p><p><b>　　取1根。</b></p><p><b>　　9.

67、V帶的初拉力</b></p><p>　　…………………………………………………（3.13）</p><p>　　其中m 為V帶的線質量，由表8-23得Z型m=0.07kg/m ,故</p><p>　　10. 作用于軸上的力</p><p>　　………………………………（3.14）</p><p>　　1

68、1.帶輪的結構設計</p><p>　　小帶輪的基準直徑為68mm，外徑為73mm，底徑為53mm。</p><p>　　大帶輪的基準直徑為95mm，外徑為100mm，底徑為 80mm。</p><p>　　12.帶輪的技術要求</p><p>　?。?）輪槽工作面不應有砂眼、氣孔，輪輻及輪轂不應有縮孔和較大缺陷。帶輪外緣要倒鈍銳邊，輪轂孔公

69、差為H7或H8，輪轂長度下偏差為零，公差等級為IT14。</p><p>　　（2）查[1]表8-76 帶輪工作表面粗糙度為3.2，形位公差圓跳動t=0.2。</p><p>　?。?）輪槽對稱平面與帶輪軸線垂直度為。</p><p>　　（4）各帶輪軸線應相互平行，各帶輪行對應的V型槽對稱平面應重合，誤差不得超過。</p><p>　　（5

70、）帶裝入輪槽前，應先調小中心距，不得強行撬入。</p><p>　　3.4 蝸輪蝸桿傳動設計</p><p>　　蝸桿傳動式在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構，兩軸線交錯夾角可為任意值，常用90。。這種傳動具有傳動比大，零件數目少，結構緊湊的特點，而且在傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷地螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸推出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，

71、噪聲低，因此應用頗為廣泛。</p><p>　　1 .選擇蝸桿傳動類型</p><p>　　根據GB/T10085-1988的推薦采用漸開線蝸桿ZA。</p><p><b>　　2．蝸輪蝸桿的材料</b></p><p>　　蝸輪蝸桿的材料不僅要具有足夠的強度，更重要的是應具有良好的跑合性、減磨性及耐磨性。蝸桿一般用碳

72、鋼或者合金鋼制成，對于不太重要的傳動及低速中載蝸桿，可采用40和45鋼等，經調質硬度在220~300HBS。常用的蝸輪材料為鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅及鑄鐵等，效率要求不高時，特別是要求自鎖時，可采用灰鑄鐵，為了防止變形，一般要對蝸輪進行時效處理。</p><p>　　綜合考慮，在本機構中蝸桿采用45碳鋼調質處理，硬度在45~55HRC，蝸輪采用灰鑄鐵HT150。</p><p>　　3．接觸

73、強度的初步運算</p><p><b>　　蝸桿頭數和渦輪齒數</b></p><p>　　查[1]表5-9 選=4，則=i=94=36 …………………………（3.15）</p><p><b>　　9470得值</b></p><p>　　查[1]表5-21 初取 …………………………（3

74、.16）</p><p><b>　　載荷系數K</b></p><p>　　按[1]表5-20的說明選取K=1.2</p><p><b>　　蝸輪轉矩</b></p><p>　　，由[1]表5-19初估</p><p>　　……………………（3.17）</p>

75、;<p><b>　　彈性系數 </b></p><p>　　由[1]表5-23查取 </p><p><b>　　許用接觸應力</b></p><p>　　循環(huán)次數 ………（3.18）</p><p>　　壽命系數 由[1]圖5-1查取 </p><

76、p>　　…………………………………（3.19）</p><p><b>　　(7)計算</b></p><p>　　按[1]表5-20中公式</p><p><b>　　…（3.20）</b></p><p><b>　　(8)初選m、d值</b></p>

77、<p>　　由[1]表5-7選用 m=2.5mm</p><p><b>　　d=35.5mm</b></p><p><b>　　4．傳動基本尺寸</b></p><p>　?。?）蝸輪分度圓直徑</p><p>　　……………………………………（3.21）</p><

78、;p><b>　?。?）傳動中心距</b></p><p>　　…………………………（3.22）</p><p><b>　　（3）蝸桿導程角</b></p><p>　　………………………（3.23）</p><p>　　5. 選定傳動精度等級</p><p><

79、;b>　　（1）蝸輪圓周速度</b></p><p>　　………………（3.24）</p><p><b>　?。?）滑動速度</b></p><p>　　………………………（3.25）</p><p><b>　　（3）精度等級</b></p><p>　

80、　參照[1]表5-38選定： 傳動 8c GB10089-88</p><p><b>　　6. 傳動效率</b></p><p><b>　　（1）嚙合效率</b></p><p>　　……………（3.26）</p><p>　　上式中由[1]表5-29查得 </p><p&g

81、t;　　（2）考慮攪油損失的效率</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　?。?）軸承效率</b></p><p>　　蝸桿蝸輪軸均用滑動軸承支撐</p><p>　　（4）傳動效率 …………………（3.27）</p><p>　　7. 蝸輪接

82、觸強度校核</p><p>　　按[1]表5-20中的公式接觸強度條件為</p><p>　　……………………………………………（3.28）</p><p><b>　　（1）載荷系數K</b></p><p>　　按[1]表5-20中的說明 …………………（3.29）</p><p>&

83、lt;b>　　取 </b></p><p><b>　　故K=1</b></p><p><b>　　（2）蝸輪轉矩</b></p><p>　　………………………（3.30）</p><p><b>　?。?）計算接觸應力</b></p>&

84、lt;p><b>　　，滿足接觸強度條件</b></p><p>　　8. 蝸輪抗彎強度校核</p><p>　　按[1]表5-20中的公式，抗彎強度條件為</p><p>　　…………………………………………………（3.31）</p><p><b>　?。?）齒形系數</b></p&

85、gt;<p>　　按 …………………………………（3.32）</p><p>　　由[1]表5-28查得</p><p><b>　?。?）螺旋角系數</b></p><p>　　…………………………………（3.33）</p><p><b>　?。?）許用彎曲應力</b></

86、p><p>　　單向傳動由[1]表5-26查得 </p><p>　　按，由[1]圖5-1查得 </p><p>　　…………………………………（3.34）</p><p><b>　?。?）計算彎曲應力</b></p><p><b>　　，滿足抗彎強度條件</b></p

87、><p>　　9. 其他幾何尺寸計算</p><p><b>　　（1）齒形角和頂隙</b></p><p><b>　　ZA蝸桿， </b></p><p><b>　　（2）幾何尺寸</b></p><p>　　蝸桿齒頂圓直徑 ……（3.35）&l

88、t;/p><p>　　蝸輪齒根圓直徑 …………（3.36）</p><p>　　蝸桿分度圓軸向齒厚 ………………（3.37）</p><p>　　蝸桿分度圓法向齒厚（3.38）</p><p>　　蝸桿齒寬 ……（3.39）</p><p>　　磨削蝸桿，當m<10mm時，應增大15~25mm</p>

89、;<p><b>　　故取45mm</b></p><p>　　蝸輪喉圓直徑 ………………（3.40）</p><p>　　蝸輪齒根圓直徑 ……………（3.41）</p><p>　　蝸輪外圓直徑 ………（3.42）</p><p><b>　　取</b></p>

90、<p>　　蝸輪齒圈寬度 ………………（3.43）</p><p><b>　　取</b></p><p>　　蝸輪咽喉母圓半徑 ………（3.44）</p><p><b>　　蝸輪分度圓齒厚</b></p><p>　　…………………（3.45）</p><

91、p>　　3.5 軸的校核計算</p><p>　　3.5.1 蝸桿的校核計算</p><p><b>　　1.蝸桿的受力計算</b></p><p><b>　　分度圓直徑轉矩</b></p><p>　　切向力 …………………………………（3.46）</p><p

92、>　　軸向力 …………………………………（3.47）</p><p>　　徑向力 ………………………………（3.48）</p><p>　　簡化蝸桿上的載荷和支承形式。作用在蝸桿上的彎曲載荷可用集中力代替，分解為切向力、徑向力和軸向力。如圖3.1a所示。雙支座的蝸桿軸系簡化為鉸鏈雙支點梁，如圖3.1b所示。圖3.1c為蝸桿上由徑向力、切向力和軸向力引起的彎矩圖。圖3.1d為蝸桿

93、上作用的</p><p><b>　　矩圖。</b></p><p><b>　　圖3.1 彎矩圖</b></p><p>　　水平平面H和沿垂平面V的支座反力</p><p>　　水平面H內的支座反力</p><p>　　……………………………………………………（3.49）

94、</p><p><b>　　水平面H的彎矩</b></p><p>　　…………………………………………（3.50）</p><p>　　沿垂平面V內的支座反力</p><p>　　………………………（3.51）</p><p>　　…………………………………………（3.52）</p>

95、;<p><b>　　垂直面V的彎矩計算</b></p><p>　　…………………………………………（3.53）</p><p><b>　　（2）合成彎矩Ma</b></p><p>　　…………………………（3.54）</p><p><b>　　計算扭矩T</b

96、></p><p>　　……………………………………………（3.55）</p><p><b>　　危險截面的當量彎矩</b></p><p>　　……………………（3.56）</p><p>　　……………………（3.57）</p><p>　　故，蝸桿軸符合設計要求。</p>

97、<p>　　3.5.2 窩輪軸的校核計算</p><p><b>　　分度圓直徑轉矩</b></p><p><b>　　切向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p&

98、gt;<p>　　水平平面H和沿垂平面V的支座反力</p><p>　　水平面H內的支座反力</p><p><b>　　水平面H的彎矩</b></p><p>　　沿垂平面V內的支座反力</p><p><b>　　垂直面V的彎矩計算</b></p><p>

99、<b>　?。?）合成彎矩Ma</b></p><p><b>　　計算扭矩T</b></p><p><b>　　危險截面的當量彎矩</b></p><p>　　故，蝸輪軸符合設計要求。</p><p><b>　　3.6 軸承的選擇</b></p

100、><p>　　蝸桿軸使用一對圓錐滾子軸承，如圖3.2所示，圓錐滾子軸承主要承受以徑向為主的徑、軸向聯合載荷。軸承承載能力取決于外圈的滾道角度，角度越大承載能力越大。與角接觸球軸承相比、承載能力大，極限轉速低。圓錐滾子軸承能夠承受一個方向的軸向載荷，能夠限制軸或外殼一個方向的軸向位移。</p><p>　　圖3.2 圓錐滾子軸承</p><p>　　導輪的轉速相對于砂輪來

101、說是很低的，所以導輪主軸多數是用滑動軸承，如圖3.3所示，滑動軸承是在滑動摩擦下工作的軸承?；瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦?；瑒虞S承應用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運轉部位。</p><p>

102、<b>　　圖3.3 滑動軸承</b></p><p>　　導輪架修整器結構設計</p><p>　　4.1 修整器傳動機構的設計</p><p>　　常用的機械傳動部件有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶、高速帶傳動以及各種非線性傳動部件等。其主要功能是傳遞轉矩和轉速。因此，它實質上是一種轉矩、轉速變換器，其目的是使執(zhí)行元件與負載之間在轉矩與轉速方面

103、得到最佳匹配。機械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響，特別是其傳動類型、傳動方式、傳動剛性以及傳動的可靠性對機電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應性有重大影響。因此，應設計和選擇傳動間隙小、精度高、體積小重量輕、運動平穩(wěn)、傳遞轉矩大的傳動部件。</p><p>　　隨著機電一體化技術的發(fā)展，要求傳動系統(tǒng)不斷使用新的技術要求。具體講有三個方面：</p><p>　?。?）高速化：產品工作

104、效率的高低，直接與機械傳動部分的運動速度相關。因此，機械傳動機構應能適應高速運動的要求。</p><p>　　（2）精密化：對于某種特定的機電一體化產品來說，應根據其性能的需要提出適當的精密度要求，雖然不是越精密越好，但由于要適應產品的高定位精度等性能的要求，對機械傳動機構的精密度要求也越來越高。</p><p>　　（3）小型化、輕量化：隨著機電一體化系統(tǒng)精密化、高速化的發(fā)展，必然要求其

105、傳動機構小型輕量化，以提高運動靈敏度、減小沖擊、降低能耗。為與電子部件的微型化相適應，也要盡可能做到使機械傳動部件短小輕薄化。</p><p>　　在本設計中，傳動機構具有可分為傳動（X）和進給（Y）兩個方向.如圖4.7所示</p><p>　　圖4.7 導輪修整器傳動示意圖</p><p>　　4.1.1 X向傳動機構的確定</p><p&g

106、t;　?。?）X向減速裝置的選擇</p><p>　　X向電動機輸出軸與絲杠軸線成90°夾角，傳動比大，而蝸桿傳動正好適用于交錯軸間傳遞運動及動力，同時具有傳動比大、工作較平穩(wěn)、噪聲低、結構緊湊、可以自鎖等優(yōu)點，因此減速裝置選擇蝸輪蝸桿減速器。</p><p>　　（2）X向傳動元件的確定</p><p>　　X向跨度較大，要求系統(tǒng)剛度好，而滾珠絲杠有如下

107、特點：</p><p>　　①傳動效率高 效率高達90%～95%，耗費的能量僅為滑動絲杠的1/3。</p><p>　?、谙到y(tǒng)剛度好 通過給螺母組件內施加欲壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度，可滿足各種機械傳動要求，無爬行現象，始終保持運動的平穩(wěn)性和靈敏性。</p><p>　　③傳動精度高 經過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有很高的制造精度,又由于摩擦小,絲杠

108、副工作時溫升和熱變形小,容易獲得較高的傳動精度.</p><p>　　④使用壽命長 滾珠是在淬硬的滾道上作滾動運動,磨損極小,期使用后仍能保持其精度,因而壽命長,且具有很高的可靠性.其壽命一般比滑動絲杠要高5~6倍.</p><p>　　因此在X向選擇滾珠絲杠副作為傳動元件.</p><p>　　4.1.2 Y向傳動機構的確定</p><p

109、>　　（1）Y向減速裝置的選擇</p><p>　　Y向傳動的特點是: 電動機輸出軸與進給螺桿平行.齒輪傳動較適合于平行軸間傳遞運動及動力,且具有以下特點:</p><p><b>　?、偎查g傳動比恒定</b></p><p><b>　　②傳動比范圍大</b></p><p>　?、鬯俣群蛡?/p>

110、遞功率的范圍大 可用于高速,中速和低速的傳動,功率可從小于～</p><p>　?、軅鲃有矢?一對高精度的漸開線圓柱齒輪,效率可達99%以上.</p><p>　　⑤結構緊湊 適用于近距離傳動.</p><p>　　齒輪傳動可分為漸開線圓柱齒輪傳動,圓弧齒輪傳動，圓錐齒輪傳動，準雙曲面齒輪傳動等多種類型，考慮到傳動效率及加工難度等因素，Y向減速裝置確定

111、使用漸開線齒輪、減速器。</p><p>　?。?）Y向傳動元件的確定</p><p>　　由于Y向行程非常短，速度低，精度要求高，而滑動螺旋副有以下特點：</p><p>　?、倌Σ磷枇Υ螅瑐鲃有实停ㄍǔ?0%~60%）</p><p>　?、诮Y構簡單，加工方便</p><p><b>　?、垡子谧枣i&

112、lt;/b></p><p>　?、苓\轉平穩(wěn)，但低速或微調時可能出現爬行</p><p>　?、萋菁y有側向間隙，反向時有空行程，定位精度和軸向剛性較差（采用消隙機構可提高定位精度），因此，Y向傳動元件選用滑動螺旋副。</p><p>　　4.2 液壓傳動系統(tǒng)設計</p><p>　　本機床的液壓系統(tǒng)只用于修整磨削輪和導輪時修整的往復運動

113、，及工件橫進給磨削時的推料動作。</p><p>　　油箱放在床身內，加油時可打開床身背門，并打開加油器蓋，可注入油。油箱清洗較方便，可單獨取出后清洗。</p><p>　　如圖4.2所示，油泵只在修整砂輪和導輪及橫進給磨削推料時才工作，工作壓力為6-8公斤/厘米2，操縱系統(tǒng)分二組，各由操縱閥和節(jié)流閥組成分別操縱磨削輪修整器和導輪修整器往復運動，及休整速度的調節(jié)。橫進給磨削的推料動作，由電

114、磁閥操縱，電磁閥的動作有裝在進給手柄上的撞桿及行程開關控制。</p><p>　　本機床液壓系統(tǒng)所用的油為SYB1104-62.20號機械油在油溫50℃時，運動黏度為17-23厘拖，恩氏黏度為2.6-3.31Et，如室溫低于5℃時可加入10%左右的10號機械油，以適當的降低其黏度。</p><p>　　圖4.2 液壓系統(tǒng)示意圖</p><p>　　4.3 修整器導軌

115、設計</p><p>　　導軌的作用是當運動件沿著承導件作直線運動時，承導件上的導軌起支承和導向的作用，即支承運動件和保證運動件在外力（載荷及運動件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進行直線運動。在無心磨床的修整器上也應設計導軌。根據導軌的設計要求——導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結構工藝性好等來設計導軌的結構形狀。</p><p>　　修整器導軌的基本要求

116、：</p><p>　?。?）剛度：導軌受力變形會影響導軌的導向精度及部件之間的相對位置，因此要求導軌應有足夠的剛度。為減輕或平衡外力的影響，可采用加大導軌尺寸或添加輔助導軌的方法提高剛度。</p><p>　　（2）耐磨性：是指導軌在長期使用過程中能保持一定的導向精度。因導軌在工作過程中難免有所磨損，所以應力求減少磨損量，并在磨損后能自動補償或便于調整。</p><p

117、>　　（3）導向精度：導向精度主要是指動導軌沿支承導軌運動的直線度和圓度。影響它的因素有：導軌的幾何精度、接觸精度、結構形式、剛度、熱變形、裝配質量以及液體動壓和靜壓導軌的油膜厚度、油膜剛度等。</p><p>　　（4）低速運動平穩(wěn)性：低速運動時，作為運動部件的動導軌易產生爬行現象。低速運動的平穩(wěn)性與導軌的結構和潤滑，動、靜摩擦系數的差值，以及導軌的剛度等有關。</p><p>　

118、　（5）疲勞和壓潰：導軌面由于過載或接觸應力不均勻而使導軌表面產生彈性變形，反復運行多次后就會形成疲勞點，呈塑性變形，表面形成龜裂、剝落而出現凹坑，這種現象就是壓潰。疲勞和壓潰是滾動導軌失效的主要原因，為此應控制滾動導軌承受的最大載荷和受載的均勻性。</p><p>　?。?）結構工藝性：設計導軌時，要注意到制造、調整和維修方便，力求結構簡單，工藝性及經濟性好。</p><p>　　本課題