[机械毕业设计论文]M1432A型外圆磨床总体布局设计说明书

本科学生毕业设计M1432A 型外圆磨床总体布局设计系部名称： 机电工程系 专业班级： 机械设计制造及自动化 08-12 学生姓名： 指导教师： 职 称： 黑黑 龙龙 江江 工工 程程 学学 院院二一二年六月如需要图纸等资料，联系 QQ1961660126研究成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，正文之后一般应列出参考文献表引文应以原始文献和第一手资料为原则。所有引用别人的观点或文字，无论曾否发表，无论是纸质或电子版，都必须注明出处或加以注释。凡转引文献资料，应如实说明。对已有学术成果的介绍、评论、引用和注释，应力求客观、公允、准确。伪注、伪造、篡改文献和数据等，均属学术不端行为致谢一项科研成果或技术创新,往往不是独自一人可以完成的,还需要各方面的人力,财力,物力的支持和帮助.因此,在许多论文的末尾都列有致谢1) 著录参考文献可以反映论文作者的科学态度和论文具有真实、广泛的科学依据，也反映出该论文的起点和深度。2) 著录参考文献能方便地把论文作者的成果与前人的成果区别开来。3) 著录参考文献能起索引作用。4) 著录参考文献有利于节省论文篇幅。01 Brown, H. D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language PedagogyM. Prentice Hall Regents, 1994.02 Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of LearningJ. Educational Reasercher, 1, 1989.03 Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion in Distributed Virtual WorldsJ. Ed-ucational Technology, Sept-Oct, 1995.学位申请者如果能通过规定的课程考试，而论文的审查和答辩合格，那么就给予学位。如果说学位申请者的课程考试通过了，但论文在答辩时被评为不合格，那么就不会授予他学位。有资格申请学位并为申请学位所写的那篇毕业论文就称为学位论文，学士学位论文。学士学位论文既如需要图纸等资料，联系 QQ1961660126是学位论文又是毕业论文中华人民共和国国家标准 VDC 001.81、CB 7713-87号文件给学术论文的定义为：学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科现象、制定新理论的一种手段，旧的科学理论就必然会不断地为新理论推翻。 ” （斯蒂芬梅森）因此，没有创造性，学术论文就没有科学价值。三、三、创造性学术论文在形式上是属于议论文的，但它与一般议论文不同，它必须是有自己的理论系统的，不能只是材料的罗列，应对大量的事实、材料进行分析、研究，使感性认识上升到理性认识。一般来说，学术论文具有论证色彩，或具有论辩色彩。论文的内容必须符合历史唯物主义和唯物辩证法，符合“实事求是” 、 “有的放矢” 、 “既分析又综合” 的科学研究方法。一般普通刊物（省级、国家级）审核时间为一周，高质量的杂志，审核时间为14-20天。核心期刊审核时间一般为4个月，须经过初审、复审、终审三道程序。3.期刊的级别问题。国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国家部门或直属部门。如需要图纸等资料，联系 QQ1961660126The Graduation Design for Bachelors DegreeThe Overall Layout Design OfM1432A Cylindrical Grinder Candidate：Specialty：Mechanical Design and Manufacture & AutomationClass：B08-12Supervisor：Heilongjiang Institute of Technology2012-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计I摘 要磨床是应用于零件精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料精加工的一种机床。近年来由于科学技术的发展，现代机械零件的精度和表面粗糙度要求越来越高，各种硬度材料日益增多，所以磨床的应用越来越广泛。基于市场对外圆磨床的变速要求高，磨削外圆直径大的要求，经过重新布局和对主轴箱的设计后，M1432A 型外圆磨床的加工性能得到了很大的提高，外形更加美观，结构更紧凑，操纵也更方便，更省力。主轴可获得 6 种转速，磨削直径也增加到了320 毫米。这些改变都给操纵工人和维修人员带来方便，基本达到了以人为本的目的。关键词：外圆磨床；淬硬钢件；磨削精度；精加工；粗糙度黑龙江工程学院本科生毕业设计IIABSTRACTGrinder is a machine which is widely used in finish processing of the part , especially for the hard steel and the finish machining of the high rigidity special materials. In recent years, with the development of the technology, the need for machines precision and surface roughness is getting higher and higher. At the same time, the high rigidity materials are manifold, so the grinder machine is used more widely now. Based on the high demand for cylindrical grinder and the bigger diameter of the grind circularity, the performance of M1432A cylindrical grinder has gained a prodigious improvement after renewing the layout and designing the headstock. The machine now has the features of perfect, compact, convenient and labor saving. The principal axle can provide six rotation speeds, and the diameter has also increased to 320 millimeter. All of these changes has brought more and more convenient for the manipulators and the maintaining workers. So the changes have achieved the goal of center on human. Key words: Cylindrical Grinder; Quenched Steel; Grinding Precision; Finish Machining; Roughness黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要.IAbstract.II第 1 章 绪论.11.1 选题背景和意义.11.2 国内外发展现状.11.3 机床设计的基本要求.21.4 本课题的研究内容和选题设想.31.5 预期成果.4第 2 章 机床总体方案的确定.52.1 总体设计.52.1.1 主要技术指标设计.52.1.2 总体方案设计.52.1.3 总体方案综合评价和选择.52.1.4 总体方案的设计修改和优化.52.2 详细设计.62.3 机床整体综合评价.62.4 本章小结.6第 3 章 总体布局的设计.73.1 机床总体布局的分析.73.2 总体布局的初步拟定.73.3 总体布局的最终确定.83.4 本章小结.9第 4 章 机床各主要零部件设计计算.104.1 磨床基本参数的确定.104.2 变速机构中轴的设计计算.114.2.1 计算各轴功率.114.2.2 计算各轴转速.124.2.3 计算各轴初选最小轴径.124.3 主轴的结构设计.134.3.1 主轴的初步确定.13黑龙江工程学院本科生毕业设计4.3.2 主轴的计算校核.134.4 带轮的设计校核计算.194.4.1 确定和计算功率.194.4.2 选取 V 带带型.194.4.3 验算带速.204.4.5 验算小带轮包角.214.4.6 确定带轮初拉力.214.4.7 计算带轮的压力.214.5 齿轮的计算与校核.214.5.1 设计一对两连环齿轮.214.5.2 齿轮的校核.224.6 本章小结.25第 5 章 磨床其它部件的设计.265.1 头架的设计.265.2 尾座的设计.275.3 砂轮架的设计.275.4 横向进给机构的设计.285.5 工作台的设计.305.6 本章小结.30结论.31参考文献.32致谢.33附录.34黑龙江工程学院本科生毕业设计第 1 章 绪 论1.1 选题背景和意义近年来，由于科学技术的发展，现代机械零件的精度和表面粗糙度要求越来越高，各种高硬度材料应用日益增多，同时精密铸造和精密锻造工艺的发展，又可能将毛坯直接磨成成品；此外，随着高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削效率。因此磨床的适用范围日益扩大，它在金属切削机床中占的比重不断上升。根据所学专业的需要，为了使所学知识能够灵活运用，经过考虑，最终选择M1432A 外圆磨床作为我的毕业设计。1.2 国内外发展现状当今用户在购买机床时，对机床的性能，功效及精密度方面有了更高的要求，能够适应这种高要求的，首推为数控机床。用于精加工的磨床，数控磨床更能实现高效、高精度，多功能及操作方便。瑞士著名外圆磨床生产厂斯图特公司生产的小型数控万能外圆磨床使用了最新型号的 FANUC21i 数控系统，可通过随机键盘、软盘、编程器或标准接口输入输出程序。美国哈丁格公司的万能外圆磨床中，为四轴两两联动，不仅 X 轴和 Z 轴联动，而且 X 轴（砂轮架进刀轴）与 C 轴（头架主轴回转轴）联动。这种联动可实现非原磨削，这对砂轮进刀机构，砂轮架导轨和数控系统的响应速度等都有特殊要求。国内北京第二机床厂制造的 GL5A（P）-2 数控外圆磨床，采用先进的 GC32G-E 专用磨床数控系统，具有磨削过程程序变换，工件品质管理，机床状态监控，故障自诊断及异常保管等全方位控制功能。菜单式界面输入操作简便。上海机床厂有限公司生产的 H246 数控端面外圆磨床，采用两轴联动数控系统，具有砂轮架自动进给，自动顶紧工件，自动在线测量工件，头架自动准停功能。险峰机床厂的MK8440 数控磨床，采用闭环补偿磨削参数，在进行连续补偿磨削时，自动进行曲线与理论曲线比较，在达到预输入精度要求后，自动停机。目前数控装置的软硬件价格不断下降，也为各厂家发展数控磨床提供了有利条件。在 21 世纪，工业界面临的挑战却是以较低的成本获得更高的质量，面对这一挑战，并非像许多人误导所设想的那样修改产品的设计或降低生产成本，解决这一问题的最佳方式往往是选择最先进的设备和生产工艺对于高精度工件的高效率生产制造，恰恰取决于制造者在工件的一次装夹中实现万能加工的能力，这也是现今磨床也发展得趋势。黑龙江工程学院本科生毕业设计1.3 机床设计的基本要求1、工艺范围机床是用来完成工件表面加工的，应该具备完成一定工艺范围（包括加工方法、工件类型、加工表面形状、尺寸等）的加工功能，因此，也可以把工艺范围称之为机床的加工功能。对于专用机床，工艺范围较窄，相应的功能也较少。而普通机床，工艺范围较宽，功能较强，特别是多品种，小批量生产需求的增加，要求扩大机床的功能。机床功能的增加，将使机床的结构复杂程度增加，制造难度、制造周期及制造成本增加。对于生产率，就机床本身而言，功能增加，可能会使生产率下降，但就机械制造系统（或工件的制造全过程）而言，机床功能的增加，将会减少工件的装卸次数，减少安装、搬运等辅助时间，会使总的生产率提高。机床的功能主要根据被加工对象的批量来选择。大批量生产用的专用机床的功能设置较少，只要满足特定的工艺范围要求就行了，以获得提高生产率、缩短机床制造周期及降低机床成本等效果。单件小批量生产用的通用机床则应扩大机床的功能。2、柔性随着多品种小批量生产的发展，对机床的柔性要求越来越高。机床的柔性，是指其适应加工对象变化的能力，包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性也就是功能柔性，指的是在同一时期内，机床能够适应多品种小批量的加工，即机床的运动功能和刀具数目多，工艺范围广，一台机床具备有几台机床的功能，因此在空间上布置一台高柔性机床，其作用等于布置了几台机床。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各部分重新组合，构成新的机床功能，即通过机床重构，改变其功能，以适应产品更新变化快的要求。又如，有的单件或极小批量 FMS 作业线上，经过识别装置对下一个待加工的工件进行识别，根据其加工要求，在作业线上就可自动进行机床功能重构，有些重构几秒钟内即可完成，这就要求机床的功能部件具有快速分离与组合的功能。3、与物流系统的可亲性可亲性就是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）交接的方便程度。对于单机工作形式的普通机床，是由人进行物料交接的，要求机床的使用、操作、清理、维护方便。对于自动化柔性制造系统，机床与物流系统（如输送线）是自动进行物料交接的，要求机床结构形式开放性好，物料交接方便。4、刚度机床的刚度将影响机床的加工精度和生产率，因此机床应有足够的刚度。刚度包黑龙江工程学院本科生毕业设计括静态刚度、动态刚度、热态刚度。5、精度为保证能加工出一定精度的工件，作为工件母机的机床必须具有更高的精度要求。机床精度分为机床本身的精度，即空载条件下的精度（包括几何精度、运动精度、传动精度、定位精度等）和工作精度（加工精度） 。6、噪声噪声损坏人的听觉器官和生理功能，是一种环境污染。设计和制造过程中要设法降低噪声。7、生产率和自动化机床的生产率用单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。对用户而言，使用高效率的机床，可以降低工件的加工成本，机床的自动化程度越高，则它的生产率越高，加工精度的稳定性越好，越容易适应自动化制造系统的要求。8、成本成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标，应在尽可能保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。9、生产周期为了快速响应市场需求变化，生产周期（包括设计和制造）是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求机床设计应尽可能采用现代设计方法，如 CAD、模块化设计等。10、可靠性应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。11、造型与色彩机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学的要求进行设计。1.4 本课题的研究内容和选题设想 1.主要研究内容该外圆磨床的结构组成、工作原理、传动系统，根据工件的要求和加工条件合理选择砂轮架主轴的加工参数。2.选题设想黑龙江工程学院本科生毕业设计本课题的设计包括外圆磨床的总体设计，头架的结构设计，尾架的结构设计，砂轮架的结构设计，横进给机构设计。头架机构和尾架机构用于顶紧工件，砂轮架是用来磨削工件表面的，横进给机构是为了实现砂轮架的横进给运动。本课题确定了一套设计方案：采用三台电动机：一台通过电动机皮带轮带动头架主轴转动，由主轴带动顶针旋转以磨削工件，次电机选择为双速电机，能够实现 6 级变速，以实现不同加工速度；一台通过皮带带动砂轮架主轴转动，以带动装在主轴上的砂轮旋转来磨削工件外表面。另外一台为液压泵电机带动液压泵旋转。1.5 预期成果 通过计算和材料的选择，顺利完成设计目的，具有较强的实用性，符合设计要求。最终实现箱体的装拆方便，6 级变速，以提高加工效率和加工精度。 黑龙江工程学院本科生毕业设计第 2 章 机床总体方案的确定2.1 总体设计2.1.1 主要技术指标设计主要技术指标设计是后续设计的前提和依据。设计任务的来源不同，如工厂的规划产品，或根据机床系列型谱进行设计的产品，或用户订货等，具体的要求不同，但所要进行的内容大致相同。主要技术指标包括：(1) 用途 即机床的工艺范围，包括加工对象的材料、质量、形状及尺寸等。(2) 生产率 包括加工对象的种类、批量、及所要求的生产率。(3) 性能指标 加工对象所要求的精度（用户订货设计）或机床的精度、刚度、热变形、噪声等性能指标。(4) 主要参数 即确定机床的加工空间和主参数。(5) 驱动方式 机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式。电机驱动方式中又有普通电机驱动、步进电机驱动和伺服电机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响运动方式的确定。(6) 成本及生产周期 无论是订货还是工厂规划产品，都应确定成本及生产周期方面的指标。2.1.2 总体方案设计总体方案设计包括：(1)运动功能设计 包括确定机床所需运动的个数、形式（直线运动或回转运动） 、功能（主运动、进给运动、其他运动）及排列顺序、最后画出机床的运动功能图。(2)基本参数设计 包括尺寸参数、运动参数、动力参数设计。(3)传动系统设计 包括传动方式及控制原理、控制系统图设计。2.1.3 总体方案综合评价和选择在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价，从中选择较好的方案。2.1.4 总体方案的设计修改和优化对所选择的方案进行进一步的修改或优化，确定最终方案。上述设计内容，在设计过程中要交叉进行。2.2 详细设计(1)技术设计 包括确定结构原理方案、装配图设计、分析计算或优化。黑龙江工程学院本科生毕业设计(2)施工设计 包括零件图设计、商品化设计、编制技术文档等。2.3 机床整体综合评价对所设计的机床进行整机性能分析和综合评价。上述步骤可反复进行，直到达到技术结果满意为止。在设计过程中，设计和评价反复进行，可以提高一次设计成功率。2.4 本章小结 本章从总体上对机床方案进行了初步确定，并确定了详细设计的步骤和方法。经考察了解这种构想符合实际，合乎要求。 黑龙江工程学院本科生毕业设计第 3 章 总体布局的设计3.1 机床总体布局的分析由于机床的总体布局关系着机床的性能，质量和整体的合理型，所以在决定机床布局时，应注意以下几个问题：1、刚度，精度，抗振性和稳定性。支撑部件应力求有足够的刚度，运动部件在不影响本身刚度的条件下，应尽可能做到体积小，重量轻。2、机床的布局应尽量使传动链较短，以简化结构，提高传动精度和效率，减少功率损失和发热量，降低制造成本。采用合理布局，例如分离传动，热平衡的布局形式等。如 M7150A 床身的布局形式，把油池搬到床身外，下部采用“热补偿油沟”，导轨采用静压润滑，使其上下温度基本一致。3、机床操作与调整要简单，装拆与维修要方便，排屑与冷却要畅通，联锁与防护要安全可靠。在考虑机床布局时必须重视减轻工人的劳动强度，改善劳动条件和环境，如操作手柄位置高低适当，并尽量集中，应考虑吸尘和消雾装置；高效率，半自动化机床特别注意冷却液的过滤和调换方便问题。4、床的外型轮廓应美观，大方和协调。3.2 总体布局的初步拟定根据 3.1 节中所作的分析，可以从大体上知道了总体布局需要涉及的问题。此时参看设计任务书可知道设计的要求。因此，总体布局必须要完成设计所要求的内容。一般来说，外圆磨床的主轴箱即床头箱放在左上面，这样是为了适应右手操作的习惯和便于观察测量。磨床由于刀架和砂轮较小，为方便操作，刀架布置在工件前面。由于结构的要求，横向进给箱应在刀架的正对面，尾座放在导轨上面。由于左床腿承受的力较大，故左床腿尺寸要大些，右床腿可以小些。一般车床的高度都在8001300mm 之间。为了工人的操作方便（例如摇动溜板箱的手柄后刀架上的溜板，床过低就不适合操作） ，要将左右两床腿同时加高一部分，大约在 400500mm 之间最为适宜。主要材料采用水泥等即可。主轴箱、进给箱的润滑采用箱体外循环、集中润滑，这样可降低主轴箱温升，减少热变形。刀架上安装快速移动的电机，这样可以省时，提高工作效率。磨床的外观造型模仿原 M131 车床的大体外观，在一些细节方面作些改动。主要是因为原来的外观就非常美观，而且布局合理，结构紧凑，占地面积小。黑龙江工程学院本科生毕业设计3.3 总体布局的最终确定上述中已对主体布局进行了分析和初步拟定，因此总体布局的大体构成以如前述，再根据原磨床的实际布局形式，取其优点，通过实地测量和分析各部分的尺寸，我最终确定了自己的总体布局方案，详见主视图 3.1 和左视图 3.2 图 3.1 M1432A 外圆磨床左视图 图 3.2 M1432A 外圆磨床右视图黑龙江工程学院本科生毕业设计3.4 本章小结 本章对磨床的总体布局作了设计，通过仔细分析和研究知道了总体布局所需要涉及的问题，取原磨床的优点，通过测量和分析，确定了自己的总体布局方案。黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 4 章 机床各主要零部件设计计算4.1 磨床基本参数的确定1、磨床基本参数确定初选砂轮为 30050203；磨削直径范围 3208mm；最大磨削长度 1000 mm；机床床身规则 340017401650mm。由参考文献1可查外圆磨削的速度为 3035m/s，所以取m/s32su (4.1)1000dnusr/min300603210001000dunssr/min1670sn2、主电机的选择大带轮取 D=126，d=112；2121ddnni11212621nn在带轮传动中，转动速度为r/min1484n=主取主电机 n=1440r/min，4kw 查参考文献1得转速数列为：单位（r/min）头架电机为 1.1kw（740 r/min，1450 r/min）双速电机。由于头架电机为双速电机，740 r/min，1450 r/min 通过带轮而降低转速。由参考文献1可得： (4.2)塔轮电工件inn塔轮的传动比为，1644810911090135黑龙江工程学院本科生毕业设计r/min1757018265164487401主轴nr/min301主轴n7 .2411主轴电nnir/min10817570182651091107402主轴n8 . 622主轴电nnir/min1591757018265901357403主轴n6 . 433主轴电nni所以传动比分别为 24.7，6.8，4.6。当电机转速为 1450 r/min 时，传动比不变，转速分别为：r/min6117570182651644814501主轴n r/min211175701826510911014502主轴n r/min31117570182659013514503主轴n4.2 变速机构中轴的设计计算4.2.1 计算各轴功率由 4.1 节可以确定电机类型：Y 系列三相异步电动机；型号：Y80；其电动机输出功率=1.1kw，=0.92， 0p带98. 0轴承轴：带01pp kw012. 192. 01 . 1轴： 带轴承02pp黑龙江工程学院本科生毕业设计 kw926. 098. 092. 0012. 1轴： 带轴承303pp kw839. 092. 098. 0926. 034.2.2 计算各轴转速轴： =7400.293=216.5r/min01inn电轴： =216.50.357=77.3 r/min2n轴： =77.3 0.4=30 r/min3n4.2.3 计算各轴初选最小轴径选轴的材料为 45 钢。A=126103。由参考文献1可得：实心轴直径为： （4.3）3NPAD 空心轴直径为： （4.4） 33411NPAD轴： mm175 .216056. 133ANPAD21轴： mm203 .77926. 033ANPAD30轴： 黑龙江工程学院本科生毕业设计mm3011334NPAD364.3 主轴的结构设计4.3.1 主轴的初步确定(1) 拟定轴上的零件装配方案，轴上的大部分零件包括带轮，套筒，右端轴承和轴承端盖及联轴器依次由左端装配，仅右端轴承和轴承端盖由右端装配。(2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。(3) 装左端轴承通过轴肩和垫圈，轴承套和端盖实现轴承的轴向定位，和径向定位。(4) 装轴承段：如零件图。这段（两）轴径由滚动轴承的内圈孔径决定，因=40，选用深沟球轴承 6208，其尺寸为，轴段的长度由滚动d188040BDd轴承的 B，轴承与箱体内壁距离 S=510。(5) 轴上零件的周向固定，轴承与轴的周向固定均采用套筒和轴承断盖来定位，同时为了保证轴承与轴的配合有良好对中性，滚动轴承与轴采用 H6/K6。定出轴肩处的圆角半径 R=2，轴端倒角取 2。454.3.2 主轴的计算校核1、初选轴的直径根据参考文献2计算所得轴颈最小应为 1721mm，初步选 21mm。 2、主轴的材料和热处理根据载荷特点和耐磨性的要求查参考文献2，选定主轴材料 45 号钢，调质处理后，在主轴端部，锥孔，空心轴颈部位进行局部高频淬硬 5055HRC，以提高耐磨性，查得N/mm ，N/mm637bs=2353ss=2N/mm ，N/mmN/mm ，N/mm。1268s-=21155t-=2 98s=2-159s=3、求轴传递扭矩由于砂轮速度很高，功率消耗很大，主运动消耗功率为 P = P mnmP 为砂轮电机功率。为机械传动总效率取 0.7-0.85。由参考文献2查得。nmP = P (4.5)mnm=40.8=3.2 kw黑龙江工程学院本科生毕业设计所以： T=9.5510 =9.5510 =18864N.mm6带npm616202 . 3工件圆周进给速度由参考文献2得： (4.6)1000dnv由参考文献2求作用在砂轮的径向力：F = (4.7)ycypbyaayyafvK式中工件轴向进给量 10mm/r；af砂轮径向切入深度 0.1mm；pa，为磨削径向力指数，由参考文献2查得分别为aybycy0.417，0.714，0.751； 磨削系数,查得 119.09。yKF =635.5NycypbyaayyafvK751. 0714. 0417. 01 . 0105009.119由参考文献2求作用在砂轮的法向力：F = (4.8)zczpbzaazzafvK，法向磨削力指数，由参考文献2查得分别为 0.417,0.731,0.698； azbzcz磨削系数,查得 60.04ZKF =317.8 NZczpbzaazZafvK698. 0731. 0417. 01 . 0105009.1194、画轴的受力分析图可确定出轴承的支点 L =60mm，L =300mm 由此可以画出轴的水平面的支撑 R21= (4.9)ByyFLLL121= =756 N 63030030060 R=756-630=126 NAy轴的垂直面内的支撑 ：黑龙江工程学院本科生毕业设计R= (4.10)BzzFLLL121 = =381.4 N 8 .31730030060 R= 381.4-317.8=63.6 N BzFt FRt1Rt2Rr1Rr2a)MCHb)c)MCVMCMH=37800 NmmMCZ=19050NmmMC=42328 NmmM/NmmM/NmmM/Nmmmmmmmm黑龙江工程学院本科生毕业设计e)d) T Meq 图 4.1 轴的载荷分析图5、画轴的弯矩图，转矩图 （1）如图 4.1 水平弯矩图, Nmm (在 BHM378001263001LRMByBy截面处)。（2）垂直面弯矩图， Nmm (在 B 截面处)。190503005 .632LRMBzCz（3）合成弯矩图，在 B 截面处， Nmm 4232822CzCyCMMM（4）转矩图，T=18864 Nmm1）按弯矩合成应力校核轴的强度由弯矩图知 B 处的弯矩最大，校核该截面强度。截面 B 处的当量弯矩，Nmm，4232822CzCyCMMM可得： 6 . 098591bbNmm 校核结果：Nmm ，C 截面9 .12321 . 0423281 . 033dMWMEEe2e1592强度足够。2）按疲劳强度精度校核轴的安全系数：T=18864NmmMeq=40116 NmmM/NmmM/Nmmmmmm黑龙江工程学院本科生毕业设计根据轴的结构和弯矩图及转矩图可见，BB 截面为危险截面，故校核此截面。查参考文献1得：，尺寸系数，表面质量系数47. 1,59. 1KK89. 0,91. 0=0.93，钢的，许用安全系数。21. 0,34. 05 . 13 . 1s3）弯曲应力幅： (4.11)WMeaN/mm13. 13242328324）扭转应力幅： (4.12)TCaWT2 N/mm1 . 032218864325）只考虑弯矩作用时的安全系数： (4.13)mtKS1 =2 .12613. 134. 091. 093. 013. 159. 12686）只考虑转矩作用时的安全系数： (4.14)mtKS17）安全系数： (4.15) 22SSSSS 1 .124 5 . 13 . 1S 所以满足强度要求。 6、主轴扭转刚度的校核根据参考文献5计算轴的扭转变形的一般公式如下：黑龙江工程学院本科生毕业设计(rad) (4.16)nnGIlM式中： 扭转角（rad） ； 轴传递的扭矩(kgfcm)；nM轴产生扭矩变形部分的长度(cm)；l钢的剪切弹性模量，(kgf/cm )；G58.1 10G 2 轴的断面极惯性矩(cm )。 nI4对于空心钢轴： (4.17)3244dDIn (4.18)jnnpM9549式中：轴的外径(cm)；D轴的孔径(cm)；d 轴传递的额定功率(kw)；P轴的计算转速(r/min)。 jn则 根据公式（3.14）可得：54495498.1 10jplnDd (rad) 441.23jplnDd则 (rad)1440.84 1.21.230.0002841604.43.2 (rad)2440.84 2.41.230.00005116084.8 (rad)3440.84 3.41.230.0000751604.52.8黑龙江工程学院本科生毕业设计(rad)4440.84 6.81.230.000151604.42.4(rad)5440.84 13.41.230.0004916042(rad)6440.84 61.230.000481603.62可得 621. 0003. 0.000051. 0000284. 0(rad)0.001680.2924根据参考文献1得：许用扭转角 0.25 0.5由于 ， 故主轴的扭转强度合格。 4.4 带轮的设计校核计算4.4.1 确定计算功率caP由表参考文献1查得工作情况系数=1.3，故：AK (4.19)PKPAca=1.31.1=1.43kw4.4.2 选取 V 带带型根据 P，n 由参考文献1选用普通 Z 型带。小带轮的基准直径根据参考文献1ca取=71。1D4.4.3 验算带速vm/s5 .12100060145016414. 3100060ndvd在 525m / s 范围内，带速合适。4.4.4 计算各带轮中心距的确定中心距小，则传动外廓尺寸小，但带长也短，带的应力循环频率高，寿命短，且包角减小。传动能力减低，中心距大 ，则与上 述情况相反。所以按下式初选中心矩：黑龙江工程学院本科生毕业设计 (4.20)120.7()DD0a122()DD实际中心距可用近似计算，即 (4.21) 20ddLLaa由于带传动的中心距一般是可以调整的，其变动范围为， (4.22)min015. 0dLaa (4.23)dLaa03. 0max由 公式(4.20)得： 0.7(71 164)0a2(71 164)初选=460。0a计算带所需的基准长度： (4.24)02122104)()(22aDDDDaLd23.14(16471)2 450(71 164)24 4501256.42由参考文献1选 1250dL + =mma0a2ddLL 3 .437242.12751250450中心距可取范围, 418.55mm 1250015. 03 .437015. 0mindLaa a=474.8mm dLaa03. 0maxmin125003. 03 .437取 =490。10a同理取 =460。20a黑龙江工程学院本科生毕业设计4.4.5 验算小带轮包角1 (4.25）21118057.3dddda152 43218057.3dddda1826518057.3220149.5一般要求190 120故在要求的范围以上，包角合适。4.4.6 确定初拉力0F因，查参考文献2得；0115293. 0K由式参考文献2得单根普通 V 带的初拉力 (4.26)205 . 2500qvvZKPKFc 25 .1206. 05 .12193. 043. 193. 05 . 2500N1064.4.7 计算压力Q由(4.25)和(4.26)所得带入(4.27)得压力： (4.27)102sin2QZF N5 .2112152sin106124.5.齿轮的计算与校核4.5.1 设计一对两连环齿轮查标准模数系列：取 ，齿数初步设定为,由参考文献5,得：5 . 1m80,5021zzmm75505 . 111zmdmm120805 . 122zmd黑龙江工程学院本科生毕业设计mm78375211aahddmm123222aahdd mm875. 15 . 125. 1mchhafmm25.71211ffhddmm3 .116222ffhdd由于mm ，故采用实心式，为减轻重量，故做成薄齿轮2001admm,取 mm08 10090112fdD mm9225.7125.53 125. 15 . 0nmn同上：mm ，也采用实心式。20075.962admm，取 mm08 10090212fdDmm923 .1163 .98125. 15 . 0nmn4.5.2 齿轮的校核经分析可知，主轴上的一对斜齿轮受力最大，故对其强度进行校核。1、使用条件分析传递功率 0.75kw，主动轮转速 n=1500r/min，齿轮比 u=1.6。 则转矩 T= Nmm238750150075. 01055. 96圆周速度：估计m/s4u载荷平稳，预计每天工作 12 小时，使用寿命 10 年，属于中速、中载、可靠性好的齿轮传动。2、一对齿轮的主要参数如下 ，501z802z20344. 0 x1220黑龙江工程学院本科生毕业设计 ，41nm22nm331b578.2351d由参考文献5可得验算轮齿的弯曲强度条件： (4.28)FPsaFaFYYYYmnbdKT112式中：为载荷系数,kkkkkkVA由参考文献1得：00. 1Ak由于斜齿轮传动，取 12. 102. 1Vk1 . 1Vk两轮均为硬齿面 ，取 35. 11 . 1k3 . 1k ，取 4 . 11k2 . 1k则 716. 12 . 13 . 11 . 11k3选择齿轮的材料，热处理方式按使用条件可知，可选用软齿面齿轮，也可选用硬齿面齿轮，本次设计采用硬齿面齿轮，并具体选用小齿轮：40Cr ，调制处理，硬度 270283 HBS；大齿轮：40Cr ，调制处理，硬度 245255 HBS。44确定许用应力(1) 确定极限应力和limHlimF齿面硬度：小齿轮按 280HBS，大齿轮按 250HBS 查参考文献5：得MPa6501limF(2)计算应力循环次数 N，确定寿命系数，NZNY8111048. 6)1230010(3006060tanN8812109 . 223. 21048. 6uNN查参考文献5得 ；121NNZZ121NNYY(3)计算许用应力由参考文献5取 1 . 2, 4 . 1minminFHSS黑龙江工程学院本科生毕业设计参考文献5得：MPa29.4644 . 11650minlim111HNHHPSZMPa57.4284 . 11600minlim221HNHHPSZ参考文献5得：MPa1 .2381 . 212250min1lim11FNSTFFPSYYMPa57.2281 . 212240min2lim22FNSTFFPSYY5、计算当量齿数： 73.6010cos58cos3311zzv89.10810cos104cos3312zzv参考文献5查得齿型系数：，应力校正系数：，52. 21FaY31. 22FaY58. 11SaY，取，65. 12SaY7 . 0Y9 . 0YNmm5730001255 . 71055. 91055. 9661npT6、计算弯曲应力由公式(4.28)，可得：9 . 07 . 058. 152. 24578.23533573000716. 121FMPa1 .23863.1581FpMPa 112212SaFaSaFaFFYYYY58. 151. 265. 131. 263.158MPa57.22886.1512FP故轮齿的弯曲强度满足要求。4.6 本章小结本章对 M1432A 型外圆磨床的带轮，主轴，齿轮进行设计和校核。这一章是本说明书的重点，也是设计中尤为关键的一章，其主要对外圆磨床的传动系统进行了系黑龙江工程学院本科生毕业设计统的设计、计算以及校核。经大量的计算验证，传动系统所用的齿轮，轴，带轮，塔轮都在涉及允许范围之内，符合标准规格，经校核其都全部合格。黑龙江工程学院本科生毕业设计第 5 章 磨床其它部件的设计5.1 头架的设计头架由底座，体壳，主轴及传动装置组成。 头架体壳可绕着轴销在底座上回转 0-90 度之间的任意角度，并由螺钉紧固，回转角度的大小可以从刻度盘上读出，底座和体壳上分别装有挡销，当转动体壳使两挡销相互紧靠时，头架即回复到了 0 位（即回转角度为 0 度主轴轴线与工作台前测定位面平行） ，这样不仅操作方便，而且定位准确，头架通过底座 5，用两个 L 型螺钉固定在工作台左端。头架主轴应具有高的旋转精度，刚度，和抗振性，在头架主轴的前后支撑中各有两个滚动轴承，它们都采用面对面排列的方式，即轴承外圈的窄边相对。通过修磨隔圈可使轴承预紧。轴承的预紧，就是将滚动轴承并紧，使其在空载荷时就在滚动体（滚球，滚子和滚针）与内外圈滚道接触处产生微量的初始弹性变形。头架主轴轴承实现预紧的方法是：修磨内隔圈或外隔圈，使内圈的宽度大于外隔圈的宽度。然后在装配时，使轴承内外圈之间发生轴向相对移动，将滚动体与内外圈滚道压紧。滚动轴承经预紧后，不仅消除了轴承中原来存在的间隙，而且还在接触处产生了微量弹性变形，提高了轴承的旋紧精度和刚度，所以各种主轴的滚动轴承都经过预紧。但预紧力不能过大，否则会使轴承的磨损和发热增大，寿命下降。主轴的轴向定位由前支撑中的两个轴承实现。作用在主轴的轴向力，通过轴承外圈，套筒，调整圈和法兰传给头架体壳，或通过法兰传给头架体壳。主轴前端有精密的莫氏 4 号锥孔，用于安装前顶尖或其它夹具。主轴中心有通孔，安装卡盘或其它夹具时可通过拉杆将其并紧在主轴锥孔中。传动工件旋转的带轮，都采用卸荷结构。带轮支承在法兰上的滚动轴承上，法兰则固定在头架体壳上，带轮支承在装于头架体壳凸台上的滚动轴承上。因此，传动带的拉力不会作用到主轴上，可避免主轴发生弯曲。装在中间轴上的带轮，轴装在偏心套内的轴承上，用圆铁棒插在孔中转动偏心套，可调整带轮 4 和 5 以及 10 和 11 之间的张紧力。带轮 20 和 4 之间传动带的张紧力，可移动电动机底版进行调节。用顶尖装夹工件进行磨削时，主轴必须固定不动。为此可拧紧螺钉，使其顶紧主轴后端的螺母将主轴制动。此时，工件由装在拨盘上的拨杆经夹头带动旋转。黑龙江工程学院本科生毕业设计用卡盘装夹工件进行磨削时，应拧松螺钉，使主轴能自由转动。卡盘座锥柄装入主轴锥孔中，用拉杆并紧，并通过拨盘上的螺钉带动卡盘和主轴一起旋转。需要拆下卡盘时，应先拧松拉杆，然后在拉杆尾部轻敲一下，再拧下拉杆，即可卸下卡盘。螺钉及拉杆均不宜拧得过紧，只需随手拧紧即可。如果工件具有莫氏 4 号锥体则可直接插在主轴锥孔中，同时装上拨块，通过销子带动主轴旋转。 15.2 尾座的设计 尾座用一个螺钉（如尾座装配图所示）固定在工作台右端。后顶尖装在套筒左断的锥孔中,套筒与尾架体壳上的孔紧密配合,在弹簧的作用下,它向外伸出顶紧工件,在磨削过程中,工件因为温度升高而膨胀伸长时,套筒可压缩弹簧自动退回一些,以保持顶尖对工件中心孔的压力不变,避免中心孔过分磨损和顶弯工件,利用手柄转动丝杠,使螺母向右或向左移动(螺母因受嵌在后盖长槽中的销子的限制,不能转动)改变弹簧的压缩量,可调整顶尖对工件的顶紧力。当装卸工件时,退回套筒可以采用手动或液压传动,手动时,用手顺时针转动手柄,使拨杆带动套筒，克服弹簧力向后退回。液动时，用脚踏下操纵尾座阀的踏板，使压力油进入液压缸，推动向后移动。套筒前端的密封盖上有一孔，可以装置金刚石笔并用螺钉压紧，以便修整砂轮。1 5.3 砂轮架的设计砂轮架中的砂轮主轴及其支撑部分结构直接影响工件的加工质量，应具有较高的回转精度，刚度，抗振性，它是砂轮架部件中的关键结构。砂轮主轴的前，后径向支承都为“短三瓦动压型液体滑动轴承”，每一个滑动轴承由三块扇形轴瓦组成，每块轴瓦都支承在球面支承螺钉的球头上。调解球面支承螺钉的位置，即可调整轴承的间隙，通常间隙为 0.0150.025mm 之间。短三瓦轴承是动压型液体滑动轴承。工作时必须浸在油中。当砂轮主轴向一个方向高速旋转以后，三块轴瓦各在其球面螺钉的球头上，摆动到平衡位置，在轴和轴瓦之间形成三个楔形缝隙.当吸附在轴颈上的油液有入口被带到出口时，使油液受到挤压，于是形成压力油楔，将主轴浮在三块瓦中间，不与轴瓦直接接触，所以它的回转精度较高。当砂轮主轴受到外界在和作用而产生径向偏移时，在偏移方向处楔形缝隙变小，油膜压力升高，而在相反方向处的楔形缝隙增大，油膜压力减小。于是便产生了一个是砂轮主轴恢复到原中心位置的趋势，见效偏移。由此可见，这种轴承的刚度也是较高的。黑龙江工程学院本科生毕业设计砂轮主轴运转的平稳性对磨削表面质量影响很大，所以，对于装在砂轮主轴上的零件都要经过仔细平衡。特别是砂轮，直接参与磨削，如果它的重心偏离旋转的几何中心，将引起振动，降低磨削表面的质量。砂轮架由砂轮架体壳，砂轮主轴及其轴承，滑鞍零件组成，其外形如磨床整体图，砂轮架体壳相对滑鞍上的转盘，可在水平面内回转一定的角度，并用螺钉紧固，转角的大小可以从刻度盘读出。滑鞍可沿着垫板的滚动导轨作横向进给。砂轮主轴和支撑它的轴承是该部件的主要零件。由于主轴的回转精度和运转平稳性对加工精度及工件表面粗造度有直接的影响，因此主轴应具有高的回转精度，刚度，抗振性，耐磨性和运转平稳性。为了达到上述的要求，磨床上一般采用特殊结构的滑动轴承或高精度滚动轴承，M1432A 型磨床采用的是称为短三瓦的自动定心轴滑膜动轴承。为了使主轴保持良好的工作状态，主轴轴颈和轴瓦之间应保持适当间隙。为了提高主轴旋转精度和轴承工作时的刚度，可减小轴承间隙。但间隙也不能过小，间隙过小会造成运转时温升过高，严重时甚至会发生抱轴故障，新机床的轴承间隙在出厂前既调整好，冷态时间间隙在 0.015mm-0.020mm 之间。在工作过程中，如果发现因轴承间隙增大而影响加工质量时，则需进行调整。通常情况下只需调整最下面的一块轴瓦就可以，其余两块则保持不动。轴承间隙调整如下：先从主轴上卸下砂轮法兰盘和传送带，放去一定量的润滑油，并测量出前后轴承间隙的大小，然后拧紧螺钉，锁紧螺钉和空心螺钉，接着调节球头螺钉，当达到要求的间隙后，将空心螺钉拧上（为了保证锁紧可靠必须注意其端面不能与球头螺钉接触） ，再装进锁紧螺钉将球头螺钉吊紧。前轴承调整好后，再用同样方法调整轴承。主轴的轴向定位由装在主轴后端的轴向止推环和推力球轴承来实现，向右的轴向力由止推环承受（止推环起润滑轴承的作用） ，向左的轴向力由推力球轴承承受，其承受轴向力的大小由弹簧调整。轴承磨损后借此弹簧力可自动消除间隙。5.4 横向进给机构的设计 用于实现砂轮的横向移动，有手动粗，细工作进给和液动自动周期粗，细进给以及快速进退。它是磨床上控制加工零件直径尺寸的一个重要部件，对它的基本要求是操作要求是操作轻便，进给，定位要准确。机床的横向进给机构由进给传动机构和进给移动机构两部分组成。进给传动机构部分主要有手轮，刻度盘，齿轮传动机构，液动棘爪液压缸和棘轮等。见进给机构装配图。黑龙江工程学院本科生毕业设计进给移动机构部分主要有丝杠，螺母，液动快速进退液压缸和定位装置等。手轮、套、棘轮用螺钉连接在一起，套用键与轴连接，在轴的左端装着双联齿轮两对，将运动传给主轴，再经过一对齿轮使丝杠旋转。从而传动固定在砂轮上的半螺母，使砂轮架沿滚动导轨移动。拉出或推入手柄，改变双联滑移齿轮的啮合位置，便可或得粗进给或细进给。同样，在液动自动周期进给时可或得粗进给或细进给。自动周期进给由压力油推动棘爪液压缸来实现，在棘轮阀中间装着棘抓，它在弹簧销推力作用下，与固定在手轮棘轮相啮合，棘轮和手轮用螺钉连接在一起，当压力油推动棘爪阀移动时，棘爪带动棘轮转动，主轴随之转动，使砂轮架或得一次周期进给，改变遮板的位置，可控制每次棘爪阀移动时的有效撑牙数，从而得到不同周期的进给量的大小。为了防止棘爪阀复位时产生进给倒回，在进给传动机构的体壳上装有弹簧销，始终压住棘轮，使存在一定的阻尼。带有内齿轮的刻度盘空套在套上，刻度盘通过行星轮，旋钮以及定位销和手轮相连接，如果把旋钮向外拉出，使它与手柄上的销子脱开，这样旋转旋钮，就可以通过齿轮 Z=48，Z=50，Z=12，以及内齿轮 Z=110，带动刻度盘相对手轮转动任意角度。把旋钮推入，使销子插入旋钮上 21 个小孔中的任何一个小孔中后，刻度盘就和手轮连接在一起。刻度盘的外圆周上装有零件撞块，在磨削一批尺寸相同的工件时，可用它来控制工件直径。其工作方法如下：将第一个工件磨至需要尺寸后，拉出旋钮并转动，使刻度盘转至撞块与定位块相碰为止，然后将旋钮推入定位销。这样调整后，再磨削第二，三个工件时，只需要转动手轮到零位撞块与定位块相碰，便可或得与第一个工件相同的直径，但需要注意在磨削过程中随着砂轮的磨损，工件尺寸逐渐变大，有时由于砂轮架与头架的热变形而产生位移，会使工件尺寸逐渐变小，此时需根据工件尺寸的变化情况来调整。若工件尺寸变大，拉出旋钮逆时针转动一定的格数，使刻度盘上零件撞块向着进给方向转过一定的刻度，补偿砂轮的磨损。若工件尺寸变小，则拉出旋钮顺时针转动一定的格数。砂轮架的快速进退由压力油推动快速进退液压缸中活塞杆而获得。进给丝杠的左断与进退液压缸中活塞杆的右端，通过两个角接触轴承连接，它们之间可相对转动，但不能作相对轴向移动，丝杠的右端有花键，与齿轮的花键配合，可相对滑移。当压力油进入进退液压缸，推动活塞左右移动时，活塞杆可带动丝杠轴向移动，并经过与丝杠啮合的半螺母使砂轮架快速前进和后退，丝杠的右端装有淬硬的定位头，当其快速前进至终点位置时，定位头顶紧在定位螺钉的淬硬端面，实现快速定位，砂轮架每次快速定位后，其位置的变动大小，称为砂轮架的快速引进重复定位精度。该精度会黑龙江工程学院本科生毕业设计直接影响批量工件的尺寸分散度，工件的直径之差是定位精度误差的两倍，所以在机床精度标准上有规定的允许值，M1432A 型外圆磨床规定其重复定位精度误差不大于0.002mm/10 次。5.5 工作台的设计工作台相对于底座可作较小的回转调整，用以磨