地面打磨機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

地面打磨機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,地面,打磨,機(jī)械,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),cad,圖紙,說明書,仿單 畢 業(yè) 論 文 中文題目 地面打磨機(jī)設(shè)計(jì) 英文題目 Surface grinding machine design 系 別： 年級(jí)專業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 閩南理工學(xué)院教務(wù)處制 2017 年 月 日 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書 本人鄭重聲明：在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作中嚴(yán)格遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪 守學(xué)術(shù)規(guī)范；我所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本人在 指導(dǎo)教師的 指導(dǎo)下獨(dú)立研究、撰寫的成果，設(shè)計(jì)（論文）中所引用他人的文字、研究成 果，均已在設(shè)計(jì)（論文）中加以說明；在本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中未剽竊、 抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，未篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 本設(shè)計(jì)（論文）和資料若有不實(shí)之處，本人愿承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 學(xué)生簽名： 年 月 日 II 【摘要】近年來由中國(guó)建筑科學(xué)研究院機(jī)械化分院開發(fā)成功的建筑網(wǎng)地面打磨機(jī)在技術(shù) 上占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)，具備國(guó)際品質(zhì)，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。要提高建筑機(jī)械技術(shù)水平、為建筑 加工企業(yè)提供先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、滿足市場(chǎng)需求，需要不斷創(chuàng)新，不斷開發(fā)新產(chǎn)品。首先針 對(duì)地面打磨機(jī)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定地面打磨機(jī)的總體布局，隨后，對(duì)主軸組件 進(jìn)行設(shè)計(jì)。介紹了主軸的工作原理及關(guān)鍵技術(shù)。然后，確定了合理的主軸總體結(jié)構(gòu)，分 別對(duì)主軸的各零部件作了設(shè)計(jì)，產(chǎn)生了裝配圖、零件圖與設(shè)計(jì)說明書等設(shè)計(jì)文檔。最后， 對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)軸和軸承進(jìn)行了詳細(xì)的分析和校核，計(jì)算表明，該主軸設(shè)計(jì)符合要求。 【關(guān)鍵詞】地面打磨機(jī)，主軸組件，主軸，軸承，帶輪 III 【Abstract】Mechanization sorting developed in recent years by China construction science research institute of building net surface grinding machine occupy a large advantage in technology, with international quality, have very strong competitiveness. To improve the level of construction machinery technology, for construction processing enterprises with advanced production equipment, to meet the market demand, need to constantly innovation, and constantly develop new products. For surface grinding machine overall scheme design in the first place, then determine the overall distribution of surface grinding machine, then, to design the spindle component. Introduces the working principle and key technology of the spindle. Then, the reasonable overall structure, main shaft of the spindle parts for the design of the assembly drawing and part drawing with the design specifications and other design documents. Finally, the rotation of the spindle and the bearing has carried on the detailed analysis and checking and calculation shows that the spindle design meets the requirements. 【Keywords】 surface grinding machine, spindle assembly, spindle, bearing, pulley IV 目 錄 1 緒論 ...................................................................1 1.1 概述 ...............................................................1 1.2 課題研究的目的和意義 ...............................................1 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .....................................................2 1.4 地面打磨機(jī)的特點(diǎn) ...................................................2 2 地面打磨機(jī)的主要計(jì)算 ...................................................4 2.1 同步帶的概述 .......................................................4 2.1.1 同步帶介紹 .....................................................4 2.1.2 同步帶的特點(diǎn) ...................................................4 2.1.3 同步帶傳動(dòng)的主要失效形式 .......................................5 2.1.4 同步帶帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ...........................................7 2.1.5 同步帶分類 .....................................................7 2.2 減速電機(jī)介紹 .......................................................8 2.3 地面打磨機(jī)電機(jī)的選取 ...............................................9 2.4 同步帶傳動(dòng)計(jì)算 ....................................................11 2.4.1 同步帶計(jì)算選型 ................................................11 2.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） ..................................14 2.4.3 同步帶的設(shè)計(jì) ..................................................16 2.4.4 同步帶輪的設(shè)計(jì) ................................................16 3 主軸組件要求與設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................18 3.1 主軸的基本要求 ....................................................18 3.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 ......................................................18 3.1.2 剛度 ..........................................................18 3.2 主軸組件布局 .......................................................19 3.3 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 .................................................21 3.4 主軸的 技術(shù)要求 .....................................................22 3.5 主軸直徑的選擇 ....................................................22 V 3.6 主軸前后軸承的選擇 .................................................23 3.7 軸承的選型及校核 ..................................................24 3.8 主軸前端懸伸量 ....................................................26 3.9 主軸支承跨距 ......................................................27 3.10 主軸結(jié)構(gòu)圖 .......................................................27 3.11 主軸組件的驗(yàn)算 ...................................................28 3.11.1 支承的簡(jiǎn)化 ...................................................28 3.11.2 主軸的撓度 ...................................................29 3.11.3 主軸傾角 .....................................................30 4 磨頭機(jī)構(gòu)相關(guān)部件 ......................................................31 4.1 主軸軸承的潤(rùn)滑 ....................................................31 4.2 主軸組件的密封 ....................................................31 4.2.1 主軸組件密封裝置的類型 ........................................31 4.2.2 主軸組件密封裝置的選擇 ........................................31 4.3 軸肩擋圈 ..........................................................32 4.4 擋圈 ..............................................................32 4.5 圓螺母 ............................................................32 4.6 支架校 核計(jì)算 ......................................................33 4.7 撓度、轉(zhuǎn)角、鎖緊力的計(jì)算及校核 ....................................33 4.7.1 撓度的計(jì)算 ....................................................34 4.7.2 轉(zhuǎn)角的計(jì)算 ....................................................34 4.7.3 壓板處螺栓的選擇及校核 ........................................34 結(jié)束語 ...................................................................36 致 謝 ....................................................................37 參考文獻(xiàn) .................................................................38 第 1 頁(yè) 1 緒論 1.1 概述 我國(guó)工程建筑機(jī)械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技 術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本低廉是一個(gè)原因，另一方面國(guó)家連續(xù)多年實(shí)施積 極的財(cái)政政策更是促使行業(yè)增長(zhǎng)的根本動(dòng)因。 通過多年來在國(guó)家實(shí)施積極的財(cái)政政策的刺激，包括西部大開發(fā)和西氣東輸，中國(guó) 西電東中國(guó)，青海西藏鐵路，房地產(chǎn)開發(fā)、道路（公路），一大批依托項(xiàng)目實(shí)施的城市 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)其中，重大建設(shè)工程和設(shè)備工程機(jī)械行業(yè)可謂是一個(gè)難得的機(jī)會(huì)，所以國(guó) 內(nèi)需求勢(shì)頭強(qiáng)勁，整個(gè)行業(yè)。同時(shí)受我國(guó)加入 WTO 和國(guó)家鼓勵(lì)出口政策的激勵(lì)，工程建 筑機(jī)械產(chǎn)品的出口形勢(shì)也明顯好轉(zhuǎn)。我國(guó)建筑機(jī)械行業(yè)運(yùn)行的基本環(huán)境、建筑機(jī)械行業(yè) 運(yùn)行的基本狀況、建筑機(jī)械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機(jī)械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國(guó)內(nèi)建筑機(jī)械公 司與國(guó)外建筑機(jī)械公司的競(jìng)爭(zhēng)力比較以及我國(guó)建筑機(jī)械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢(shì)進(jìn)行了深入 透徹的分析。 1.2 課題研究的目的和意義 在發(fā)達(dá)國(guó)家己經(jīng)普遍采用工廠化生產(chǎn)建筑用地面打磨產(chǎn)品，如意大利 OSCAM 公司、 奧地利 EVG 公司、德國(guó) PEDAX 公司和美國(guó) KRB 公司 等，為施工企業(yè)生產(chǎn)建筑用建 筑加工產(chǎn)品，或者提供建筑加工企業(yè)的成套設(shè)備。具體的說，OSCAM 公司生產(chǎn)的機(jī)器， 自動(dòng)化程度高、加工速度快、操作方便、形狀尺寸一致性好。 國(guó)內(nèi)行業(yè)的整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)建筑加工機(jī)械的技術(shù)水平總體上比較落后，所生產(chǎn)的地面打磨機(jī)等產(chǎn)品，主要是 電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源、品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式比較傳統(tǒng)、自動(dòng)化程度差、制造精度較低、 創(chuàng)新力不強(qiáng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力弱。 近年來由中國(guó)建筑科學(xué)研究院機(jī)械化分院開發(fā)成功的建筑網(wǎng)地面打磨機(jī)在技術(shù)上占據(jù) 很大優(yōu)勢(shì)，具備國(guó)際品質(zhì)，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。要提高建筑機(jī)械技術(shù)水平、為建筑加工企 業(yè)提供先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、滿足市場(chǎng)需求，需要不斷創(chuàng)新，不斷開發(fā)新產(chǎn)品。在借鑒國(guó)外先 進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，加快數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械的功能整合是未來發(fā)展的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn) 工程機(jī)械的升級(jí)換代，發(fā)展特種加工產(chǎn)品創(chuàng)造條件，為施工企業(yè)生產(chǎn)各種建筑產(chǎn)品，促 進(jìn)建筑產(chǎn)品商品化的進(jìn)程，中國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品加工的先進(jìn)行列，躋身世界。 第 2 頁(yè) 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 整個(gè)建筑地面磨削機(jī)的整體水平，與國(guó)際先進(jìn)產(chǎn)品相比仍相對(duì)落后。主要表現(xiàn)為： 企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品科技含量低，生產(chǎn)效率低。大部分產(chǎn)品都是低的直線速度，對(duì)建 筑材料的直線度不高，表面劃傷。造成這種局面的主要原因是我國(guó)建筑表面研磨機(jī)市場(chǎng) 還沒有真正形成，仍然在區(qū)域和價(jià)格因素占主導(dǎo)地位的過渡階段，還沒有進(jìn)入真正的市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。生產(chǎn)企業(yè)多而散，大多是在一個(gè)小的，國(guó)家的，在生產(chǎn)企業(yè)難以形成強(qiáng)大 的技術(shù)投入，在這種情況下，企業(yè)之間的抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，很難找到具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 產(chǎn)品。目前還沒有可以稱之為給軍工企業(yè)。 建筑用新Ⅲ級(jí)建筑材料的推廣使用為地面打磨機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。 為此，許多企業(yè)投入大量資金，爭(zhēng)相開發(fā)、研制適合新!級(jí)建筑材料要求的高速、大直徑 地面打磨機(jī)。 在電氣控制方面，眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)，竟相采用先進(jìn)的PLC 式 電腦控制，不僅使控制單元得到了簡(jiǎn)化，整機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，維護(hù)更加簡(jiǎn)單， 更使我國(guó)建筑用地面打磨機(jī)的整體水平躍上一個(gè)新的臺(tái)階，極大地縮短了與國(guó)際上先進(jìn) 產(chǎn)品的差距。 1.4 地面打磨機(jī)的特點(diǎn) 1、可靈活調(diào)節(jié)的變速（啟動(dòng)時(shí)可保護(hù)變頻器，起到緩沖作用） 2、可靈活更換的磨盤，重量足(磨盤壓力夠)，適合地面、混凝土等不同施工工藝流程之 需求。 3、前置可調(diào)節(jié)靈活操作扶拉手，適用腳邊與大面積磨拋，磨盤可零距離接觸腳邊磨拋。 4、功能卓越，適合各種環(huán)氧地面、水泥地面;環(huán)氧水磨石、環(huán)氧金剛砂地面的整平、磨 拋， 清渣，清洗等各種施工工藝需求。 5、磨盤適配靈活、普通，磨盤可適配各種粘貼式、卡入式圓形，馬蹄形磨塊、磨片，自 動(dòng)流水線整體磨盤(4 寸\8 寸 10 寸)，碗口金剛石磨輪等磨盤磨具多樣性。 第 3 頁(yè) 圖 1-1 6、安全性高：設(shè)備的啟動(dòng)、停止和前端升降系統(tǒng)的升降都采用24V低壓電源。工作電機(jī) 過載、漏電保護(hù)裝置。 7、穩(wěn)定變速裝置：機(jī)身前端裝有齒輪傳動(dòng)變速箱，可掛高低兩檔，使電機(jī)功率100%發(fā)揮， 低速時(shí)極大增強(qiáng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的扭矩力，適用磨拋過程中不同地面及不同磨拋工藝流程的需要， 從而提高磨削、磨拋功效。 8、重量足，磨盤承受壓力大：機(jī)重達(dá)250kg，磨盤相應(yīng)所受壓力達(dá)180kg以上。高硬度 (如花崗巖、拋光磚、環(huán)氧石英砂水磨石、環(huán)氧地面、水泥地)和低硬度(云石、人造大理 石)地面同時(shí)適合。 第 4 頁(yè) 2 地面打磨機(jī)的主要計(jì)算 2.1 同步帶的概述 2.1.1 同步帶介紹 同步帶綜合了齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展起來的新塑傳動(dòng)帶。它是由 帶齒形的作面與齒形帶輪的齒槽嚙合來進(jìn)行傳動(dòng)，其強(qiáng)力層由拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小的金 屬材料或纖維材料組成，從而使同步帶的傳動(dòng)過程節(jié)線長(zhǎng)度保持基本不變，帶輪與帶之 間在傳動(dòng)的過程投有滑動(dòng)，從而確保主、從動(dòng)輪間呈無滑差的間步傳動(dòng)。 同步帶傳動(dòng)（見圖 2-1）時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性 好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i10r／min),可按基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值選擇軸承，然后校核其 額定靜載荷是否滿足要求。當(dāng)軸承可靠性為 90％、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī)條件下 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，取 500h 作為額定壽命的基準(zhǔn)，同時(shí)考慮溫度、振動(dòng)、沖擊等變化，則軸承基本 額定動(dòng)載荷可按下式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。 （3-rTndmhCPf?? 1） C——基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N； P——當(dāng)量動(dòng)載荷，N； fh——壽命因數(shù)；1 fn——速度因數(shù)；0.822 fm——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時(shí)取 1.5，較大時(shí)取 2； fd——沖擊載荷因數(shù)；1.5 fT——溫度因數(shù)；1 CT——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動(dòng)載荷，N； 查文獻(xiàn)[3]中的表 6-2-8 至 6-2-12，得，f h=1；f n=0.822；f m=1.5；f d=1.5；f T=1。 在本輸送裝置中，可以假設(shè)軸承只承受徑向載荷，則當(dāng)量動(dòng)載荷為： P=XFr+YFa 查文獻(xiàn)[3]的表 6-2-18，得， X=1，Y=0； 所以，P=F r=1128N。由以上可得： NfCTndmh 6.3087128.05??? 第 28 頁(yè) 本輸送機(jī)中的軸承承受的載荷多為徑向載荷，所以選取深溝球軸承，查文獻(xiàn)[6]的附 表 6-1，并考慮軸的外徑，選取軸承 6305-RZ，其具體參數(shù)為：內(nèi)徑 d=25mm，外徑 D=62mm，基本額定載荷 ，基本額定靜載荷 ，極限速度為kN2.?rCkN5.10?rC 10000r/min，質(zhì)量為 0.219kg。 然后校核該軸承的額定靜載荷。額定靜載荷的計(jì)算公式為： （3-rPSC00?? 2） 式中： ——基本額定靜載荷計(jì)算值，N; 0 ——當(dāng)量靜載荷， N；P ——安全因數(shù)0S ——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，N 。rC 查文獻(xiàn)[3]的表 6-2-14 知，對(duì)于深溝球軸承，其當(dāng)量靜載荷等于徑向載荷。 查文獻(xiàn)[3]的表 6-2-14 知，安全系數(shù) 2.10?S 則軸承的基本額定靜載荷為： kNCPSCr.6.13528. 00 ???? 由上式可知，選取的軸承符合要求。 3.8 主軸前端懸伸量 主軸前端懸伸量 a 指的是主軸前支承支反力的作用點(diǎn)到主軸前端受力作用點(diǎn)之間的距 離，它對(duì)主軸組件剛度的影響較大。懸伸量越小，主軸組件剛度越好。 主軸前端懸伸量 a 取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，一般應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取，有時(shí)為了 提高主軸剛度或定心精度，也可不按標(biāo)準(zhǔn)取。 另外，主軸前端懸伸量 a 還與前支承中軸承的類型及組合型式、工件或夾具的夾緊方 式以及前支承的潤(rùn)滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)。 因此，在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，應(yīng)盡可能減小懸伸量 a，以利于提高主軸組件的剛 度。 初算時(shí)，可查《金屬切削地面打磨機(jī)設(shè)計(jì)》第 158 頁(yè)，如下表 3-3 所示： 表 3-3 主軸的懸伸量與直徑之比 類型 機(jī) 床 和 主 軸 的 類 型 a/ D1 第 29 頁(yè) Ⅰ 通用和精密車床，自動(dòng)車床和短主軸端銑床，用滾動(dòng)軸承支 承，適用于高精度和普通精度要求 0.6～1.5 Ⅱ 中等長(zhǎng)度和較長(zhǎng)主軸端的車床和銑床，懸伸量不太長(zhǎng)（不是 細(xì)長(zhǎng)）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承支承，適用于絕 大部分普通生產(chǎn)的要求 1.25～2.5 Ⅲ 孔加工地面打磨機(jī)，專用加工細(xì)長(zhǎng)深孔的地面打磨機(jī)，由加 工技術(shù)決定需要有長(zhǎng)的懸伸刀桿或主軸可移動(dòng)，由于切削較重而 不適用于有高精度要求的地面打磨機(jī) >2.5 根據(jù)上表所列，所設(shè)計(jì)的地面打磨機(jī)屬于Ⅱ型，所以取 a/ D1 為 1.25～2.5，即： a=（1.25～2.5）D 1=（1.25～2.5）×30=37.5～75 初取 a=45。 3.9 主軸支承跨距 主軸支承跨距 L 是指主軸前、后支承支承反力作用點(diǎn)之間的距離。 合理地確定主軸支承跨距，可提高主軸部件的靜剛度?？梢宰C明，支承的跨距越小， 主軸自身的剛度越大，彎曲變形越小，但支承的變形引起的主軸前端位移量將增大；支 承跨距大，支承的變形引起的主軸前端位移量較小，但主軸本身的彎曲變形將增大?？?見，支承跨距太大或過小都會(huì)降低主軸部件的剛度。 有關(guān)資料對(duì)合理跨距選擇的推薦值可作參考： （1） L =（4～5）D 1合 理 （2） L =（3～5）a，用于懸伸長(zhǎng)度較小時(shí)；合 理 （3） L =（1～2）a ，用于懸伸長(zhǎng)度較大時(shí)。合 理 根據(jù)此次設(shè)計(jì)的地面打磨機(jī)剛性主軸的懸伸量較大，取 L ≤2.5a 為宜。即此次設(shè)合 理 計(jì)的主軸兩支承的合理跨距 L ≤ 2.5a=2.5×120=300 （3-合 理 3） 初取 L=280。 3.10 主軸結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)以上的分析計(jì)算，可初步得出主軸的結(jié)構(gòu)如圖 3-5 所示： 第 30 頁(yè) 圖 3-5 主軸結(jié)構(gòu)圖 3.11 主軸組件的驗(yàn)算 主軸在工作中的受力情況嚴(yán)重，而允許的變形則很微小，決定主軸尺寸的基本因素 是所允許的變形的大小，因此主軸的計(jì)算主要是剛度的驗(yàn)算，與一般軸著重于強(qiáng)度的情 況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度的要求。 剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當(dāng)載荷一定時(shí)，剛度與彈性變形成反比。因此， 算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度。主軸組件的彈性變形計(jì)算包括：主軸端部撓度 和主軸傾角的計(jì)算。 3.11.1 支承的簡(jiǎn)化 對(duì)于兩支承主軸，若每個(gè)支承中僅有一個(gè)單列或雙列滾動(dòng)軸承，或者有兩個(gè)單列球 軸承，則可將主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，如下圖 2-8 所示；若前支承有兩個(gè)以上滾動(dòng)軸承， 可認(rèn)為主軸在前支承處無彎曲變形，可簡(jiǎn)化為固定端梁，如圖 2-9 所示： 圖 3-6 主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁 第 31 頁(yè) 圖 3-7 主軸組件簡(jiǎn)化為固定端梁 此次設(shè)計(jì)的主軸，前支承選用了一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承作 為支承，即可認(rèn)為主軸在前支承處無彎曲變形，可簡(jiǎn)化為上圖 2-9 所示。 3.11.2 主軸的撓度 查《材料力學(xué) I》第 188 頁(yè)的表 6.1，對(duì)圖 2-9 作更進(jìn)一步的分析，如下圖 2-10 所示： 根據(jù)圖 2-10，可得此時(shí)的最大撓度 = （3-maxB?EIF3-l 4） 其中， F—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F =1213.1N （3-Z 5） l—A、B 之間的距離。此處，l=a=12cm θ 圖 3-8 固定端梁在載荷作用下的變形 E—主軸材料的彈性模量。45 鋼的 E=2.1×10 N/cm72 I—主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為 D，內(nèi)孔直徑為 d 時(shí)， 第 32 頁(yè) I= 。此處，D=35 （3-64d-）π （ D 6） 故可計(jì)算出，主軸端部的最大撓度： =-1.87×10 mmmaxB?4? 3.11.3 主軸傾角 主軸上安裝主軸和安裝傳動(dòng)齒輪處的傾角，稱為主軸的傾角。此次設(shè)計(jì)的主軸主要 考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會(huì)破壞軸承的正常工作，縮短軸 承的使用壽命。 根據(jù)圖 2-10，可得此時(shí)的最大傾角 = （3-B?2EI- lF 7） 其中， F—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F·z=1213.1N l—A、B 之間的距離。此處，l=a=12cm E—主軸材料的彈性模量。45 鋼的 E=2.1×10 N/cm72 I—主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為 D，內(nèi)孔直徑為 d 時(shí)， I= 。此處，D= =133 （3-64d）π （ ?D2138? 8） 故可計(jì)算出，主軸傾角為： =-2.3×10 rad （3-B?6 9） 查《地面打磨機(jī)設(shè)計(jì)》第一冊(cè)中機(jī)械部分的第 670 頁(yè)，可知： 當(dāng) x ≤0.0002L mm （3-最 大 10） ≤0.001 rad最 大? 第 33 頁(yè) 時(shí)，剛性主軸的剛度滿足要求。 此處的 x ， 即為最大撓度和最大傾角，L 為主軸支承跨距。最 大 最 大? 將已知數(shù)據(jù) 和 代入，即可得：maxB? 初步設(shè)計(jì)的主軸滿足剛度要求。 第 34 頁(yè) 4 磨頭機(jī)構(gòu)相關(guān)部件 4.1 主軸軸承的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑的作用是降低摩擦，減小溫升，并與密封裝置在一起，保護(hù)軸承不受外物的磨 損和防止腐蝕。潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負(fù)荷。如果選擇得合 適，可以降低軸承的工作溫度和延長(zhǎng)使用期限。 滾動(dòng)軸承可以用潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂來潤(rùn)滑。試驗(yàn)證明，在速度較低時(shí)，用潤(rùn)滑脂比用 潤(rùn)滑油溫升低。所以，此次設(shè)計(jì)的主軸支承均采用潤(rùn)滑脂。同時(shí)，主軸是裝在主軸套筒 內(nèi)的，為防止使用潤(rùn)滑油時(shí)泄漏，也應(yīng)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。 4.2 主軸組件的密封 密封對(duì)主軸組件的工作性能與潤(rùn)滑影響也較大。地面打磨機(jī)主軸密封不好，將使?jié)?滑劑外流，造成浪費(fèi)，加速零件的磨損，還會(huì)嚴(yán)重地影響到工作環(huán)境及地面打磨機(jī)的外 觀。 4.2.1 主軸組件密封裝置的類型 主軸組件密封裝置的類型，主要有以下幾種：具有彈性元件的接觸式密封裝置；皮 碗（油封）式密封裝置；具有金屬和石墨元件的接觸式密封裝置；擋油圈式和螺旋溝式 密封裝置；圈形間隙式、油溝式和迷宮式密封裝置；立式主軸的密封裝置等。 4.2.2 主軸組件密封裝置的選擇 選用密封裝置時(shí)，應(yīng)考慮到主軸組件的下列具體工作條件：密封處主軸頸的線速度； 所用潤(rùn)滑劑的種類及其物理化學(xué)性質(zhì)；主軸組件的工作溫度；周圍介質(zhì)的情況；主軸組 件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；密封裝置的主要用途等。 綜合考慮上述因素，主軸前支承處選用迷宮式密封，徑向尺寸不超過 0.3mm，中填 潤(rùn)滑脂，軸向尺寸不超過 1.5mm。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 87 頁(yè)表 7-17，可得此次選用的迷宮式密封裝置的結(jié) 構(gòu)參數(shù)如下圖 4-1 所示： 第 35 頁(yè) 圖 4-1 迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù) 4.3 軸肩擋圈 前支承雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承之間所用的擋圈，可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課 程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 56 頁(yè)表 5-1，可得此次選用的擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖 4-2 所示： 圖 4-2 軸肩擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù) 4.4 擋圈 兩推力球之間用的擋圈為非標(biāo)準(zhǔn)件，徑向尺寸依主軸套筒尺寸而定，軸向尺寸可初 取為 6mm。 4.5 圓螺母 鎖緊靠主軸后支承一邊的推力球軸承以及鎖緊兩推力球軸承內(nèi)的套筒，分別采用兩 個(gè)圓螺母，為了增加可靠性，再加一止動(dòng)螺釘。圓螺母具體的參數(shù)可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程 設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 60 頁(yè)表 5-6，結(jié)構(gòu)如下圖 4-3 所示：htdkD1mC×4503°2 第 36 頁(yè) 圖 4-3 圓螺母（GB812-88） 圖 4-4 4.6 支架校核計(jì)算 支架優(yōu)點(diǎn)在于： 1、剛度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整體式支架，將分體式支架上、 下體合為一個(gè)支架整體，采用了整體式的箱形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過有限元得計(jì)算、分析， 通過對(duì)支架內(nèi)部的筋板合理布置，提高了支架的剛度以及固有的頻率，支架采用了高強(qiáng) 度和低應(yīng)力的鑄鐵鑄造再經(jīng)良好時(shí)效處理，熱變形小，在承受工件最大重量以及最大的 額定切削力情況下。支架整體的變形小、抗振性能較好，滿足車床的精度檢驗(yàn)工件標(biāo)準(zhǔn) 要求。 2、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、優(yōu)化、合理，整體式支架將分體式支架上、下合為一個(gè)支架整體， 取消了分體式支架聯(lián)結(jié)的定位鍵和把合螺釘，總零件數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)更少，取消了分體式 支架上、下體的配合加工面，取消了分體式支架上、下體的裝配環(huán)節(jié)，加工、裝配工藝 性更好，節(jié)約了加工、裝配總費(fèi)用，降低了支架的總重量和總成本。 4.7 撓度、轉(zhuǎn)角、鎖緊力的計(jì)算及校核 根據(jù)工件最大長(zhǎng)度和最大旋轉(zhuǎn)外徑假設(shè)工件最大重量 Q=2760 N 頂尖支撐工件可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，因此支架負(fù)重 Q/2=1380 支架套筒直徑 55m 第 37 頁(yè) 鋼的彈性模量 E （4-2610.2cmkgf?? 1） 斷面慣性矩 （4- 2） I =256×104mm46 4D?? 頂尖伸出套筒長(zhǎng) 70m 根據(jù)公式 （4-NfaKFpc)(? 3） 查表可知單位切削力 =3.6mmc2305mfr3.0?pa 故切削力 =2489NcF 機(jī)床加工如此重的工件時(shí)，支架主軸一般緊縮在支架體內(nèi)，現(xiàn)在假設(shè)主軸伸出為支 架主軸伸出支架體最大長(zhǎng)度的 1/2. 4.7.1 撓度的計(jì)算 （4-EI Pl3?? 4） =0.000002l? 許用撓度［ ］ ～ , [ ], 在范圍之內(nèi)。ly01.?5.?lyl y 4.7.2 轉(zhuǎn)角的計(jì)算 （4-EI Pl2?? 5） =0.0018 許用轉(zhuǎn)角[ ] ～ ， 在[ ]范圍內(nèi)。?01.?rad5.? 第 38 頁(yè) 4.7.3 壓板處螺栓的選擇及校核 在機(jī)床支架上通過一組兩個(gè)相同的螺栓連接支架和導(dǎo)軌的，并用壓板固定。壓板的 作用是連接支架和導(dǎo)軌，并通過連接螺栓的緊固或松開來確定支架在導(dǎo)軌上的位置。由 于螺栓需支撐的強(qiáng)度比較大并且其長(zhǎng)度大于 160，而 M16 的螺栓的長(zhǎng)度最高為 160，因此 我們選 M20 的螺栓，下面我們來確定連接螺栓的直徑。 選用螺栓的材料為 35 號(hào)鋼，則許用抗拉強(qiáng)度〔σ〕=540Mpa，由作用力與反作用力 定理可知支架的上部和下部之間的摩擦力 等于通過頂尖作用在支架上的軸向力 ，即f F ，根據(jù) 《金屬切削原理與刀具 》切削時(shí)產(chǎn)生的軸向分力 (0.1~0.6) ，fF? ?Fc F=0.6×2489=1493。為了滿足加工后的工件的精度要求，在工件重量較大和切削力較大 的情況下機(jī)床不發(fā)生共振，取軸向力 。 ,取摩擦系數(shù)為 。FN180?K8.1?12.0? 由 可知作用在下箱體上的壓力Nf?? （4-K7.152.08? 6） 從而可得轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸端的方形部分所需要的力至少為 15.7 ，那么作用在每個(gè)螺KN 栓上的力為 （4-85.72.1' ??NFKN 7） 因?yàn)閴喊迮c導(dǎo)軌之間的連接形式為松連接，由公式 (4-8)][4 '??Fd? 于是可得 ][4'd =13.6mm 現(xiàn)螺栓直徑為 20mm，故螺栓選擇合理。 第 39 頁(yè) 第 40 頁(yè) 結(jié)束語 我覺得這次設(shè)計(jì)是對(duì)過去所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一個(gè)全面的綜合的運(yùn)用。在設(shè)計(jì)的過程中 我全面地溫習(xí)了以前所學(xué)過的知識(shí)，包括機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和機(jī)械制圖方面的基礎(chǔ)知識(shí)，還 有剛學(xué)過的數(shù)控機(jī)床這門課，經(jīng)過復(fù)習(xí)整理所學(xué)得專業(yè)知識(shí)使得設(shè)計(jì)思路清晰系統(tǒng)。通 過設(shè)計(jì)使我更加接近生產(chǎn)實(shí)際，鍛煉了將理論運(yùn)用于實(shí)際的分析和解決實(shí)際問題的能力， 鞏固、加深了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。 還有很重要的一點(diǎn)是讓我體會(huì)到了一個(gè)設(shè)計(jì)者的精神。在設(shè)計(jì)過程中既要自己不斷 思考、創(chuàng)造，又要注意借用現(xiàn)有的資料，掌握了查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)、 及相關(guān)技術(shù)資料的基本技能以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理等方面的能力。 通過對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，掌握了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程 序和方法，有助于樹立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。 第 41 頁(yè) 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助之下，學(xué)生對(duì)于道路設(shè)計(jì)有了更多 新的認(rèn)知，對(duì)設(shè)計(jì)有了更深一步的認(rèn)識(shí)，整體脈絡(luò)了解得更加的清晰透徹。通過畢業(yè)設(shè) 計(jì)，學(xué)生對(duì)自己大學(xué)四年以來所學(xué)的知識(shí)有更多的認(rèn)識(shí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)，幫助我們總結(jié)大學(xué)四年收獲、認(rèn)清自我。同時(shí)，還幫助我們改變一些處 理事情時(shí)懶散的習(xí)慣。從最開始時(shí)的搜集資料，整理資料，到方案比選，確定方案，每 一步都是環(huán)環(huán)相扣，銜接緊密，其中任何一個(gè)步驟產(chǎn)生遺漏或者疏忽，就會(huì)對(duì)以后的設(shè) 計(jì)帶來很多的不便。 學(xué)生的動(dòng)手能力和資料搜集能力在設(shè)計(jì)中也得到提升。畢業(yè)設(shè)計(jì)中很多數(shù)值、公式、 計(jì)算方法都需要我們?nèi)ツ托牡夭殚啎?，瀏覽資料，設(shè)計(jì)中需要用到輔助設(shè)計(jì)軟件的地 方，也需要我們耐心的學(xué)習(xí)。掌握其使用的要領(lǐng)，運(yùn)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中去。最后匯總的時(shí)候， 需要將前期各個(gè)階段的工作認(rèn)真整理。 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，通過設(shè)計(jì)，學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)到基礎(chǔ)的重要性，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅能幫 助學(xué)生檢驗(yàn)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果，更多的是畢業(yè)設(shè)計(jì)可以幫助我們更加清楚的認(rèn)識(shí)自我， 磨練學(xué)生的意志與耐性，這會(huì)為學(xué)生日后的工作和生活帶來很大的 第 42 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2015年 [2] 姜奎華，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2016年 [3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì)，鍛壓手冊(cè)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，1993年 [4] 黃繼昌、徐巧魚、張海貴、范無保、季炳文，實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[M]，人民郵電出版社， 1996：162~169 [5] 甘永立，幾何量公差與檢測(cè)[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001年 [6] 華大年，機(jī)械原理，高等教育出版社[J]，2000年 [7] 王昆、何小柏、汪信遠(yuǎn)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M]，高等教育出版社，1995年 [8] 姜奎華，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2002：33~68 [9] 楊玉英，工程制圖[M]，紡織工業(yè)出版社[M]，1997年 [10] 上海技術(shù)革新展覽會(huì)，實(shí)用沖壓技術(shù)[M]，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1982年 [11] Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. [12] Creveling C M. Tolerance Design：A Handbook for Developing Oprimal Specifications．Addison-Wesley,1997