0摘 要壓縮機(jī)曲軸軸頸及曲軸銷是動配合，要求表面粗糙度通常在Ra0.4以下，常用磨削的方法加工及拋光。由于其形狀不規(guī)則，安裝復(fù)雜，產(chǎn)量低，加工成本高，設(shè)備昂貴。提出采用振動拋光機(jī)專用設(shè)備進(jìn)行拋光。拋光是超精密加工中一種重要加工方法，其優(yōu)點(diǎn)是加工精度高，加工材料范圍廣。拋光機(jī)是用嵌入磨料的研具對工件表面進(jìn)行研磨的工具，是保證研磨加工的重要條件。由于傳統(tǒng)研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，這使得傳統(tǒng)研磨應(yīng)用受到了一定限制，為了提高研磨加工效率，機(jī)械研磨機(jī)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的手工研磨。本文主要是合理的分析了振動拋光機(jī)的傳動系統(tǒng)和拋光原理，本振動拋光機(jī)設(shè)計由電動機(jī)、減速裝置、振動馬達(dá)、振動盤等組成，并設(shè)計了減速裝置。為了使其具有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，對蝸輪蝸桿減速器上的主要零部件進(jìn)行了壽命校。關(guān)鍵詞：曲軸；振動拋光；蝸輪蝸桿；1AbstractCompressor crank journal and crank pin is moving with the surface roughness is usually in the following Ra0.4 commonly grinding machining and polishing. Because of its irregular shape, installation complexity, low-yield, high processing costs, expensive equipment. Proposed special equipment vibration polishing machine polishing.Polishing is an ultra-precision machining processing method, the advantage of high precision machining and processing a wide range of materials. The polishing machine is embedded abrasive lap on the workpiece surface grinding tool, is an important condition to ensure that the abrasive machining. Traditional grinding low processing efficiency, processing costs, unstable machining precision and quality shortcomings, which makes traditional grinding application subject to certain restrictions, in order to improve the efficiency of grinding, mechanical polishing machine has replaced the traditional hand-grinding.This paper is reasonable analysis of vibration polishing machines the drivetrain and polishing principle, the vibration polishing machine design by the motor, deceleration device, vibration motor, vibration disk, and the design of the deceleration device. In order to have a sufficient rigidity, strength and stability of the main parts of the worm gear reducer school life.【Key word】 Crankshaft; vibration polishing; worm2目 錄摘 要 .IAbstract.II目 錄 .III第 1 章 緒論 .11.1 本課題的研究背景及意義 11.2 振動研磨機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 31.3 本課題研究內(nèi)容 5第 2 章 振動拋光機(jī)研究 .62.1 振動研磨機(jī)的工作原理 62.2 振動研磨的運(yùn)動機(jī)理 8第 3 章 蝸輪蝸桿減速器設(shè)計 .103.1 電動機(jī)的選擇 103.2 傳動零件的設(shè)計計算 123.3 軸的設(shè)計 .16第 4 章 軸承的選擇和計算 .214.1 渦輪軸的軸承的選擇和計算 214.2 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 .22第 5 章 其他零件設(shè)計 .245.1 鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核 245.2 聯(lián)軸器的選擇和計算 .245.3 減速器的潤滑 .25致 謝 .26參考文獻(xiàn) .273第 1 章 緒論1.1 本課題的研究背景及意義研磨是一種重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通過磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過程。研磨加工的特征是加工精度和質(zhì)量高。并且加工材料廣，幾乎可以加工任何固態(tài)材料。近年來，隨著人們對產(chǎn)品性能的要求日益提高，研磨加工以其加工精度和加工質(zhì)量高再次受到人們的關(guān)注。振動研磨機(jī)是一種高效、節(jié)能的新型磨粉設(shè)備，主要解決冶金、化工、非金屬礦、醫(yī)藥、陶瓷、建筑新材料、水泥、磁性材料等諸多行業(yè)超細(xì)粉體加工難題。由于粉體實現(xiàn)超細(xì)化或超微化后，原子或分子在熱力學(xué)上處理亞穩(wěn)定狀態(tài)，使得比面積增大，從而性格較為活潑，其光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)活性等發(fā)生了變化，并在使用中更具有超常的效果。這些變化既不屬固體物理又不是原子或分子物理，是物理學(xué)中一門新課題，形成獨(dú)具特色的超微粒子粉體物理學(xué)。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)往往需要粉體粒徑細(xì)至 500～12500 目，有的甚至需要粒徑達(dá)亞微米或納米，這是古老傳統(tǒng)的粉碎技術(shù)及設(shè)備所無法實現(xiàn)的。目前國內(nèi)外許多高校、科研機(jī)構(gòu)都把粉體超細(xì)化或超微化做為研究開發(fā)的主攻方向，將重點(diǎn)集中在如何能獲得更細(xì)粉碎技術(shù)及設(shè)備的研究上。振動研磨機(jī)的質(zhì)量直接影響工件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。其主要有以下幾個方面的因素：(1) 研磨平板的振動研磨機(jī)性能。這是決定振動研磨機(jī)質(zhì)量的基本條件，特別是在機(jī)械研磨中，由于研磨平板是配對使用的，所以還要求配對的兩塊研磨平板的振動研磨機(jī)性能應(yīng)相近。 (2) 研磨平板的平面性。不僅要求研磨平板有良好的平面性，而且還要求配對使用的兩塊研磨平板的幾何形狀應(yīng)當(dāng)偶合，如果研磨平板的平而性差(例如：用直徑 80 mm，2 級平晶測量時，平面性超過 2 條光波干涉帶)或配對兩塊平板偶合性不好時，則在整個平板板面上振動研磨機(jī)將是不均勻的或根本不可能振動研磨。4(3) 所選用的磨料的材質(zhì)。磨科按其來源可以分為天然磨料和人造磨料。天然磨料包括金剛石、剛玉、石榴石等。人造磨料有人造金剛石、人造剛玉、碳化硅、磁化硼等。金剛石系碳(C)的結(jié)晶體，比重在 3.4~3.6 之間，維氏硬度 10000 以上，是最硬的。由于金剛石價格昂貴，因此在研磨加工中，經(jīng)常使用的是由粒度為微米級的金剛石粉末配制的研磨膏，對澀質(zhì)合金或陶瓷等材質(zhì)的工件進(jìn)行精研和拋光。剛玉系氧化鋁(Al2O3) 的結(jié)晶體，天然剛玉的比重在 3.9~400 之間，人造剛玉比重在 3.2~4.0 之間，氧化鋁具有較大的韌性，維氏硬度約為 2000 以上。碳化硅(SiC) 的結(jié)晶系薄板狀，維氏硬度 3000 左右，由于雜質(zhì)的存在而常常帶有各種顏色。常見的為綠色和黑色。黑色的碳化硅含量約 98％，綠色的約98.5％，碳化硅韌性較小，綠色碳化硅比黑的更脆些，適于加工各種脆性材料。碳化硼(B4C)的比重約 2.5，硬度超過碳化硅而接近于金剛石。用于硬度很高的工件的研磨加工。人造金剛石研磨膏是以人造金剛石粉相其它混合劑為原料配制而成。膏體為水溶性質(zhì)，具有理想的潤滑性。使用時可用水和甘油進(jìn)行稀釋。各生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的研磨膏，根據(jù)不同規(guī)格，都配上不同的顏色，便于使用時鑒別。(4) 操作者的振動研磨機(jī)技術(shù)水平。這里重要的是掌握振動研磨機(jī)時煤油量的多少。在一般情況下，研磨平板油層厚度應(yīng)是所嵌磨料顆粒大小的 1~2 倍。油量過少，磨料顆粒不易在研磨平板板面布均，影響振動研磨機(jī)的均勻性；如果油量過多，將產(chǎn)生“ 趕” 砂現(xiàn)象，使振動研磨機(jī)工作受到破壞。實踐證明，振動研磨機(jī)只有充分掌握上述各點(diǎn)，才能保證研磨的質(zhì)量。曲軸零件形狀復(fù)雜，其軸頸的拋光，一直以來采用磨削的方法加工。由于零件安裝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，產(chǎn)量低，加工成本高。制約了發(fā)展。振動拋光機(jī)采用的磨料為自由移動的松散磨料石塊，當(dāng)把零件放人裝有磨料的振動拋光容器內(nèi)時，由于容器不停地運(yùn)動而將慣性作用傳遞給磨料使之自由移動，并與零件外表面磨擦，由于磨料與零件之問都有各自的比重，從而導(dǎo)致這些磨料與零件的相對運(yùn)動，這種磨擦的切削量很小．從而起到了拋光作用，而這種拋光不改變零件的尺寸。如果將零件任意放入振動拋光容器內(nèi)，那么被加工零件之問必然發(fā)生相互碰撞，極易損壞零件，而且加工也不均勻。采用專用設(shè)備與振動拋光容器配合，即保證5了拋光的質(zhì)量，又防止了零件相互之間的碰撞，起到較好的效果。1.2 振動研磨機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1、國內(nèi)振動磨機(jī)生產(chǎn)研究狀況我國的研磨設(shè)備有：球磨機(jī)、氣流磨、雷蒙磨、攪拌磨、輥式磨和柱磨機(jī)等。球磨機(jī)目前仍是我國水泥、陶瓷等行業(yè)的主導(dǎo)磨機(jī)。上述這些設(shè)備雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有本身的弱點(diǎn)。比如，受到工藝及磨機(jī)本身加工特點(diǎn)的限制，大多都無法加工硬度較高的礦渣、粉煤灰以及高硬度非金屬材料，特別是球磨機(jī)還存在著噪音大、能耗高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，無法滿足生產(chǎn)高標(biāo)號水泥、高檔次陶瓷制品和其它新型建筑材料所需的粉體細(xì)度。大型多用途超細(xì)振動研磨機(jī)從結(jié)構(gòu)、工藝、磨介外形以及原理上都與傳統(tǒng)的磨機(jī)有根本的不同，它是采用機(jī)械振動原理，整機(jī)在較小的能量消耗下就可以工作，從而降低在超細(xì)粉加工過程中，材料破碎等所需的較大功耗。這項技術(shù)成果可以說是對傳統(tǒng)研磨技術(shù)的一場革命，比較適合對硬度較高的脆性材料做超細(xì)、超微粉加工。同時具有噪音小、能耗低、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。由于受各種歷史原因的影響，我國在六十年代初開始從事這方面研究，但由于大型振動磨機(jī)在設(shè)計和生產(chǎn)中還存在諸多技術(shù)問題，如支承彈簧壽命、磨體整體鋼度及連接件強(qiáng)度、焊接強(qiáng)度、耐磨材料等，并缺少配套的部件及相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等原因，其研究進(jìn)展緩慢。到了八十年代中期，僅有溫州礦山機(jī)械廠生產(chǎn)小型振動磨機(jī)。以后相繼有河南新鄉(xiāng)東方礦山設(shè)備廠、煙臺卓悅機(jī)械傳動有限公司、洛陽礦山研究所、武漢大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)等單位生產(chǎn)振動磨機(jī)。但是，上述單位所研制生產(chǎn)的振動磨機(jī)普遍存在的問題是臺時加工量偏小、大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)時工藝配套不理想、粉磨過程中鐵雜質(zhì)污染原材料。由于超細(xì)粉體在加工、分級、去污提純、表面改性方面仍存在的許多技術(shù)難題，使得超細(xì)粉體加工工藝及設(shè)備，長期落后于發(fā)達(dá)國家。許多產(chǎn)品因原材料及制造工藝與國外尚有一定差距，造成幾十年超細(xì)粉體加工質(zhì)量徘徊不前，尤其在水泥、建材、陶瓷、油漆、涂料等領(lǐng)域很難邁進(jìn)市場產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良和制造技術(shù)領(lǐng)先行列。開發(fā)推廣新一代節(jié)能振動粉磨設(shè)備，既可以填補(bǔ)超細(xì)粉加工行業(yè)設(shè)備空缺，又能加快企業(yè)舊設(shè)備的6技術(shù)改造，并充分發(fā)揮新技術(shù)設(shè)備的加工能力，增加產(chǎn)品的市場競爭能力。2、國外振動研磨機(jī)研究發(fā)展概況德國是振動磨機(jī)研制較早的國家。四十年代初，雖然 Hochst 公司對振動磨機(jī)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研制，但直到五十年代末，西德 Klockner-Humboldt-Deutz 公司研制的 PALLA 系列振動磨機(jī)才成為定型產(chǎn)品在歐州各國普遍暢銷。從七十年代起德國國家研究部一直把超細(xì)粉體制備技術(shù)作為特殊研究領(lǐng)域?qū)Υ?，并?Claustabl Braunschweig 工業(yè)大學(xué)及 KHDAlpine 公司為中心形成了攻關(guān)群體。據(jù)資料介紹，目前 Lurge 公司所生產(chǎn)的振動磨機(jī)品種齊全，工藝配套性好，磨筒有效容積為 60～2500L，可滿足不同加工場合的需求。但由于德國在設(shè)備制造過程中對材料選擇比較精良，以及工藝標(biāo)準(zhǔn)較高，參振磨體支承采用橡膠復(fù)合簧，使整機(jī)生產(chǎn)成本偏高，難于向發(fā)展中國家銷售。日本中央化工機(jī)械、川崎重工、大工產(chǎn)物等公司制造的振動磨機(jī)，是六十年代初從西德 SIEBTECHNIK 公司引進(jìn)的單筒磨技術(shù)，爾后他們獨(dú)立地進(jìn)行研究試制。目前，日本不僅可生產(chǎn)間歇式的，也可生產(chǎn)連續(xù)和臥式渦流振動磨機(jī)，無論在生產(chǎn)數(shù)量、種類、技術(shù)性能、理論研究和新品試制方面都是極為先進(jìn)的，在市場上獲得很高的聲譽(yù)，并申報了許多專利，產(chǎn)品銷往中國及東南亞各國。美國 Allis-chalmers 也采用德國技術(shù)，生產(chǎn)出多管振動磨機(jī)，磨管可達(dá)六管，臺時產(chǎn)量較高，傳動方式由德國的單邊傳動改為中心驅(qū)動雙邊激振。該系列振動磨機(jī)工作穩(wěn)定，工藝配套性好，應(yīng)用范圍廣，已被世界上許多國家所接受，對世界振動磨機(jī)的發(fā)展起了推進(jìn)作用，是九十年代超細(xì)粉體加工的主要設(shè)備。前蘇聯(lián)曙光生產(chǎn)聯(lián)合體（CBITAHOK） ，于八十年代末在引進(jìn)德國振動磨機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)出雙電機(jī)同步驅(qū)動式振動磨機(jī)，并采用特殊設(shè)計的非線性空氣彈簧作支承，既改善了磨體的振型，又起到了隔振降噪的效果。為振動磨機(jī)向大型化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，在振動磨的設(shè)計研究領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。目前，該公司生產(chǎn)的振動磨機(jī)有單管和雙管兩種類型，臺時產(chǎn)量 0.3～8T/h，被廣泛應(yīng)用于東歐及南亞各國的建材、礦山行業(yè)。俄羅斯·斯特羅諾佛依德工廠也在研制振動磨機(jī)方面做了許多工作。據(jù)介紹，該廠已完成粉磨 CaO 達(dá) 15t/h 的磨機(jī)設(shè)計，磨管有效容積達(dá) 3000L 以上，但由于該企業(yè)經(jīng)濟(jì)原因，至今也未制造出樣機(jī)。7由此可見，制造大型振動磨機(jī)技術(shù)，尤其是某些關(guān)鍵技術(shù)，至今仍為少數(shù)國家掌握，并且對我國采取一定程度的限制。因此開發(fā)研制中國自己的大型振動磨，將顯示我們的科研實力和水平，同時也對我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到重要促進(jìn)作用。1.3 本課題研究內(nèi)容設(shè)計一臺曲軸振動拋光機(jī)，該機(jī)可以對曲軸進(jìn)行自動拋光，使得曲軸支撐表面粗糙度達(dá)到 0.2 微米以下。曲軸自動拋光機(jī)的容器與立式激振器連成一體，并支承于隔振彈簧上。當(dāng)激振器主鈾高速旋轉(zhuǎn)時，偏心塊產(chǎn)生激振力(離心力)和激振力矩，容器產(chǎn)生周期性的振動。容器底部為一圓環(huán)形狀，各點(diǎn)的振幅不一．使容器中的磨料( 磨介質(zhì)) 和被磨工件既繞容器中心軸線(垂直抽)公轉(zhuǎn)，又繞圓環(huán)中心自轉(zhuǎn)。其合成運(yùn)動為環(huán)形螺旋運(yùn)動，磨料和工件在運(yùn)動時互相磨削，可對工件進(jìn)行均勻加工。8第 2 章 振動拋光機(jī)研究2.1 振動研磨機(jī)的工作原理圖 2-1 工作原理圖振動研磨機(jī)的工作原理如圖 2-1：在振動盤中安裝有振動馬達(dá)，振動盤通過振動彈簧與底座連接； 啟動振動研磨機(jī)時，振動馬達(dá)產(chǎn)生強(qiáng)大的激振力，通過振動彈簧帶動振動盤中的研磨混合物（即研磨材料、研磨助劑等混合物）產(chǎn)生三個方向的運(yùn)動，即上下振動、由里向外的翻轉(zhuǎn)、螺旋形的逆時針旋轉(zhuǎn)。為了使曲軸各部位拋光均勻，曲軸必須能夠自轉(zhuǎn)。電動機(jī)帶動蝸輪蝸桿減速器，減速器輸出軸與曲軸工件通過聯(lián)軸器連接。這樣，曲軸自轉(zhuǎn)的同時，磨料又圍繞曲軸公轉(zhuǎn)，從而達(dá)到拋光均勻的目的。振動馬達(dá)是振動研磨機(jī)中的核心部件，它是一種特殊的振動馬達(dá)（如上圖所9示） ，它在兩端的軸心上安裝有偏心塊（也叫振動塊） ，通過調(diào)節(jié)這兩塊偏心塊的相對角度、重量，可以很方便的調(diào)節(jié)振動研磨機(jī)的振動頻率、翻轉(zhuǎn)速度。本次設(shè)計選擇 YZUL-10-4 立式振動電機(jī)。振動盤機(jī)體：是該機(jī)主要部分，形狀像個“大火鍋” 組成一個環(huán)行槽。槽內(nèi)壁鑲有粘貼牢固、耐磨且具有彈性、表面平整的橡膠襯里。拋光介質(zhì)和產(chǎn)品放在其中。機(jī)座：是個兩端帶法蘭圓筒。下法蘭有地腳螺孔，是全機(jī)的支撐部分。整個機(jī)體靠彈簧座落在上面。其上開有一孔為調(diào)整偏重鐵和裝拆電機(jī)之用。電機(jī)：是該機(jī)振源。牢固地與機(jī)體連接在一起。通常用的是4極電機(jī)。從上往下看逆時針方向旋轉(zhuǎn)。因為是在惡劣的振動條件下工作，所以必須是專用的特殊電機(jī)。其軸承和線圈甚至接線盒都要適應(yīng)強(qiáng)烈的振動。電機(jī)上下端伸出軸固定兩個偏重鐵， 當(dāng)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生足夠的激振力矩。振動彈簧：組成振動系統(tǒng)最基本的參量是振體的質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)和恢復(fù)力(恢復(fù)力矩) ，該振動系統(tǒng)恢復(fù)力(恢復(fù)力矩)就是由彈簧提供的。彈簧為圓柱壓力彈簧，其制造材料有60Mn、50CrVA等。經(jīng)熱處理后，硬度為HRC=45~50，旋向一般為左旋。一定數(shù)量的彈簧均勻排列在機(jī)座法蘭上。蝸輪蝸桿減速器：蝸輪蝸桿減速機(jī)是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)是：1、機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、體積外形輕巧、小型高效；2、熱交換性能好、散熱快；3、安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于維護(hù)檢修；4、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小、經(jīng)久耐用；5、使用性強(qiáng)、安全可靠性大；那么，坯體是如何被拋光的呢，通電后，電機(jī)帶動偏重鐵旋轉(zhuǎn)，由于上下偏重鐵重心不平衡產(chǎn)生的偏心力矩作用于機(jī)體，使機(jī)體產(chǎn)生振動，進(jìn)而帶動機(jī)體內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動，通過介質(zhì)的沖擊和磨擦作用坯體被拋光。介質(zhì)以螺旋軌跡，繞機(jī)體中心逆時針旋轉(zhuǎn)，如圖2-2。10圖 2-2 磨料運(yùn)動軌跡圖2.2 振動研磨機(jī)的運(yùn)動機(jī)理實際的拋光機(jī)作為一個振動系統(tǒng)是很復(fù)雜的，為便于分析，系統(tǒng)是否可簡化為最簡單的力學(xué)模型：如圖2-3所示的質(zhì)量彈性系統(tǒng)。m為質(zhì)量，K為彈簧常數(shù)。該系統(tǒng)具有兩個自由度。振動位置需要兩個坐標(biāo)Z ， 才能確定，Z表示振體的質(zhì)?心，C 在鉛垂軸上的坐標(biāo)， 則表示振體在水平方向相對質(zhì)心的轉(zhuǎn)角。系統(tǒng)的振?動是由上下垂直運(yùn)動和水平扭擺振動合成的結(jié)果圖 2-3 質(zhì)量彈性系統(tǒng)模型振動理論指出：在簡諧干擾力作用下，受迫振動也是簡諧運(yùn)動。振動的頻率與干擾力的頻率相同。田電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，即頻率不變；偏重鐵固定后，振幅也不變，電機(jī)帶動偏重鐵的振動是簡諧振動。所以拋光機(jī)的振動為簡諧振動。振動頻率按振源電機(jī)的頻率進(jìn)行。即 14026nfHz?決定振動程度有兩個主要因素；1) 上下偏振塊之間的相位角。相位角指從上俯視兩偏鐵之間的夾角，我們通過觀察三項實驗說明問題吧。11a) 把兩偏重鐵調(diào)到同一方向，即相位角為0。這時槽內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動的垂直分量很小，而水平運(yùn)動分量很大，循環(huán)運(yùn)動很快。b) 相位角從 0~90°逐漸加大，介質(zhì)運(yùn)動的垂直分量隨角度增大而增大；相應(yīng)的水平分量逐漸減??； 運(yùn)動軌跡為螺旋線。c) 相位角從90°。這時，運(yùn)動的水平分量很小，而垂直分量很大。這種現(xiàn)象可稱為“噴流運(yùn)動”。上述試驗可解釋為：當(dāng)上下偏重鐵相位角為0°時，由上下偏重鐵引起的諧振同相；相位角在0~90 °范圍變化時，則兩個諧振相位差也在0~90°之間變化。介質(zhì)的運(yùn)動就是兩個諧振運(yùn)動合成的結(jié)果。2) 上下偏重鐵距系統(tǒng)重心C的距離。即對重心C產(chǎn)生的力矩。據(jù)英國資料介紹，下邊的偏重鐵決定垂直分量運(yùn)動程度；上邊的偏重鐵決定水平分量運(yùn)動程度。從圖中我們可以看出上邊的偏重鐵距重心近，下邊的偏重鐵距重心遠(yuǎn)。但是機(jī)器裝好后，上下偏重鐵距重心的距離也就確定了，不能隨便調(diào)整，實際使用中都是通過增減上下偏重鐵的重量，來調(diào)整對重心的力矩，也就是調(diào)整振幅的。由上述分析可知，使用拋光機(jī)有個選擇最佳相位角問題。試驗表明，對于最大部位尺寸太小不同的被拋光物體，要采用相應(yīng)的偏重鐵相位角才能滿足拋光工藝要求，即使拋光介質(zhì)在槽內(nèi)運(yùn)動一周過程中，露出拋光的次數(shù)為1~2次。再談?wù)剴伖饨橘|(zhì)。拋光機(jī)適用于骨灰瓷、硬質(zhì)瓷、高長石瓷、高石英瓷及紫砂制品等。介質(zhì)硬度要因瓷而異，一般說介質(zhì)硬度應(yīng)高出被拋光物體硬度10%左右。介質(zhì)過硬，會使被拋光物體表面劃出痕跡；過軟則介質(zhì)易損耗。常用的介質(zhì)有石英碴、碎瓷片等。骨灰瓷為瓷質(zhì)軟，其介質(zhì)為正方體小硬木塊和小的三棱柱形瓷塊混合使用，各為50%。此外，介質(zhì)的形狀、規(guī)格尺寸及介質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的深度也很有講究，在此不一一贅述。最后要說明的是：拋光機(jī)在起動和停車的片刻，機(jī)體會以超過臨介振相的頻率作過幅的振動，因此在未裝入足夠的介質(zhì)前，決不能空載啟動電機(jī)。12第 3 章 蝸輪蝸桿減速器設(shè)計3.1 電動機(jī)的選擇（1）選擇電動機(jī)的類型按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V。（2）選擇電動機(jī)的功率電動機(jī)所需的功率 /dwP??式中 —工作機(jī)要求的電動機(jī)輸出功率，單位為Kw；d—電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率；?—工作機(jī)所需輸入功率，單位為 Kw；wP輸送機(jī)所需的功率輸送機(jī)所需的功率 /10WwPFv??=1200×1.5/1000×0.8=2.25Kw電動機(jī)所需的功率 /dwP??= =0.99×0.99×0.8×0.99×0.99≈0.76?聯(lián) 軸 蝸 軸 聯(lián)=2.25/0.76=2.96kWdP查表，選取電動機(jī)的額定功率 =4kw。cdP（3）選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)曲軸轉(zhuǎn)速為60~120 r/min，暫定轉(zhuǎn)速為80r/min，由表推薦的傳動比的合13理范圍，取蝸輪蝸桿減速器的傳動比 ，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：'104i?:(104)8032/mndni r???:符合這范圍的電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速有1000、1500、3000 r/min 四種，現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速1000 r/min和1500 r/min兩種常用轉(zhuǎn)速的電動機(jī)進(jìn)行分析比較。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格、傳動比及市場供應(yīng)情況，選取比較合適的方案，現(xiàn)選用型號為Y112M—41. 確定傳動裝置的傳動比及其分配減速器總傳動比及其分配：減速器總傳動比 /140/8mwin??式中 —傳動裝置總傳動比i—工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位 r/minwn—電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，單位r/minm2. 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)（1）各軸的輸入功率軸I 2.960.92.Pkw?????聯(lián) 軸軸II 21 08.7? ?蝸 聯(lián) 軸（2）各軸的轉(zhuǎn)速電動機(jī)： 40/minmnr?軸I： 1軸II： 2140/8/innri（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸： 950/9502.6/149.3ddmTPnNm????軸I： 11/./?軸II： 2278.14上述計算結(jié)果匯見表3-1表3-1傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)輸入功率 轉(zhuǎn)速n 輸入轉(zhuǎn)矩 傳動比 效率 ?電動機(jī)軸 2.96 1440 19.631 0.98軸I 2.9 1440 19.23軸II 2.27 80 270.9818 0.7843.2 傳動零件的設(shè)計計算3.2.1 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計一.選擇蝸輪蝸桿類型、材料、精度根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）蝸桿材料選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬45~50HRC。蝸輪齒圈材料選用 ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造，滾銑后加載跑合，8級精度，標(biāo)準(zhǔn)保證側(cè)隙c 。二.計算步驟1.按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計設(shè)計公式 ≥ mm21md??223.5ehzKT???????選 ， ：1z2查表7.2取 ，1?21240358nZ?在30～64之間，故合乎要求。2z初估 0.??（2）蝸輪轉(zhuǎn)矩 ：2T619.51.980.2/1476950Ti Nm????（3）載荷系數(shù)K：因載荷平穩(wěn)，查表7.8取K=1.1 15（4）材料系數(shù)ZE查表7.9， 156ZEMPa?（5）許用接觸應(yīng)力 0[]H?查表7.10， 0[]2p76815.891n????7770NZ0[][]26H Mpa?（6） ：21md??2 22123.53.511.769030.7ehzKT m??????????????????（7）初選 的值：1,d查表7.1取m=6.3， 63m 21502.7??（8）導(dǎo)程角 16.3tan.zd??rct0.2??（9）滑動速度 sv163140.84/60cocos.sdnv ms????????（10）嚙合效率由 ，查表得4.8/svms?16v??????1tantan.30.2/3.896??????16（11）傳動效率 ?取軸承效率 ，攪油效率20.9?30.98??1386.7????2.512./143018Ti Nm??（12）檢驗 的值21md=1.1×301183× =1323＜2500.47??21223.ehzK????????23.560???????原選參數(shù)滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求2.確定傳動的主要尺寸 1126.3,,,35mdZ??(1)中心距a????126.41.7zm??(2)蝸桿尺寸分度圓直徑 1d163?齒頂圓直徑 a12(632.)75.6aadhm???齒根圓直徑 1f1 (104.8ff??導(dǎo)程角 右旋tan.0947???軸向齒距 1368xPmm???齒輪部分長度 1b2(.)53z??取 105?(3)蝸輪尺寸分度圓直徑 2d226.3520.mzm???齒頂高 ah17齒根高 *2()(10.2)637.5fahcmm????齒頂圓直徑 d2ad2512.6dh?齒根圓直徑 f *2().8f ac?導(dǎo)程角 右旋tan1.30947???軸向齒距 2.16.39.7xPmm???蝸輪齒寬 2b1.580abd齒寬角 2sin(/)/.??蝸輪咽喉母圓半徑 2394garm?(4)熱平衡計算①估算散熱面積A1.751.75240.30306a???????????????②驗算油的工作溫度t室溫 ：通常取 。02?散熱系數(shù) ：sK20/()sWmC???＜80℃????101.87.92051.6isPtt CkA???????????????油溫未超過限度(5)潤滑方式根據(jù) =4.84m/s，查表7.14，采用浸油潤滑，油的運(yùn)動粘度sv6240351/cVms????幾何尺寸計算結(jié)果列于下表：計算公式名 稱 代號蝸桿結(jié) 果18中 心 距 a=a??2zqm?a=141.75傳 動 比 i 1/i?i=17.59蝸桿分度圓柱的導(dǎo)程角?arctnzq? 1.3???蝸桿軸向壓力角 1x?標(biāo)準(zhǔn)值 120x??齒 數(shù) 1Z 1z?分度圓直徑 dqmd?1 63d齒頂圓直徑 1a??2?a .751a齒根圓直徑 f 4.1?f 48f?蝸桿螺紋部分長度 1b??120.6zm??105b計算公式名 稱 代號蝸輪結(jié) 果中 心 距 a=a??2zqm?a=141.75傳 動 比 i 1/i?i=17.59蝸輪端面壓力角 2t?標(biāo)準(zhǔn)值 20t???蝸輪分度圓柱螺旋角????o1.3??齒 數(shù) 2Z21Ziz25Z?分度圓直徑 dmd?0.d齒頂圓直徑 2a??2?za 236a19齒根圓直徑 2fd??4.22??zmdf 205.38fd?蝸輪最大外圓直徑 2eae5.12??7.62a3.3 軸的設(shè)計3.3.1 蝸輪軸的設(shè)計（1）選擇軸的材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度HBS=230，強(qiáng)度極限 ，由表查得其許用60BMpa??彎曲應(yīng)力 ，查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》（表10-1、10-3）1[]5bMpa???（2）初步估算軸的最小直徑取C=120，得 ≥=120× =36.32mmmind32.780根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》表11.5，選 1d?（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計①軸上零件的定位、固定和裝配單級減速器中，可將齒輪按排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，周向固定靠平鍵和過渡配合。兩軸承分別以軸肩和套筒定位，周向則采用過渡配合或過盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩軸向定位,右面用軸端擋，圈軸向固定.鍵聯(lián)接作周向固定。軸做成階梯形，左軸承 從做從左面裝入，齒輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器依次右面裝到軸上。②確定軸各段直徑和長度I段 138dm?170Lm?II段選30208型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度為19.75mm。故II段直徑。240III段考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁、軸承端蓋與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，則取套筒長為42mm。故 ， 。340Lm?345d20IV段 ，450dm?48LV段 ，2h?56m?VI段 ，669VII段 ，7240d?72L（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度① 繪出軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖(a) 圖②繪出軸的受力簡圖(b)圖③繪出垂直面受力圖和彎矩圖(c )圖1749.821.6aTFNd???23.02.5ttan9.1tan3.8rFN??????軸承支反力： 16.940RAV3.8.5.82RBVr????計算彎矩：截面C 右側(cè)彎矩： 079521cvRBVLMFNm???截面C 左側(cè)彎矩： 694032A??④繪制水平面彎矩圖(d)圖軸承支反力： 3.1.52tRAHBFN??截面C 處的彎矩： 462.60CRAHLMm???⑤繪制合成彎矩圖(e )圖222.795.3.79cCVHN???????2036???21⑥繪制轉(zhuǎn)矩圖(f)圖 6659.5109.5104./8.61086PT Nmn?????????⑦繪制當(dāng)量彎矩圖(g)圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，取0.6，截面C處的當(dāng)量彎矩為 ????2 2223.790.65831.6EMT???????:MecTM`CMCMCHFtFRAV FABHFaFrMCVM`CVFABHFRAVTBA Ft FrFa132267(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)22圖3.2 低速軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩(a)軸的結(jié)構(gòu)與裝配 (b)受力簡圖 (c)水平面的受力和彎矩圖(d)垂直面的受力和彎矩圖 (e)合成彎矩圖 (f)轉(zhuǎn)矩圖 (g)計算彎矩圖3.3.2 蝸桿軸的設(shè)計(1)選擇軸的材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度HBS=230，強(qiáng)度極限 ，屈服極限650BMpa??，彎曲疲勞極限 ，剪切疲勞極限 ，對稱循360sMpa??130Mpa???1??環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力 。[]6b(2) 初步估算軸的最小直徑最小直徑估算 ，取33min2.91015.4pdc????min20d?(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑d=40mm，初選軸承型號為30208圓錐滾子軸承（GB/T297—94），采用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，其中，齒根圓直徑，分度圓直徑 ，齒頂圓直徑 ，長度尺寸根147.8fm?163dm?175.6adm?據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計，校核的方法與蝸輪軸相類似，經(jīng)過具體的設(shè)計和校核，得該蝸桿軸結(jié)構(gòu)是符合要求的，是安全的。23第 4 章 軸承的選擇和計算4.1 蝸輪軸的軸承的選擇和計算按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步選用30208（GB/T297—94）圓錐滾子軸承，內(nèi)徑d=40mm,外徑 D=80mm， B=20mm.（1）計算軸承載荷① 軸承的徑向載荷 軸承A： 22246.51.94.5AHAVRN????軸承B： 086BB② 軸承的軸向載荷軸承的派生軸向力 .RSctg??查表得：30208軸承 15°38′32″所以， 17.30.8532ASNt???.9.1BRctg???無外部軸向力。因為 ＜ ，軸承A被“壓緊”，所以，兩軸承的軸向力為SB17.3ABN??③ 計算當(dāng)量動載荷由表查得圓錐滾子軸承30208的 0.4e?取載荷系數(shù) ，1.2pf?軸承A： ＜e73.49.5AR取X=1，Y=0，則 ()1.2(49.50).48rAPAfXRYN??????24軸承B： ＜e17.30.25689BAR?取X=1，Y=0，則 ()1.2(68.90)2.7rBPBfXRYAN?????按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選用30208圓錐滾子軸承（GB/T297 —94），經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。具體的校核過程略。4.2 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸(1) 箱座（體）壁厚： = ≥8，取 =15；?0.43a??(2) 箱蓋壁厚： =0.85 ≥8，取 =12；11(3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度： ， ；1.52.b?2.537.b??(4) 地腳螺栓直徑及數(shù)目：根據(jù) =154.35，得 ，取a03616fda?=18,地腳螺釘數(shù)目為 4個；fd(5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑： 10.754fd??(6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑： =9～14.4，取 =12；2(~.6)fd2d(7) 表2.5.1軸承端蓋螺釘直徑：高速軸 低速軸軸承座孔（外圈）直徑100 130軸承端蓋螺釘直徑 3d12 16螺 釘 數(shù) 目 6 6(8) 檢查孔蓋螺釘直徑：本減速器為一級傳動減速器，所以取 =10；4d(9) 軸承座外徑： ，其中 為軸承外圈直徑，23(5~.)Dd??D把數(shù)據(jù)代入上述公式，得數(shù)據(jù)如下：高速軸： ，取 ，280(.)140?2140?低速軸： ，取 ；15~69~8???925(10) 表2.5.2螺栓相關(guān)尺寸： 18fd?14d?21d?锪孔直徑 0D36 30 26至箱外壁的距離 24 20 18至凸緣邊緣的距離 20 18 16(11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離： 以 螺栓和 螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近，S1d3一般取 ；2SD?(12) 軸承旁凸臺半徑： ，根據(jù) 而得；120Rc?1(13) 軸承旁凸臺高度： 根據(jù)低速軸軸承外徑 和 扳手空間 的要求，由h2D1d1c結(jié)構(gòu)確定；(14) 箱外壁至軸承座端面的距離：，取 ；125~8205~8470Lc?????48L?(15) 箱蓋、箱座的肋厚： ＞0.85 ，取 =12， ≥0.85 ，取 =14；1m1?1m?(16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離： ≥ ，取 =16；?1(17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角：鑄造斜度 =1：10，x過渡斜度 =1：20，鑄造外圓角 =5，鑄造內(nèi)圓角 =3。y0RR26第 5 章 其他零件設(shè)計5.1 鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核5.1.1 高速軸鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核高速軸采用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，因此無需采用鍵聯(lián)接。5.1.2 低速軸與蝸輪聯(lián)接用鍵的選擇和強(qiáng)度校核(1) 選用普通平鍵（ A型）按低速軸裝蝸輪處的軸徑d=50mm，以及輪轂長 ，8lm?查表，選用鍵16×10×76 GB1096—2003。(2) 強(qiáng)度校核鍵材料選用45鋼，查表知 ，鍵的工作長度[]10~2pMPa??， ，按公式的擠壓應(yīng)力7610lLbm???95hkm332586.278.16pTakld????＜ ，故鍵的聯(lián)接的強(qiáng)度是足夠的。[]5.2 聯(lián)軸器的選擇和計算5.2.1 高速軸輸入端的聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩 查表取 有 ，查caATK?1.5A?1.538467.9caATKNm??:表選用TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器，材料為35鋼，許用轉(zhuǎn)矩 ，許用轉(zhuǎn)[]2T?速 ，標(biāo)記：LT5聯(lián)軸器30×50 GB4323—84。[]460/minnr選鍵，裝聯(lián)軸器處的軸徑為20mm，選用鍵8×7×45 GB1096—79，對鍵的強(qiáng)度進(jìn)行校核，鍵同樣采用45鋼，有關(guān)性能指標(biāo)見（2.6.2），鍵的工作長度 ， ，按公式的擠壓應(yīng)力286lLb???632hkm?27＜ ，合格。所以高速級選用的332108.46108.42pTMPakld?????[]p?聯(lián)軸器為LT5 聯(lián)軸器30×50 GB4323—84，所用的聯(lián)結(jié)鍵為 8×7×45 GB1096—79。5.2.2 低速軸輸出端的聯(lián)軸器根據(jù)低速軸的結(jié)構(gòu)尺寸以及轉(zhuǎn)矩，選用聯(lián)軸器LT8聯(lián)軸器50×70 GB4323 —84，所用的聯(lián)結(jié)鍵為10×8×50 GB1096—79，經(jīng)過校核計算，選用的鍵是符合聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度要求的，具體的計算過程與上面相同，所以省略。5.3 減速器的潤滑減速器中蝸輪和軸承都需要良好的潤滑，起主要目的是減少摩擦磨損和提高傳動效率，并起冷卻和散熱的作用。另外，潤滑油還可以防止零件銹蝕和降低減速器的噪聲和振動等。本設(shè)計選取潤滑油溫度 時的蝸輪蝸桿油，蝸輪采用浸油潤滑，浸油40tC??深度約為h1≥1個螺牙高，但油面不應(yīng)高于蝸桿軸承最低一個滾動體中心。 28致謝兩個月的畢業(yè)設(shè)計時間匆匆而過，在老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助下，我如期順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。在此，我對老師及幫助過我的同學(xué)致以誠摯的謝意！畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)課程的一個重要環(huán)節(jié)，它可以讓我們對大學(xué)四年所學(xué)所知所見綜合的系統(tǒng)的應(yīng)用和實踐，并在前幾次課程設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的理論知識。通過畢業(yè)設(shè)計把所學(xué)相關(guān)課程（如機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料等）中所獲得的理論知識在設(shè)計實踐中加以綜合運(yùn)用，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來。而且，本次畢業(yè)設(shè)計是我首次進(jìn)行完整綜合的機(jī)械設(shè)計的實戰(zhàn)演練，它讓我樹立了正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)了我對機(jī)械工程設(shè)計的獨(dú)立工作能力，讓我具有了初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確定傳動方案的能力，為我今后的設(shè)計工作打了良好的基礎(chǔ)。通過畢業(yè)設(shè)計，還提高了我的計算和 AutoCAD 制圖能力；我能夠比較熟悉地運(yùn)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范；熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如 GB、JB 等） ，獲得了一個工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。在這即將畢業(yè)的時刻，我要特別感謝院領(lǐng)導(dǎo)和老師的關(guān)心支持。是你們的辛勤勞動和無私奉獻(xiàn)使我能夠認(rèn)認(rèn)真真的作完畢業(yè)設(shè)計，更是你們的關(guān)心和教導(dǎo)使我順利完成大學(xué)的學(xué)業(yè)。你們所從事的職業(yè)是太陽底下最光榮的。十年樹木，百年樹人。作為人類靈魂的工程師，我為你們感到驕傲！我也要感謝和我共同走過這風(fēng)雨兼程的學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們。是你們的支持和幫助，使我勇往直前，永不后退。我們朝夕相處，榮辱與共。通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅使我對以前所學(xué)的知識進(jìn)行了一次綜合應(yīng)用，而且也使我明白了作為一名機(jī)械設(shè)計師應(yīng)具備的基本素質(zhì)。除了扎實的專業(yè)知識以外，認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)也是必不可少的要素?？傊@次畢業(yè)設(shè)計使我收益非淺，可以說，它將對我以后的學(xué)習(xí)，工作產(chǎn)29生很大的影響。最后，再次對老師表示感謝！同時，也對學(xué)校里的關(guān)心我們的領(lǐng)導(dǎo)表示誠摯的謝意。參考文獻(xiàn)[1] 孫恒.機(jī)械原理 [M]七版 .北京：高等教育出版社，2006.5[2] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計[M]八版.北京：高等教育出版社，2006.5[3] 王愛珍.機(jī)械工程材料[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.2[4] 黃健求.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.11[5] 鄭修本.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.5[6] 吳宗澤，羅圣國 . 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M]. 北京：高等教育出版社，2006.5[7] 孔慶華，母福生 . 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：同濟(jì)大學(xué)出版社，2008.9[8] 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