珩磨柴油機機體缸孔專機設計主軸箱部分

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1、遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 第一章 緒論 1.1珩磨的工藝特性 珩磨是切削的一種特殊形式。它是用顆粒很細的油石(也稱磨條)和適當?shù)睦鋮s液，利用可漲縮的磨頭，使油石對被加工件作綜合運動(旋轉(zhuǎn)和往復)，來加工圓柱內(nèi)表面的一種精整加工方法。 珩磨用的工具叫做珩磨頭，呈圓柱形，實際生產(chǎn)中，珩磨圓柱外表面時，偶而也有采用外珩磨頭的，不過它的結構復雜，操作困眠加工效果比較差。珩磨圓柱內(nèi)表面的珩磨頭一般以鉸接形式與機床主軸相聯(lián)結。它的四周平均分布者幾塊油石。工作時，機床主軸帶著它在孔內(nèi)不斷地作旋轉(zhuǎn)和往復運功。通過珩磨頭內(nèi)部的機構，控制油石漲縮。當油石漲開時，就磨削金屬。珩磨頭作旋轉(zhuǎn)和往復運動時

2、，油石表面的磨粒沿零件加工表面不斷地來回運動，一會兒向左，一會兒向右。磨粒在零件表面這樣運功的結果，形成了一條條螺旋形的曲線。當珩磨頭向上運動時，得到的是右螺旋線，向下運動對，得到的是左螺旋線。左右螺旋線交叉重疊的結果，在零件表面形成了復雜的網(wǎng)狀細紋，這種網(wǎng)狀細紋的表面光潔度很高，可以達到GBl031—68所規(guī)定的V8---Vl 2。當具有這樣光潔表面的零件工作時，它的網(wǎng)狀細紋可以擋住潤滑液，使零件的接觸表面形成很好的液體摩擦，從而得以減輕零件運動表面的磨損。 隨著機械制造業(yè)的高速發(fā)展，對零件的加工質(zhì)量要求越來越高，不但要求有很高的精度，而且要求有良好的表面光潔度，因為珩磨工藝有上述許多優(yōu)點

3、，所以越來越被人們歡迎，并廣泛地被應用在汽車、拖拉機、船舶、航空和機器制造的各個部門中。例如汽車、拖拉機發(fā)動機的氣缸、缸套、連桿、液壓作動筒、千斤頂和液壓閥殼體、花鍵孔、齒輪、圓柱外表面以及各種等徑管子和炮膛等，都采用珩磨來最后修飾被加工零件的表面，以達到精整加工的理想效果。 1.2汽缸套珩磨的技術要點 汽缸套的珩磨質(zhì)量主要取決于珩磨規(guī)范，砂條材料，磨頭的運動軌跡及負荷。 現(xiàn)分述如下： 1.珩磨規(guī)范:磨頭往復運動速度，一般可按其圓周速度的1/3~1/5選取，如磨頭轉(zhuǎn)速在150-180r/min，往復運動速度為80-100mm/r，砂條的壓力一般在4.9MPa 左右，以用手不能轉(zhuǎn)動主軸，

4、而能在軸線方向上下移動為宜。 2.砂條材料的選擇：目前常見的砂條材料有碳化硅和氧化鋁，前者可珩磨鑄鐵類汽缸套，后者可珩磨鋼質(zhì)汽缸套。一般粗磨時選用硬度為中軟，粒度為80—240粒(視磨削量大小而定)；精磨則選用軟砂條，其粒度為300-4000磨條的長度可選為汽缸套長度的1/2~1/3。 3.磨頭的往復行程:珩磨砂條伸出汽缸套上、下口之外的長度，應不大于砂條全長的1/3，不小于1/5，因為伸出量太大，易使汽缸套出現(xiàn)喇叭口;伸出量太小，易出現(xiàn)腰鼓形。 4.珩磨時用煤油或柴油作冷卻劑，以便散熱，并沖去鐵屑，提高街磨質(zhì)量。 為了提高珩磨質(zhì)量，還可用硫酸銅磨缸法，其方法如下： (1)將汽缸套珩

5、磨到修理尺寸時，取下磨頭上的砂條，換上毛氈條，然后將毛氈條浸以香蕉水，放在汽缸套內(nèi)轉(zhuǎn)動數(shù)周。以除去缸壁上的油污。 (2)將硫酸銅溶液(每升水中含硫酸銅300-400g)滴在氈條上少許，珩磨1分鐘左右，待被置換的銅均勻地覆蓋在汽缸套內(nèi)表面上時，再用堿水沖下多余的硫酸銅，以防腐蝕。用此法磨過的汽缸套，內(nèi)徑尺寸沒有變化，表面為紫銅色。能提高汽缸套內(nèi)表面質(zhì)量，改善汽缸套與活塞及活塞環(huán)的磨合性能延長使用壽命。 第二章 方案確定 2.1總體方案的確定 在機床諸多零件中，主軸箱和主軸箱前蓋與機床密切相關，是機床的重要組成部件。主軸箱是選用通用零件，按專用要求設計的，所以是機床設計過程

6、中工作量較大的零部件之一。就主軸箱設計來說，工作量主要集中在傳動系統(tǒng)的設計上。由于通常采用一根動力軸帶動多根主軸的工作方式，因此各傳動軸必須設法在有限的標準箱體空間中找到適宜的分布位置。本設計中采用兩級傳動，軸的分布相對簡單，其分布必須保證各軸的轉(zhuǎn)速、旋向、強度和剛度。 制定工藝方案是設計組合機床最重要的一步。工藝方案制定得正確與否，將決定機床能否達到“體積小，重量輕，結構簡單，使用方便，效率高，質(zhì)量好”的要求。為了使工藝方案制定得合理、先進，必須從認真分析被加工零件（或同類零件)圖紙開始，深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求，定位、夾緊方式，工藝方

7、法和加工過程所采用的刀具、輔具，切削用量情況及生產(chǎn)率要求等，分析其優(yōu)缺點，總結設計，制造，使用單位和操作者豐富的實踐經(jīng)驗，以求理論緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，從而確定零件在組合機床上完成的工藝(工序)內(nèi)容及方法，決定刀具種類、結構型式、數(shù)量及切削用量等。 在選定工藝方案并確定機床配置型式、結構方案基礎上進行方案圖紙的設計。這些圖紙包括加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)中計算久統(tǒng)稱‘三圖一卡”設計。通常在總體設計過程中，應對機床的具體方案有所考慮，畫出夾具方案草圖(尤其對比較復雜的機床)，并初定出多軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。 2.2結構方案的確定 根據(jù)選定的

8、工藝方案確定機床的配置型式，并定出影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構方案。既要考慮能實現(xiàn)工藝方案，以確保零件的加工精度、技術要求及生產(chǎn)率又要考慮機床操作方便可易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。 以上兩個步驟是十分重要的。對于同一個零件的加工可能會有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定采取哪種方案時決不能草率，要全面地看問題綜合分析各方面的情況，進行多種方案對比，從中選擇最佳方案。 本主軸箱為兩級傳動，因此結構簡單明了。其中主要考慮的應該是主軸箱機床上的定位，因為加工汽缸的精度位置要求的原因定位要準確無誤。本主軸箱的定位是用兩根光滑的導軌來實現(xiàn)的。導軌定位在機床主體上，實

9、現(xiàn)了加工的位置要求。主軸箱內(nèi)為一級傳動，為花鍵軸和齒輪的嚙合傳動。主軸箱的體內(nèi)為了防油的泄露有防油元件----擋油盤和毛粘油封。他們能起到減少泄露的用途。主軸箱離機床主體的距離要依汽缸的尺寸而定，本機床為單一加工用途所以主軸箱的前后距離不變，只實現(xiàn)上下的運動。電機的位置在機床床身的上方，他與花鍵軸的嚙合給主軸箱以動力。為了使花鍵軸的位置定位不變用的是上下兩個軸承定位。 組合機床標準主軸箱主要由箱體類零件、主軸、傳動軸、齒輪和一些專用的附加機構組成。這些零件的通用化程度很高,在某種程度上，可以把主軸箱的設計視為從幾類、數(shù)千個通用件、標準件中選取模塊,進行積木式的搭配，組成各種合理的、符合主軸轉(zhuǎn)

10、速要求的傳動路線,使主軸獲得必要的動力。對于主軸箱傳動系統(tǒng)不同設計方案的評價，一般認為在滿足主軸強度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，綜合考慮以下幾個因素：(1)力求使傳動軸的齒輪數(shù)量及規(guī)格盡可能少；(2)選擇最佳傳動比組成傳動鏈；(3)避免主軸帶動主軸；(4)粗加工主軸的齒輪應盡可能靠近前支承；(5)剛性鏜削主軸上的齒輪取適當?shù)姆侄葓A直徑。對以上每個因素的作用，我都可以作出定量分析，給出明確的優(yōu)化取值范圍,但對稍微復雜的傳動系統(tǒng)，以上各因素的交互作用和影響常?；ハ嗝?，設計方案是它們綜合作用的結果，因此，對各種設計方案不能作定量評價。 具體的加工結構設計是這樣的：在主軸箱中有花鍵軸的軸套與齒輪嚙

11、合，花鍵軸是不能直接于齒輪嚙合，由于主軸箱的上下運動所以怎樣保證花鍵軸的嚙合也要考慮。初步設計是這樣的，由于軸套可以與花鍵上下運動且還可以把動力傳給軸套，這樣就可以把花鍵軸與齒輪的嚙合位置固定，在主軸箱里固定軸套的位置，這樣即可以保證嚙合，也可以保證上下的運動。 2.3加工參數(shù)的確定 珩磨是用顆粒很細的油石和適當?shù)那邢饕簛砑庸すぜ膬?nèi)孔或外表面的一種金屬切削方法，它是采用三塊平板互研的原理加工出精密的表面。工作時，珩磨機主軸帶動珩磨頭，在工件的孔內(nèi)不斷地做旋轉(zhuǎn)和往復運動，使油石沿徑向逐漸張開來切削金屬。如今珩磨加工不再是只用于減小表面粗糙度值的最終精加工法，也可廣泛地用于切除一定余量的中間

12、工序中。它已成為一種使工件能夠達到高精 度、低表面粗糙度值、高壽命、高效率切削的有效加工方法。切削速度V是由珩磨頭旋轉(zhuǎn)(圓周)速度（V旋)和往復速度(V注)合成的。它影響到工件表面質(zhì)量和加工生產(chǎn)率，但是對表面粗糙度值的影響，卻隨著材料的不同而有所差異。珩磨有色金屬時，如鋁合金材料，旋轉(zhuǎn)速度增加，工件表面粗糙度值也就減小。相反，往復運動增加，表面粗糙度變差。加上灰鑄鐵時，旋轉(zhuǎn)速度和往復速度的增加，均有利于表面粗糙度值減小。加工鋼件時，珩磨頭旋轉(zhuǎn)速度的允許變化范圍很小，僅在臨界速度以下時，旋轉(zhuǎn)速度的增加才會使工件表面粗糙度相應地得到改善。而往復運動速度增加時，則不論何種牌號的鋼材，表面粗糙度都會

13、變壞。加工球墨鑄鐵時，切削速度不宜過高。 珩磨材料 材料硬度 /HB 切削速度 v/(m﹒min-1) 旋轉(zhuǎn)速度 v旋/(m﹒min-1) 往復速度 v往/(m﹒min-1) 灰口鑄鐵 170～223 50～60 40～80 11.4～20 調(diào)質(zhì)鋼 307 28～30 21.6～12.8 6～20.5 球磨鑄鐵 320 23～40 24～36 6～12 鋁合金 50～70 47.2 3.5 這里珩磨頭旋轉(zhuǎn)運動速度可按下列公式計算 =108m/min 式中D------被加工工件的直徑，mm n------珩磨頭主軸轉(zhuǎn)速，r

14、/min 液壓往復運動的珩磨機其往復速度可按下列公式計算 =56m/min 主軸往復次數(shù)，雙行程/min L1-------行程長度，mm 換向系數(shù)，根據(jù)機床具體情況而定，有的機床為3.6。 旋轉(zhuǎn)斜盤式機械往復運動的珩磨機，其往復最大速度計算公式可按下列公式計算 m/min 式中 ----磨頭往復次數(shù)，雙行程/min Ll----磨頭單行程長度，mm 二、切削網(wǎng)紋交叉角 在珩磨加工中，珩磨油石的磨粒在加工面上切削出交又網(wǎng)紋，其網(wǎng)紋形成的角就是切削網(wǎng)紋交叉角。這里上升網(wǎng)紋與水平線形成的角叫切削升角1，下降網(wǎng)紋與水平線形成的角叫切削降角。其形成過程如圖I

15、所示。 ，當（） 切削交叉角對切削用量和油石的磨損量以及表面粗糙度影響較大。從圖(2)中可以看出切削量 隨著切削交叉角的增加而增大，切削交叉角在45度時比切削量最高。切削交叉角再增加時，比切削量又轉(zhuǎn)為降低。從圖2b中可以看出，增加切削交叉角，比磨石減量隨著增加，工件表面粗糙度也隨著變粗。這是因為在珩磨中，珩磨油石靠加工表面粗糙度來修整，保持其銳利才能提高切削量。而油石銳利就必然要磨損。如果切削交叉角為0度，珩磨油石的磨粒順著原來磨出的痕跡進行切削，磨粒磨鈍以后，得不到修整，導致切削效率降低。雖然表面光滑但卻是擠光的。如果切削交叉角為90度，珩磨油石的磨粒垂直于磨出的痕跡

16、切削，使其磨損加大，加工表面粗糙度值高。這時因修整量不大，不僅磨鈍的磨粒迅速脫落，而且使切削量減小。生產(chǎn)實踐證明，當切削交叉角為45度左右時切削量最大。因此在珩磨中，粗加工一般采用45度左右切削交叉角，在精加工中一般采用15度~300度。 三、珩磨速比 珩磨速比= 這也是直接影響工件表面粗糙度的一個重要因素。速比的大小與形成工件表面切削交叉角 (網(wǎng)紋)有直接的關系。珩磨時采用速比不同，在工件表面得到的切削交叉角也就不同。粗珩磨時，采用較大的速比，以獲得較高的生產(chǎn)效率，精珩磨時采用較小的速比，以降低工件表面粗糙度值。珩磨速比一般也要根據(jù)材料不同來選擇(表2)。 四、珩磨的加工余

17、量 珩磨加工余量，由前道工序的加工方法與質(zhì)量和被加工孔的大小及工件材料決定。前道工序加工越精，表面質(zhì)量越好，其加工余量就可少，生產(chǎn)效率也會提高。 加工材料 灰口鑄鐵 1:4～1:5 未淬火鋼 1:1～1:7 淬火鋼 1:8～1:4 有色金屬 1:5～1:20 球墨鑄鐵 2:3～1:4 珩磨前一道工序的加工方法有:拉孔、鉸孔、鏜孔和磨孔等。珩磨余量最少應是珩磨前加工孔精度誤差(包括形狀誤差及表面粗糙度微觀誤差)的總和，加上表面硬層及修整用的必要加工余量。一般是珩磨前加工孔總精度誤差的兩倍以上。粗珩磨占總珩磨余量的2/3--4/5，精珩磨占總珩磨余量的1/

18、5--1/3。 在實際生產(chǎn)中，為防止珩磨加工余量不夠，前道工序余量一般都較大。因此在能保證珩磨質(zhì)量的條件下，盡量減少其加工余量。如果珩磨加工表面粗糙度值0.4的工件，用金剛鏜床完成前道工序，留有0.03—0.04mm余量珩磨即可，最多不要超過0.06mm。用其他加工方法，可根據(jù)其具體情況而定。在大批量生產(chǎn)中一般珩磨余量為0.012--0.07mm，特殊情況亦有達到0.2—0.4mm。小孔珩磨中，尤其是淬火鋼件，其珩磨加工余量一般為0.02—0.03mm，最大不超過0.05mm，一般可根據(jù)表3選擇。 表3 （mm） 被加工

19、孔直徑 珩磨加工余量 鑄鐵 鋼 25～125 0.08～0.1 0.01～0.04 130～175 0.08～0.10 0.020～0.05 300～500 0.12～0.2 0.04～0.06 2.4傳動系統(tǒng)的確定 2.4.1傳動系統(tǒng)的種類和作用 機器的種類很多，其用途和性能也差別很大，但從組成上看大致有三種結構。其基本組成部分是動力機、工作機(也稱工作機構、執(zhí)行機、執(zhí)行機構等、以下統(tǒng)稱工作機)和傳動裝置。當動力機的轉(zhuǎn)速和結構能滿足工作機的要求時，則可將工作機直接裝在動力機上。這是一種結構上最簡單的機器。當動力機的轉(zhuǎn)速雖然能滿足工作機的要求，但結構上不便于

20、將工作機直接裝在動力機軸上則將工作機與動力機分開，中間用聯(lián)鈾器或別的方式聯(lián)接。機械傳動裝置主要由傳動元件(齒輪、帶、鏈等)、軸、軸承和機體等組成，此外，聯(lián)鈾器、離合器、制動器等部件在完成機械能的傳送、停止和控制等方面起到了重要的作用。 2.4.2機床主傳動系統(tǒng)的基本要求： (1)主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍!轉(zhuǎn)速級數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)運動的開停，變速，換向和制動，以滿足機床的運動要求； (2)主電動機具有足夠的功率,全部機構和元件具有足夠的強度和剛度，以滿足機床的動力要求； (3)主傳動的有關結構，特別是主軸組件要有足夠高的精度，抗振性，熱變形和噪聲要小，傳動效率要高，以滿足機床的工作性

21、能要求； (4)操縱靈活可靠，調(diào)整維修方便，潤滑密封良好，以滿足機床的使用要求； (5)結構簡單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟性要求。 圖1機床主傳動的變速方式 第三章 主軸箱零件的設計及計算 3.1軸承蓋的設計 軸承蓋在主軸箱中起到定位的作用，能夠有效的固定軸承的位置，它在設計中是標準件，所以根據(jù)表的要求設計如下： 端蓋1 D=180mm d=+1mm=13mm d=100mm D=D+2.5d=210mm 端蓋1

22、 D=D+2.5d=240mm e =1.2 d=36mm e=e=36mm m由結構確定 D=D-(3----4)mm=176mm D=D-(10---15)mm=170mm b,d由密封尺寸決定 =5---10mm=5mm h =(0.8---1)b=5mm 端蓋2 D=140mm d=11mm D=165mm D=190mm D=136mm D=130mm b=5mm h=5mm 端蓋2 3.2墊圈的設計 墊圈在機械機床上是必不可少的，它是和螺釘一起合用的，起到固緊螺栓和零件的連接，墊圈有普通墊圈和

23、彈簧墊圈，本設計中用的是普通墊圈，它能 更好的起到固緊的作用，更適合在工作環(huán)境差的環(huán)境中。根據(jù)圖可知，它的選擇標準如下： 3.3主軸的設計 軸是組成機械的重要零件之一。它用來安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動，傳遞轉(zhuǎn)短或回轉(zhuǎn)運動，并通過軸承與機架或機座相聯(lián)結。軸與其上的零件組成一個組合體——軸系部件，在軸的設計時，不能只考慮軸本身，必須和軸系零、部件的整個結構密切聯(lián)系起來。 3.3.1軸按受載情況的分類 （1）轉(zhuǎn)軸：支承傳動機件又傳遞轉(zhuǎn)矩，即同時承受彎矩和扭矩的作用。 （2）心鈾：只支承旋轉(zhuǎn)機件而不傳遞轉(zhuǎn)矩，即只承受彎矩作用。心軸又可分為固定心軸工作時軸不轉(zhuǎn)動）和轉(zhuǎn)動心軸

24、（工作時軸轉(zhuǎn)動）兩種。 （3）傳動軸：主要傳遞轉(zhuǎn)矩，即主要承受扭矩，不承受或承受較小的彎矩。 軸的常用材料應用于軸的材料種類很多，上要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強度、剛度和其他機械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝、并力求經(jīng)濟合理，通過設計計算來選擇軸的材料。 軸常用的材料是優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最為常用。不太重要及受載較小的軸可用Q235、Q275等普通碳素結構鋼；對于受力較大，軸的尺寸受限制，以及某些有特殊要求的軸可用合金結構鋼。 3.3.2設計過程 原始條件圖1所示為簡化的機床主軸。其已知參數(shù)為：機床最大加工直徑=350mm，主電機

25、功率P=3KW，最低轉(zhuǎn)速n=300r/min，等公比為中=1.26，分為z= 12級轉(zhuǎn)速，工作時切削力為F=5000N，材料為40Cr。圖示孔徑為d，外徑D，跨距1及外伸長度a?？紤]到最小壁厚以及不削弱主軸剛度的要求，推薦 d/D=0.50---0.60，現(xiàn)取d/D=0.55。 1 估算軸徑及結構設計 當軸的支撐位置和軸所受載荷大小，方向，作用點及載荷種類均以確定，支點反力及彎矩可以求得時，可按彎矩合成的理論進行近似計算。首先，根據(jù)軸的直徑計算公式初步估算直徑： 軸計算截面上的工作應力 （1） 軸的直徑

26、 （2） 式中 M--------軸計算截面上的合成彎矩，Nm; T---------軸計算截面上的扭矩，Nm; P---------傳遞功率，KW n---------轉(zhuǎn)速，r/min; --------根據(jù)扭矩應力變化性質(zhì)而定的校正系數(shù)，扭應力對稱循環(huán)變化時，； Y----------空心軸內(nèi)徑d與外徑d之比，Y= ------許用疲勞應力，MPa 代入（2）式得 d 考慮到安裝張緊裝置需加鍵槽，故將其軸徑增加3%~7%，因此取軸徑為80mm。根據(jù)軸的受力，選取圓錐滾子軸承。

27、裝軸承處的直徑d=110mm，d=90mm，裝齒輪處軸徑d=110mm。 2 軸上受力分析 軸上受力如圖2(a)所示。計算時,通常把軸座置于鉸鏈支座上的梁，軸上零件傳來的力,通常為集中力，其作用點取為零件輪廓寬度的中點。上扭矩則從輪轂寬度的中點算起。軸上支撐反力作用點，根據(jù)軸承的類型和組合確定。如果作用在軸上的各載荷不在同一平面內(nèi)，分解到2個相互垂直的平面上，然后分別求出這個平面內(nèi)的彎矩，再按矢量法求得合成彎矩。 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 齒輪的圓周力 軸承受的彎矩 齒輪的徑向力 （1）在水平平面內(nèi)的支反力（見圖2（b）） 由 得 因此 齒輪的作用力在水平平面的彎矩

28、（見圖2（e）） （1） 在垂直平面的支反力（圖2（e）） (3)由于負載的作用，在支點A和B處的支反力（見圖2（f）） 由 由于負載的作用而產(chǎn)生的彎矩圖如圖（見圖2（g））所示 由于是對稱循環(huán)彎曲應力，故平均應力 根據(jù)安全系數(shù)計算公式 式中 -------45鋼彎曲對稱循環(huán)應力的疲勞極限， -------正應力有效應力集中系數(shù)，查表取=2.52 --------表面質(zhì)量系數(shù)，查表取=1； ---------尺寸系數(shù)，查表取=0.7。 抗扭斷面系數(shù) 剪應力幅 因此， 式中 -------45鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，=155MPa;

29、-------剪應力有效應力集中系數(shù)，查取表=0.92 ---------平均應力折算系數(shù)，查表取=0.21 因此 B截面的安全系數(shù) 查表可?。篬S]=1.3---1.5 故S>[S]。該軸B截面是安全的。 3.4花鍵軸的選擇 花鍵軸產(chǎn)品具有傳遞扭距大、定位準確、導向性好、壽命長、耐高速高溫、承載能力大等特點，質(zhì)量可靠，價格合理，等特點。 在本次設計中，花鍵與花鍵套相嚙合，他們能夠上下運動并且傳遞扭矩，但為了使花鍵套也能在上下運動的過程中也能有效的與齒輪嚙合，在設計時采用了在主軸箱內(nèi)加軸承套的方法來限制花鍵套的相對于齒輪的靜止，這樣齒輪即能受到來至于花鍵的動力，也能保持在加工

30、過程中花鍵套的固定。 本次設計中選用的是直徑為50mm的花鍵軸，它與軸套的配合是可以上下運動的方式。 3.5齒輪的選擇 在齒輪傳動中，輪齒的主要失效形式是齒面點蝕、輪齒折斷和齒面膠合。一般軟齒面(HBS≤350)閉式齒輪傳動，主要失效形式為齒面點蝕，按齒面接觸疲勞強度計算，然后按齒根彎曲疲勞強度校核；硬齒面(HBS≤350)閉式齒輪傳動，按齒根彎曲疲勞強度計算，然后按齒面接觸疲勞強度校驗；開式齒輪傳動或鑄鐵齒輪僅按齒根彎曲疲勞強度設計計算，考慮磨損的影響將模數(shù)加大10%~15%。傳統(tǒng)的設計方法，都是先初選小齒輪的齒數(shù)，再根據(jù)設計公式求出模數(shù)。本文綜合考慮齒輪的齒數(shù)與模數(shù)的選擇，探討直

31、齒圓柱齒輪傳動設計的方法。 3.5.1圓柱齒輪傳動設計步驟： 軟齒面（HBS350）的閉式傳動，一般因齒面點蝕而失效。 1） 按齒面接觸疲勞強度設計公式初步求出a； 2） 確定一對齒輪的參數(shù)與主要尺寸； a 按=初步求出小齒輪直徑d； b 確定模數(shù)m及齒數(shù)z； c 校核齒根強度。 硬齒面（HBS>350）的閉式傳動，主要形式是齒輪彎曲折斷是主要失效形式，設計步驟如下： 1） 按彎曲疲勞強度的設計公式及求出模數(shù)m的取值范圍，取其中符合要求標準魔數(shù)。再求出值。選取(從表一按比計算值稍小的值選取所對應)。 2） 計算一對齒輪的主要尺寸； 3） 校核齒面接觸疲勞強度。 開式齒

32、輪傳動或鑄鐵齒輪的閉式傳動設計步驟按硬齒而閉式傳動的設計步驟的前兩步進行。并將模數(shù)加大10%~15%。 3.5.2傳動比的確定 根據(jù)傳動比的公式得：i =。電動機的輸出轉(zhuǎn)數(shù)為940r/min，主軸輸出轉(zhuǎn)數(shù)為300 r/min，i=940/300=3.1，分為兩極傳動。如設電動機的齒數(shù)為 3.5.3齒面接觸疲勞強度計算 選擇材料，確定齒輪的疲勞極限應力及選擇主要參數(shù) 選擇齒輪材料為： 小齒輪：調(diào)質(zhì)，硬度320-340HBS 大齒輪：調(diào)質(zhì)，硬度280-300HBS 查得；；。 按經(jīng)驗公式，圓整為標準模數(shù)。 取 ， 3.5.4齒面接觸疲勞強度的校核 按公式：

33、式中 分度圓上的圓周力 使用系數(shù)： 。 動載系數(shù)：按式 根據(jù)齒輪的圓周速度，參考選擇齒輪的精度等級為：8-8-7GB10095-1998。 經(jīng)選擇，。 將有關數(shù)值代入得 齒向載荷分布系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù)：按，。 節(jié)點區(qū)域系數(shù)：按，查圖（1-3），。 查得，。 接觸強度計算的重合度及螺旋角系數(shù)： 首先計算當量齒輪 求當量齒輪的端面重合度 ：。按，，，可分別查得，，所以。 按，查圖（1-5），縱向重合度。 按，，，查圖（1-6），。 按以上各數(shù)據(jù)值代入齒面接觸應力計算公式得 計算安全系數(shù)： 式中，壽命系數(shù)：先計

34、算應力循環(huán)系數(shù)： 對調(diào)質(zhì)鋼（允許有一定量點蝕），從圖（1-7）按查得。按查得。 潤滑油膜影響系數(shù)；按照選用30號中級壓型工業(yè)齒輪油，其運動粘度，查圖（1-8），故取。 接觸強度計算的尺寸系數(shù)：查圖（1-9），。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計算公式得 取，。 ，故安全。 3.5.5 齒根彎曲疲勞強度的校核 式中 彎曲強度計算的載荷分布系數(shù) 彎曲強度計算的載荷分配系數(shù) 。 復合齒形系數(shù)：按查圖（1-10），得，。 彎曲強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)：按，查圖（1-11），。 將以上各數(shù)據(jù)代入齒根彎曲應力計算公式得 計算安全系數(shù)： 式中，

35、壽命系數(shù)：對調(diào)質(zhì)鋼，由圖（1-12）按，查得；按，查得。 相對齒根圓角敏感系數(shù)：由圖16.2-23知、。查得，。 相對齒根表面狀況系數(shù)：齒面粗糙度。。 尺寸系數(shù)：查圖（1-13），。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的公式得 得，曲。 及均大于，故安全。 3.6 軸承的選擇 人們常把機床主軸看作機床的心臟，其自身質(zhì)量的好壞直接影響到整個機床的性能。機床主軸-------軸承系統(tǒng)的剛性直接決定了加工工件的精度，表面粗糙度以及機床的切削效率。只有提高機床主軸-----軸承系統(tǒng)的剛性，才能保證被加工工件的精度，并提高生產(chǎn)效率。 滾動軸承尺寸選擇計算依據(jù) 本課題花鍵傳動屬低速傳

36、動，故選軸承旋轉(zhuǎn)情況為低速。查表知主要失效形式為塑性變形，限定負載能力的主要因素為基本額定靜負荷，計算準則按照靜強度計算。 (1).初選軸承型號 由工作條件及軸頸直徑，選圓錐磙子軸承兩個。查表其基本額定靜負荷=35.5kN (2).計算內(nèi)部軸向力 軸承支反力 =3000N。內(nèi)部軸向力 =0.7=2100N (3).計算當量靜負荷 N〈 所選軸承符合要求。 3.7電動機的選擇 3.7.1選擇電機系列 三相交流異步電動機的選用，主要從選用的電動機的功率、工作電壓、種類、型式及其保護電器考慮。由于生產(chǎn)單位用三相電源，故采用三相交流電動機。其中三相異步電動機應用最多，常用Y系列。

37、如下表： 3.7.2電動機的選擇 傳動裝置總效率 ==0.903 式中： ——齒輪嚙合效率 =0.97 （齒輪精度為8級） ——滾動軸承效率 =0.99 所需電動機功率 =2.25（kW） 根據(jù)下表可知Y系列三相異步電動機Y100L2—4型，額定功率=3.0kW，或選Y系列三相異步電動機Y132M—6型，額定功率3.0kW。 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min及1000 r/min兩種方案進行比較，查電機學手冊電動機數(shù)據(jù)，計算出總傳動比。 方案 電動機型號 額定功率/kW 同步轉(zhuǎn)速/(r/min) 滿載轉(zhuǎn)速/(r/mi

38、n) 總傳動比 1 2 Y100L2—4 Y132M—6 3.0 3.0 1500 1000 1440 940 14.77 9.64 比較兩種方案，方案1電動機價格較低，但總傳動比大。為使傳動裝置結構緊湊，決定采用方案2。電動機型號Y132M—6，額定功率3.0kW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速為940r/min。 3.7.3電動機結構形式的選擇。 在不同的工作環(huán)境，應采用不同結構形式的電動機，以保證安全可靠地運行。電動機常用的結構形式有：開啟式、防護式、封閉式和防爆式，如下圖所示。 電動機的結構有臥式和立式2種。立式只用在特殊環(huán)境條件下，如潛水泵

39、等，本機床設計的電動機由于是和花鍵軸直接相嚙合，省去了用皮帶相連的步驟，所以是立式的，方便與花鍵軸的動力傳動。 第四章 主軸箱的裝配圖和加工示意圖 隨著計算機技術的發(fā)展，以CAD技術為基礎的現(xiàn)代設計方法得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。在機械設計課程中引入了CAD技術，采用電子圖板繪圖進行課程設計是使機械設計教學適應現(xiàn)代科學計術發(fā)展的必然要求。用電子圖板繪圖與傳統(tǒng)手工繪圖設計相比有所不同。 4.1 CAXA的特點 （1）電了圖板具有內(nèi)容豐富的標準件圖庫和常用圖形庫，并具有拷貝、平移、塊操作等很強的圖形編輯功能。可以改變傳統(tǒng)的先畫裝配圖。后拆畫零件圖的設計順序．可先構造

40、部分零件圖，并利用電子圖板庫中的回符來組裝裝配圖。用邊畫、邊拆、邊組裝的結構化設汁方法來完成設計。 （2）對于對稱結構，可先畫一部分，再利用鏡像功能畫出對稱部分；相同的零件可利用拷貝功能來復制、提高了繪圖效率。 （3）電子圖板提供了方便的屏幕點捕捉、工具點菜單、三視圖導航、參數(shù)化繪圖和尺寸驅(qū)動等功能、靈活運用這些功能，可以提高繪圖的質(zhì)量和速度。 4.2 CAXA電子圖板設計中的應用 4.2.1機床主軸箱的繪制 機床主軸箱的繪制是有整體到局部的過程的，首先先畫主軸箱的外框，把它的大體位置先畫清楚畫準確，然后定位軸的位置，軸是主軸箱設計的關鍵，它的定位準確與否直接關系到以后的裝配和加工

41、。在定位畫主軸后再畫齒輪的輪廓，根據(jù)以算出的數(shù)據(jù)來畫圖，然后就是花鍵軸，軸套相對明顯的零件。在大體上畫完后就開始畫是局部零件。有端蓋，螺栓，軸承，防油套等，在保證正確的前提下一步步的畫是不可能錯的。 4.2.2加工示意圖的繪制 加工示意圖是描述加工工藝過程和加工量的直觀的說明書，根據(jù)它工人可以在加工過程中按照其所示加工零件。加工示意圖清晰的展示了加工過程的細節(jié)，是工廠要秘密保守的重要資料。本珩磨機床的加工示意圖描述的是珩磨頭在工作進行中的加工過程，加工量，珩磨的速度等。 4.2.3機床的總圖的繪制 機床總圖的繪制是分步分件畫成的，首先在畫完主軸箱后，在根據(jù)需要畫大體

42、的機床總體，根據(jù)他們的定位要求分別畫上導軌等零件，再把以畫好的夾具臺組合到機床機身上就可以了。畫機床總體圖相對主軸箱還是簡單的。 結論 機床設計是嚴謹?shù)暮蛧烂C的，在經(jīng)過半年的設計過程中，我慢慢的感到了這點。機床的零件是組成整個機床的元件，一臺成功的機床要從零件開始，廣義上的機床是通用機床，可以近似地把他們看成是通用零件的組合體，珩磨機床就是其中的一種。珩磨機床是通用機床，是按照設計者的要求來設計的，它所用的零件也是通用零件。在本次設計中由于沒有做好充分的準備和了解，沒有能夠清楚的掌握設計的要領，所以走了許多的彎路。比如設計時所需的墊片，在沒有了

43、解它的作用和選用原理是我是自己憑自己的感覺來設計的，自己畫，自己設計大小等，而后來當發(fā)現(xiàn)自己的錯誤時就連自己也無法忍受。像這樣的例子很多。但在以后的我逐步的發(fā)現(xiàn)自己的錯誤，再慢慢的改正，設計的過程才得以正常的進行。設計是漫長的，設計的收獲也是不小的。在三年半的理論知識要在半年內(nèi)全拿來用到自己的設計中也是檢驗自己以前學習扎實與否的重要過程。從設計的開題報告我就謹慎的開題，根據(jù)自己的知識盡可能的把開題寫的嚴謹，把將來自己的設計步驟規(guī)劃得體。然后是畢業(yè)設計的畫圖部分，在畫圖的過程是艱苦的，從開始的摸索，試探性的畫圖到后來的熟練的掌握了CAXA的技巧，不能不說我學到了很多。在我和同學的共同研究共同努力

44、下，我們還是在最后階段攻破了各個難題。事情沒有什么是不可能的，這也許是這次設計的發(fā)至內(nèi)心的最大感觸。漫長的半年過去了，這半年也是大學生活的最后半年，在這最后的日子里，我們能夠以這樣的緊張而忙碌的方式結束也是對大學生活的一種最好的詮釋。學習的生活是沒有止境的，如我所提，在世界工業(yè)迅猛發(fā)展的今天，中國的位置在哪，我們能比別人差多少，在多少年能趕上發(fā)達國家，這都是要我們作出答案的。 致 謝 本次畢業(yè)設計是愉快的。在輔導老師張建卓的帶領下，從實習，開題，畫圖，再到整理說明書老師都給予了極大的幫助整個過程無不浸透著老師的心血 ，在這里對張老師表示由衷的感謝。 感謝老師對我的辛勤培育。他廣

45、博的學識，嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，靈活的思維方式，耐心細致的言傳身教深深感染激勵著我，將使我終身受益。老師不但在學習上給予我耐心細致的指導，在生活中也給了我莫大的關懷，這份師恩我將終身難忘。 我班同學在設計過程中對我的幫助很大，使我的設計能順利完成，我也要感謝同學們。 作為一個遼寧工程技術大學的機械人，我還要感謝所有的機械系老師，是你們平時的諄諄教誨，才能使我在最后的設計階段感到得心應手，使得設計順利完成。 參考文獻 [1] 楊梅，毛志松，姚繼權CAXA—3D三維造型在工程圖學教學中的探索與應用。 機械設計與制造，2005（I）10~11。 [2] 李鳳平

46、，張士慶，蘇猛，屈振生。機械圖學 [M] 。遼寧：東北大學出版社， 2002。 [3] 賀煒，孫波，張淳 。 計算機繪圖技術 [M] 。北京：機械工業(yè)出版社，2002。 [4] 程 明，王 強，許 沂，張士宏，梁冬冬。汽車啟動器套筒冷擠壓過程數(shù)值 模擬[J]。鍛壓設備與制造技術，2004，(2)：92—94。 [5] 洪深澤。擠壓工藝及模具設計 [M]。北京：機械工業(yè)出版社，1996。 [6] 黃錫愷，鄭文偉。機械原理 [M]。北京：高等教育出版社，1994。 [7] 鞏云鵬，田萬祿等。機械設計課程設計 [M]。東北大學出版社，2002.7 [8] 機電一體化技術手冊編委會。機

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48、6] 田福祥。機械優(yōu)化設計理論與應用。北京：冶金工業(yè)出版社 ，1998.52~56。 [17] 陳位宮。工程力學 [M]。北京：高等教育出版社，2001。 附錄A Grinders skill of honing and it is in parts manufacturings of automobile of application Appendix The honing to process the principle The honing make use of to install to whet a circumference is in the honi

49、ng of one or several oil stoneses, from rise to open the organization( have the revolve type and push forward the type two kinds of) to follow the oil stone path to rise to open, make it press toward a bore of work wall, for the purpose of creation certainly face the contact.Make the honingt the hea

50、d to revolve at the same time and the back and forth sport, the spare parts is motionless;Or the honing the head to make to revolve the sport only, a back and forth of work sport, thus carry out the honing to whet. Under the condition of most, the honing the head and the tool machine principal axis

51、 occasionally the honing the head and the work pieces to clip what it is to float, thus, the honing the head to make the direction with a bore of work wall while process.As a result process the influence that the accuracy is subjected to the tool machine accuracy smaller, the formation of the bore s

52、urface has the characteristics of make the process of create basically.So-called create to make the process is the oil stone and the bore walls mutually to grind and fix each other whole but the formation bore wall and oil stone surface.The flat panel of its principle similar two pieces of flat surf

53、ace sport becomes the principle of the flat surface towards grind but mutually. When honing because the honing the head to revolve to combine the back and forth sport or honingto whet the head to revolve a back and forth of work sport, making process to face the formation to cross the spiral line t

54、o slice to pare the track, and at each back and forth route of travel honing inside time whets the head to turn the number is not an integral, as a result two route of travel the honing an opposite work piece in week to shunt the certain angle, such sport makes the honing the head up of each whet th

55、e grain on the bore wall of sport track also will not repeat.In addition, the honing the head to turn each time, the oil stone and front is on turn of slice and pare the track headings up a layer after layer length in the stalk, making whet in front and back to pare the track to link up smoother and

56、 even.Thus, in the whole honing process, the every bit opportunity interfere with mutually that the bore wall and the oil stones face is about equal.Therefore, whet along with the honing of carry on the bore surface and the oil stone surfaces to produce the interference to order continuously, interf

57、ere with these to order to whet continuously also lately more interferences of creation order and whet to go to continuously, making the bore and the oil stone surfaces get in touch with the area to increase continuously, degree interfere with mutually and slice to pare the function to die down cont

58、inuously, a degree and the cylinder degrees of the bore and the oil stone also raise continuously, finally complete the bore surface of create and make process.For getting the better cylinder degree, under the condition of possible, the honing in usually make spare parts turn around, or change the h

59、oning to whet the head and a stalk of works to of mutually position. Need explanatory 1:00:Because the honing the oil stone adoption diamond and signs the square nitrogen to turn the etc. whets to anticipate, process medium oil stone to wear away very small, namely the oil stone is fix by the wor

60、k piece the whole quantity is very small, therefore, the accuracy of the bore is decided by the honing to whet the head to some extent up original accuracy of the oil stone.So before use the diamond and sign the square nitrogen to turn the oil stone, honing want to fix the whole oil stone nicely, to

61、 insure the accuracy of the bore. The honing of slice and pare process Press in to whet for honing certainly Press in to give certainly in enter to press toward the bore wall with the pressure that settle for organization, total is divided into three stage. The first stage is to shed off to sli

62、ce to pare the stage, this kind of presses the honing to whet certainly, starting the hour ising rough because of the bore wall, the oil stone and the bore walls get in touch with the area very small, contact pressure big, the bore bulge the part to was very quickly whet wall.But the oil stone surfa

63、ce is big because of the contact pressure, plusing to slice the scraps to glue to knot to wear to the oil stone, make whet the grain with glue to knot to combine the strength to descend, as a result have of whet the grain to by oneself shed off while slice the function of pare the pressure, the oil

64、stone face peep out to whet the grain lately namely, this is namely the oil stone from the acutance . The second stage is to fall in pieces to slice to pare the stage.Whet along with the honing of carry on, the bore surface is more and more the light, contacting the oil stone The area is more and

65、more big, the contact pressure of the unit area descend, slicing to pare the efficiency to lower.Slice at the same time descend of slice the scraps small and thin, these slice the scraps to glue to knot to wear also very small.Therefore, the oil stone mill grain seldom shed off, whetting to pare at

66、this time is not Depend to whet the grain lately, but from whet a point to slice to pare.As a result whet a point burden very big, whet an easy broken, collapse ground but become to slice to pare the blade lately. In order to stop to slice to pare the stage, the third stage continue the honing the oil stone and the bore surface of contact area is more and more big, slice the scraps to pile up very and thinly in a not easy exclusion of the oil stone and the bore wall, result in the oil