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畢業(yè)設計（論文）文獻綜述
系 別：
機械設計制造及其自動化
年級專業(yè)：
姓 名：
胡志賢
學 號：
112012342
題目名稱：
地面打磨機的設計
指導老師評語：
指導教師簽名：
年 月 日
地面打磨機文獻綜述
地面打磨機文獻綜述
【內(nèi)容摘要】：地面打磨機是集快速地面打磨、地面硬化、環(huán)氧地面處理、地面整平、打磨，拋光等不同工藝的于一體的多功能機器設備。適用于：硬化地面打磨、混凝土打磨、環(huán)氧地面打磨、固化地面打磨、耐磨地面打磨、樹脂地面打磨等一系列地坪打磨！其構(gòu)思設計依據(jù)是：地面加工機械的延伸；地面、地面石材清渣、整平與磨拋功能的必須要素；人性化操作施工之要求；所以齊峰地面打磨機是集功能卓越、效顯著、結(jié)構(gòu)合理，操作輕松靈活于一身，已成為現(xiàn)代地面打磨工藝必不可少的設備。
【關鍵詞】：地面打磨機、打磨、建筑機械、發(fā)展情況
導言
我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進國外先進技術提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國家連續(xù)多年實施的積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。
受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路（道路）、城市基礎設施建設等一大批依托工程項目的實施，這對于重大建設項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛。同時受我國加入WTO和國家鼓勵出口政策的激勵，工程建筑機械產(chǎn)品的出口形勢也明顯好轉(zhuǎn)。我國建筑機械行業(yè)運行的基本環(huán)境、建筑機械行業(yè)運行的基本狀況、建筑機械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國內(nèi)建筑機械公司與國外建筑機械公司的競爭力比較以及我國建筑機械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢進行了深入透徹的分析。
國外行業(yè)整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
在發(fā)達國家己經(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 PEDAX 公司和美國 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)的成套設備。具體的說，OSCAM 公司生產(chǎn)的機器，自動化程度高、加工速度快、操作方便、形狀尺寸一致性好。
2)國內(nèi)行業(yè)的整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
我國建筑加工機械的技術水平總體上比較落后，所生產(chǎn)的地面打磨機等產(chǎn)品，主要是電動機作為動力源、品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式比較傳統(tǒng)、自動化程度差、制造精度較低、創(chuàng)新力不強，參與國際競爭能力弱。
近年來由中國建筑科學研究院機械化分院開發(fā)成功的建筑網(wǎng)地面打磨機在技術上占據(jù)很大優(yōu)勢，具備國際品質(zhì)，有很強的競爭力。要提高建筑機械技術水平、為建筑加工企業(yè)提供先進生產(chǎn)設備、滿足市場需求，需要不斷創(chuàng)新、不斷研發(fā)出新產(chǎn)品。 學習國外先進技術經(jīng)驗，加速研發(fā)數(shù)字化控制、功能集成化的建筑加工機械是今后發(fā)展的目標。要實現(xiàn)建筑加工機械的升級換代，為發(fā)展建筑加工產(chǎn)品商品化創(chuàng)造條件，為建筑施工企業(yè)生產(chǎn)各種建筑加工產(chǎn)品，推動建筑加工產(chǎn)品的商品化進程，使我國建筑加工機械產(chǎn)品躋身于世界先進行列。
我國地面打磨機的發(fā)展方向
縱觀我國建筑用地面打磨機的總體水平，與國際上先進產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術含量低，生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，建筑材料的直線度不高，表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國的建筑用地面打磨機市場還沒有真正形成，還處在地域及價格因素占主導位置的過渡階段，尚未進入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強大的技術投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴重，很難找到擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領軍式的企業(yè)。
建筑用新Ⅲ級建筑材料的推廣使用為地面打磨機的生產(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，爭相開發(fā)、研制適合新!級建筑材料要求的高速、大直徑地面打磨機。
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，竟相采用先進的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡化，整機的運行更加穩(wěn)定、可靠，維護更加簡單，更使我國建筑用地面打磨機的整體水平躍上一個新的臺階，極大地縮短了與國際上先進產(chǎn)品的差距。
面對空前廣闊的地面打磨機市場，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。多年來，受運輸長度等多種因素影響，目前已有個別企業(yè)看準后續(xù)加工中的可觀利潤，開始購入單機。一旦這些企業(yè)實現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進，將勢必對現(xiàn)有的地面打磨機市場，特別是對地面打磨機生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠慮，必有近憂，這是一個應該引起廣大地面打磨機生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。
地面打磨機的特點
1、可靈活調(diào)節(jié)的變速（啟動時可保護變頻器，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。
6、安全性高：設備的啟動、停止和前端升降系統(tǒng)的升降都采用24V低壓電源。工作電機過載、漏電保護裝置。
7、穩(wěn)定變速裝置：機身前端裝有齒輪傳動變速箱，可掛高低兩檔，使電機功率100%發(fā)揮，低速時極大增強轉(zhuǎn)動軸的扭矩力，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：機重達250kg，磨盤相應所受壓力達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)地面同時適合。
總結(jié)
綜上所述，我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機械的發(fā)展提供了一個廣闊的發(fā)展空間，為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個展示自己的舞臺。面對競爭日益激烈的我國建筑機械市場，加強企業(yè)的經(jīng)營管理，加大科技投入，重視新技術、新產(chǎn)品的研究開發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務水平，積極、主動走向市場，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求，盡快縮短與國外先進企業(yè)的差距，無疑是我國廣大地面打磨機生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。
參考文獻
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畢業(yè)設計（論文）
地面打磨機設計
宋體小三號，居中，1.5倍行距
宋體小三號，加粗，1.5倍行距
院 系：
年級專業(yè)：
姓 名：
即所翻譯文獻名稱，小三號宋體字，1.5倍行距，若標題較長，寫分兩行寫，較短，則將后一空行刪除。
學 號：
附 件：
2015年 4 月 5 日
42
畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要
首先針對地面打磨機進行總體方案設計，進而確定地面打磨機的總體布局，隨后，對主軸組件進行設計。介紹了主軸的工作原理及關鍵技術。然后，確定了合理的主軸總體結(jié)構(gòu)，分別對主軸的各零部件作了設計，產(chǎn)生了裝配圖、零件圖與設計說明書等設計文檔。最后，對主軸的旋轉(zhuǎn)軸和軸承進行了詳細的分析和校核，計算表明，該主軸設計符合要求。
關鍵詞： 地面打磨機，主軸組件，主軸，軸承，帶輪
畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要
First of all in surface grinding machine for the overall program design, which will determine the overall layout of surface grinding machine, then, the design of the main components. The paper introduces the working principle and key technology of the spindle. Then, to determine the overall rational structure of the spindle, spindle components respectively to make the design, produce the assembly drawing, part drawing and the design specification and design documents. Finally, the main axis of the rotary shaft and bearing are analyzed and checked, detailed calculation shows that, the spindle is designed to meet the requirements of.
Keywords: surface grinding machine, spindle assembly, spindle, bearing, pulley
本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第39頁 共47頁
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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.4 地面打磨機的特點 2
2 地面打磨機的主要計算 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 4
2.1.3 同步帶傳動的主要失效形式 5
2.1.4 同步帶傳動的設計準則 7
2.1.5 同步帶分類 7
2.2 減速電機介紹 8
2.3 地面打磨機電機的選取 9
2.4 同步帶傳動計算 11
2.4.1 同步帶計算選型 11
2.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 14
2.4.3 同步帶的設計 16
2.4.4 同步帶輪的設計 17
3 主軸組件要求與設計計算 19
3.1 主軸的基本要求 19
3.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 19
3.1.2 剛度 19
3.1.3 抗振性 20
3.1.4 溫升和熱變形 20
3.1.5 耐磨性 21
3.2 主軸組件的布局 21
3.3 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 24
3.4 主軸的材料與熱處理 24
3.5 主軸的技術要求 25
3.6 主軸直徑的選擇 26
3.7 主軸前后軸承的選擇 26
3.8 軸承的選型及校核 27
3.9 主軸前端懸伸量 30
3.10 主軸支承跨距 30
3.11 主軸結(jié)構(gòu)圖 31
3.12 主軸組件的驗算 31
3.12.1 支承的簡化 31
3.12.2 主軸的撓度 32
3.12.3 主軸傾角 33
4 磨頭機構(gòu)相關部件 35
4.1 主軸軸承的潤滑 35
4.2 主軸組件的密封 35
4.2.1 主軸組件密封裝置的類型 35
4.2.2 主軸組件密封裝置的選擇 35
4.3 軸肩擋圈 36
4.4 擋圈 36
4.5 圓螺母 36
4.6 支架校核計算 37
4.7 撓度、轉(zhuǎn)角、鎖緊力的計算及校核 37
4.7.1 撓度的計算 38
4.7.2 轉(zhuǎn)角的計算 38
4.7.3 壓板處螺栓的選擇及校核 38
結(jié)束語 40
致 謝 41
參考文獻 42
1 緒論
1.1 概述
我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進國外先進技術提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國家連續(xù)多年實施的積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。
受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路（道路）、城市基礎設施建設等一大批依托工程項目的實施，這對于重大建設項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛。同時受我國加入WTO和國家鼓勵出口政策的激勵，工程建筑機械產(chǎn)品的出口形勢也明顯好轉(zhuǎn)。我國建筑機械行業(yè)運行的基本環(huán)境、建筑機械行業(yè)運行的基本狀況、建筑機械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國內(nèi)建筑機械公司與國外建筑機械公司的競爭力比較以及我國建筑機械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢進行了深入透徹的分析。
1.2 課題研究的目的和意義
在發(fā)達國家己經(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 PEDAX 公司和美國 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)的成套設備。具體的說，OSCAM 公司生產(chǎn)的機器，自動化程度高、加工速度快、操作方便、形狀尺寸一致性好。
國內(nèi)行業(yè)的整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
我國建筑加工機械的技術水平總體上比較落后，所生產(chǎn)的地面打磨機等產(chǎn)品，主要是電動機作為動力源、品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式比較傳統(tǒng)、自動化程度差、制造精度較低、創(chuàng)新力不強，參與國際競爭能力弱。
近年來由中國建筑科學研究院機械化分院開發(fā)成功的建筑網(wǎng)地面打磨機在技術上占據(jù)很大優(yōu)勢，具備國際品質(zhì)，有很強的競爭力。要提高建筑機械技術水平、為建筑加工企業(yè)提供先進生產(chǎn)設備、滿足市場需求，需要不斷創(chuàng)新、不斷研發(fā)出新產(chǎn)品。 學習國外先進技術經(jīng)驗，加速研發(fā)數(shù)字化控制、功能集成化的建筑加工機械是今后發(fā)展的目標。要實現(xiàn)建筑加工機械的升級換代，為發(fā)展建筑加工產(chǎn)品商品化創(chuàng)造條件，為建筑施工企業(yè)生產(chǎn)各種建筑加工產(chǎn)品，推動建筑加工產(chǎn)品的商品化進程，使我國建筑加工機械產(chǎn)品躋身于世界先進行列。
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
縱觀我國建筑用地面打磨機的總體水平，與國際上先進產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術含量低，生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，建筑材料的直線度不高，表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國的建筑用地面打磨機市場還沒有真正形成，還處在地域及價格因素占主導位置的過渡階段，尚未進入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強大的技術投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴重，很難找到擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領軍式的企業(yè)。
建筑用新Ⅲ級建筑材料的推廣使用為地面打磨機的生產(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，爭相開發(fā)、研制適合新!級建筑材料要求的高速、大直徑地面打磨機。
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，竟相采用先進的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡化，整機的運行更加穩(wěn)定、可靠，維護更加簡單，更使我國建筑用地面打磨機的整體水平躍上一個新的臺階，極大地縮短了與國際上先進產(chǎn)品的差距。
面對空前廣闊的地面打磨機市場，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。多年來，受運輸長度等多種因素影響，目前已有個別企業(yè)看準后續(xù)加工中的可觀利潤，開始購入單機。一旦這些企業(yè)實現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進，將勢必對現(xiàn)有的地面打磨機市場，特別是對地面打磨機生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠慮，必有近憂，這是一個應該引起廣大地面打磨機生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。
1.4 地面打磨機的特點
1、可靈活調(diào)節(jié)的變速（啟動時可保護變頻器，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。
6、安全性高：設備的啟動、停止和前端升降系統(tǒng)的升降都采用24V低壓電源。工作電機過載、漏電保護裝置。
7、穩(wěn)定變速裝置：機身前端裝有齒輪傳動變速箱，可掛高低兩檔，使電機功率100%發(fā)揮，低速時極大增強轉(zhuǎn)動軸的扭矩力，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：機重達250kg，磨盤相應所受壓力達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)地面同時適合。
2 地面打磨機的主要計算
2.1 同步帶的概述
2.1.1 同步帶介紹
同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點而發(fā)展起來的新塑傳動帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進行傳動，其強力層是由拉伸強度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。
同步帶傳動（見圖3-1）時，傳動比準確，對軸作用力小，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,i<10,對于要求同步的傳動也可用于低速傳動。
圖3-1 同步帶傳動
同步帶傳動是由一根內(nèi)周表面設有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點。轉(zhuǎn)動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。 同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大，一般可達1:10。允許線速度可達50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，一般可達98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機械傳動中。同步帶的使用，改變了帶傳動單純?yōu)槟Σ羵鲃拥母拍睿瑪U展了帶傳動的范圍，從而成為帶傳動中具有相對獨立性的研究對象，給帶傳動的發(fā)展開辟了新的途徑。
2.1.2 同步帶的特點
(1)、傳動準確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比；
(2)、傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；
(3)、傳動效率高，可達0.98，節(jié)能效果明顯；
(4)、維護保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護費用低；
(5)、速比范圍大，一般可達10，線速度可達50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達幾瓦到幾百千瓦；
(6)、可用于長距離傳動，中心距可達10m以上。
2.1.3 同步帶傳動的主要失效形式
在同步帶傳動中常見的失效形式有如下幾種：
(1)、同步帶的承載繩斷裂破壞
同步帶在運轉(zhuǎn)過程中承載繩斷裂損壞是常見的失效形式。失效原因是帶在傳遞動力過程中，在承載繩作用有過大的拉力，而使承載繩被拉斷。此外當選用的主動撈輪直徑過小，使承載繩在進入和退出帶掄中承受較大的周期性的彎曲疲勞應力作用，也會產(chǎn)生彎曲疲勞折斷(見圖3-2)。
圖3-2 同步帶承載繩斷裂損壞
(2)、同步帶的爬齒和跳齒
根據(jù)對帶爬齒和跳齒現(xiàn)象的分析，帶的爬齒和眺齒是由于幾何和力學兩種因素所引起。因此為避免產(chǎn)生爬齒和跳齒，可采用以下一些措施：
1、控制同步帶所傳遞的圓周力，使它小于或等于由帶型號所決定的許用圓周力。
2、控制帶與帶輪間的節(jié)距差值，使它位于允許的節(jié)距誤差范圍內(nèi)。
3、適當增大帶安裝時的初拉力開。，使帶齒不易從輪齒槽中滑出。
4、提高同步帶基體材料的硬度，減少帶的彈性變形，可以減少爬齒現(xiàn)象的產(chǎn)生。
(3)、帶齒的剪切破壞
帶齒在與帶輪齒嚙合傳力過程中，在剪切和擠壓應力作用下帶齒表面產(chǎn)生裂紋此裂紋逐漸向齒根部擴展，并沿承線繩表面延件，直至整個帶齒與帶基體脫離，這就是帶齒的剪切脫落（見圖3-3）。造成帶齒剪切脫落的原因大致有如下幾個：
1、同步帶與帶輪問有較大的節(jié)距差，使帶齒無法完全進入輪齒槽，從而產(chǎn)生不完全嚙合狀態(tài)，而使帶齒在較小的接觸面積上承受過大的載荷，從而產(chǎn)生應力集中，導致帶齒剪切損壞。
2、帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)過少，使嚙合帶齒承受過大的載荷，而產(chǎn)生剪切破壞。
3、同步帶的基體材料強度差。
為減少帶齒被剪切，首先應嚴格控制帶與帶輪間的節(jié)距誤差，保證帶齒與輪齒能正確嚙合；其次應使帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)等于或大于6，此外在選材上應采用有較高勿切韌擠壓強度的材料作為帶的基體材料。
圖3-3 帶齒的剪切破壞
(4)、帶齒的磨損
帶齒的磨損（見圖3-4）包括帶齒工作面及帶齒齒頂因角處和齒谷底部的廓損。造成磨損的原因是過大的張緊力和忻齒和輪齒間的嚙合干涉。因此減少帶齒的磨損，應在安裝時合理的調(diào)整帶的張緊力；在帶齒齒形設計時，選用較大的帶齒齒頂圓角半徑，以減少嚙合時輪齒的擠壓和刮削；此外應提高同步帶帶齒材料的耐磨性。
圖3-4 帶齒磨損
(5)、同步帶帶背的龜裂(圖3-5)
同步帶在運轉(zhuǎn)一段時期后，有時在帶背會產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，而使帶失效。同步帶帶背產(chǎn)
生龜裂的原因如下，
1、帶基體材料的老化所引起；
2、帶長期工作在道低的溫度下，使帶背基體材料產(chǎn)生龜裂。
圖3-5 同步帶帶背龜裂
防止帶背龜裂的方法是改進帶基體材料的材質(zhì)，提向材料的耐寒、耐熱性和抗老化性能，此外盡量避免同步帶在低溫和高溫條件下工作。
2.1.4 同步帶傳動的設計準則
據(jù)對同步帶傳動失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動的主要失效形式為如下三種；
(1)同步帶的承載繩疲勞拉斷；
(2同步帶的打滑和跳齒；
(3)同步帶帶齒的磨損。
因此，同步帶傳動的設計淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應對帶齒進行耐磨性計算。
2.1.5 同步帶分類
同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。
梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號DA)和交錯齒型(代號DB〕。
梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動相應標準GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。
弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過程中齒的干涉。
弧齒同步帶耐磨性能好，工作時噪聲小，不需潤滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應用。
2.2 減速電機介紹
減速電機是指減速機和電機的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪電機或齒輪電機。通常由專業(yè)的減速機生產(chǎn)廠進行集成組裝好后成套供貨。減速電機廣泛應用于鋼鐵行業(yè)、機械行業(yè)等。使減速電機的優(yōu)點是簡化設計、節(jié)省空間。減速機一般是通過把電動機.內(nèi)燃機或其它高速運轉(zhuǎn)的動力通過減速機的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的。
圖3-6 減速電機
減速電機的特點
1、減速電機結(jié)合國際技術要求制造,具有很高的科技含量。
2、節(jié)省空間,可靠耐用,承受過載能力高,功率可達95KW以上。
3、能耗低,性能優(yōu)越,減速機效率高達95%以上。
4、振動小,噪音低,節(jié)能高,選用優(yōu)質(zhì)段鋼材料,鋼性鑄鐵箱體,齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理。
5、經(jīng)過精密加工,確保定位精度,這一切構(gòu)成了齒輪傳動總成的齒輪減速電機配置了各類電機,形成了機電一體化,完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特征。
6、產(chǎn)品才用了系列化、模塊化的設計思想,有廣泛的適應性,本系列產(chǎn)品有極其多的電機組合、安裝位置和結(jié)構(gòu)方案,可按實際需要選擇任意轉(zhuǎn)速和各種結(jié)構(gòu)形式。
減速電機類型及參數(shù)
減速電機的類型
1、大功率齒輪減速電機
2、同軸式斜齒輪減速電機
3、平行軸斜齒輪減速電機
4、螺旋錐齒輪減速電機
5、YCJ系列齒輪減速電機
6、蝸輪蝸桿減速電機
減速電機的選型
要確定一個減速電機的型號，需要確定下列幾個參數(shù)：
1、確定機械的運轉(zhuǎn)速度，根據(jù)這個速度計算齒輪減速電機的減速比（減速比=入力軸速度/出力軸速度=電機速度/機械要求速度）；
2、計算負載的力矩，根據(jù)這個力矩選擇齒輪減速電機的出力（參考齒輪減速電機廠家提供的“輸出扭矩表”），確定齒輪減速電機的型號；
3、確定減速電機的附加功能，比如說斷電剎車、通電剎車、變頻、縮框、外殼材質(zhì)等，有些附加功能只有特定的工廠可以提供，比如城邦齒輪減速機，它提供了所有的附加功能，所以在選擇的時候，與供應商的溝通是很重要的。
減速電機的應用
減速電機的應用非常廣泛，屬于機械設備不可或缺的動力設備，特別是在包裝機械、印刷機械、瓦楞機械、彩盒機械、輸送機械、食品機械、立體停車場設備、自動倉儲、立體倉庫、化工、紡織、染整設備上。
2.3 地面打磨機電機的選取
（1）粗略計算驅(qū)動電機的功率
已知假設重量為m=250kg
g=10N/kg
總重力G1=mg=25010=250N
查表3-1得摩擦系數(shù)為0.035
表3.1 摩擦系數(shù)表
作用在一個滾子上的載荷（包括滾子自重） N
物品與接觸的底面材料
金屬
木材
硬底板
0～110
0.04
0.045
0.05
110～450
0.035
0.035
0.05
450～900
0.025
0.03
0.045
≥900
0.02
0.025
0.05
1）驅(qū)動功率計算
則工件受到的摩擦力為：
則移行電機所需牽引力為：
假設地面打磨機直徑R=125mm
假設地面打磨機轉(zhuǎn)速na=61rpm
地面打磨機速度vω=πRna=π×0.125×61=24m/min
設功率安全系數(shù)為1.2，驅(qū)動裝置的效率為0.8，則需要的驅(qū)動功率為：
2）電動機至地面打磨機的總效率η
ηc—聯(lián)軸器效率，ηc=0.99
ηb—對滾動軸承效率，ηb=0.99
ηv—v帶效率，ηv=0.94
ηcy—地面打磨機滾子效率，ηcy=0。96
估算傳動系統(tǒng)總效率
η=ηvηbηcηcy=0.94×0.99×0.99×0.96=0.88
3） 所需電動機的功率Pd（kw）
Pd=Pw/η=0.05/0.88=0.06kw
為保證驅(qū)動電機有足夠的功率余量，結(jié)合減速電機樣本應選擇功率為0.37kW的電機。
根據(jù)要求選用sew減速電機型號為
S37DT71D4/BMG/HR/TH/IS/M1/A/180°/fb=1.55
電動機額定功率為Pm=0.37kw
電動機滿載轉(zhuǎn)速為nm=61r/min
（3）基于電動機的以上特點，本文選用減速電機作為輸送機床的驅(qū)動裝置。查SEW減速電機的規(guī)格表，選用如下減速電機。
表3.2 選用的電機的詳細參數(shù)
電機額定功率Pm/kW
輸出轉(zhuǎn)速
na/[r/min]
輸出扭矩
Ma/N·m
減速機
速比i
輸出軸許用徑向載荷FRa/N
使用系數(shù)
SEW-fB
減速機
型號
電機
型號
重量/kg
0.37
56
47
22.5
2870
1.55
DT71D4
SF37
14
此型號的電機在一定程度上保證了驅(qū)動功率有一定的盈余，因數(shù)在電機起動時，若輸送機床上有工件，則此時的起動功率會比平時工作時的功率要大，且減速電機本身還有一定的使用系數(shù)。
2.4 同步帶傳動計算
2.4.1 同步帶計算選型
設計功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動機類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素共同確定的，表達式如下：
式中 ——需要傳遞的名義功率
——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7；
表2.工作情況系數(shù)
2） 確定帶的型號和節(jié)距
可根據(jù)同步帶傳動的設計功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號和節(jié)距。
其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3-2-2
表3-2-2
選同步帶的型號為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm
3) 選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2
可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。
查得小帶輪最小齒數(shù)14。
實際齒數(shù)應該大于這個數(shù)據(jù)
初步取值z1=34故大帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。
故z1=34，z2=34。
4） 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2
小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
5） 驗證帶速v
由公式v=πd1n1/60000計算得，
s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。
a) 確定帶長和中心矩
根據(jù)《機械設計基礎》得
所以有：
現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm
10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定
=()
=
=719.7mm
11、帶輪嚙合齒數(shù)計算
有在本次設計中傳動比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。
12、基本額定功率的計算
查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。
所以同步帶的基準額定功率為
==0.21KW
表4-3 基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量
13、計算作用在軸上力
=
=71.6N
2.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分）
1、同步帶的節(jié)線長度
同步帶工作時，其承載繩中心線長度應保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個重要
參數(shù)。當傳動的中心距已定時，帶的節(jié)線長度過大過小，都會影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標準中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表4-4）。
表4-4 帶節(jié)線長度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對應點沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號。在制造時，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標準同步帶的齒形尺寸見表4-5。
3、帶的齒根寬度
一個帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強，相應就能傳動較大的裁荷。
圖4-2 帶的標準尺寸
表4-5 梯形齒標準同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時齒根應力集中程度有關t齒根圓角半徑大，可減少齒的應力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶
齒與輪齒嚙合時的有效接觸面積城小，所以設計時應選適當?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑八
帶齒齒項圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時會否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進入或退出嚙合時，
帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動時帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過大，又會使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。
2.4.3 同步帶的設計
在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表4-6。帶的圖形如圖4-3。
表4-6 同步帶尺寸
型號
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
8
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖4-3 同步帶
2.4.4 同步帶輪的設計
同步帶輪的設計的基本要求
1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出
由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。
2、輪齒的齒廊曲線應能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時，應使帶齒嚙入或嚙出時變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。
3、有良好的加了工藝性
加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。
4、具有合理的齒形角
齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過小，則會造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。
同步帶輪的設計結(jié)果
同步帶輪用梯形齒，其圖形如圖4-4。
圖 4-4 同步帶輪
3 主軸組件要求與設計計算
主軸組件是地面打磨機的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運動，同時還起傳遞運動和扭矩、承受切削力和驅(qū)動力等載荷的作用。由于主軸組件的工作性能直接影響到地面打磨機的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是地面打磨機中的一個關鍵組件。
主軸和一般傳動軸的相同點是，兩者都傳遞運動、扭矩并承受傳動力，都要保證傳動件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動工件或刀具，實現(xiàn)表面成形運動，因此對主軸有較高的要求。
3.1 主軸的基本要求
3.1.1 旋轉(zhuǎn)精度
主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在手動或低速、空載時，主軸前端定位面的徑向跳動△r、端面跳動△a和軸向竄動值△o。如圖2-1所示：圖中實線表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線，虛線表示實際的旋轉(zhuǎn)軸線。當主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運動精度。
主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中各主要件（如主軸、軸承及支承座孔等）的制造精度和裝配、調(diào)整精度；運動精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能和潤滑以及主軸部件的動態(tài)特性。各類通用地面打磨機主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度已在地面打磨機精度標準中作了規(guī)定，專用地面打磨機主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。
圖2-1 主軸的旋轉(zhuǎn)誤差
3.1.2 剛度
主軸組件的剛度K是指其在承受外載荷時抵抗變形的能力，如圖2-2所示，即K=F/y（單位為N/m），剛度的倒數(shù)y/F稱為柔度。主軸組件的剛度，是主軸、軸承和支承座的剛度的綜合反映，它直接影響主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。顯然，主軸組件的剛度越高，主軸受力后的變形就越小，如若剛度不足，在加工精度方面，主軸前端彈性變形直接影響著工件的精度；在傳動質(zhì)量方面，主軸的彎曲變形將惡化傳動齒輪的嚙合狀況，并使軸承產(chǎn)生側(cè)邊壓力，從而使這些零件的磨損加劇，壽命縮短；在工件平穩(wěn)性方面，將使主軸在變化的切削力和傳動力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動，并容易引起切削自激振動，降低了工件的平穩(wěn)性。
圖2-2 主軸組件靜剛度
主軸組件的剛度是綜合剛度，影響主軸組件剛度的因素很多，主要有：主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動件的布置方式、主軸組件的制造與裝配質(zhì)量等。
3.1.3 抗振性
主軸組件的抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，主軸組件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動。如果主軸組件的抗振性差，工作時容易產(chǎn)生振動，從而影響工件的表面質(zhì)量，降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。隨著地面打磨機向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。
評價主軸組件的抗振性，主要考慮其抵抗受迫振動和自激振動能力的大小。
3.1.4 溫升和熱變形
主軸組件工作時因各種相對運動處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應以主軸組件運轉(zhuǎn)一定時間后各部分位置的變化來度量。
主軸組件溫升和熱變形，使地面打磨機各部件間相對位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度地面打磨機尤為嚴重；熱變形造成主軸彎曲，使傳動齒輪和軸承的工作狀態(tài)變壞；熱變形還使主軸和軸承，軸承與支承座之間已調(diào)整好的間隙和配合發(fā)生變化，影響軸承正常工作，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴重時甚至會發(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。
影響主軸組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。
3.1.5 耐磨性
主軸組件的耐磨性是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，主軸組件各個滑動表面，包括主軸端部定位面、錐孔，與滑動軸承配合的軸頸表面，移動式主軸套筒外圓表面等，都必須具有很高的硬度，以保證其耐磨性。
為了提高主軸組件的耐磨性，應該正確地選用主軸和滑動軸承的材料及熱處理方法、潤滑方式，合理調(diào)整軸承間隙，良好的潤滑和可靠的密封。
3.2 主軸組件的布局
主軸組件的設計，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮主軸組件的布局。
地面打磨機主軸有前、后兩個支承和前、中、后三個支承兩種，以前者較多見。兩支承主軸軸承的配置型式，包括主軸軸承的選型、組合以及布置，主要根據(jù)對所設計主軸組件在轉(zhuǎn)速、承載能力、剛度以及精度等方面的要求，并考慮軸承的供應、經(jīng)濟性等具體情況，加以確定。在選擇時，具體有以下要求：
（1）適應剛度和承載能力的要求
主軸軸承選型應滿足所要求的剛度和承載能力。徑向載荷較大時，可選用滾子軸承；較小時，可選用球軸承。雙列滾動軸承的徑向剛度和承載能力，比單列的大。同一支承中采用多個軸承的支承剛度和承載能力，比采用單個軸承大。一般來說，前支承的剛度，應比后支承的大。因為前支承剛度對主軸組件剛度的影響要比后支承的大。表2-1所示為滾動軸承和滑動軸承的比較。
表2-1 滾動軸承和滑動軸承的比較
基本要求
滾動軸承
滑動軸承
動壓軸承
靜壓軸承
旋轉(zhuǎn)精度
精度一般或較差?？稍跓o隙或預加載荷下工作。精度也可以很高，但制造困難
單油楔軸承一般，多油楔軸承較高
可以很高
剛度
僅與軸承型號有關，與轉(zhuǎn)速、載荷無關，預緊后可提高一些
隨轉(zhuǎn)速和載荷升高而增大
與節(jié)流形式有關，與載荷轉(zhuǎn)速無關
承載能力
一般為恒定值，高速時受材料疲勞強度限制
隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時受溫升限制
與油腔相對壓差有關，不計動壓效應時與速度無關
抗振性能
不好，阻尼系數(shù)D=0.029
較好，阻尼系數(shù)D=0.055
很好，阻尼系數(shù)D=0.4
速度性能
高速受疲勞強度和離心力限制，低中速性能較好
中高速性能較好。低速時形不成油漠，無承載能力
適應于各種轉(zhuǎn)速
摩擦功耗
一般較小，潤滑調(diào)整不當時則較大f=0.002～0.008
較小f=0.001~0.08
本身功耗小，但有相當大的泵功耗f=0.0005～0.001
噪聲
較大
無噪聲
本身無噪聲，泵有噪聲
壽命
受疲勞強度限制
在不頻繁啟動時，壽命較長
本身壽命無限，但供油系統(tǒng)的壽命有限
（2）適應轉(zhuǎn)速要求
由于結(jié)構(gòu)和制造方面的原因，不同型號和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。軸承的規(guī)格越大，精度等級越低，允許的最高轉(zhuǎn)速越低。在承受徑向載荷的軸承當中，圓柱滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速，比圓錐滾子軸承的高。在承受軸向載荷的軸承當中，向心推力軸承的極限轉(zhuǎn)速最高；推力球軸承的次之；圓錐滾子軸承的最低，但承載能力與上述次序相反。因此，應綜合考慮轉(zhuǎn)速和承載能力兩方面要求來選擇軸承型式。
（3）適應精度的要求
起止推作用的軸承的布置有三種方式：前端定位—止推軸承集中布置在前支承；后端定位—集中布置在后支承；兩端定位—分別布置在前、后支承。
采用前端定位時，主軸受熱變形向后延伸，不影響軸向定位精度，但前支承結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整軸承間隙較不便，前支承處發(fā)熱量較大；后端定位的特點與前述的相反；兩端定位時，主軸受熱伸長后，軸承軸向間隙的改變較大，若止推軸承布置在徑向軸承內(nèi)側(cè)，主軸可能因熱膨脹而彎曲。
（4）適應結(jié)構(gòu)的要求
當要求主軸組件在性能上有較高的剛度和一定的承載能力，而在結(jié)構(gòu)上徑向尺寸要緊湊時，則可在一個支承（尤其是前支承）中配置兩個或兩個以上的軸承。
對于軸間距很小的多主軸地面打磨機，由于結(jié)構(gòu)限制，宜采用滾針軸承來承受徑向載荷，用推力球軸承來承受軸向載荷，并使兩軸承錯開排列。
（5）適應經(jīng)濟性要求
確定主軸軸承配置型式，除應考慮滿足性能和結(jié)構(gòu)方面要求外，還應作經(jīng)濟性分析，使經(jīng)濟效果好。
在中速和大載荷情況下，采用圓錐滾子軸承要比采用向心軸承和推力軸承組合配置型式成本低，因為前者節(jié)省了兩個軸承，而且箱體工藝性較好。
綜合考慮以上因素，本設計的主軸采用前、后支承的兩支承主軸，前支承采用雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承的組合，D級精度；后支承采用圓柱滾子軸承，E級精度。其中前支承的雙列圓柱滾子軸承，滾子直徑小，數(shù)量多（50—60個），具有較高的剛度；兩列滾子交錯布置，減少了剛度的變化量；外圈無擋邊，加工方便；軸承內(nèi)孔為錐孔，錐度為1：12，軸向移動內(nèi)圈使之徑向變形，調(diào)整徑向間隙和預緊；黃銅實體保持架，利于軸承散熱。前支承的總體特點是：主軸靜剛度好，回轉(zhuǎn)精度高，溫升小，徑向間隙可以調(diào)整，易保持主軸精度，但由于前支承結(jié)構(gòu)比較復雜，前、后支承的溫升不同，熱變形較大，此外，裝配、調(diào)整比較麻煩。
3.3 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定
主軸的結(jié)構(gòu)主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)目、位置和安裝定位的方法，同時還要考慮主軸加工和裝配的工藝性，一般在地面打磨機主軸上裝有較多的零件，為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以及便于裝配，常把主軸設計成階梯軸，即軸徑從前軸頸起向后依次遞減。主軸是空心的或者是實心的，主要取決于地面打磨機的類型。此次設計的主軸，也設計成階梯形，同時，在滿足剛度要求的前提下，設計成空心軸，以便通過刀具拉桿。
主軸端部系指主軸前端。它的形狀決定于地面打磨機的類型、安裝夾具或刀具的形式，并應保證夾具或刀具安裝可靠、定位準確，裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。
3.4 主軸的材料與熱處理
主軸材料主要根據(jù)剛度、載荷特點、耐磨性和熱處理變形大小等因素選擇。
主軸的剛度與材料的彈性模量E值有關，鋼的E值較大（2.1×10N/cm左右），所以，主軸材料首先考慮用鋼料。鋼的彈性模量E的數(shù)值和鋼的種類和熱處理方式無關，即不論是普通鋼或合金鋼，其彈性模量E基本相同。因此在選擇鋼料時應首先選用價格便宜的中碳鋼（如45鋼），只有在載荷特別重和有較大的沖擊時，或者精密地面打磨機主軸需要減少熱處理后的變形時，或者軸向移動的主軸需要保證其耐磨性時，才考慮選用合金鋼。
當主軸軸承采用滾動軸承時，軸頸可不淬硬，但為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸頸的配合表面，不少45鋼主軸軸頸仍進行高頻淬火（HRC48～54）.有關45鋼主軸熱處理情況如下表2.2所列：
表2-2 使用滾動軸承的45鋼主軸熱處理等參數(shù)
工 作 條 件
使 用 機 床
材 料 牌 號
熱 處 理
硬 度
常 用
代 用
輕中負載
車、鉆、銑、磨床主軸
45
50
調(diào)質(zhì)
HB220～250
輕中負載局部要求高硬度
磨床的砂輪軸
45
50
高頻淬火
HRC52～58
輕中負載PV≤40（N·m/cm·s）
車、鉆、銑、磨床的主軸
45
50
淬火回火高頻淬火
HRC42～50
HRC52～58
此次設計的地面打磨機主軸，考慮到主軸材料的選擇原則，選用價格便宜的中碳鋼（45鋼）。查表2-2中，因工作中承受輕、中負荷，且要求局部高硬度，故熱處理采用高頻淬火，HRC52～58。
3.5 主軸的技術要求
主軸的精度直接影響到主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。主軸和軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關系到接觸剛度，零件接觸表面形狀愈準確、表面粗糙度愈低，則受力后的接觸變形愈小，亦即接觸剛度愈高。因此，對主軸設計必須提出一定的技術要求。
（1）軸頸
此次設計的主軸，應首先考慮軸頸。支承軸頸是主軸的工作基面、工藝基面和測量基面。主軸工作時，以軸頸作為工作基面進行旋轉(zhuǎn)運動；加工主軸時，為了保證錐孔中心和軸頸中心同軸，一般都以軸頸作為工藝基面來最后精磨錐孔；在檢查主軸精度時，以軸頸作為測量基面來檢查各部分的同軸度和垂直度。采用滾動軸承時，軸頸的精度必須與軸承的精度相適應。軸頸的表面粗糙度和硬度，將影響其與滾動軸承的配合質(zhì)量。
對于普通精度級地面打磨機的主軸，其支承軸頸的尺寸精度為IT5，軸頸的幾何形狀允差（圓度、圓柱度等）通常應小于直徑公差的1/4～1/2。
（2）內(nèi)錐孔
內(nèi)錐孔是安裝刀具或頂尖的定位基面。在檢驗地面打磨機精度時，它是代表主軸中心線的基準，用來檢查主軸與其他部件的相互位置精度，如主軸與導軌的平行度等。由于刀具和頂尖要經(jīng)常裝拆，故內(nèi)錐孔必須耐磨。
錐孔與軸承軸頸的同軸度，一般以錐孔端部及其相距100～300毫米處對軸頸的徑向跳動表示；其形狀誤差用標準檢驗錐著色檢查的接觸面積大小來檢驗，此乃綜合指標；還要求一定的表面粗糙度和硬度等。
3.6 主軸直徑的選擇
主軸直徑對主軸組件剛度的影響很大，直徑越大，主軸本身的變形和軸承變形引起的主軸前端位移越小，即主軸組件的剛度越高。
但主軸前端軸頸直徑D1越大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達到相同的公差則制造越困難，重量也增加。同時，加大直徑還受到軸承所允許的極限轉(zhuǎn)速的限制，甚至為地面打磨機結(jié)構(gòu)所不允許。
通常，主軸前軸頸直徑D1可根據(jù)傳遞功率，并參考現(xiàn)有同類地面打磨機的主軸軸頸尺寸確定。查《金屬切削地面打磨機設計》第506頁表5-12中，幾種常見的通用地面打磨機鋼質(zhì)主軸前軸頸的直徑D1，可供參考，如下表2-3所示：
地面打磨機，查上表中對應項，初取D1= D2=30。
表2-3 主軸前軸頸直徑D1的選擇
機床
機床功率 （千瓦）
1.47～2.5
2.6～3.6
3.7～5.5
5.6～7.3
7.4～11
11～14.7
車床
60～80
70～90
70～105
95～130
110～145
140～165
銑床
50～90
60～90
60～95
75～100
90～105
100～115
外圓磨床
—
50～90
55～70
70～80
75～90
75～100
3.7 主軸前后軸承的選擇
根據(jù)前述關于軸承的選擇原則，查《金屬切削設計簡明手冊》第375頁，選取主軸前支承的36206是舊型號，新型號是7206C，即接觸角為15°的角接觸球軸承。
圖2-6 軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
3.8 軸承的選型及校核
滾動軸承的選擇包括軸承類型選擇、軸承精度等級選擇和軸承尺寸選擇。
軸承類型選擇適當與否，直接影響軸承壽命以至機器的工作性能。選擇軸承類型時應當分析比較各類軸承的特性，并參照同類機器中的軸承使用經(jīng)驗。
在選擇軸承類型時，首先要考慮載荷的大小、方向以及軸的轉(zhuǎn)速。一般說來，球軸承便宜，在載荷較小時，宜優(yōu)先選用。滾子軸承的承載能力比球軸承大，而且能承受沖擊載荷，因此在重載荷或受有振動、沖擊載荷時，應考慮選用滾子軸承。但要注意滾子軸承對角偏斜比較敏感。
當主要承受徑向載荷時，應選用向心軸承。當承受軸向載荷而轉(zhuǎn)速不高時，可選用推力軸承；如轉(zhuǎn)速較高，可選用角接觸球軸承。當同時承受徑向裁荷和軸向載荷時，若軸向載荷較小，可選用向心球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承；若軸向載荷較大，而轉(zhuǎn)速不高，可選用推力軸承和向心軸承的組合方式，分別承受軸向載荷和徑向載荷；’當軸向載荷較大，且轉(zhuǎn)速較高時，則應選用接觸角較大的角接觸軸承。
各類軸承適用的轉(zhuǎn)速范圍是不相同的，在機械設計手冊中列出了各類軸承的極限轉(zhuǎn)速。一般應使軸承在低于極限轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。向心球軸承、角接觸球軸承和短圓柱痞子軸承的極限轉(zhuǎn)速較高。適用于較高轉(zhuǎn)速場合。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低．只能用于較低轉(zhuǎn)速場合。
其次，在選擇軸承類型時還需考慮安裝尺寸限制、裝拆要求，以及軸承的調(diào)心件能和風度，一般球軸承外形尺寸較大，滾子軸承較小，滾針軸承的徑向尺寸最小而軸向尺寸較大，此外，不同系列的軸承，其外形尺寸也不相同。
選擇軸承一般應根據(jù)機械的類型、工作條件、可靠性要求及軸承的工作轉(zhuǎn)速n，預先確定一個適當?shù)氖褂脡勖麹b (用工作小時表示)，再進行額定動裁荷和額定靜載荷的計算。
對于轉(zhuǎn)速較高的軸承(n>10r／min),可按基本額定動載荷計算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿足要求。當軸承可靠性為90％、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī)條件下運轉(zhuǎn)時，取500h作為額定壽命的基準，同時考慮溫度、振動、沖擊等變化，則軸承基本額定動載荷可按下式進行簡化計算。
C——基本額定動載荷計算值，N；
P——當量動載荷，N；
fh——壽命因數(shù)；1
fn——速度因數(shù)；0.822
fm——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時取1.5，較大時取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載荷，N；
查文獻[3]中的表6-2-8至6-2-12，得，fh=1；fn=0.822；fm=1.5；fd=1.5；fT=1。
在本輸送裝置中，可以假設軸承只承受徑向載荷，則當量動載荷為：
P=XFr+YFa
查文獻[3]的表6-2-18，得，X=1，Y=0；
所以，P=Fr=1128N。由以上可得：
本輸送機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[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。額定靜載荷的計算公式為：
式中：
——基本額定靜載荷計算值，N;
——當量靜載荷，N；
——安全因數(shù)
——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，N。
查文獻[3]的表6-2-14知，對于深溝球軸承，其當量靜載荷等于徑向載荷。
查文獻[3]的表6-2-14知，安全系數(shù)
則軸承的基本額定靜載荷為：
由上式可知，選取的軸承符合要求。
3.9 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到主軸前端受力作用點之間的距離，它對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，一般應按標準選取，有時為了提高主軸剛度或定心精度，也可不按標準取。
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滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等有關。
因此，在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，應盡可能減小懸伸量a，以利于提高主軸組件的剛度。
初算時，可查《金屬切削地面打磨機設計》第158頁，如下表2-4所示：
表2-4 主軸的懸伸量與直徑之比
類型
機 床 和 主 軸 的 類 型
a/ D1
Ⅰ
通用和精密車床，自動車床和短主軸端銑床，用滾動軸承支承，適用于高精度和普通精度要求
0.6～1.5
Ⅱ
中等長度和較長主軸端的車床和銑床，懸伸量不太長（不是細長）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動和滑動軸承支承，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，專用加工細長深孔的地面打磨機，由加工技術決定需要有長的懸伸刀桿或主軸可移動，由于切削較重而不適用于有高精度要求的地面打磨機
>2.5
根據(jù)上表所列，所設計的地面打磨機屬于Ⅱ型，所以取a/ D1為1.25～2.5，即：
a=（1.25～2.5）D1=（1.25～2.5）×30=37.5～75
初取a=45。
3.10 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之間的距離。
合理確定主軸支承跨距，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的位移量將增大；支承跨距大，支承的變形引起的主軸前端的位移量較小，但主軸本身的彎曲變形將增大?？梢?，支承跨距過大或過小都會降低主軸部件的剛度。
有關資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：
（1） L=（4～5）D1
（2） L=（3～5）a，用于懸伸長度較小時；
（3） L=（1～2）a，用于懸伸長度較大時。
根據(jù)此次設計的地面打磨機剛性主軸的懸伸量較大，取L≤2.5a為宜。即此次設計的主軸兩支承的合理跨距
L≤2.5a=2.5×120=300
初取L=280。
3.11 主軸結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)以上的分析計算，可初步得出主軸的結(jié)構(gòu)如圖2-7所示：
圖2-7 主軸結(jié)構(gòu)圖
3.12 主軸組件的驗算
主軸在工作中的受力情況嚴重，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，因此主軸的計算主要是剛度的驗算，與一般軸著重于強度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強度的要求。
剛度乃