小型陶瓷球研磨機的結(jié)構(gòu)設計含7張CAD圖,小型,陶瓷球,研磨機,結(jié)構(gòu)設計,cad 摘 要 研磨機是用涂上或嵌入磨料的研具對工件表面進行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、螺紋面和其他型面。本次設計的小型陶瓷球研磨機用于研磨加工直徑為1～6mm的陶瓷球。 本次設計首先，通過對陶瓷球研磨機結(jié)構(gòu)及原理進行分析，在此分析基礎上提出了其設計方案；接著，對主要技術(shù)參數(shù)進行了計算選擇；然后，對各主要零部件進行了設計與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了研磨機裝配圖及主要零部件圖，。 通過本次設計，鞏固了大學所學專業(yè)知識，如：機械原理、機械設計、材料力學、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設計方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：陶瓷球，研磨機，摩擦輪傳動，齒輪傳動 Abstract Grinding machine is a kind of grinding machine which uses abrasive tools coated or embedded to grind the workpiece surface. It is mainly used for grinding high precision planes, inner and outer cylindrical surfaces, conical surfaces, spherical surfaces, threaded surfaces and other profiles in workpieces. The small-sized ceramic ball grinder designed in this paper is used for grinding ceramic balls with diameter of 1-6 mm. Firstly, through the analysis of the structure and principle of the ceramic ball grinder, the design scheme is put forward on the basis of the analysis; then, the main technical parameters are calculated and selected; then, the main parts are designed and checked; finally, the assembly drawing and the main parts drawing of the grinder are drawn by AutoCAD drawing software. Through this design, we have consolidated our professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, etc. We have mastered the design method of common mechanical products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance to our future work and life. Key words: Ceramic Ball, Grinder, Friction Wheel Drive, Gear Drive IV 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2研磨機簡介 1 1.3國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 2 第2章 總體設計 4 2.1設計要求 4 2.2研磨機原理分析 4 2.3方案設計 4 2.4總體參數(shù)選擇及計算 5 2.4.1選擇電動機 5 2.4.2動力參數(shù)計算 6 第3章 傳動機構(gòu)設計 8 3.1 摩擦輪傳動設計 8 3.1.1摩擦輪材料的選擇 8 3.1.2摩擦輪結(jié)構(gòu)設計 8 3.2齒輪傳動設計 8 3.2.1選精度等級、材料和齒數(shù) 8 3.2.2按齒面接觸疲勞強度設計 8 3.2.3按齒根彎曲強度設計 10 3.2.4幾何尺寸計算 11 3.2.5驗算 11 3.3軸的設計與校核 12 3.3.1輸入軸 12 3.3.2中間軸的設計 14 3.3.3主軸的設計 17 3.4軸承的選擇與校核 20 3.4.1輸入軸上軸承 20 3.4.2中間軸上軸承 21 3.4.3主軸的軸承校核 21 3.5鍵的選擇與校核 23 3.5.1輸入軸上鍵 23 3.5.2中間軸上鍵 23 3.5.3主軸上鍵 23 3.6聯(lián)軸器的選用 24 3.7 箱體設計 24 3.8 潤滑部分的選擇 25 第4章 研磨裝置設計 26 4.1 研磨盤設計 26 4.2壓緊機構(gòu)設計 26 4.2.1液壓缸選擇 26 4.2.2壓緊支座的設計 27 4.3研磨輔料的選用 27 4.3.1研磨材料的選擇 27 4.3.2磨粒的選擇 28 4.3.3加工液 28 總 結(jié) 29 參考文獻 30 致 謝 31 小型陶瓷球研磨機的結(jié)構(gòu)設計 第1章 緒論 1.1研究背景及意義 陶瓷材料例如陶瓷、白寶石單晶、微晶玻璃等以優(yōu)良特性得到廣泛的應用。微晶玻璃用于天文望遠鏡、光學透鏡、火箭和衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)材料等，而且同時可以作標準米尺；白寶石因為其良好的透光性和耐磨性等特點用于激光器的反射鏡和窗口、異質(zhì)外延生長的半導體材料或金屬材料的基片等。對陶瓷材料進行超精密加工方法的研究，將其進一步擴大應用范圍并且提高其使用性能。 由于微晶玻璃中無數(shù)微小品粒的存在、白寶石硬度高，大都認為很難得到超光滑高平面度的表面。通常的光學研磨機都是動擺式的，即工件相對于磨盤既轉(zhuǎn)動，又沿一定的弧線擺動：工件在研磨的同時也不斷地進行修整研磨模。但是，當研磨參數(shù)設定時，工件和研磨模的那個面形始終處于非收斂的變化中，即面形朝凹或凸的方向單調(diào)改變，不斷檢查面形，修改研磨參數(shù)，對操作員的技術(shù)水平要求很高。我們一般使用中國航空精密機械研究所研制的超精密研磨機CJY—500進行實驗。其上下主軸均為液體靜壓主軸，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)研磨盤的超精密車削，平面度小于lμm/φ500，用高精度的研磨盤來保證高精度的工件，不需要研磨中工件對其修整。當工件與錫磨盤定偏心、同方向、同轉(zhuǎn)速運動時工件表面的材料除去相同，而且工件每個點在研磨盤周光滑高平面度的表面奠定了基礎。 研磨基本都是利用研磨劑使工件與研具進行單純的對研而獲得的高質(zhì)量、高精度的加工方法。 1.2研磨機簡介 研磨機（lapping machine）是用涂上或嵌入磨料的研具對工件表面進行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、螺紋面和其他型面。研磨機的主要類型有圓盤式研磨機、轉(zhuǎn)軸式研磨機和各種專用研磨機。研磨機控制系統(tǒng)以PLC為控制核心，文本顯示器為人機對話界面的控制方式。人機對話界面可以就設備維護、運行、故障等信息與人對話；操作界面直觀方便、程序控制、操作簡單。全方位安全考慮，非正常狀態(tài)的誤操作無效。實時監(jiān)控，故障、錯誤報警，維護方便。 研磨是超精密加工中一種重要加工方法，其優(yōu)點是加工精度高，加工材料范圍廣。但傳統(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，這使得傳統(tǒng)研磨應用受到了一定限制。本項目解 圖1-1 小型研磨機 決了傳統(tǒng)研磨存在的絕大部分缺點，提高了研磨技術(shù)水平，在保證研磨加工精度和加工質(zhì)量（達到了納米級）的同時，還顯著降低加工成本，提高加工效率，使研磨技術(shù)進一步實用化，有利于研磨技術(shù)的推廣應用，促進了中國精密加工技術(shù)、先進制造技術(shù)的進步，增強中國在加工制造領域的競爭實力，特別是對振興東北老工基地具有十分重要的現(xiàn)實意義。 研磨機的主要類型有圓盤式研磨機、轉(zhuǎn)軸式研磨機和各種專用研磨機。 （1）圓盤式研磨機 分單盤和雙盤兩種，以雙盤研磨機應用最為普通。 在雙盤研磨機（見圖[雙盤研磨機]）上，多個工件同時放入位于上、下研磨盤之間的保持架內(nèi)，保持架和工件由偏心或行星機構(gòu)帶動作平面平行運動。下研磨盤旋轉(zhuǎn)，與之平行的上研磨盤可以不轉(zhuǎn)，或與下研磨盤反向旋轉(zhuǎn)，并可上下移動以壓緊工件（壓力可調(diào)）。此外，上研磨盤還可隨搖臂繞立柱轉(zhuǎn)動一角度，以便裝卸工件。雙盤研磨機主要用于加工兩平行面、一個平面(需增加壓緊工件的附件)、外圓柱面和球面（采用帶V形槽的研磨盤）等。加工外圓柱面時,因工件既要滑動又要滾動，須合理選擇保持架孔槽型式和排列角度。單盤研磨機只有一個下研磨盤，用于研磨工件的下平面，可使形狀和尺寸各異的工件同盤加工，研磨精度較高。有些研磨機還帶有能在研磨過程中自動校正研磨盤的機構(gòu)。 （2）轉(zhuǎn)軸式研磨機 由正、反向旋轉(zhuǎn)的主軸帶動工件或研具（可調(diào)式研磨環(huán)或研磨棒）旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)比較簡單，用于研磨內(nèi)、外圓柱面。 （3）專用研磨機 依被研磨工件的不同，有中心孔研磨機、鋼球研磨機和齒輪研磨機等。此外，還有一種采用類似無心磨削原理的無心研磨機，用于研磨圓柱形工件。 1.3國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 在國內(nèi)外研磨的歷史很悠長，比如：玉器和銅鏡的制作；眼鏡的應用、1360年的繪畫上就有發(fā)現(xiàn)、在文藝復興時期的望遠鏡和顯微鏡發(fā)明。 現(xiàn)在，除了已經(jīng)實現(xiàn)大批量生產(chǎn)透鏡和棱鏡外，其加工水平已能夠完成光學鏡面和保證高形狀精度的光學平晶、平行平晶以及具有特定曲率的球面等標準件的加工。 就實施超精密加工而言，在各種各樣的加工方法中，研磨方法最為有力。 為適應零件加工的要求，應該不斷進行技術(shù)改造和開發(fā)新加工原理的超精密研磨技術(shù)。 精密和超精密加工現(xiàn)在已經(jīng)成為在國際競爭中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)，許多現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品需要高精度制造。發(fā)展尖端的技術(shù)和發(fā)展國防工業(yè)，發(fā)展微電子工業(yè)等都需要精密和超精密加工制造出來的儀器設備。當代的精密工程、微細工程和納米技術(shù)是現(xiàn)代科技技術(shù)的前沿，也是明天技術(shù)的基礎。 現(xiàn)代機械工業(yè)之所以要致力加強提高加工精度，其主要的原因在于：提高制造精度后可有效的提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，提高其穩(wěn)定性和可靠性；促進產(chǎn)品的小型化；增強零件的互換性，提高裝配生產(chǎn)率，并促進自動化裝配。 超精密加工技術(shù)發(fā)展至今天，已經(jīng)獲得重大的進展，超精密切削加工已不再是一種孤立的加工方法和單純的工藝問題，而是成為一項包含內(nèi)容極其廣泛的系統(tǒng)工程。實現(xiàn)超精密加工，不僅需要超精密的機床設備和刀具，也需要超穩(wěn)定的環(huán)境條件，還需要運用計算機技術(shù)進行實時監(jiān)測，反饋和補償。只有把各個領域的技術(shù)成就集結(jié)起來，才有可能實現(xiàn)超精密加工。 根據(jù)我國的當前實際情況，參考國外的發(fā)展趨勢，我國應開展超精密加工技術(shù)基礎的研究，其主要內(nèi)容包括以下五個方面： （1）超精密切削磨削的基本理論和工藝 （2）超精密設備的精度，動特性和熱穩(wěn)定性 （3）超精密加工精度檢測及在線檢測和誤差補償 （4）超精密加工的環(huán)境條件 （5）超精密加工的材料 31 第2章 總體設計 2.1設計要求 本次課題為小型陶瓷球研磨機的結(jié)構(gòu)設計，要求是加工陶瓷球的直徑為1～6mm，兩研磨盤的最大壓力為1KN，研磨速度為0-120rpm。 2.2研磨機原理分析 研磨機采用無級調(diào)速系統(tǒng)控制，可輕易調(diào)整出適合研磨各種部件的研磨速度。采用電—氣比例閥閉環(huán)反饋壓力控制，可獨立調(diào)控壓力裝置。上盤設置緩降功能，有效的防止薄脆工件的破碎。通過一個時間繼電器和一個研磨計數(shù)器，可按加工要求準確設置和控制研磨時間和研磨圈數(shù)。工作時可調(diào)整壓力模式，達到研磨設定的時間或圈速時就會自動停機報警提示，實現(xiàn)半自動化操作。 研磨機變速控制方法，研磨加工有三個階段，即開始階段、正式階段和結(jié)束階段，開始階段磨具升速旋轉(zhuǎn)，正式階段磨具恒速旋轉(zhuǎn)，結(jié)束階段磨具降速旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在研磨加工開始階段，人為控制磨具轉(zhuǎn)速的加速度從零由慢到快地增大，當磨具轉(zhuǎn)速升到正式研磨速度的一半時，加速度的變化出現(xiàn)一個拐點，控制磨具轉(zhuǎn)速的加速度由最大值由快到慢地減小，直到磨具轉(zhuǎn)速達到正式的研磨速度，磨具轉(zhuǎn)速的加速度降為零。 利用固著磨料研磨的這一特點，根據(jù)工件磨具間的相對運動軌跡密度分布，合理地設計磨具上磨料密度分布，以使磨具在研磨過程中所出現(xiàn)的磨損不影響磨具面型精度，從而顯著提高工件的面型精度，并且避免修整磨具的麻煩。在平面固著磨料研磨中，磨具的旋轉(zhuǎn)運動是主運動，工件的運動是輔助運動。在大部分情況下，工件是浮動壓在磨具上，其運動規(guī)律是未知的。因此，要對工件受力進行分析，才能求出其受力狀態(tài)及運動規(guī)律。取工件為整個研磨系統(tǒng)的分離體，建立工件受力平衡微分方程，求解該方程就能得到工件的運動規(guī)律。 研磨籃式研磨機繼承了籃式研磨機分散研磨兩道工序在一臺機器、一道工序上實現(xiàn)的特點，同時還可以作為分散機單獨使用(當分散盤在工作位置，研磨籃未下降時)。對于需要研磨的物料，又可以實現(xiàn)先分散后研磨的功能(當研磨籃下降到工作位時，可對物料進行高效率的精研磨)。 2.3方案設計 根據(jù)設計要求本次設計的小型陶瓷球研磨機由1-底座、2-電機、3-摩擦輪傳動機構(gòu)、4-無級變速操作機構(gòu)、5-齒輪傳動機構(gòu)、6-下部轉(zhuǎn)動研磨盤、7-上部研磨壓盤、8壓緊機構(gòu)等組成；總體方案簡圖如下圖示。 1-底座、2-電機、3-摩擦輪傳動機構(gòu)、4-無級變速操作機構(gòu) 5-齒輪傳動機構(gòu)、6-下部轉(zhuǎn)動研磨盤、7-上部研磨壓盤、8壓緊機構(gòu) 圖2-2 小型陶瓷球研磨機方案簡圖 2.4總體參數(shù)選擇及計算 2.4.1選擇電動機 （1）選擇電動機類型 電動機是標準部件。因為室內(nèi)工作，運動載荷沖擊不大，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。 （2）電動機容量的選擇 小型陶瓷球研磨機在動力方面的優(yōu)點就是配套動力小，目前市場上小型研磨機約需配置1KW的動力，電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設計手冊》表19-1選取電動機額定功率為1.5kw。 （3）電動機轉(zhuǎn)速的選擇 研磨速度為0-120rpm，為無級變速，設計計算時按照最大轉(zhuǎn)速120r/min進行。 齒輪傳動推薦的傳動比為： 摩擦輪傳動推薦的傳動比為： 所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min。 綜合考慮經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min的電機。 綜合上述（1）（2）（3）電機型號為Y100L-6，滿載轉(zhuǎn)速，功率1.5。 2.4.2動力參數(shù)計算 （1）傳動裝置傳動比 1）傳動比為： 2）傳動比 取摩擦輪傳動的傳動比為： 則齒輪傳動的傳動比為： （2）各軸的轉(zhuǎn)速 1軸 2軸 ； 3軸 ； （3）各軸的輸入功率 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； （4）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 第3章 傳動機構(gòu)設計 3.1 摩擦輪傳動設計 摩擦輪傳動是兩個相互壓緊的滾輪，通過接觸面間的摩擦力傳遞運動和動力的。由于結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運動平穩(wěn)、噪聲低，過載可以打滑，以及能連續(xù)連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)其傳動比，因而有較大的應用范圍，成為無級變速的主要元件。但由于在運轉(zhuǎn)過程中有滑動，影響從動輪的旋轉(zhuǎn)精度，傳動效率較低，作用在軸和軸和軸承上的載荷大，多用于中小功率傳動。 3.1.1摩擦輪材料的選擇 由于摩擦輪實現(xiàn)紙箱的進與退，制造摩擦輪的材料應該是：彈性模量大、摩擦系數(shù)高，接觸疲勞強度和耐磨性好，吸濕小，價廉并易于加工，可以選用GCr15。 3.1.2摩擦輪結(jié)構(gòu)設計 本研磨機采用圓柱摩擦輪傳動，其運動簡圖如3-1下； 圖3-1摩擦輪傳動示意圖 3.2齒輪傳動設計 3.2.1選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)取78 3.2.2按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 　　　 （3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （6）由式6.11計算應力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設，由表查得 由于載荷平穩(wěn)，由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計算模數(shù)ｍ 3.2.3按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 （1）確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由上式得 計算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)1.67mm，圓整取標準值m＝2mm 并按接觸強度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取 大齒輪齒數(shù)　取 3.2.4幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 （2）計算中心距 （3）計算齒寬寬度取45mm 3.2.5驗算 合適 結(jié)果如下： 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 22，86 2 模數(shù) m 2mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 3.3軸的設計與校核 3.3.1輸入軸 （1）尺寸與結(jié)構(gòu)設計計算 1）高速軸上的功率P1，轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故取；。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 (b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設計手冊選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6206，故，，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 (c) 齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=50mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機械設計表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面。 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為=52，根據(jù)《機械設計》（軸的設計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6206型深溝球軸承，由手冊中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L1=72mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力，取，軸的計算應力： 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.3.2中間軸的設計 (1)材料的選擇 由表16.1 查得 用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理， 由表16.3得 (2)估算軸的最小直徑 根據(jù)表11.6，取=112為取值范圍 估算軸的直徑： 因為軸上開有兩個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應增大軸徑，此時軸徑應增大5%~10% 考慮到與聯(lián)軸器配合，查設計手冊 軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應有軸肩 軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標準，故 軸段④ 軸段⑤ 按彎扭合成強度校核軸頸 圓周力 徑向力 水平 垂直 合成 當量彎矩 校核 繪制軸的受力簡圖 繪制垂直面彎矩圖 軸承支反力： FAY=FBY=Fr1/2=540.2N FAZ=FBZ=/2=406.6N 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為： MC1=FAyL/2=16.9N·m 繪制水平面彎矩圖 圖7-1 截面C在水平面上彎矩為： MC2=FAZL/2=406.6×62.5×=12.7N·m 繪制合彎矩圖 MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1N·m 繪制扭矩圖 轉(zhuǎn)矩：T= TI=20.33N·m 校核危險截面C的強度 ∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)應力,取α=0.6, 前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。 ∴該軸強度足夠。 3.3.3主軸的設計 （1）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且Ⅲ軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，取。 按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設計手冊選用HL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為35mm，故取；半聯(lián)軸器長度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 （2）軸的結(jié)構(gòu)設計 1）擬定軸上零件的裝配方案 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求，ⅤⅡ-ⅤⅢ軸段左端需制出軸肩，故取ⅤⅠ-ⅤⅡ段的直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上，故ⅤⅡ-ⅤⅢ段的長度應比L1略短一些，現(xiàn)取。 (b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)，查機械設計師手冊（軟件版）選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承32010，其尺寸為，故，而，滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度，因此，取. (c)取安裝齒輪處的軸的直徑；齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為50mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則，。因Ⅱ、Ⅲ兩軸在箱體內(nèi)的長度大致相等，取， 。。。 （3）軸上零件的周向定位 查機械設計表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面 軸段編號 長度（mm） 直徑（mm） 配合說明 Ⅰ-Ⅱ 21 50 與滾動軸承30310配合 Ⅱ-Ⅲ 12 52 與套筒配合 Ⅲ-Ⅳ 48 55 與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位 Ⅳ-Ⅸ 12 60 軸環(huán) Ⅸ-Ⅴ 60 Ⅳ-Ⅴ 21 50 與滾動軸承30310配合 Ⅴ-Ⅵ 45 42 與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位 Ⅵ-Ⅶ 80 35 與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合 總長度 285.5mm （4）求軸上的載荷 對于30210型圓錐滾子軸承， 載荷 水平面 垂直面 支反力F FNV1=823N 彎矩M 總彎矩 扭矩T （5）按彎扭合成應力校核軸的強度 　 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，取，軸的計算應力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設計， 查得，因此，安全。 計得：，，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。 3.4軸承的選擇與校核 3.4.1輸入軸上軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預期壽命取為：L'h＝29200h。 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N，軸向力為Fa1=159.90N 2）．初步選擇滾動軸承型號為6204，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當量動載荷 動載荷為，查得，則有 滿足要求。 3.4.2中間軸上軸承 在設計中間齒輪軸時選用的軸承為30205型圓錐滾子軸承,由手冊查得 (1)由滾動軸承樣本可查得,軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時,當量載荷可以按下式計算: 1)當 2)當 ,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計算當量動載荷,即 (2)計算預期壽命 (3)求該軸承應具有的基本額定動載荷 故選擇此對軸承在軸上合適. 3.4.3主軸的軸承校核 （1）按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， （2）初步選擇深溝球軸承6208，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 （3）當量動載荷 前面已求得，，， 軸承　1、2受到的徑向載荷為： 　　　　Fr1=FNH12+FNV12=1900.32+8232=1123N 　　　　 　　　　軸承1、2受到的軸向載荷為： 　　　　查簡明機械工程師手冊-表7.7-39得 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　軸承的當量動載荷為： 　　　　 　　　　按機械設計查得 3）驗算軸承壽命 因為，所以按軸承1的受力驗算。 對于滾子軸承，。 　　　 減速器的預定壽命，，合適。 3.5鍵的選擇與校核 3.5.1輸入軸上鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 輸入軸處選用單圓頭平鍵，尺寸為 圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度， ，合適 ，合適 3.5.2中間軸上鍵 在設計時選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長度為63mm 鍵的工作長度 鍵的工作高度 得鍵聯(lián)接許用比壓 故選用此鍵合適. 3.5.3主軸上鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 　 圓柱齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度， ，合適 ，合適 3.6聯(lián)軸器的選用 根據(jù)前面計算，輸入軸直徑： 查機械手冊，根據(jù)軸徑和計算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器： 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計算 查表課本14-1， K=1.3，則 啟動載荷為名義載荷的1.25倍，則 按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊選擇聯(lián)軸器型號為選用HL3（J1型）彈性柱銷聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=630,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=35，孔長度l=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=82。 3.7 箱體設計 箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎零件，因此，應具有足夠的強度和剛度。為提高箱體強度，采用鑄造的方法制造。 為便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體采用剖分式結(jié)構(gòu)，由箱座和箱蓋組成，剖分面取軸的中心線所在平面,箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，圓柱銷定位。 箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎零件，因此，應具有足夠的強度和剛度。為提高箱體強度，采用鑄造的方法制造。 首先保證足夠的箱體壁厚，箱座和箱蓋的壁厚取。 其次，為保證箱體的支承剛度，箱體軸承座處要有足夠的厚度，并設置加強肋，且選用外肋結(jié)構(gòu)。為提高軸承座孔處的聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)的連接螺栓應盡量靠近（以避免與箱體上固定軸承蓋的螺紋孔干涉為原則）。為提高聯(lián)接剛度，在軸承座旁聯(lián)接螺栓處做出凸臺，要有一定高度，以留出足夠的扳手空間。由于減速器上各軸承蓋的外徑不等，各凸臺高度設計一致。 另外，為保證箱座與箱蓋的聯(lián)接剛度，箱蓋與箱座聯(lián)接凸緣應有較大的厚度。 為保證箱體密封，除箱體剖分面聯(lián)接凸緣要有足夠的寬度外，合理布置箱體凸緣聯(lián)接螺栓，采用對稱均勻布置，并不與吊耳、吊鉤和定位銷等發(fā)生干涉。 3.8 潤滑部分的選擇 研磨機的主要潤滑點是主軸承。 主軸承潤滑：主軸承的潤滑極其重要，潤滑不良將導致機體損壞。 中小型球磨機的潤滑方式一般有如下兩種： （1）自動循環(huán)油潤滑 這種潤滑是用油泵將油從油箱中吸出，通過油管送至潤滑點，然后經(jīng)回油管流入油箱。其優(yōu)點是油量充足，并可起到冷卻作用。但由于供油系統(tǒng)很難保證所要求的密封程度，而屢次發(fā)生回油管阻塞現(xiàn)象，造成潤滑油處泄，而使檢修頻繁，浪費嚴重。因此，一些鐵選廠已把自動循環(huán)潤滑改為毛線潤滑[5]。 （2）毛線潤滑 此種潤滑結(jié)構(gòu)簡單，克服了自動潤滑的弊病，工作可靠，維護容易，還可節(jié)約潤滑油，但增加了加油次數(shù)?，F(xiàn)場使用證明此種潤滑效果較好。因此采用毛線潤滑主軸承。潤滑油冬用HJ-3D，夏用HJ-4D。 我所選用的球磨機的利用稀油潤滑，直接加入軸承部，潤滑油用擋板中的密封圈密封于軸承作用部位[10]。 第4章 研磨裝置設計 4.1 研磨盤設計 設計要求要求加工陶瓷球的直徑為1～6mm，為適用不同直徑的陶瓷球直徑的研磨，把下部轉(zhuǎn)動研磨盤設計成采用凹槽形式分成6個研磨區(qū)的盤式結(jié)構(gòu)，分別用于研磨0~1mm、1~2mm、2~3mm、3~4mm、4~5mm、5~6mm的陶瓷球，各研磨區(qū)再粘貼研磨塊。上部研磨壓盤則設計出階梯狀，也分成6個階梯，每個階梯間相差1mm高度，結(jié)構(gòu)如下圖： 圖4-1研磨盤 4.2壓緊機構(gòu)設計 4.2.1液壓缸選擇 根據(jù)設計要求壓緊壓力為1KN，為方便去放工件，取兩研磨盤間距為150mm，因此選定液壓缸行程為180mm。 （1）系統(tǒng)壓力選定 載荷不太高，參考設計手冊，初步確定系統(tǒng)工作壓力為2.5MPa。 （2）確定油缸的活塞及活塞桿直徑 最大載荷為25kN，此時缸的回油流量雖經(jīng)節(jié)流閥，但流量極小，故背壓視為零，則其活塞直徑為 考慮到摩擦及壓力損失等因素活塞直徑應適當加大，， 行程為180mm，結(jié)合油缸行程標準系列取油缸行程。 活塞桿直徑為：D=（0.5~0.8×50mm=25~40mm，取油缸桿直徑標準系列36mm。 綜上選用壓緊液壓缸參數(shù)為：活塞直徑D=50mm，活塞桿直徑d=36mm，行程l=180mm。 4.2.2壓緊支座的設計 壓緊支座采用HT150材料，L型結(jié)構(gòu)，用螺栓與箱體連接。 4.3研磨輔料的選用 4.3.1研磨材料的選擇 常用的研磨盤材料及部分使用實例見表3-2。常用的研磨盤材料有鑄鐵、玻璃、陶瓷等。研磨盤是用于涂敷或嵌入磨料的載體，是磨粒發(fā)揮切削作用，同時又是研磨表面的成形工具。研磨盤本身在研磨工程中與工件是相互修整的，研磨盤本身的幾何精度按一定程度“復印”到工件上，故要求研磨盤的加工面又高的幾何精度。對研具的要求主要有： （1）材料硬度一般比工件材料低，組織均勻致密、無雜質(zhì)、異物、裂紋和缺陷，并有一定的磨料嵌入性和浸含性。 （2）結(jié)構(gòu)合理，有良好的剛性、精度保持性和耐磨性。其工作表面應具有較高的幾何精度。 （3）排屑性和散熱性好。 表4-1 研磨盤材料及部分使用實例 分類 對象材料 部分使用實例 硬質(zhì) 材料 金屬 鑄鐵、碳鋼、工具鋼 一般材料研磨 非金屬 玻璃、陶瓷 化合物半導體材料研磨 天然樹脂 松脂、油、蜜蠟、樹脂 光學玻璃研磨、光學結(jié)晶研磨 合成樹脂 硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯、PMMA、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯橡膠 光學玻璃研磨、一般材料研磨 天然皮革 麂皮 金屬研磨 人工皮革 軟質(zhì)發(fā)泡聚氨酯、氟碳樹脂發(fā)泡體 硅晶片研磨、化合物半導體研磨 纖維 非織布、織布紙 金屬材料研磨、一般材料研磨 木材 桐、杉、柳 金屬模研磨 為了獲得良好的研磨表面，有時需在研具表面上開槽。槽的形狀有放射狀、網(wǎng)格狀、同心圓狀和螺旋狀等，如圖4-2所示。槽的形狀、寬度、深度和間距等根據(jù)工件材料質(zhì)量、形狀及研磨面的加工精度來選擇。在研具表面開槽有如下的效果： （1）可在槽內(nèi)存儲多余的磨粒，防止磨料堆積而損傷工件表面。 （2）在加工中作為向工件供給磨粒的通道。 （3）作為及時排屑的通道，防止研磨表面被劃傷。 圖4-2 常用研磨盤的開槽形式實體圖 4.3.2磨粒的選擇 磨粒按硬度可分為硬磨粒和軟磨粒兩類。研磨用磨粒具有下列性能： （1）磨粒形狀、尺寸均勻一致。 （2）磨粒能適當?shù)钠扑?，使切刃鋒利。 （3）磨粒熔點要比工件熔點高。 （4）磨粒在加工液中容易分散。 4.3.3加工液 研磨研磨加工液通常由基液（水性或油性）、磨粒、添加劑三部分組成，作用是供給磨粒、排屑、冷卻和潤滑。對加工液有以下要求： （1）能有效地散熱，以避免研具和工件表面熱變形。 （2）粘性低，以提高磨料的流動性。 （3）不會污染工件。 （4）化學物理性能穩(wěn)定，不因放置或溫升而分解變質(zhì)。 （5）能較好地分散磨粒。 研磨研磨時，伴隨有發(fā)熱，除了工件和研具因溫度上升而發(fā)生形變。難以進行高精度研磨外，在局部的磨粒作用點上也會產(chǎn)生相當高的溫度，使加工變質(zhì)層深度增加。適當?shù)毓┙o加工液，可以保證研具有良好的耐磨性和工件的形狀精度及較小的加工變質(zhì)層。添加劑的作用是放置或延緩磨料沉淀，并對工件發(fā)揮化學作用以提高研磨研磨加工效率和質(zhì)量。 總 結(jié) 畢業(yè)設計是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學習機會，通過這次對小型陶瓷球研磨機理論知識和實際設計的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。 這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設計讓我積累了許多實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝起來，也必然讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 順利如期的完成本此畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過不足與遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新科技新設備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進知識，更好的為祖國的四化服務。 參考文獻 [1] 龔桂義. 機械設計課程設計指導書[M]. 北京：高等教育出版社，1996. 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[16] Cole Thompson Associates．“Directory of Intelligent Buildings”1999. 致 謝 大學生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴謹教學相幫的教師。畢業(yè)設計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導老師的精心指導，在此向所有給予我此次畢業(yè)設計指導和幫助的老師和同學表示最誠摯的感謝。 首先，向本設計的指導老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進行指導，時刻關(guān)心我們的進展狀況，督促我們抓緊學習。老師給予的幫助貫穿于設計的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導，不僅使我學會書本中的知識，更學會了學習操作方法。也懂得了如何把握設計重點，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設計過程中，她和我們在一起共同解決了設計中出現(xiàn)的各種問題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設計幫助的老師們，以及同學們以誠摯的謝意，在整個設計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W表示感謝。 總之，本次的設計是老師和同學共同完成的結(jié)果，在設計的一個月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示感謝！