708 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）,708,陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）,陶瓷,拋光機(jī),旋風(fēng),機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),cad,文獻(xiàn),翻譯 端銑削自適應(yīng)切削力的模糊控制策略 摘要 這篇文章討論了在高速端銑削時(shí)的切削力的模糊適應(yīng)的控制策略。這項(xiàng)研究是關(guān)于運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置來(lái)憂化金屬切削過(guò)程的整合自適應(yīng)性控制。它被設(shè)計(jì)成服務(wù)于允許在刀具上對(duì)長(zhǎng)時(shí)間復(fù)雜成形加工很有益的切削力時(shí)適應(yīng)性地使切削速度最大化的控制.目的是產(chǎn)生一個(gè)可靠的，強(qiáng)有力的人工神經(jīng)控制器協(xié)助自適應(yīng)協(xié)調(diào)切削速度來(lái)防止過(guò)分的刀具磨損，即刀具的磨損量和保持高的排屑率。許多的仿真和實(shí)驗(yàn)用來(lái)肯定這個(gè)體系的功效。 關(guān)鍵詞：端銑；自適應(yīng)力控制；模糊 1.諸論 一個(gè)CNC系統(tǒng)遺留下來(lái)的缺點(diǎn)是加工參數(shù)，如進(jìn)給速度，切削速度和深度，被離線編程。加工參數(shù)通常在加工前根據(jù)編程者的經(jīng)驗(yàn)和加工手冊(cè)被選擇。為了防止損害和避免加工失敗。運(yùn)行的條件通常被設(shè)置的很保守。結(jié)果是，有很多的CNC系統(tǒng)運(yùn)行于遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于憂化標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件下效率差。即使加工參數(shù)在離線時(shí)通過(guò)憂化計(jì)算法憂化了，在加工過(guò)程中它們也不能被協(xié)調(diào)起來(lái)。為了確保加工產(chǎn)品的質(zhì)量，為了降低加工成本和提高加工的效率，協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)加工的參數(shù)來(lái)符合憂化的加工標(biāo)準(zhǔn)是有必要的。由此，提供在線運(yùn)行下協(xié)調(diào)的自適應(yīng)控制，被有興趣地研究起來(lái)。在我們的自適應(yīng)控制系統(tǒng)中，不管是在切削條件下變化時(shí)，進(jìn)給速度總是在線協(xié)調(diào)下來(lái)保持一個(gè)常數(shù)切削力。在這篇文章中，一個(gè)簡(jiǎn)單的模糊控制策略被在智能系統(tǒng)和一些運(yùn)用模糊控制策略的實(shí)驗(yàn)性的仿真中發(fā)展起來(lái)。結(jié)果證明這個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)有效地控制在一般端銑削條件下的峰值切削力。力的控制運(yùn)算法則已經(jīng)被眾多的研究者開(kāi)發(fā)和評(píng)估了。被固定的增加比例積分控制器，先前是為銑削現(xiàn)為了一個(gè)可協(xié)調(diào)的增加比例積分控制器，在那里控制器根據(jù)變化的切削條件被協(xié)調(diào)。完整的自適應(yīng)參考模擬，自適應(yīng)控制裝置方法最初是被Cusand Balic研究的。這些控制器被模擬和求解及實(shí)際上地被實(shí)現(xiàn)。兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)全布三參數(shù)自適應(yīng)控制器執(zhí)行得比已固定的遞增積分器要好。關(guān)于模糊控制系統(tǒng)，Huang and Lin提供了一個(gè)先驅(qū)活動(dòng)的介紹性調(diào)查，另一個(gè)系統(tǒng)性觀念被提出。模糊系統(tǒng)對(duì)照比例積分微分控制和模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及管理模糊控制在[3]中反映.被提到。關(guān)于為銑削的自適應(yīng)切削力控制很多的工作已經(jīng)被做。然而，很多以前的工作把問(wèn)題簡(jiǎn)單化在一個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)上。這次投稿中，我們將考慮到三個(gè)自由度上銑削的切削力。文章的組成如下。第二部分主要描述全面的力控制策略。第三部分包括了CNC加工模擬1.第五部分描述了仿真/實(shí)驗(yàn)和目標(biāo)控制計(jì)劃執(zhí)行的方法。最后，第六和七部分展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)論和以后研究的建議。 2.自適應(yīng)模糊控制器結(jié)構(gòu) 一個(gè)新的在線控制計(jì)劃，這個(gè)計(jì)劃被稱作自適應(yīng)模糊控制，是通過(guò)使用模糊集合論開(kāi)發(fā)的。這個(gè)方法的基本思想是合并人操作者在控制設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)。這個(gè)控制策略是用公式表達(dá)成許多的規(guī)則，這些規(guī)則手工執(zhí)行很簡(jiǎn)單但是對(duì)于用一般的數(shù)學(xué)運(yùn)算法則來(lái)實(shí)現(xiàn)很困難?；谶@個(gè)新的控制策略，很多復(fù)雜的過(guò)程能夠標(biāo)準(zhǔn)方法似的更容易地和更精確地被控制。模糊控制的目標(biāo)是保持金屬切除率，能可能的高和保持切削力盡可能地接近一個(gè)給定的參照值。此外，計(jì)算任務(wù)和時(shí)間可能就像金典或者現(xiàn)代控制理論那樣被減少。示意性的控制規(guī)則通過(guò)使用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被構(gòu)造出。模糊自適應(yīng)控制確保了連續(xù)地憂化進(jìn)給速度的控制。這個(gè)控制是自動(dòng)被協(xié)調(diào)到每一個(gè)特殊的切削情況。當(dāng)軸的負(fù)載低的時(shí)候，系統(tǒng)增加切削進(jìn)給到或者超過(guò)預(yù)先編程的進(jìn)給速度，直接導(dǎo)致循環(huán)周期和產(chǎn)品成本相當(dāng)大的減少。當(dāng)軸的負(fù)載高時(shí)，進(jìn)給速度就被降低，以保護(hù)工作母機(jī)不損害和損壞。當(dāng)系統(tǒng)偵測(cè)到極端的切削力時(shí)，它會(huì)自動(dòng)停機(jī)來(lái)保護(hù)切削工具。它減少了一定的操作者的監(jiān)督管理。在線銑削憂化的步驟次序如下： 1.預(yù)編程進(jìn)給速度被送到銑床CNC控制器。 2.測(cè)量出的切削力被送到模糊控制器。 3.模糊控制器使用輸入的規(guī)則來(lái)找到（協(xié)調(diào)）憂化的進(jìn)給速度，將它送回到機(jī)器。 4.第一步和第三步被重復(fù)直到加工結(jié)束。 自適應(yīng)切削力控制器協(xié)調(diào)進(jìn)給速度是基于一個(gè)測(cè)量出的峰值切削力通過(guò)布置一個(gè)進(jìn)給速度超過(guò)CNC控制器在四軸上的百分比， 真實(shí)的切削速度是超過(guò)部分和已編程的進(jìn)給速度。如果進(jìn)給速度憂化模擬是完美的，憂化的進(jìn)給速度也將總是等于參照的峰值力。在這種情況下，超出部分的正確率將是100%。為了控制器調(diào)整峰值力，力的信息必須在每個(gè)采樣時(shí)間對(duì)控制運(yùn)算法則是有用的。一個(gè)探測(cè)軟件被用來(lái)提供這些信息。 2.1一個(gè)模糊控制器的結(jié)構(gòu) 在模糊過(guò)程控制中，專門技術(shù)被壓縮成一個(gè)根據(jù)關(guān)于人操作標(biāo)準(zhǔn)和輸入輸出關(guān)系的系統(tǒng)。運(yùn)算法則是基于操作者的知識(shí)但考慮到過(guò)程編輯通過(guò)改寫誤差，它也包括了控制理論。 從而，控制器有輸入切削力誤差F和第一次不同誤差2F，輸出變化的進(jìn)給速度f(wàn)。模糊控制變化和規(guī)則創(chuàng)基礎(chǔ)創(chuàng)建從專家操作者那帶走。切削力誤差和第一次誤差的差異被計(jì)算，在每一個(gè)采樣時(shí)間k，如_F(k) = Fref ?F(k)和_2F(k) =_F(k)?_F(k?1),這里F是測(cè)量的切削力，F(xiàn)ref是力的設(shè)定點(diǎn)。 3.CNC加工模擬 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試之前，一個(gè)CNC加工模擬模擬器被用來(lái)估算控制者的設(shè)計(jì)。 過(guò)程模擬由人工神經(jīng)力模擬和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模擬。人工神經(jīng)力模擬基于切削條件和已描述的形狀切削估算切削力。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模擬模擬機(jī)器對(duì)已指定進(jìn)給速度變化的反應(yīng)。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模擬通過(guò)檢查步的已指定速度的改變被決定。最好的模擬被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)頻率為3Hz和節(jié)拍時(shí)間為0.4s的二級(jí)命令系統(tǒng)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)和仿真從7到22mm/s圖3顯示的速度步調(diào)改變結(jié)果。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和人工神經(jīng)力模擬被結(jié)合形成CNC加工模擬。模擬輸入是已指定的進(jìn)給速度，輸出是X、Y合成的切削力。切削形狀在人工神經(jīng)力模擬中被定義。模擬器通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)和模擬仿真結(jié)果被修改。伴隨進(jìn)給速度改變的各種切削被確定。從0.05到2mm/tooth每一步改變，實(shí)驗(yàn)和仿真合力展現(xiàn)如圖4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與在平均和峰值力方面模擬結(jié)果聯(lián)系的很好。明顯的差異可能是因?yàn)槿斯ど窠?jīng)模擬和沒(méi)有模擬的系統(tǒng)編輯器的錯(cuò)誤。 3.1切削力模擬 為明白在線切削力模擬，基于流行的反饋原理，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）被提出在預(yù)備實(shí)驗(yàn)期間，它被證明是很有可能直接從實(shí)驗(yàn)加工數(shù)據(jù)提取力模擬。它被用來(lái)模擬切削過(guò)程。用來(lái)模擬的NN需要為進(jìn)給速度f(wàn)，切削速度vc 切削軸向深度AD 和切削徑向深度RD 4個(gè)輸入人工神經(jīng)元。NN的輸出是切削力的要素，因此需要兩個(gè)輸出神經(jīng)元。帶優(yōu)化參數(shù)使用的NN詳細(xì)的布局和神經(jīng)元的數(shù)學(xué)原理如圖5所示。最好的NN配置包含5，3和7在隱藏層隱藏的神經(jīng)元。 3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的布局和其模擬問(wèn)題的自適應(yīng)性 布局的效果也通過(guò)考慮不同的情況而被研究。通過(guò)改變?cè)陔[藏層的人工神經(jīng)元的個(gè)數(shù)來(lái)改變布局。為估計(jì)個(gè)別與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)程序參數(shù)的效果，40個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練，測(cè)試和分析。網(wǎng)絡(luò)性能使用ETstMax, ETst, ETrn, and ETrnMax四個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)和程序周期數(shù)來(lái)估計(jì)。在輸入輸出層的神經(jīng)元數(shù)通過(guò)輸入輸出參數(shù)的數(shù)量來(lái)決定。由結(jié)果得到的如下所述結(jié)論： ? 0.3比率給出可接受的預(yù)期誤差而掌握比率必須在0.01到0.2之間來(lái)最小化程序周期數(shù)。 ?為了最小化判斷誤差，比率在0.001到0.005之間是好的。然而，如果程序周期數(shù)也是最小化，掌握比率應(yīng)該不超過(guò)0.004 ?最佳的隱蔽層節(jié)點(diǎn)數(shù)是3或6.節(jié)點(diǎn)數(shù)在2到12或不是3或6的網(wǎng)絡(luò)也表現(xiàn)的好但是導(dǎo)致更高的程序周 期。 ?用正弦函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)需要最低的程序周期數(shù)，緊跟的是正切函數(shù)而用雙曲線切線那些需要更高的程序周期。 4.數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備 用在這個(gè)獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取設(shè)備由測(cè)力計(jì)，固定模塊，硬件和軟件如圖1所示。切削力使用安在工件和工作臺(tái)壓電測(cè)力計(jì)測(cè)量。當(dāng)?shù)毒哒谇邢鞴ぜr(shí)，力將通過(guò)刀具施加到測(cè)力計(jì)。在測(cè)力計(jì)上的壓電石英產(chǎn)生形變，電荷將會(huì)產(chǎn)生。電荷然后通過(guò)連接電纜傳遞到多通道電荷放大器。電荷然后使用多通路放大器放大。在多通路電放大器中，不同參數(shù)能被調(diào)整以完成必需解決的。在放大器的輸出端，電壓將對(duì)應(yīng)于取決于設(shè)置在放大器中參數(shù)的力。接口硬件模塊由連接設(shè)計(jì)塊，模擬信號(hào)協(xié)調(diào)模塊和一個(gè)16通道A/D接口板(PC-MIO-16E-4)。在A/D板里，模擬信號(hào)將轉(zhuǎn)變成數(shù)了信號(hào)，以使LabVIEW軟件能讀和接收數(shù)據(jù)。用LabVIEW電壓將轉(zhuǎn)變成在X，Y和Z方向的力。用這個(gè)程序，三個(gè)軸向力要素能同時(shí)獲得，并能為分析力的變化而顯示在屏幕上。選R216-16B20-040型直徑16mm10度螺旋角帶雙刃可互換球狀端立銑刀來(lái)加工。前角12度R216-1603 M-M型立銑刀被選。立銑刀的材料是P10-P20涂上TiC/TiN ，GC4040。冷卻液RENUS FFM用來(lái)冷卻。模糊控制被智能操縱器模塊（Labview），修正進(jìn)給速度被遞到力控制軟件和NC機(jī)床之間CNC通信設(shè)備?？刂破髂芡ㄟ^(guò)存儲(chǔ)器共享。在頻率1KHz時(shí)，超出部分的進(jìn)給速度，可變DNCFRO對(duì)分配力控制軟件有用。 5.模擬和模糊控制銑實(shí)驗(yàn) 為檢查自適應(yīng)模糊控制策略的穩(wěn)定性和耐用度，通過(guò)用Simulink and Labview fuzzy Toolset模擬來(lái)檢查系統(tǒng)。然后，通過(guò)在一個(gè)CNC銑床的對(duì)Ck45和Ck45鋼工件改變切削深度的不同實(shí)驗(yàn)來(lái)改變系統(tǒng)（如圖6）R216-16B20-040型直徑16mm10度螺旋角帶雙刃可互換球狀端立銑刀被選來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。切削條件為：銑削寬度RD = 3 mm，銑削深度AD = 2mm和切削速度vc = 80m/min. 模糊控制的參數(shù)相同于對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)性能的實(shí)驗(yàn)。用模糊控制結(jié)構(gòu)如圖1，憂化進(jìn)給速度，想要的切削力是[Fref] = 280 N,預(yù)編程的進(jìn)給是0.05mm/teech，允許調(diào)整率為[0–150%]。當(dāng)切削深度改變時(shí)，圖7是切削力和進(jìn)給速度的反映。它顯示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果中進(jìn)給速度在線調(diào)整來(lái)保持切削力在最大想要值。模擬控制器響應(yīng)在軸向深度一步改變，顯示如圖8.模擬代表了一個(gè)16mm，兩面銑刀，在2000rpm時(shí),正遇到一步從軸向深度從3到4.2mm的改變。這步改變發(fā)生在2s，在0.5s內(nèi)控制器返回峰值成參考峰值力在這項(xiàng)研究中模糊控制器的穩(wěn)定性通過(guò)模擬被估算。用在過(guò)程增益中小和大步改變測(cè)試模擬是為確保系統(tǒng)穩(wěn)定在一定范圍條件內(nèi)。小的過(guò)程增益改變用一個(gè)在2000rpm轉(zhuǎn)速下從3到4.2mm軸向深度改度來(lái)模擬。大的增益改變用一個(gè)軸向深度在2000rpm時(shí)從3到6mm改變來(lái)模擬。伴隨很少的性能降低系統(tǒng)在全布模擬仿真中保持穩(wěn)定。 6.結(jié)果和討論 在用不變進(jìn)給速度（常用切削，如圖7a）的第一次實(shí)驗(yàn)中,MRR僅僅在最后一步時(shí)達(dá)到它的固有值。然而，在第二次測(cè)試中，使用模糊控制加工相同的工件，平均完成的MRR很接近固有的MRR值。對(duì)比圖7a和b，人工神經(jīng)控制銑削系的在切削力是保持在240N左右，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)的進(jìn)給速度接近于傳統(tǒng)CNC銑削系統(tǒng)從C點(diǎn)到D點(diǎn)。從A點(diǎn)到C點(diǎn)，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)的進(jìn)給速度高于正統(tǒng)CNC系統(tǒng)，因此 ，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)銑削效率提高了。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出MRR可能提高高到27%。相比于大多數(shù)的現(xiàn)有端銑削控制系統(tǒng)，目標(biāo)模糊控制系統(tǒng)有下列優(yōu)勢(shì)： 1.多參數(shù)調(diào)整。 2.對(duì)工件形狀、刀具形狀和工件材料的改變敏感； 3.合算和容易實(shí)現(xiàn)； 4.數(shù)學(xué)建模方便模擬仿真結(jié)果顯示使用設(shè)計(jì)的模糊控制器的銑削過(guò)程耐用度、穩(wěn)定性，比標(biāo)準(zhǔn)的控制器有更高加工效率。實(shí)驗(yàn)顯示模糊控制器比傳統(tǒng)控制器有重大的優(yōu)勢(shì)。主要的優(yōu)勢(shì)是一個(gè)控制器快速響應(yīng)復(fù)雜傳感輸入而在傳統(tǒng)控制器上老的控制運(yùn)算法則下運(yùn)行速度受限制。當(dāng)前研究顯示模糊控制比傳統(tǒng)控制器有很大的優(yōu)勢(shì)。 第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是一個(gè)模糊控制器能有效率地利用在計(jì)劃和執(zhí)行一個(gè)控制動(dòng)作方面比一個(gè)工人更巨大的感官信息。 第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是模糊控制器快速響應(yīng)復(fù)雜的傳感輸入而在傳統(tǒng)控制器的傳統(tǒng)控制法則下的執(zhí)行速度受到嚴(yán)格的限制。 7.結(jié)論 這次投稿的目的是為介紹一輔助自適應(yīng)調(diào)整進(jìn)給速度來(lái)防止過(guò)度刀具磨損，刀具破損和保持高的金屬去除率的可靠而耐用的模糊力控制器。帶自適應(yīng)控制策略的智能銑削實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明模糊控制器有高的耐用度和完全穩(wěn)定性。方法成功應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)Heller銑削加工中。目標(biāo)在線最佳切削條件決定系統(tǒng)在這篇文章中應(yīng)用于球端銑削，但顯然此系統(tǒng)也可延伸到其它的機(jī)床上來(lái)提高切削效率。 湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作中期檢查表 題目 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 梅彪 班級(jí)學(xué)號(hào) 機(jī)本0705 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指 導(dǎo) 教 師 填 寫 學(xué)生開(kāi)題情況 學(xué)生調(diào)研及查閱文獻(xiàn)情況 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原計(jì)劃有無(wú)調(diào)整 學(xué)生是否按計(jì)劃執(zhí)行工作進(jìn)度 學(xué)生是否能獨(dú)立完成工作任務(wù) 學(xué)生的英文翻譯情況 學(xué)生每周接受指導(dǎo)的次數(shù)及時(shí)間 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過(guò)程檢查記錄情況 學(xué)生的工作態(tài)度在相應(yīng)選項(xiàng)劃“√” □認(rèn)真 □一般 □較差 尚存在的問(wèn)題及采取的措施： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 系部意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 湖南工學(xué)院2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書 系：機(jī)械工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 朱萍玉 學(xué)生姓名 梅彪 課題名稱 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 內(nèi)容及任務(wù) 內(nèi)容：陶瓷拋光機(jī)的旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)是陶瓷拋光機(jī)的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，要求確定其傳動(dòng)方案，對(duì)磨頭傳動(dòng)裝置進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，對(duì)磨頭傳動(dòng)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算以及磨頭軸系、磨頭箱體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 任務(wù)： (1) 繪制磨頭總裝圖 （2）繪制磨頭殼體圖； （3）繪制蝸輪部件裝配圖； （4）繪制零件圖 （5）撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo) (1) 統(tǒng)一要求： 按任務(wù)書要求完成規(guī)定的任務(wù)，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文），一律采用計(jì)算機(jī)編輯。內(nèi)容包括設(shè)計(jì)的意義與作用、設(shè)計(jì)方案選擇和計(jì)算、主要零件的受力分析和強(qiáng)度校核、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析等。寫出不少于400字的中文摘要；至少翻譯一篇本專業(yè)外文文獻(xiàn)（10000個(gè)以上印刷符號(hào)），并附譯文。 需完成不少于3張零號(hào)圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含一張以上用計(jì)算機(jī)繪制的具有中等難度的1號(hào)圖紙，同時(shí)至少有折合1號(hào)圖幅以上的圖紙用手工繪制，查閱到10篇以上與題目相關(guān)的文獻(xiàn)，按要求格式獨(dú)立撰寫不少于12000字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 (2) 主要技術(shù)參數(shù)： 磨塊自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：50～80轉(zhuǎn)/分鐘 公轉(zhuǎn)阻力矩：300～320牛·米； 磨塊公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：2500～2800轉(zhuǎn)/分鐘 自轉(zhuǎn)阻力矩：7～10?！っ?； 磨頭直徑：500～600mm 進(jìn)度安排 起止日期 工作內(nèi)容 備注 第2～5周（2.28~3.27） 畢業(yè)調(diào)研及實(shí)習(xí)、搜集設(shè)計(jì)的相關(guān)資料 第6周（3.28~4.3） 方案論證及總體設(shè)計(jì) 第7～12周（4.4~5.15） 主要零部件設(shè)計(jì) 第13周（5.16~5.22） 繪制總裝配圖 第14～15周（5.23~6.5） 設(shè)計(jì)修改完善 第16周（6.6~6.10） 畢業(yè)答辯 主要參考資料 [1] 申永勝主編.機(jī)械原理教程[M]..北京：清華大學(xué)出版社，1998 [2] 濮良貴 紀(jì)名剛 主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社， 2003.5 : [3] 陳國(guó)威等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [4] 楊志偉.旋風(fēng)磨頭的設(shè)計(jì)介紹.佛山陶瓷.2001,4:17-19 [5]高鎮(zhèn)清,蔡小蘭.建筑陶瓷工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)淺析.中國(guó)陶瓷工業(yè).2005,2(12)-1:50-51. 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改革開(kāi)放以前，我國(guó)建材機(jī)械工業(yè)十分弱小，附屬于幾個(gè)產(chǎn)瓷區(qū)的陶機(jī)廠是在修理廠的基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的國(guó)有企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備落后，產(chǎn)品質(zhì)量低、產(chǎn)量小。近十幾年來(lái)，由于建材行業(yè)的高速發(fā)展，建材機(jī)械工業(yè)亦得到了極其迅猛的發(fā)展。特別是經(jīng)過(guò)“九五”、“十五”的項(xiàng)目攻關(guān)開(kāi)發(fā)、研究，在原有引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，建筑陶瓷國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線裝備的生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高，包括原料制備裝備、成形設(shè)備、干燥施釉裝飾設(shè)備、燒成設(shè)備、拋光裝備等已基本實(shí)現(xiàn)了建筑陶瓷生產(chǎn)的整線國(guó)產(chǎn)化。 截止2000年底，在我國(guó)現(xiàn)在仍生產(chǎn)的2900條建筑陶瓷生產(chǎn)線中，瓷質(zhì)磚拋光線共有580條，其中進(jìn)口線約占30％，大多進(jìn)口線為97年以前引進(jìn)，其余70%為95年開(kāi)始投放市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)線。在廣東地區(qū)984條建筑陶瓷生產(chǎn)線中，瓷質(zhì)磚拋光線有387條，約占全國(guó)瓷質(zhì)磚拋光線總量的70％左右。 1992年中國(guó)第一臺(tái)陶瓷磨邊機(jī)、1994年中國(guó)第一臺(tái)陶瓷刮平定厚機(jī)、1995年中國(guó)第一臺(tái)陶瓷拋光機(jī)誕生。96年開(kāi)始，由以上產(chǎn)品組成的具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的國(guó)產(chǎn)陶瓷拋光線開(kāi)始大量替代進(jìn)口產(chǎn)品，并以其良好的價(jià)格性能比優(yōu)勢(shì)，開(kāi)始小批量出口南美、中東、東南亞等國(guó)家。瓷質(zhì)磚拋光設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，極大推動(dòng)了我國(guó)建陶拋光磚市場(chǎng)的極大發(fā)展。 據(jù)對(duì)我國(guó)瓷質(zhì)磚生產(chǎn)廠家新建、技改的需求統(tǒng)計(jì)分析。我國(guó)建筑陶瓷企業(yè)1999年對(duì)瓷質(zhì)磚拋光線的總需求量約110條，2000年總需求量為125條。目前，我國(guó)建筑陶瓷企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要方向是向高檔有釉磚或中高檔拋光磚調(diào)整，廠家對(duì)拋光線設(shè)備和高水平釉線設(shè)備的需求保持著穩(wěn)定增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。 國(guó)家“十一五”期間將繼續(xù)扶持機(jī)電一體化機(jī)械裝備的研發(fā)與生產(chǎn)，大力振興裝備制造業(yè)，進(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)改造，提高設(shè)計(jì)與制造水平，推進(jìn)機(jī)電一體化，為各行業(yè)提供先進(jìn)和成套的技術(shù)裝備。陶瓷行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向是“總量控制，結(jié)構(gòu)調(diào)整”。產(chǎn)業(yè)政策和市場(chǎng)環(huán)境促使我國(guó)陶瓷行業(yè)從數(shù)量?jī)r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向技術(shù)和質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)，陶瓷企業(yè)出路的一個(gè)重要方面在于技術(shù)設(shè)備改造和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，然而建陶產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，客觀上需要上游產(chǎn)業(yè)建陶制造裝備技術(shù)進(jìn)步的支持，這就為一些科技含量高、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力強(qiáng)的陶機(jī)生產(chǎn)企業(yè)提供了巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，同時(shí)客觀上要求他們加大技改和研發(fā)投資，面對(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)和國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng)。 陶瓷拋光磚在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)風(fēng)行以來(lái)，各種利用機(jī)械加工瓷磚以提高產(chǎn)品檔次的方法不斷涌現(xiàn)，如水刀切割、圓弧拋光、線條拋光等等。深加工已經(jīng)成為陶瓷產(chǎn)品錦上添花的主要手段之一，在提高產(chǎn)品附加值方面大有可為。為陶瓷深加工專門制作的深加工機(jī)械是陶瓷機(jī)械行業(yè)中的后起之秀，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外的需求呈現(xiàn)急劇上升的勢(shì)頭。 拋光機(jī)是瓷磚深加工，也就是生產(chǎn)拋光磚的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，拋光加工由兩臺(tái)的拋光機(jī)完成，第一臺(tái)進(jìn)行精磨、粗拋，第二臺(tái)進(jìn)行半精拋、精拋。根據(jù)拋光磨頭所用磨料的粗細(xì)，按工藝將拋光機(jī)分為粗拋機(jī)和精拋機(jī)，但機(jī)器結(jié)構(gòu)及工作原理完全相同。其結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、橫梁、磨頭、導(dǎo)軌、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及輸送系統(tǒng)等組成。拋光過(guò)程是：瓷磚由主傳動(dòng)皮帶送到機(jī)內(nèi),有磚檢測(cè)裝置檢出有磚進(jìn)入,磨頭上的氣缸動(dòng)作,使旋轉(zhuǎn)的磨頭緩慢下降,磨輪對(duì)瓷磚表面進(jìn)行磨削拋光,瓷磚經(jīng)過(guò)若干個(gè)個(gè)磨頭的拋光后由人工取料。連續(xù)進(jìn)磚,磨頭便對(duì)瓷磚連續(xù)磨削。采用先進(jìn)的磨頭對(duì)陶瓷墻地磚表面進(jìn)粗磨拋光的，有效率高、加工表面質(zhì)量好、破損率少等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)拋光機(jī)加工的瓷磚表面可達(dá)鏡面光度。 談到陶瓷深加工的前景，個(gè)人認(rèn)為，陶瓷產(chǎn)品要提高檔次，必定離不開(kāi)深加工技術(shù)。深加工，其實(shí)是對(duì)陶瓷產(chǎn)品起了錦上添花的作用，有助于企業(yè)增加產(chǎn)品附加值和提高經(jīng)濟(jì)效益。如佛山某企業(yè)今年的最新產(chǎn)品線條拋光機(jī)，就是根據(jù)客戶的要求將陶瓷深加工成木線的形狀和效果，與拋光磚搭配使用，不僅提高了產(chǎn)品檔次，還產(chǎn)生了富貴華麗，蓬蓽增輝的藝術(shù)效果。而這一切都是建筑陶瓷機(jī)械的功勞。這是一個(gè)很有前途的行業(yè)和機(jī)械，隨著人們對(duì)居住環(huán)境藝術(shù)性要求的提高，陶瓷深加工行業(yè)和機(jī)械的前景將會(huì)更好。 2.選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案。 本課題所涉及的拋光機(jī)是廣泛用于陶瓷地磚、石材等建材產(chǎn)品精磨、拋光的生產(chǎn)設(shè)備，其特點(diǎn)是對(duì)脆性材料進(jìn)行磨削，要求加工后的表面平整、無(wú)劃痕，達(dá)到鏡面光亮而且破損率低。因此要求其關(guān)鍵部分——磨頭驅(qū)動(dòng)部分必須有良好的動(dòng)態(tài)性能。 磨頭驅(qū)動(dòng)部分是瓷質(zhì)拋光機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，目前，瓷磚拋光機(jī)所使用的磨頭種類大致有三種： 1. 擺動(dòng)式磨頭，即磨頭伸展出6個(gè)或7個(gè)擺腳，工作時(shí)磨頭以420～500轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)擺腳以50～80/分鐘的頻率左右往復(fù)擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)磨削時(shí)磨塊對(duì)磚坯是線接觸而非面接觸。這種磨頭使用最廣泛，適合于粗磨和精磨階段。 2. 滾動(dòng)式磨頭，即磨頭向外伸展出6根軸，每根軸上各安裝一個(gè)圓筒形砂輪磨具，工作時(shí)磨頭以420～500轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)，圓筒形磨具以50～80/分鐘的速度繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。這種磨頭與擺動(dòng)式磨頭相比較，生產(chǎn)效率可以提高10%以上，主要用于粗磨階段。 3. 旋風(fēng)磨頭，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是向外伸展出8根軸，每根軸上各安裝一個(gè)圓筒形金剛磨輪，磨頭由2根電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生兩個(gè)動(dòng)作，一是每根軸上的金剛磨輪自身的高速自轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速高達(dá)2700轉(zhuǎn)/分鐘），二是整個(gè)磨頭帶動(dòng)八個(gè)金剛磨輪的低速公轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分鐘）。這種磨頭與滾動(dòng)式磨頭有些相似，但區(qū)別也是很明顯的，前者使用金剛磨具，并由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，自轉(zhuǎn)高速，公轉(zhuǎn)低速；而后者則是使用普通磨料磨具，僅由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，自轉(zhuǎn)低速，公轉(zhuǎn)高速。旋風(fēng)磨頭可取代原來(lái)的刮平磨頭，適用于刮平階段和粗磨階段。 本設(shè)計(jì)所研究的是陶瓷拋光機(jī)的旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)。旋風(fēng)磨頭是粗磨機(jī)對(duì)瓷磚進(jìn)行加工的執(zhí)行部件，是比較新式的磨頭，該磨頭是采用八組高速旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪對(duì)瓷質(zhì)磚表面進(jìn)行剛性磨削，對(duì)拋光磚進(jìn)行粗加工，使磚面平整細(xì)滑，減小粗拋磨塊的消耗量，降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。 設(shè)計(jì)的主要研究就是從運(yùn)動(dòng)學(xué)理論、空間機(jī)構(gòu)學(xué)理論拋光機(jī)磨頭旋風(fēng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因?yàn)樾L(fēng)磨頭的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一個(gè)高速、增速機(jī)構(gòu)。這必將引起高溫、噪聲等問(wèn)題，所以傘齒輪組潤(rùn)滑、密封、降溫等是本機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。希望可以通過(guò)本設(shè)計(jì)的研究以求得一個(gè)性能良好且從動(dòng)件振動(dòng)小的設(shè)計(jì)方案，改善陶瓷拋光機(jī)的性能，降低磨頭的振動(dòng)及故障率，提高瓷地磚的表面質(zhì)量，降低震碎率。 主要的研究思路及方案為： 1.傘齒輪組 在旋風(fēng)磨頭中，傘齒輪組是用于實(shí)現(xiàn)金剛磨輪的自轉(zhuǎn)，是一個(gè)高速、增速的運(yùn)動(dòng)副，并且又是八個(gè)的齒輪組，所以是最重要的機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮了機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、壽命和噪聲問(wèn)題。主要的解決方案為采用大模數(shù)的格里森制螺旋傘齒輪形式，因?yàn)楦窭锷瓊泯X輪有著比直齒傘齒輪更好的嚙合性能，承載能力高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小。同時(shí)，還采取了提高齒輪精度和降低齒面表面粗糙度，合理的齒輪安裝間隙等措施來(lái)降噪，取得了明顯的效果。齒輪材料使用20CrMnTi，并經(jīng)滲碳淬火，提高齒輪的齒面硬度，從而提高齒輪的壽命。 2.磨頭的公轉(zhuǎn) 由于磨輪的轉(zhuǎn)速很高，如果采用同一個(gè)動(dòng)力源的話那減速機(jī)構(gòu)會(huì)比較龐大，因此采用雙電機(jī)的形式。磨頭的公轉(zhuǎn)采用一個(gè)公轉(zhuǎn)電機(jī)再加上螺桿減速機(jī)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)磨頭的公轉(zhuǎn)問(wèn)題。 3.潤(rùn)滑 在傘齒輪嚙合處由于轉(zhuǎn)速較高且溫度也較高可以采用浸浴的方式并且可以選擇極壓齒輪油。 4.密封 在磨頭小傘齒輪軸端的密封是一個(gè)關(guān)鍵，因?yàn)檫@里轉(zhuǎn)速度高，溫度高，很容易就產(chǎn)生泄漏，可以考慮采用骨架密封圈和密封環(huán)等。 5.降溫 因?yàn)槟ヮ^工作時(shí)產(chǎn)生高溫，可以采用大流量壓力水源來(lái)對(duì)著磨頭噴水。 旋風(fēng)磨頭的設(shè)計(jì)參數(shù)為： 磨頭轉(zhuǎn)速：50～80轉(zhuǎn)/分鐘，公轉(zhuǎn)阻力矩：300～320牛·米； 磨輪轉(zhuǎn)速：2500～2800轉(zhuǎn)/分鐘，自轉(zhuǎn)阻力矩：7～10?！っ?； 磨頭直徑：500～600mm 設(shè)計(jì)時(shí)，在確定了方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制拋光機(jī)磨頭總圖和主要零部件圖，要求結(jié)構(gòu)合理，操作方便。圖紙要求符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖面清晰，投影正確。并且撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 3.工作進(jìn)度及具體安排。 第7學(xué)期 14～20周：收集資料，文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告 第8學(xué)期 1～4周：畢業(yè)實(shí)習(xí) 第8學(xué)期 5～7周：總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、外文翻譯 第8學(xué)期 8～12周：磨頭主要零部件設(shè)計(jì)，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第8學(xué)期 13～14周：設(shè)計(jì)修改完善 第8學(xué)期 14～15周：畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱 指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn) 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 材 料 系 、 部： 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名： 梅 彪 指導(dǎo)教師： 朱萍玉 職 稱： 副教授 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)本0705班 學(xué) 號(hào)： 214070520 2011年06月 湖南工學(xué)院2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱表 系：機(jī)械工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 梅彪 學(xué) 號(hào) 214070520 班 級(jí) 機(jī)本0705班 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名 朱萍玉 課題名稱 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 分值： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 湖南工學(xué)院200 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯及最終成績(jī) 評(píng) 定 表 系（公章）： 學(xué)生姓名 梅彪 學(xué)號(hào) 214 070520 班級(jí) 機(jī)本0705班 答辯 日期 課題名稱 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo) 教師 朱萍玉 成 績(jī) 評(píng) 定 分值 評(píng) 定 小計(jì) 教師1 教師2 教師3 教師4 教師5 課題介紹 思路清晰，語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確，實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)（論文）有應(yīng)用價(jià)值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問(wèn)題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問(wèn)題回答準(zhǔn)確大、深入,知識(shí)面寬。 必 答 題 40 自 由 提 問(wèn) 30 合 計(jì) 100 答 辯 評(píng) 分 分值： 答辯小組長(zhǎng)簽名： 答辯成績(jī)a： ×40％＝ 指導(dǎo)教師評(píng)分 分值： 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)b： ×60％＝ 最終評(píng)定成績(jī)： 分?jǐn)?shù)： 等級(jí)： 答辯委員會(huì)主任簽名： 年 月 日 說(shuō)明：最終評(píng)定成績(jī)＝a+b，兩個(gè)成績(jī)的百分比由各院、系自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的10％左右。 湖南工學(xué)院2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱表 系：機(jī)械工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題　　目 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 梅彪 班級(jí)學(xué)號(hào) 214070520 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 評(píng)閱 教師姓名 職稱 工作單位 評(píng)分內(nèi)容 具 體 要 求 總分 評(píng)分 開(kāi)題情況 調(diào)研論證 能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料及從事其他形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實(shí)施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識(shí)的能力。 10 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求。 10 設(shè)計(jì)質(zhì)量 論證、分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、結(jié)構(gòu)、建模、實(shí)驗(yàn)正確合理。 35 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識(shí)，有重大改進(jìn)或獨(dú)特見(jiàn)解，有一定實(shí)用價(jià)值。 10 撰寫質(zhì)量 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文字通順，用語(yǔ)符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字?jǐn)?shù)要求。 15 綜合能力 能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題。 20 總評(píng)分 評(píng)閱教師 評(píng)閱意見(jiàn) 評(píng)閱成績(jī) 總評(píng)分ⅹ20% 評(píng)閱教師簽名 日期 I 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) II 摘 要 旋風(fēng)磨頭是用于粗磨機(jī)對(duì)瓷磚進(jìn)行加工的執(zhí)行部件，是比較新式的磨頭，該磨頭 是采用八組高速旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪對(duì)瓷質(zhì)磚表面進(jìn)行剛性磨削，對(duì)拋光磚進(jìn)行粗加工， 使磚面平整細(xì)滑，減小粗拋磨塊的消耗量，降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)于旋風(fēng)磨頭的磨輪高速自轉(zhuǎn)和磨頭慢速公轉(zhuǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。 由于兩個(gè)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速差較大采用兩個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。磨輪的自轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)為大錐齒輪 嚙合八個(gè)小錐齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，用于實(shí)現(xiàn)金剛磨輪的高速自轉(zhuǎn)，磨頭的公轉(zhuǎn)采用蝸輪蝸 桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)用來(lái)實(shí)現(xiàn)磨頭的公轉(zhuǎn)，并且分別對(duì)錐齒輪和蝸輪蝸桿進(jìn)行了強(qiáng)度校核。本 設(shè)計(jì)還對(duì)磨頭中各軸、軸承和鍵進(jìn)行了強(qiáng)度校核。使用 CAD 繪制完二維視圖后還采用 PRO/E 建模對(duì)箱體殼體進(jìn)行重量計(jì)算。 關(guān)鍵詞：陶瓷拋光，旋風(fēng)磨頭，錐齒輪，蝸輪蝸桿 III ABSTRACT A whirling wheelhead on a rasping machine is an executive unit that is used to process the ceramic tile, and it is a new type. The wheelhead uses eight groups high- speed whirling diamond grinding wheel to grind the surface of porcelain brick., and process minimally to the polishing brick in order to make the surface even and lubricious, then it can minish the comsuption of unprocessed brcik, reduce the production cost and improve productivity and efficiency. This design is mainly on contruction designming and calculation of the high-speed rotation of grinding wheel and slow-speed revolution of wheelhead. Because of the difference of rotate speed of the two drives, so it has to use two electric machine to drive. The rotation of grinding wheel is degined into a big bevel gear running with eight samll bevel gear in mesh, so as to realize the high-speed rotation of diamond grinding wheel. Worm wheel and worm transmission designment is used to realize the revolution of it. And this design checks the strength of gear and the worm wheel, axis, bearing and bond separately. Two-dimensional view is drawn by CAD, and the weight calculation of the cabinet and shell is done by PRO/E medeling. Keywords: Polish ceramic tile；whirling wheelhead；bevel gear；worm and worm wheel IV 目 錄 1 緒論 ..................................................................1 2 磨頭傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) ................................................2 2.1 確定傳動(dòng)方案 ......................................................2 2.1.2 方案一 ........................................................2 2.1.1 方案二 ........................................................3 2.1.3 磨頭傳動(dòng)方案的選定 ............................................3 2.2 電動(dòng)機(jī)的確定 ......................................................4 2.2.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 ..........................................4 2.2.2 電動(dòng)機(jī)的容量 ..................................................4 2.2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ..............................................5 2.3 總傳動(dòng)比的確定和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 ..................................5 2.4 磨頭的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 ........................................6 2.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ................................................6 2.4.2 各軸功率的計(jì)算 ................................................7 2.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ................................................7 3 磨頭傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................9 3.1 選則聯(lián)軸器的類型和型號(hào) ............................................9 3.2 磨輪自轉(zhuǎn)的直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................9 3.2.1 齒輪材料的選則 ................................................9 3.2.2 主要參數(shù)的選則 ................................................9 3.2.3 直齒圓錐齒輪的幾個(gè)尺寸設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 .........................10 3.3 磨頭公轉(zhuǎn)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)計(jì)算 .......................................15 3.3.1 傳動(dòng)類型、精度等級(jí)和材料的確定 ...............................15 3.3.2 初選幾何參數(shù) .................................................15 3.3.3 確定許用接觸應(yīng)力 .............................................15 3.3.4 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) ...............................................15 3.3.5 主要幾何尺寸 .................................................16 V 3.3.6 蝸輪圓周速度的計(jì)算并核對(duì)傳動(dòng)的效率 ...........................16 3.3.7 接觸強(qiáng)度的校核 ...............................................16 3.3.8 蝸輪彎曲強(qiáng)度的校核 ...........................................17 3.3.9 其他幾何尺寸計(jì)算 .............................................17 4 磨頭軸系的設(shè)計(jì) .......................................................19 4.1 初繪裝配底圖及驗(yàn)算軸系零件 .......................................19 4.1.1 確定箱內(nèi)傳動(dòng)件輪廓及其相對(duì)位置 ...............................19 4.1.2 箱體內(nèi)壁位置的確定 ...........................................20 4.1.3 初步進(jìn)行視圖布置及繪制裝配底圖 ...............................20 4.1.4 磨頭公轉(zhuǎn)蝸桿軸的設(shè)計(jì) .........................................21 4.1.5 磨輪自轉(zhuǎn)的直齒圓錐主動(dòng)齒的輪軸的設(shè)計(jì) .........................26 4.1.6 磨輪公轉(zhuǎn)蝸輪軸的設(shè)計(jì) .........................................30 4.1.7 磨輪自轉(zhuǎn)小錐齒輪軸的設(shè)計(jì) .....................................34 4.1.8 旋風(fēng)磨頭上各軸鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 ...............................38 4.1.9 旋風(fēng)磨頭上各軸承的疲勞強(qiáng)度校核 ...............................40 4.1.10 磨頭主要部件螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的校核 ..............................45 4.1.11 軸結(jié)構(gòu)的修改 ................................................45 4.2 設(shè)計(jì)和繪制磨頭的軸系結(jié)構(gòu) .........................................45 4.2.1 錐齒輪和蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................45 5 磨頭箱體的設(shè)計(jì) .......................................................48 5.1 磨頭箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................48 5.1.1 磨頭箱體的裝配 ...............................................48 5.1.2 磨頭殼體的尺寸確定 ...........................................51 5.1.3 箱體的潤(rùn)滑及密封和散熱 .......................................52 結(jié) 論 ..................................................................55 參考文獻(xiàn) ................................................................57 致 謝 ..................................................................58 附 錄 1 1 緒論 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的持續(xù)提升，中國(guó)老百姓對(duì)陶瓷墻地磚 的消費(fèi)也產(chǎn)生了多樣化的需求，拋光磚的產(chǎn)銷量仍然保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。而陶瓷磚的生產(chǎn) 是由建筑陶瓷機(jī)械來(lái)完成的。 截止 2000 年底，在我國(guó)現(xiàn)在仍生產(chǎn)的 2900 條建筑陶瓷生產(chǎn)線中，瓷質(zhì)磚拋光線 共有 580 條，其中進(jìn)口線約占 30％，大多進(jìn)口線為 97 年以前引進(jìn)，其余 70%為 95 年 開(kāi)始投放市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)線。在廣東地區(qū) 984 條建筑陶瓷生產(chǎn)線中，瓷質(zhì)磚拋光線有 387 條，約占全國(guó)瓷質(zhì)磚拋光線總量的 70％左右。 陶瓷拋光磚在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)風(fēng)行以來(lái)，各種利用機(jī)械加工瓷磚以提高產(chǎn)品檔次的方法 不斷涌現(xiàn)，如水刀切割、圓弧拋光、線條拋光等等。深加工已經(jīng)成為陶瓷產(chǎn)品錦上添 花的主要手段之一，在提高產(chǎn)品附加值方面大有可為。為陶瓷深加工專門制作的深加 工機(jī)械是陶瓷機(jī)械行業(yè)中的后起之秀，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外的需求呈現(xiàn)急劇上升的勢(shì)頭。 拋光機(jī)是瓷磚深加工，也就是生產(chǎn)拋光磚的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，拋光加工由兩臺(tái)的拋 光機(jī)完成，第一臺(tái)進(jìn)行精磨、粗拋，第二臺(tái)進(jìn)行半精拋、精拋。根據(jù)拋光磨頭所用磨 料的粗細(xì)，按工藝將拋光機(jī)分為粗拋機(jī)和精拋機(jī)，拋光過(guò)程是：瓷磚由主傳動(dòng)皮帶送 到機(jī)內(nèi),有磚檢測(cè)裝置檢出有磚進(jìn)入,磨頭上的氣缸動(dòng)作,使旋轉(zhuǎn)的磨頭緩慢下降,磨輪 對(duì)瓷磚表面進(jìn)行磨削拋光,瓷磚經(jīng)過(guò)若干個(gè)個(gè)磨頭的拋光后由人工取料。連續(xù)進(jìn)磚,磨 頭便對(duì)瓷磚連續(xù)磨削。采用先進(jìn)的磨頭對(duì)陶瓷墻地磚表面進(jìn)粗磨拋光的，有效率高、 加工表面質(zhì)量好、破損率少等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)拋光機(jī)加工的瓷磚表面可達(dá)鏡面光度。 旋風(fēng)磨頭它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是向外伸展出 8 根軸，每根軸上各安裝一個(gè)圓筒形金剛磨 輪，磨頭由 2 根電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生兩個(gè)動(dòng)作，一是每根軸上的金剛磨輪自身的高速自轉(zhuǎn) （轉(zhuǎn)速高達(dá) 2700 轉(zhuǎn)/分鐘） ，二是整個(gè)磨頭帶動(dòng)八個(gè)金剛磨輪的低速公轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速為 70 轉(zhuǎn)/分鐘） 。這種磨頭與滾動(dòng)式磨頭有些相似，但區(qū)別也是很明顯的，前者使用金剛磨 具，并由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，自轉(zhuǎn)高速，公轉(zhuǎn)低速；而后者則是使用普通磨料磨具，僅由 一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，自轉(zhuǎn)低速，公轉(zhuǎn)高速。旋風(fēng)磨頭可取代原來(lái)的刮平磨頭，適用于刮平 階段和粗磨階段。 本設(shè)計(jì)所研究的是陶瓷拋光機(jī)的旋風(fēng)磨頭機(jī)構(gòu)。 2 2 磨頭傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 2.1 確定傳動(dòng)方案 2.1.2 方案一 1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-齒輪組 4-主動(dòng)齒輪 5-從動(dòng)公轉(zhuǎn)齒輪 6-從動(dòng)自轉(zhuǎn)齒輪 7-空套錐齒輪軸 8-磨頭 9-磨輪 圖 1 磨頭傳動(dòng)方案一簡(jiǎn)圖 該方案采用一個(gè)電機(jī)為整個(gè)磨頭提供動(dòng)力，減少了整體的成本，其傳動(dòng)路線是通 過(guò)一個(gè)主動(dòng)齒輪 4 帶動(dòng)一個(gè)齒輪組 3，該齒輪組 3 嚙合兩個(gè)齒輪，分別是從動(dòng)公轉(zhuǎn)齒 輪 5 和從動(dòng)自傳齒輪 6，由從動(dòng)公轉(zhuǎn)齒輪 5 帶動(dòng)磨頭 8 進(jìn)行公轉(zhuǎn)，由從動(dòng)自轉(zhuǎn)齒輪帶 動(dòng)空套錐齒輪軸 7，再由空套錐齒輪 7 嚙合著 8 個(gè)磨輪 9 進(jìn)行高速自轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)磨 頭公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)不同轉(zhuǎn)速的分離。 3 2.1.1 方案二 1-自轉(zhuǎn)電機(jī)(主電機(jī)) 2-聯(lián)軸器 3-公轉(zhuǎn)電機(jī) 4-蝸桿 5-蝸輪 6-空心蝸輪軸 7-自轉(zhuǎn)主軸 8-磨頭 9 磨輪 10 大錐齒輪 11 小錐齒輪 圖 2 磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)方案二簡(jiǎn)圖 該方案采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別用于磨頭的公轉(zhuǎn)和磨輪的自轉(zhuǎn)，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分兩條路 線進(jìn)行傳動(dòng)，線路一：主電機(jī) 1 通過(guò)聯(lián)軸器 2 將動(dòng)力傳遞至自轉(zhuǎn)主軸 7，再到大錐齒 輪 10，由大錐齒輪嚙合著 8 個(gè)小錐齒輪 11，將動(dòng)力傳遞至金剛磨輪 9 上，實(shí)現(xiàn)金剛 磨輪的高速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。線路二：公轉(zhuǎn)電機(jī) 3 也是通過(guò)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞至蝸桿 4，蝸 桿 4 帶動(dòng)蝸輪 5 把動(dòng)力傳遞至空心蝸輪軸 6 上，空心蝸輪軸 6 上安裝磨頭 8，因此磨 頭將隨空心蝸輪軸 6 一起旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)磨頭的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于磨頭的公轉(zhuǎn)和磨輪的 自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速相差較大，因此該方案能較好的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比，但是需要使用兩個(gè)電機(jī)。 2.1.3 磨頭傳動(dòng)方案的選定 由于磨頭的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大約為 60r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大約為 2700r/min,轉(zhuǎn)速相差較大。 4 因此采用方案二有利于減小磨頭的尺寸簡(jiǎn)化傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算也能提高整個(gè)磨頭的 工作效率.而方案一雖然只用一個(gè)電動(dòng)機(jī)但是要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相差較大的轉(zhuǎn)速比較困難， 不僅會(huì)增大傳動(dòng)比使齒輪的體積增加而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此選定方案二為磨頭傳動(dòng) 方案。 2.2 電動(dòng)機(jī)的確定 2.2.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 陶瓷拋光機(jī)旋風(fēng)磨頭使用于工廠,工廠使用的是三相交流電,而且對(duì)于電動(dòng)機(jī)沒(méi)有 特殊的要求所以選用三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。 2.2.2 電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)所需的功率 Pd應(yīng)由磨頭工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得: (1)KWTnmd?950? 式中:T-磨頭所需的轉(zhuǎn)矩 N/M，由任務(wù)書給出 nm-磨頭的轉(zhuǎn)速 r/min，由任務(wù)書給出 η m-磨頭的效率，η m＝η 1η 2…η n分別為傳動(dòng)裝置中每一個(gè)傳動(dòng)副（齒輪、 蝸輪蝸桿） 、每對(duì)齒輪、每個(gè)聯(lián)軸器的效率。其概略值見(jiàn)表 [1]1-7。選用此 數(shù)值時(shí)一般取中間值，如工作條件差，潤(rùn)滑不良時(shí)應(yīng)取低值，已知磨頭內(nèi) 部的潤(rùn)滑條件較好，所以取的值都較高。 在自轉(zhuǎn)磨輪中，其傳動(dòng)的機(jī)械效率由以下幾個(gè)部分組成：聯(lián)軸器 0.98、軸承 4 對(duì) 0.994、圓錐齒輪 0.96 η Z＝0.98×0.99 4×0.96≈0.9 在公轉(zhuǎn)磨頭中：聯(lián)軸器 0.98、軸承 3 對(duì) 0.983、蝸輪蝸桿 0.8 η G=0.98×0.983×0.8≈0.74 根據(jù)任務(wù)書，磨輪自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 2500～2800 r/min,轉(zhuǎn)矩為 7～10 N/m.磨頭有 8 個(gè) 磨輪，因此磨輪自轉(zhuǎn)電機(jī)的功率范圍為： kwkkwnTPzd 26~3.19.05)28~()17(89502 ???? 而磨頭公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為 50～80 r/min,轉(zhuǎn)矩為 300～320 N/m，因此磨頭的公轉(zhuǎn)電機(jī) 的功率范圍為： kwkkwnTPGd 6.3~127.095)8()32~(950???? 5 2.2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 同一類型的電動(dòng)機(jī)，相同的額定功率有多種轉(zhuǎn)速可供選用。如選用低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)， 因極數(shù)較多而外廓尺寸及重量較大，故價(jià)格較高，但可以使傳動(dòng)裝置總轉(zhuǎn)動(dòng)比及尺寸 減小。選用高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反。因此應(yīng)全面分析比較其利弊來(lái)選定電機(jī)轉(zhuǎn)速。 按照磨頭公轉(zhuǎn)和磨輪自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍，可以推算電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍，如： n=(i1i2…in)nw r/min 式中：n－電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍 i1、i 2、i n-各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍，見(jiàn)表 [1]1-8 或表 [1]13-2 對(duì)于磨頭公轉(zhuǎn)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，查表得 iw=10～40 而磨輪自轉(zhuǎn)采用的直齒錐齒輪 is=2～3 則磨頭公轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為： ndG=iwnG=(10～40)×(50～80)=500～3200 r/min 磨輪自轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍(此機(jī)構(gòu)為增速機(jī)構(gòu)，之所以選則增速機(jī)構(gòu)是因?yàn)槟ヮ^的 結(jié)構(gòu)所限，根據(jù)圖 2 是由一個(gè)大錐齒輪主動(dòng)嚙合 8 個(gè)小錐齒輪從動(dòng)，如果采用減速機(jī) 構(gòu)那么將是小錐齒輪主動(dòng)嚙合 8 個(gè)大錐齒輪這在結(jié)構(gòu)上會(huì)造成困難。) min/140~3)20~5(13( rnizsz ??? 對(duì)于 Y 系列電動(dòng)機(jī)，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1200r/min 的電動(dòng)機(jī)， 如無(wú)特殊要求不選用低于 750r/min 的電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)計(jì)算所得的電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍和功率范圍查表 [1]12-1～12-2,選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 為：磨輪自轉(zhuǎn)電機(jī)采用 Y200L2-6V1。磨頭公轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)速范圍較廣，可選擇 的型號(hào)也較多在這里主要考慮電機(jī)的體積大小和重量，因?yàn)榇穗姍C(jī)是安裝在磨頭殼體 的側(cè)面要求選用體積小重量輕的電機(jī)再者考慮到降速的方便，所以采用折中法采用同 步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的 4 極電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 Y100L2-4B5。 Y200L2-6V1 參數(shù)：P Z=22kw nZ=970r/min mZ=250kg Y100L2-4B5 參數(shù)：P G=3kw nG=1420r/min mZ=38kg 設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置時(shí)一般按工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率 Pd計(jì)算，在這里由于 所選取的電動(dòng)機(jī)功率有一定余量計(jì)算時(shí)采用電動(dòng)機(jī)的額定功率計(jì)算，轉(zhuǎn)速則取滿載轉(zhuǎn) 速。 6 2.3 總傳動(dòng)比的確定和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 傳動(dòng)裝置的總體傳動(dòng)比要求應(yīng)為： (2)wdni? nd－電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 r/min nw－磨頭工作轉(zhuǎn)速 r/min 由于磨輪自轉(zhuǎn)和磨頭公轉(zhuǎn)都是在磨頭殼體中實(shí)現(xiàn)，考慮到磨頭體積和結(jié)構(gòu)的限制， 都設(shè)計(jì)為一級(jí)傳動(dòng) 則磨輪自轉(zhuǎn)傳動(dòng)比為： 346.0~8.20~597??zi 磨頭公轉(zhuǎn)傳動(dòng)比為： 51481G 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的轉(zhuǎn)速范圍確定旋風(fēng)磨頭磨輪自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 2700r/min，磨頭公轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速為 70r/min，這里則暫取這兩個(gè)值為設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)據(jù)。 則磨頭自轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為： 359.027?zi 磨頭公轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為： 14G 而磨頭的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的實(shí)際傳動(dòng)比要由選定的蝸輪蝸桿和錐齒輪齒數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的 計(jì)算，因而與設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比可能有誤差，但誤差是允許的。 2.4 磨頭的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 為方便陳述，以下計(jì)算中Ⅰ軸指代主傳動(dòng)軸即蝸桿軸和大錐齒輪軸，Ⅱ軸指代從 動(dòng)軸即蝸輪軸和小錐齒輪軸。 2.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 nⅠ =nd r/min (3) (4)min/riⅠⅡ ? 式中 nⅠ、 nⅡ －為Ⅰ軸Ⅱ軸轉(zhuǎn)速 r/min nd－為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 i－為Ⅰ軸Ⅱ軸傳動(dòng)比 則磨輪自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為： nzⅠ =nzd=970r/min 7 min/270359.rinz??ⅠⅡ 磨頭公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為： nGⅠ =nGd=1420 r/min in/703.214riG?ⅠⅡ 2.4.2 各軸功率的計(jì)算 PⅠ =Pdη 01 kw (5) PⅡ = PⅠ η 12 kw (6) 式中：P d－電動(dòng)機(jī)輸出功率 PⅠ 、P Ⅱ －Ⅰ軸Ⅱ軸輸入功率 η 01、η 12－依次為電動(dòng)機(jī)軸與Ⅰ軸Ⅱ軸間的傳動(dòng)效率 則磨輪自轉(zhuǎn)是各軸的功率為： PZⅠ =Pzdη 01Z=22×0.98=21.56 kw (由于大錐齒輪嚙合 8 個(gè)小錐齒輪) PZⅡ =PZⅠ η 12Z/8=21.56×0.992×0.96=2.54 kw 磨頭公轉(zhuǎn)時(shí)各軸的功率為： PGⅠ =PGdη G01=3×0.98×0.99=2.91 kw PGⅡ = PGⅠ η G12=2.91×0.8=2.33 kw 2.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 TⅠ =Tdη 01 N/m (7) TⅡ = TⅠ iη 12 N/m (8) 式中：T d－電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 N/m TⅠ 、T Ⅱ 為Ⅰ軸Ⅱ軸的輸入轉(zhuǎn)矩 N/m mNnPdd??950TZd /217G04395? 則磨輪自轉(zhuǎn)的各軸轉(zhuǎn)矩為： TZⅠ =TZdη Z01=217×0.98=213 N·m 8 TZⅡ = TZⅠ iη Z12/8=213×0.992×0.96×0.359=9 N·m 磨頭公轉(zhuǎn)的各軸轉(zhuǎn)矩為： TGⅠ =TGdη G01=20×0.98×0.99=19.4 N·m TGⅡ = TGⅠ iη G12=19.4×0.8×20.3=315 N·m 將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果整理為列表備查。 表 1 磨頭各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 序號(hào) 自轉(zhuǎn) 公轉(zhuǎn) Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 970 2739 1420 69 功率 P(kw) 21.56 2.54 2.91 2.33 轉(zhuǎn)矩 T(N·m) 213 9 19.4 315 9 3 磨頭傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 選則聯(lián)軸器的類型和型號(hào) 對(duì)于磨輪自轉(zhuǎn)和磨頭公轉(zhuǎn)都是直接采用聯(lián)軸器使電動(dòng)機(jī)直接和磨頭內(nèi)部的傳動(dòng)軸 相連，并且受限于磨頭的體積和重量所選的聯(lián)軸器不能太大太重，根據(jù)計(jì)算結(jié)果兩電 動(dòng)機(jī)所傳遞的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速不是太大，再綜合考慮的情況下兩者均選用平鍵套筒聯(lián)軸器。 對(duì)于磨輪自轉(zhuǎn)電機(jī)和軸Ⅰ相連時(shí)由于其是垂直安裝采用螺釘用作軸向固定。查表 [1] 12-5,得知磨輪自轉(zhuǎn)電機(jī) Y200L2-6V1 型和磨頭公轉(zhuǎn)電機(jī) Y100L2-4B5 型電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的 直徑分別為 55mm 和 28mm。鍵槽寬分別為 16mm 和 8mm。傳遞的轉(zhuǎn)矩為 217 N·m 和 20 N·m。根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表 [3]29.2-2 由于套筒聯(lián)軸器尚未標(biāo)準(zhǔn)化，故只將所選平鍵套 筒聯(lián)軸器的軸孔直徑列出，主要尺寸和特性參數(shù)直接看表即可。 3.2 磨輪自轉(zhuǎn)的直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 齒輪材料的選則 由于直齒圓錐齒輪是在磨頭殼體之內(nèi)屬于密封的工作環(huán)境再加上大的錐齒輪要嚙 合 8 個(gè)小錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而且轉(zhuǎn)速較高，因此對(duì)齒輪的要求是具有足夠的硬度，以抵抗齒 面磨損，對(duì)齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷，再此選 擇具有強(qiáng)度高，韌性好，便于制造便于熱處理的鍛鋼，具體選則材料為 20Cr 經(jīng)滲碳、 淬火，硬度達(dá)到 56～62HRC，熱處理后需要磨齒。 3.2.2 主要參數(shù)的選則 ⑴ 傳動(dòng)比 i 由前面計(jì)算可知直齒圓錐齒輪的傳動(dòng)比為 i=0.359 ⑵ 齒數(shù) Z 根據(jù)磨頭的工作條件，在封閉硬齒面齒輪傳動(dòng)中齒根折斷為主要的失效形式，因 此可適當(dāng)?shù)臏p少齒數(shù)以保證模數(shù)取值的合理，一般計(jì)算中取 Z>Zmin,查表 [3]23.4-4， 取小錐齒輪齒數(shù) Z2=17，則 Z1=17/iZ=17/0.359=48。 根據(jù)齒數(shù)重新計(jì)算自轉(zhuǎn)Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速：n ZⅡ =970×48×17=2739 r/min 并更新表 1 數(shù)據(jù)。 ⑶ 齒輪精度等級(jí)選擇 10 由于直齒錐齒輪嚙合轉(zhuǎn)速較高，因此齒輪精度等級(jí)選定為 7c GB11365 級(jí)，齒面 粗糙度 Ra=0.8～1.6μm。 ⑷ 錐齒輪的齒高形式 以往廣泛應(yīng)用直齒錐齒輪中的不等頂隙收縮齒因缺點(diǎn)較嚴(yán)重，近來(lái)被等頂隙收縮 齒代替，因此本設(shè)計(jì)選擇的直齒錐齒輪為等頂隙收縮齒。 3.2.3 直齒圓錐齒輪的幾個(gè)尺寸設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 ⑴ 初步設(shè)計(jì) 根據(jù)材料的許用應(yīng)力和齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩初步估計(jì)齒輪大端分度圓直徑，查表 [1] 23.4-22 得： (9)muKTdHPe3021195?? 載荷系數(shù)：由于所設(shè)計(jì)的圓錐齒輪均為懸臂布置，故 K 取 1.5 齒數(shù)比：u=i=Z 1/Z2=17/48=0.354 實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，根據(jù)圖 [3]23.2-18d 得 σ Hlim=1300 N/mm2 估算的安全系數(shù)：S 0H=1.1 齒輪的許用接觸應(yīng)力：σ 0HP=σ Hlim/ S0H=1300/1.1=1182 N/mm2 估算結(jié)果： mde 7.1682354.0191 ??? ⑵ 幾何計(jì)算 由表 [3]23.4-4 查得等頂隙收縮齒： 齒數(shù)：由前面設(shè)計(jì)得 Z1=48 Z2=17 分錐角：Σ＝90° `301979075.48arctnarct1221 ?????? 大端模數(shù)： m e=de1/Z1=168.7/48=3.51 取 m e=3.5mm 大端分度圓直徑： d e1=Z1me=48×3.5=168 mm de2=Z2me=17×3.5=59.5 mm 齒寬系數(shù)： Φ R一般取 0.3 平均分度圓直徑： d m1=de1(1-0.5Ф R)=168(1-0.5×0.3)=142.8 mm dm2=de2(1-0.5Ф R)=59.5(1-0.5×0.3)=50.575 mm 11 平均模數(shù)： m m=me(1-0.5Ф R)=3.5(1-0.5×0.3)=2.975 mm 外錐距： mdR1.895.70sin26i1???? 齒寬： b=Ф R·Re=0.3×89.111=26.733 mm 取 b=27 mm 徑向變位系數(shù)： X 1=X2=0 大端齒頂高：h a1=(1+X1)me=(1+0)×3.5=3.5 mm ha2=(1+X2)me=(1+0)×3.5=3.5 mm 頂隙系數(shù)(查表 [3]23.4-2)： c *=0.2 大端齒根高： h fe1=(1+ c*- X1)me=(1+0.2-0)×3.5=4.2 mm hfe2=(1+ c*- X2)me=(1+0.2-0)×3.5=4.2 mm 齒根角： `53412698..84artnart11 ???effR? `.1.2rctrct22effh 齒頂角（等頂隙收縮齒）： `5342??fa? 1f 頂錐角： `7``30711 ????aa?? 5324922 ? 根錐角： `86`1`11 ???ff 73022?ff?? 大端齒頂圓直徑： mhdaea 34.1705.cos.32cos11 ??????? 695922 切相變位系數(shù): X i1=Xi2=0 壓力角： α=20° 大端分度圓齒厚： XmSie 478.2.3)tan(111 ??????? mi 9.5.222 12 大端分度圓弦齒厚： mdSe 4968.5)167.(498.5)61( 22 ?????? e .).(.)( 222 大端分度圓弦齒高： mdShea 51.3168470cos9.534cos11 ???????? ea 97...222 當(dāng)量齒數(shù)： 8.1435.70cos11???Zv .922v 齒高系數(shù)(查表 [3]23.4-2)： h *=1 端面重合度： ??????? 06.218.43cosar2cosars111XZvv ?? ?5.rsr2*22hvva 709.1)]2tan5.3(ta18)20tan6.(ta8.143[2 )]n21 ??????????? vvvvva ZZ ⑶ 接觸強(qiáng)度校核 由式 [3]23.4-2 得： (10)HPKEHmHvAtH ZubdKF?????? ??85.021 式中：F t－分度圓切向力，查表 [3]23.4-21 得 (11)NTmt 2.983.4221?? KA－使用系數(shù)，查表 [3]23.4-24 得 K A=1.25 Kv－動(dòng)載系數(shù)，由式 [3]23.4-3 得 13 (12)11085.0221?????????uvZKbFttAV 式中：K 1、K 2－系數(shù)：其值列于表 [3]23.4-23，取 K1=10.11 K2=0.0193 vt－線速度： 5.76098.461?????Zmtndv 故 09.13.257093.2785.01 2??????????v KHβ －齒向載荷系數(shù)： K Hβ =1.5KHβbe 式中：K Hβbe －支撐情況，查表 [3]23.4-24，兩輪皆懸臂布置取值 KHβbe =1.5 故 K Hβ =1.5×1.5=2.25 KHα －齒間載荷分配系數(shù)，查表 [3]23.4-25 取 KHα =1 ZH－節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查圖 [3]23.4-21，螺旋角 β m=0°故 ZH=2.5 ZE－彈性系數(shù)，查表 [3]23.2-29 取 ZE=189.8 N/mm2 重合度、螺旋角系數(shù)： 由式 [3]23.4-6 得： 873.09.143?????ve 由式 [3]23.4-9 得： cos?mZ?? 由式查表 [3]23.4-10 得： 874.03.1?e ZK－錐齒輪系數(shù)：Z K=1 將上面的計(jì)算結(jié)果代入 σ H中得： 22 /980174.0528.19354.08,14275.0.9.2983 mNH ??????? 許用接觸應(yīng)力，由式 [3]23.4-11 得： (13)WXLVRNHPZS?minl? 式中：σ Hlim=1300 N/mm2 ZN－壽命系數(shù)，齒輪長(zhǎng)期工作取 ZN=1 ZLVR－潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，查閱 [3]23.2-21 取 ZLVR=0.985 SHmin－最小安全系數(shù)，取 SHmin=1.1 14 ZX－尺寸系數(shù)，查閱 [3]23.2-23 取 ZX=1 ZW－工作硬化系數(shù)，查圖 [3]23.2-22 取 ZW=1 故許用接觸應(yīng)力值為： 2/4.16985.01.3mNHP???? 結(jié)論： σ H＜σ HP 通過(guò) ⑷ 彎曲強(qiáng)度校核 由式 [3]23.4-12 得： (14)?????YbmKFFSvAt 185.0?? 式中：K A、K v、K Fβ =KHβ 、K Fα =KHα 同前 即：K A=1.25、K v=1.032、K Fβ =2.25、K Fα =1 YFS－復(fù)合齒形系數(shù)，按 ZV1=143.8 ZV2=18 查圖 [3]23.2-28 得 YFS1=4.54 YFS2=4.83 Yεβ －彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度和螺旋角系數(shù)，查圖 [3]23.2-28 取 Yεβ =0.68 將各值代入 σ F公式中的得： 21 /5.39168.05497.285.0131293 mN????? 212 /..3YFSF??? 許用彎曲應(yīng)力，由式 [3]23.4-13 得： (15)XRrelTlNFEPY??min 式中：σ FE－齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，查圖 [3]23.2-29 取 σ FE=630 N/mm2 YN－壽命系數(shù)，查圖 [3]23.2-30，長(zhǎng)期工作取 YN=1 YδrelT －相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，查表 [3]23.2-30 和圖 [3]23.2-24 取 YδrelT =1 YRrelT－相對(duì)（齒根）表面狀況系數(shù)，表面粗糙度較好取 YRrelT=1 YX－尺寸系度 查圖 [3]23.2-31 取 YX=1 SFmin－齒根彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)取 SFmin=1.4 式 [3]23.2-20 將上列各值代入公式故許用彎曲應(yīng)力值： 15 2/45014.1630mNFP???? 結(jié)論：σ F1＜σ FP1，σ F2＜σ FP2 因此設(shè)計(jì)的錐齒輪有足夠的強(qiáng)度。 3.3 磨頭公轉(zhuǎn)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)計(jì)算 3.3.1 傳動(dòng)類型、精度等級(jí)和材料的確定 根據(jù)前面設(shè)計(jì)參數(shù)，蝸輪蝸桿所傳遞的功率小于 3KW 轉(zhuǎn)速也不太高，故選用阿基 米得蝸桿傳動(dòng)。由于該蝸輪蝸桿只用于一般的動(dòng)力傳動(dòng)中，故選定精度 8c GB 10089-88。 由于蝸桿的速度不高，載荷不大因此采用 40Cr，表面淬火,HRC=45～50 。表面 粗糙度 Ra 為 1.6μm 。由于錫青銅耐磨性及膠合性能較好，但價(jià)格較高，因此選用 蝸輪輪緣為 ZCUSn10P1 金屬模鑄造。 3.3.2 初選幾何參數(shù) 傳動(dòng)比 i=n1/n2=1420/70=20.3，參考表 [3]23.5-3，取 Z1=2,Z2=Z1i=2×20.3=40.6 取 Z2=41。故 i=41/2=20.5，n 2=n1/i=1420/20.5=69 r/min，并更新表 2.1。 3.3.3 確定許用接觸應(yīng)力 由表 [3]23.5-8 可知： NVSHPZ???? 由表 [3]23.5-12 查得: =220 N/mm2 由圖 [3]23.5-4 查得:ν s≈4.5 m/s 傳動(dòng)采用浸油潤(rùn)滑，由圖 [3]23.5-5 查得 Zvs=0.93 蝸輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由資料查得磨頭使用壽命 5 年，每年工作 300 天，每天工作 10h，每小時(shí)載荷率為 60％。 故：N L=60·n2·j·LN=60×69×1×300×5×10×0.6=3.7×107 查圖 [3]23.5-6 得 ZN=0.85 σ HP=220×0.93×0.85=173.9 N/mm2 3.3.4 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按表 [3]23.5-8 中接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 (16)3212)50(mKTZdmHP?? 載荷系數(shù) K=1.2 蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩由前計(jì)算得 T2=TGⅡ =315 N/m 16 3212 16735.419.7350mdM????????? 查表 [3]23.5-2,可選用 m=5 mm d1=90 mm 3.3.5 主要幾何尺寸 按表 [3]23.5-5 中的公式： 蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=5×41=205 mm 傳動(dòng)的中心距: mda5.147)9025(1)(2??? 導(dǎo)程角 r: "2'63.arctn1rct ???mz 3.3.6 蝸輪圓周速度的計(jì)算并核對(duì)傳動(dòng)的效率 蝸輪的圓周速度： smnd/74.01692510622 ????? 齒面間滑動(dòng)速度： srs /3.6.coscos1 ??? 按式 [3]23.5-2 得： 321?? 按式 [3]23.5-3 得： 853.0).14.6tan()tan( ?????vpr 由表 [3]23.5-14 查得： P v=1.08° 攪油損耗率： 取 96.02?? 滾動(dòng)軸承效率：取 83 8.09.653.?? 與之前計(jì)算蝸輪軸所設(shè)效率相近 3.3.7 接觸強(qiáng)度的校核 按表 [3]23.5-8 的公式： (17)HPVAEHKdTZ?????21940 17 彈性系數(shù) ZE由表 [3]23.5-9 查得 ZE=155 N/mm2 使用系數(shù) KA由表[3]23.5-10 查得 KA=1 動(dòng)載系數(shù) KV=1.1 齒向載荷分布系數(shù) Kβ =1.1 蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩： mNT/32698.01542??? 按圖[3]23.5-5 查得滑動(dòng)速度影響系數(shù) ZVS=0.88 于是將各值代入公式中得許用接觸應(yīng)力： 22 /153.059341H????? 結(jié)論： σ H ＜σ HP 通過(guò) 3.3.8 蝸輪彎曲強(qiáng)度的校核 按表 [3]23.5-8 中公式: (18)221 /6mNYmdKTFPFSVAF?????? 式中：Y FS－齒形系數(shù)，按 查圖 [3]23.2-24 得76.413.cos32??rZV YFS=4.03 Yβ －螺旋角系數(shù)： 9.0610???Y? 故： 2/74.35209.136 mNF ????? 蝸輪的許用彎曲應(yīng)力: σ FP= ﹒Y NFP?? 壽命系數(shù) YN 當(dāng) NL=3.7×107 查圖 [3]23.5-6 得 YN=0.7 蝸輪材料 N=107時(shí) =70 N/mm2FP? 故：σ FP=70×0.7=49 N/mm2 結(jié)論 : σ F<σ FP 通過(guò) 3.3.9 其他幾何尺寸計(jì)算 按表 [3]23.5-5： ZA齒形 α x=20° 一般頂隙系數(shù) c *=0.2 齒頂高系數(shù) ha*=1 則 c=c *m=0.2×5=1 mm 18 da1=d1+2ha*m=90+2×1×5=100 mm df1=d1-2(ha*+c*)m=90-2(1+0.2)×5=78 mm ha2=m(ha*+x2)=5(1+0)=5 mm da2=d2+2ha2=205+2×5=215 mm hf2=m(ha*+c*-x2)=5(1+0.2-0)=6 mm df2=d2-2hf2=205-2×6=193 mm de2≤da 2+1.5m=215+1.5×5=222.5 mm 取 de 2=220 mm b2≤0.75d a1=0.75×100=70 mm b1≥(11+0.06Z 2)m=(11+0.06×41) ×5=67.3 mm 考慮到磨削蝸桿的增加量 取 b 1=100 mm mdRa405292???cf 1.12 ???mpX7.54.3???mPSxx 8105.1rn ..6cos.7cos??ha1?mmxS 85.7)04.35()t25.0( 2 ????? 19 4 磨頭軸系的設(shè)計(jì) 4.1 初繪裝配底圖及驗(yàn)算軸系零件 4.1.1 確定箱內(nèi)傳動(dòng)件輪廓及其相對(duì)位置 ⑴ 磨頭結(jié)構(gòu)初步構(gòu)想 磨頭的整個(gè)結(jié)構(gòu)是圍繞蝸輪蝸桿和錐齒輪來(lái)設(shè)想的。由于錐齒輪是實(shí)現(xiàn)金剛磨輪 的高速自轉(zhuǎn)需要將錐齒輪安裝在磨頭的下部，所以將蝸輪蝸桿安裝在磨頭的中上部。 其傳動(dòng)件輪廓及相對(duì)位置如圖 4.1 所示。 ⑵ 傳動(dòng)件安裝的構(gòu)想 考慮到傳動(dòng)件的安裝，和以后維護(hù)的方便。將整個(gè)磨頭分為三個(gè)部分即圖 4.1 所 示的磨頭上箱體、磨頭下箱體和磨頭殼體。其中磨頭上下箱體的分界線為蝸桿的軸線， 這樣的分法是為了讓蝸輪可以從磨頭下箱體上面直接裝入，而上箱體主要是與電動(dòng)機(jī) 相連。如果采用垂直剖面則部利于箱體的密封。磨頭殼體與箱體的分界線由以后磨頭 的總體尺寸來(lái)確定，將磨頭殼體從箱體中分離出來(lái)是因?yàn)閭鲃?dòng)的需要，這里磨頭的公 轉(zhuǎn)即是磨頭殼體的自轉(zhuǎn)。 圖 3 箱內(nèi)傳動(dòng)件輪廓及其相對(duì)位置 20 4.1.2 箱體內(nèi)壁位置的確定 ⑴磨頭箱體主要為安裝蝸輪蝸桿，查表 [1]11－1，箱體的壁厚為 δ X＝0.04a＋3≥8mm，a 為蝸輪蝸桿中心距。計(jì)算得 δ X≥8.9,取箱體壁厚為 15mm， 而箱體內(nèi)壁與蝸輪頂圓之間應(yīng)留有一定的間距 Δ 1此間距值應(yīng)大于或等于箱體壁厚， 現(xiàn)在確定 Δ 1＝15mm。 ⑵磨頭殼體主要為安裝錐齒輪，查表 [1]11－1，殼體的壁厚為 δ K=0.01(d1m+d2m) +1≥8mm。計(jì)算得 δ K≥8mm，取殼體壁厚與箱體一樣為 15mm。為了避免干涉，使殼體 內(nèi)壁與錐齒輪輪轂端面間距 Δ 2＝(0.3～0.6)δ K=4.5～9mm。 ⑶殼體底部的內(nèi)壁位置，由于考慮到潤(rùn)滑及冷卻，需要一定的裝油量，并使臟物 能沉淀，所以箱體底部?jī)?nèi)壁與小錐齒輪大端齒頂圓的距離 b0應(yīng)大于 8～12 倍模數(shù)， 這里結(jié)合磨頭殼體的結(jié)構(gòu)，其底部面積較大，取 Δ 3＝8mm。 圖 4 輪系端面與箱壁的間距 4.1.3 初步進(jìn)行視圖布置及繪制裝配底圖 在確定箱體內(nèi)壁壁厚和距離后即可確定箱體的最大輪廓尺寸了。蝸輪蝸桿和錐齒 輪具體的視圖布置如圖 4.3、4.4 所示。 21 圖 5 蝸輪蝸桿裝配底圖 圖 6 錐齒輪裝配底圖 4.1.4 磨頭公轉(zhuǎn)蝸桿軸的設(shè)計(jì) ⑴ 選則軸的材料確定許用應(yīng)力 由已知條件可知旋風(fēng)磨頭的功率屬中小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用 45 鋼 22 并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表 [3]26.1-1 查得強(qiáng)度極限 σ B=650 MPa,再由表 [4]13.2 得許用彎曲 應(yīng)力[σ -1b]=60 MPa ⑵ 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 根據(jù)表 [4]13.1 得 c=118～107,又由式 [4]13.2 得: (19)mnpcd 15~6.314209.80733 ???）～（ 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽存在，故將估算直徑加大 3％～5％取為 14～15.8 mm，由于蝸桿軸是經(jīng)由聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連，而由前面確定 的電動(dòng)機(jī)型號(hào)查出電動(dòng)機(jī)伸出軸的直徑為 28 mm 為了與之通過(guò)聯(lián)軸器相連，所以確定 軸的最小尺寸為 28mm 且 28＞14 mm 滿足估算軸徑，以下驗(yàn)算聯(lián)軸器的強(qiáng)度，查表 [3] 29.2-1 得聯(lián)軸器軸孔直徑為 28mm 的許用轉(zhuǎn)矩為 TF=127 N·m。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： Tc=KTGI=1.5×19.4=29.1 N·m K 為工作情況系數(shù)聯(lián) K=1.5 結(jié)論 TcT C因此確定聯(lián)軸器內(nèi)徑為 55mm 具體參數(shù)查表 [3]29.2-1。 ⑵ 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)磨頭工作要求，軸的兩端為錐齒輪和聯(lián)軸器，靠近錐齒輪和聯(lián)軸器處各有 軸承支撐 1) 確定軸上零件的位置和固定方式 如圖 4.4 所示錐齒輪周向采用鍵定位，軸向采用軸肩和軸端擋板定位。軸段④的軸 承采用軸肩和雙螺母定位，軸段①軸承采用軸肩和箱體內(nèi)壁定位。軸承周向采用過(guò)盈 配合。 2) 確定各軸段直徑 如圖 8 所示，軸段①為配合聯(lián)軸器其軸徑 d1=55mm ，由于軸段①上同時(shí)裝有軸承 27 查表選用 0011 型滾動(dòng)軸承內(nèi)徑為 55mm，軸段①的軸徑參考軸承安裝高度查表 0011 型軸承的安裝高度為 62mm，故取 d2=62mm。軸段③為螺紋，查表 [3]21.1-2 取螺紋大徑 D=64mm 螺紋小徑 D1=62.376mm。軸段④為安裝軸承，考慮到有螺母定位，其值高大于 64mm，查表選擇 0013 型滾動(dòng)軸承，根據(jù)其內(nèi)徑，取 d4=65mm。根據(jù)安裝高度，取 d5=72mm。軸段⑥為安裝錐齒輪，取 d6=55mm。 3) 確定各段長(zhǎng)度 軸段⑥為安裝錐齒輪的部分，查表 [3]23.4-26 算得錐齒輪輪轂寬度為 L=(1～1.2) d6=(1～1.2)×55=55～66mm 取輪轂寬為 60mm 取 l6=58mm。軸段⑤為定位軸肩取 l5=1.4h=5mm 。軸段④為安裝軸承的部分，查表可知軸承寬度為 18mm，則取 l4=34mm。軸段⑦為退刀槽，取 l7=2mm 。軸段③ 為螺紋段，查表 [3]21.2-76 選用小圓 螺母 M64×2 寬度為 10mm 取 l3=22mm 。軸段②為光軸，但由于其長(zhǎng)度與整個(gè)磨頭的 結(jié)構(gòu)有關(guān)，故參考 [2]取 l2=360mm 。軸段①的長(zhǎng)度由聯(lián)軸器的長(zhǎng)度和軸承寬度決定， 查表 [3]29.2-1 得套筒內(nèi)徑為 55mm 的長(zhǎng)度為 160mm，查表得軸承的寬度為 18mm 取 l1=102mm。 4) 選定軸的細(xì)節(jié) 查表 [5]15-2 軸的倒角為 c=2×45°，軸的圓角半徑為 R=2mm ，軸段⑦退刀槽為 寬 2×2mm。 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。 ⑶ 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 錐齒輪的受力計(jì)算： Ft1=2TZI/dm1=2×213/142.8×103=2983 N Frl=Ft1﹒tanα﹒cosδ=2983×tan20°cos 70.5°=362 N Fa1=Ft1﹒tanαsinδ=2983×tan20°sin70.5°=1023 N 1) 畫出軸的受力圖（圖 8.b） 2) 作出水平面內(nèi)的彎矩圖（圖 8.c） 支點(diǎn)反力為： 分析受力圖可知該軸為靜不定軸，根據(jù)材料力學(xué)來(lái)求解。如圖 9 將 B 點(diǎn)的約束拿 掉得到原靜不定系統(tǒng)的靜定基。 查表 [3]16-1 得知，在相應(yīng)的受力系統(tǒng)下 B 點(diǎn)處的撓度為： 28 圖 8 大錐齒輪結(jié)構(gòu)草圖及受力分析 29 圖 9 去掉 B 點(diǎn)約束的靜定基 ZtZtZBF EIFEIFxlETay 8.1035)420(426)(62 ??????? 如圖 4.8，假設(shè)只有 B 點(diǎn)約束得到原靜不定軸的另一個(gè)靜定基 圖 10 只有 B 點(diǎn)約束的靜定基 查表表 [6]16-1 得知，在相應(yīng)受力系統(tǒng)下 B 點(diǎn)處的撓度為： ZHBZHZBF EIFEIFbxlETby 3.415)8402(420618)(622 ???????? 根據(jù)疊加原理： 得：F HB=2.5Ft 方向與 Ft相同?BFBy 由靜力學(xué)平衡方程： ΣM C=0: 13323219. 0)()(tHAHBt llll?????? ΣF H=0: 12.0tHCBAF 將 Ft1代入得到各支點(diǎn)反力： NFHCBA6274583?? 計(jì)算各截面處的彎矩： 30 mNlFMHCBtA ???????2516406329831 3) 作出垂直面內(nèi)彎矩圖： 由于磨輪餓自轉(zhuǎn)是由大錐齒輪帶動(dòng) 8 個(gè)小錐齒輪傳動(dòng)，而 8 個(gè)小錐齒輪是等分分布 在大追齒輪圓周，因此各小錐齒輪對(duì)大錐齒輪的徑向力相互抵消，所以在垂直面內(nèi)僅 有一個(gè)軸向力分八處等分作用在錐齒輪上且 8 個(gè)小錐齒輪的軸向力等于一個(gè)合力作用 在大錐齒輪中心所以在整個(gè)垂直面內(nèi)軸僅受軸向壓力作用而無(wú)