机械毕业设计（论文）-TS260曲面玻璃磨边机设计【全套图纸】.doc

毕业设计（论文）说明书课题名称：TS260曲面玻璃磨边机设计 -机械设计 全套图纸，加153893706 系 别 机械工程系 专 业 自动化 目 录第一章 绪论.5第一节 玻璃磨边机的分类5第二节 课题背景及意义 .6 第三节 国内外发展与应用情况7第二章 曲面玻璃磨边机总体方案设计.7第一节 主运动与进给运动传动方式的选择7第二节 夹紧方式8第三节 进给方式9第四节 动力源9第五节 定位方式10第六节 磨轮上下移动装置10第七节 靠移装置10第八节 总体方案示意图11第三章 减速装置选择.11第一节 减速机概念及作用11第二节 减速机工作原理11第三节 减速机的种类11第四节 各减速机的优缺点.11第五节 减速机种类型号选定12第四章 定位夹紧设计.12第一节 六点定位原理12第二节 定位设计12第三节 夹紧设计13第五章 曲面玻璃磨边机传动设计.13第一节 电动机的选择 13第二节 V带传动设计.16第三节 齿轮传动设计.18第六章 曲线玻璃磨边机轴的结构设计与计算.22第一节 轴的材料选择.22第二节 轴的结构设计与计算.23第三节 轴承选择与寿命校核 .26 第四节 弹性挡圈的选择.30结论与展望33参考文献.34致谢35摘要随着交通、建筑和旅游业的迅速发展，对深加工玻璃的需求越来越多，使玻璃深加工行业得到了较快的发展，玻璃深加工的产量上升较快。但是，现阶段国产玻璃磨边机自动化程度较低，难以满足玻璃深加工行业快速发展的要求，国内玻璃磨边设备，特别是在曲面玻璃磨边这个方面技术还不是很成熟，大多曲面玻璃加工设备都是依赖于进口，价格昂贵，维修麻烦，因此，对于国产的曲面玻璃磨边机的设计需要加快步伐。曲面玻璃磨边机是玻璃加工必须的专用设备，其作用是根据需要将玻璃边部磨削成特定的形状。本文论述了基于PLC实现的玻璃磨边机设计中机械部分的设计。文章首先介绍了玻璃磨边机的现状，随后介绍本机械设计中采用的总体方案，传动系统的设计以及其他零件的设计与计算。对需要设计磨边机的工厂具有一定的参考价值。关键词：玻璃磨边机；磨轮；靠模原理AbstractAs traffic, building and the rapid development of tourism, the demand for processing glass, make more and more glass processing industry the rapid development and production of glass processing rise faster. But, at present domestic glass edge grinding machine automation degree is low ，Glass processing industry doesnt satisfy the requirements of rapid development， Domestic glass edge grinding equipment, especially in curved glass edge grinding this technology is not mature yet。Glass processing equipments are mostly surface is dependent on imports, its very expensive, maintenance is very troublesome .So, for domestic curved glass edge grinding machine design need to speed up the pace.Curved glass edge grinding machine is glass processing must special equipment ， Its role is according to need to glass of edge grinding into specific shape. This paper discusses the based on PLC glass edge grinding machine design of mechanical part of the design ，This article first introduces the present situation of glass edge grinding machine, and then introduce the mechanical design adopted in the overall scheme of transmission system design, and other components of the design and calculation. To design doubleedge grinding machine factory to have the certain reference value. Keywords: glass edge grinding machine; Grinding; Modeling principle 第一章 绪论第一节 玻璃磨边机的分类玻璃磨边机是玻璃深加工必须的专用设备，其作用是根据需要将玻璃边部磨削成特定的形状。目前国内玻璃深加工企业使用较多的几种玻璃磨边机如下：1、 单臂异形磨边机(简称异形机或单臂机)异形机的最大特点是用途广泛，价格低廉。异形机既可以磨直边，也可磨圆边、鸭嘴边，还可磨斜边;既可以磨圆形工件，也可磨椭圆及异形工件。在独立吸盘上装上靠模，用异形机可以磨一些形状不规则的工件。异形机结构简单，制造成本相对较低，所以价格也比较便宜，一般的国产机两万元左右就能买到。2、直线磨边机 直线磨边机的特点有三个:一是用途比较单一，只能磨各类直线边;二是可连续性磨削，生产效率较高:三是可磨削尺寸较大的平板玻璃。直线磨边机是各类磨边机中品种、规格最多的磨边机，按能磨削的直线边的不同，它又可分为如下三种:1)直线磨边机(简称直边机) 直边机只能磨削玻璃的平底边及两棱角，按磨头数分，有三、五、八、九、十、十三、十四磨头等数种机型。一般来说，磨头数越多，则磨削精度和生产效率越高，相应地机器的价格也越高。而电脑控制的直边机(一般磨头数都在十或十以上)价格更高。近些年来，国内市场上又出现一种既可磨平底边，又可磨45度底边的两用直边机，用量也比较多。另外还有可磨一组或两组互成角度底边的磨边机，叫多级磨边机。这种机型磨头较多，一般为计算机控制。2)直线圆(简称圆边机) 圆边机可以磨削玻璃的圆边、鸭嘴边等，在家具、玻璃的加工中用的较多。圆边机也有三、五、六、七、八、九磨头等数种机型。3)直线斜边机(简称斜边机) 斜边机一般用于磨削玻璃3-20度的斜边。现在，有的斜边机也可磨削45度的斜边。斜边机按磨头数分，也有七、八、九、十、十一、十四磨头等机型。近些年来又出现一种能在玻璃斜边上磨出各种波浪花纹的斜边机，叫波浪斜边机。3、靠模磨边机(简称靠模机仿形机) 靠模机利用模板准确定位，可精确磨削圆形或异形玻璃的直边、圆边、鸭嘴边、斜边等，这种磨边机磨出的玻璃形状准确，尺寸统一，生产效率较高。使用靠模磨边机需要制作专门的模板，当生产品种较多时，不但制作模板费用较高，而且管理、更换模板也较麻烦，因此这种机型适用于生产品种不多，但生产批量很大的玻璃加工。4、内圆磨边机(简称内圆机) 内圆机的特点是结构简单，价格低廉，但用途比较单一，主要适于加工圆周边(可以是正圆，也可是椭圆或异形圆)。现国内有些厂生产的内圆机，摆臂较长，使磨头的摆动范围加大。这种机型不但可磨内圆，也可兼磨外圆，又称为内外圆磨边机。5、直线双边磨边机(简称双边磨机) 双边磨机的特点是可同时磨削玻璃的两条对边，加工精度好，生产效率高，适用于大批量的玻璃磨边生产。双边磨机按使用性能分有双直边磨边机和双圆边磨边机两种，其中双直边磨边机用的较多。双边磨机按磨削玻璃宽度的不同可分为中小型和大型两种。最大磨削宽度在两米以下的称为中、小型双边磨机，磨头配置有四、六、八、十二磨头等。最大磨削宽度在两米及两米以上的称为大型双边磨机，磨头配置有十六、二十、二十二磨头等。大型双边磨机一般为电脑控制，自动化程度较高，适于磨削大尺寸平板玻璃，但是，这种设备的价格比较昂贵。6、其他磨边机及专用磨边机 除以上介绍的磨边机以外，还有一些结构简单、用途单一的磨边机，如倒角机、小圆片机、抛光机等。另外还有一些专门加工某种产品的专用磨边机，如汽车后视镜磨边机、洗手盆磨边机等。第二节 课题背景及意义上世纪80年代随着交通、建筑和旅游业的迅速发展，对深加工玻璃的需求越来越多，使玻璃深加工行业得到了较快的发展，玻璃深加工的产量上升较快。大批浮法玻璃生产线的建成投产，给玻璃深加工提供了优质玻璃原片，建筑业、交通业发展的加快和档次的提高，为深加工玻璃的应用开辟了广阔的市场;但是，由于玻璃加工机械水平的影响，大部分玻璃深加工企业的生产能力并没有充分发挥出来。由于世界主要玻璃生产企业对平板玻璃以及其它品种的玻璃都在寻求新的利润增长点，产品创新、新工艺探索、降低成本、产生高附加值等己成为各大玻璃厂商发展的目标。因此目前世界上50%-60%的平板玻璃原片均进行深加工后再上市，浮法玻璃原片己不再风光，而是向功能型、实用型、装饰型、安全型、环保型五大方向的深加工玻璃发展，这是21世纪平板玻璃创新产品不容争议的目标。近年来，我国玻璃深加工企业发展很快，数量不断增加，规模越来越大，玻璃磨边机作为玻璃深加工企业必须的专用设备，其市场需求也将越来越多。然而到目前为止，国内玻璃磨边设备，特别是在曲面玻璃磨边这个方面技术还不是很成熟，大多曲面玻璃加工设备都是依赖于进口，价格昂贵，维修麻烦，因此，对于国产的曲面玻璃磨边机的设计需要加快步第三节 国内外发展与应用情况目前曲面玻璃磨边机设备大多数依赖于进口，进口磨边机主要来自意大利生产，另外还有来自韩国、美国台湾等地的磨边机用的也较多日。进口机的质量、精度、生产效率和使用寿命都要比国内机好，但进口机价格昂贵，一般为国内同类机价格的3-10倍。玻璃磨边机目前仍以进口设备为主，虽然国外这方面的技术和设备都很成熟，在国际市场上也应用广泛，但完全依赖进口设备的缺点也是明显的，首先进口设备价格昂贵，需花费大量的外汇;其次它的定货周期、购买备品备件的周期长，对正常生产造成一定的影响，特别是设备的控制软件部分，由于保密性强而无从深入了解，功能扩展性差，一旦出现问题就必须等国外的专家来维护和调试，对正常生产有很大的影响，故研制和开发国产的曲面玻璃磨边机的重要性是显而易见的，不仅能够提高玻璃加工技术水平和市场竞争力，而且随着玻璃深加工行业的迅猛发展，该设备的应用前景也是很广阔的。第二章 曲面玻璃磨边机总体方案设计第一节 主运动与进给运动传动方式的选择一、机械传动的方式及其特点机械传动有很多种形式，主要可以分为两大类：1、靠机件的摩擦力传递动力和运动的摩传动，包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。摩擦传动容易实现无级变速，大都能适应轴间距较大的传动场合，过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。2、靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力和运动的啮合传动，包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。二、带传动（一）带传动的类型带传动是利用带作为中间挠性件来传递运动或动力的一种传动方式。 按传动原理不同，带传动分为摩擦型（平带传动、V带传动等）和啮合型两类（二）带传动的基本原理传动带套在主动带轮1和从动带轮2上，对带施加一定的张紧力，带与带轮接触面之间就会产生正压力；主动轮转动时，依靠带和带轮之间的摩擦力来驱动从动轮转动。带传动的基本原理是依靠带和带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。（三）带传动的优点由于带富有弹性，并靠摩擦力进行传动，因此它具有结构简单，传动平稳、噪声小，能缓冲吸振，过载时带会在带轮上打滑，对其他零件起过载保护作用，适用于中心距较大的传动等优点。 在本曲面玻璃磨边机中，采用V带传动的方式把运动从电动机传递到磨轮，以进行磨削加工。三、齿轮传动（一）齿轮传动的特点1、齿轮传递的功率和速度范围很大，功率可从很小到数十万千瓦，圆周速度可从很小到每秒一百多米以上。齿轮尺寸可从小于1mm到大于10m。2、齿轮传动属于啮合传动，齿轮齿廓为特定曲线，瞬时传动比恒定，且传动平稳、可靠。 3、齿轮传动效率高，使用寿命长。 4、齿轮种类繁多，可以满足各种传动形式的需要。 5、齿轮的制造和安装的精度要求较高。（二）齿轮传动的分类齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。 按啮合方式分，齿轮传动有外啮合传动和内啮合传动。 按齿轮的齿向不同分，齿轮传动有直齿圆柱齿轮传动；斜齿圆柱齿轮传动；人字齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动。本设计中进给工作台的转动除了采用摆线针轮减速器减速外，还采用直齿圆柱齿轮进行减速传动第二节 夹紧方式工件在定位的基础上由于加工时工件受外力较大（主要是切削力）定位一般会被破坏，这时就需要对工件施加夹紧力，以防止工件移动，这个就叫夹紧。采用气缸推动压紧轮向下运动，直到玻璃工件夹紧。选用一个可以调节压力的减压阀，防止压力过大将玻璃工件压碎。第三节 进给方式一、仿形加工根据预先加工好的样板或模型（靠模）为仿形依据，加工时触头在样板上移动，刀具做同步运动，在工件上加工出与靠模一致的模型。二、仿形加工的特点1、可切削加工较为复杂的曲面 2、需要靠模作为仿形加工的依据 3、只适用于少许余量的精加工或半精加工三、仿形加工的种类1、仿形车削 2、仿形铣削 3、仿形刨削 4、仿形磨削本设计属于仿形磨削四、仿形加工优缺点1、以样板、模型、靠模作为依据加工模具形面，跳过了复杂曲面的数学建模问题，简化了复杂曲面的加工工工艺。2、靠模、模型可用木材、石膏、树脂等已成形的材料制作，扩大了靠模的选取范围。3、仿形有误差，加工过程中产生的热收缩、刀补问题较难处理。4、加工效率高本设计中的进给方式采用靠模进给，运用了仿形磨削的原理。第四节 动力源采用普通交流电动机驱动，两个电动机，一个驱动磨轮转动，一个驱动进给工作台转动第五节 玻璃工件的定位工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产效率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。工件的定位分为 一、 完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。 二、不完全定位 根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的， 三、欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求四、过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。所谓过定位、欠定位，常指夹具设计时对零件自由度月苏的选择。 通常情况下，一个零件有六个自由度，当设计夹具时要将这六个自由度都进行约束。在设计时若设计约束的自由度少于六个，为欠定位；若多于六个则为过定位。 一般的，再不影响夹具正常使用时，欠定位可以出现。但过定位一般不允许出现。设计一块可以上下移动的定位板实现定位，定位板上下移动靠气压推动。第六节 磨轮上下移动装置由于所加工的玻璃是曲面玻璃，它的边不在一个平面内，所以在支撑架与床身的连接处，设计一个转动上移的机械装置，这样就可以使磨轮上下移动，加工曲线的边。第七节 靠移装置在磨削加工前，要使靠轮靠近靠模，可以运用一个气缸拉动，使安装在支撑架上的靠轮加工时靠近靠模，当加工完成后，运用气缸推动，使磨轮离开。第八节 总体方案示意图图2-11、 玻璃磨边机床身 2 、电动机1（含摆线针轮减速器） 3 、齿轮1 4 、齿轮2 5、靠模 6、靠轮 7、气缸1 8、气缸2 9、定位板 10、压紧轮 11、气缸3 12、玻璃工件 13、金刚石磨轮 14、小V带轮 15、大V带轮 16支撑架17电动机2 第三章 减速装置的选择第一节 减速机的概念及作用减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。减速机的作用主要有： 1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。 2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。第二节 减速机的工作原理减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机，内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。第三节 减速机的种类 减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。第四节 各减速机的优缺点 蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。摆线针轮减速器与普通减速器比较，摆线针轮传动和少齿差行星传动一样，也具有结构紧凑，体积小，重量轻等优点摆线针轮行星传动与少齿差行星传动比较具有如下优点：（1） 转臂轴承承载荷只有渐开线齿形的60%左右，即寿命约提高5倍左右，因为转臂轴承是一齿差行星传动的薄弱环节，所以这是一个很重要的优点（2） 摆线轮和针轮几乎有一半齿同时接触，而且摆线齿和针齿都可以磨削，故运作平稳、噪声小。（3） 针齿销可以加套筒，使与摆线轮的接触成为滚动摩擦，延长了摆线轮这一重要零件的寿命。（4） 效率高，一级传动可达90%-95%，而渐开线一齿差行星传动的效率只有85%。第五节 减速机型号选定查机械设计手册选用摆线针轮减速器 型号XWED 8115B 与电动机属于直联式，功率为0.75kw，输出转速12r/min 输出转矩491N/m第四章 定位与夹紧设计第一节 六点定位原理工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度 。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度。第二节 定位设计在本设计中采用自行设计的定位板进行定位，如下图:图4-1在定位板上设计三个定位台，假设向右为X方向，向下为Y方向，向里看属于Z方向，则定位板本身限制三个自由度，分别为1、限制沿着Z方向的移动 2、限制沿着X轴方向的转动3、限制沿着Y轴的转动在定位板右边的两个凸台，限制一个自由度，为玻璃工件沿着X方向的移动。在定位板下方的凸台则限制两个自由度，为玻璃工件沿着Z轴的转动和玻璃工件沿着Y方向的移动。故该定位方式属于完全定位第三节 夹紧设计工件在定位后要进行夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，由于工件在加工过程中受到切削力等的作用，会发生变形或位移，从而影响工件的加工质量。故夹紧机构设计时，一般应满足以下主要原则：1） 夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置2） 夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动3） 使工件不产生过大的变形和表面损失4） 夹紧机构必须可靠5） 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯6） 夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应在本设计中，采用气缸推动压紧轮下移，压紧工件，压紧轮用45号钢制造，为避免将玻璃刮花，在压紧轮下方设计一个隔离垫，用塑胶制作，用胶水粘贴在压紧轮与玻璃的接触面，气缸的推力要小于玻璃承受力极限，且能将玻璃工件夹紧。第五章 曲面玻璃磨边机传动设计第一节 电动机的选择一、选择电动机应综合考虑的问题1、根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机的类型。2、根据负载转矩、速度变化范围和启动频率程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8-0.9.过大的备用功率会使电动机效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。3、根据使用场所的环境条件，入温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构型式。4、根据企业的电网电压标准对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类型。5、根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过度过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机的额定转速。除此之外，选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素。查机械加工工艺手册-磨削加工5-4得：（1） 砂轮速度 VsVs=其中： Vs-砂轮速度（m/s） Ds-砂轮直径（mm） Ns-砂轮转速(r/min)(2)工件速度VwVw=其中：Vw-工件速度（m/min） Dw-工件直径（mm） Nw-工件转速（r/min）（3）金属切除率ZZ=其中：Vw-工件速度（ m/min） Fa- 轴向进给量（mm/r） Ap-背吃刀量（mm） Z-金属切除率（mm3/min）(4)电动机输出功率PhPh=其中： Pg-单位磨削功率kw/(cm3.min-1) Nm-工件转速（ r/min）（5）磨削力计算公式Ft=其中：Ft-磨削力（N） Ph-电动机输出功率（kw） Vs-砂轮的速度（m/s）已知 Ds=155mm Ns=3113r/mimVs=25.3m/s已知 Dw=230 mm Nw=4 r/min 则Vw=2.89 （m/min）已知 Fa=2 mm Ap=0.10 mmZ=10002.8920.10=577.76（mm3/min） 则 查参照图可得Pg=0.35Ph=0.211(kw)故查机械设计手册取主电动机功率为0.75kw ，转速取N额=2830r/min ，型号 Y2-801-2则 磨削力为Ft=29.6（N）第二节 V带传动设计已知电动机功率为0.75kw ，转速取N额=2830r/min ，采用升速传动，传动比取1.1 则 N2=iN1=1.12830=3113r/min一、确定计算功率查机械设计表8-7得 工作情况系数KA=1.0 则计算功率PcaPca=KaP=1.00.75=0.75 （kw）二、选择V带的带型根据Pca N1 , 由机械设计图8-11 选用Z 型皮带三、确定带轮的基准直径D并验算带速V1、初选小带轮的基准直径D1由机械设计表8-8 取小带轮的基准直径为D1=90mm2、验算带速根据机械设计式8-13 验算带的速度V=14.66m/s由于5m/sV120故小带轮包角合适六、计算带的根数Z1、计算单根V带的额定功率Pr由D1=90mm和N1=3113 r/min 查机械设计表8-4a得PO =0.60kw由N1=3113r/min i=1.1 和Z带型 查机械设计表8-4b得 P0 =0.02kw查机械设计表8-5得K=0.99 表8-2得Kl=0.91 Pr=（PO +P0 ）K Kl=（0.60+0.02）0.991.03=0.63kw2、计算V带的根数 Z= Pca/ Pr=0.75/0.63=1.19 取一根七、计算单根V带的初拉力的最小值（F0 ）min 由机械设计表8-3得Z带型的单根长度质量Q=0.06kg/m（F0 ）min =500 + QV2 =500 +0.0614.662 =51.9N应该使初拉力F0（F0 ）min 八、计算压轴力Fp（Fp）min =2Z（F0 ）min sin/2 =2151.9sin178.3/2 =103.8 N九、带轮结构设计由机械设计可知 两个皮带轮均采用实心式皮带轮1的尺寸参数：已知电机轴的直径为D=19mm，皮带轮的基准直径Dd=99mm 查机械设计P160页 取D1=（1.82）D=38mm 已知Fmin=7 取F=8 则B=2F=16mm已知Hamin=2mm 取Ha=3mm Hfmin=7mm 取 Hf=8mm则 Da=Dd+2Ha=99+6=105mm L=30mm皮带轮2的尺寸参数：已知轴的直径为D=20mm，皮带轮的基准直径Dd=90mm 查机械设计P160页 取D1=（1.82）D=36mm 已知Fmin=7 取F=8 则B=2F=16mm已知Hamin=2mm 取Ha=3mm Hfmin=7mm 取 Hf=8mm则 Da=Dd+2Ha=90+6=96mm L=30mm第三节 齿轮传动设计选用一个二级直联型摆线针轮减速器，传动比121 ， 输出转速12r/min ，电动机功率0.75kw 输出转矩491N.m ，机型号XWD-8115B 已知齿轮传动的传动比为i=3 ，要使工作台转速为4r/min 。则小齿轮的转速为12r/min 。一、选定齿轮类型 精度等级 材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮传动 ，精度等级为7级 由机械设计表10-1 选择齿轮的材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ， 大齿轮的材料为 45号钢（调质），硬度为 240HBS ， 二者材料的硬度差为40HBS 。二、按齿面接触强度设计齿轮由机械设计设计计算公式10-9a为D1t 2.32（一）确定公式内的各计算数字1、试选载荷系数Kt=1.32、计算小齿轮传递的扭矩T1=4.36105（N.mm）3、由机械设计表10-7选取齿宽系数d=0.44、由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数Z=189.8MPa1/2 5、由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限1=700MPa ，大齿轮的接触疲劳强度极限2=650MPa6、由机械设计式16-13 计算应力循环次数N1=60n1jLh=60121（1830010）=1.728107N2=5.761067、由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=1.29 KHN2=1.388、计算接触疲劳应力取失效概率为1% 安全系数S=1 则 由机械设计式10-12得1=903MPa2=897 MPa（二）计算1、试算小齿轮分度圆直径D1t，代入中较小的值D1t 2.32= 2.32=101.84mm2、计算圆周速度VV=0.069m/s3、计算齿宽bb=d D1t =0.4101.84=40.74mm4、计算齿宽与齿高之比b/h模数 mt= =3.39mm齿高h=2.25 mt = 2.25 3.39=7.63mmb/h=40.74/7.63=5.805、计载荷系数根据V=0.096m/s 七级精度 由机械设计图10-8查得动载系数KV=1.0直尺圆柱齿轮 KH=KF=1.0由机械设计表10-2 查得使用系数KA=1.0由机械设计表10-4 查得KH=1.192由b/h=5.80 KH=1.192 查机械设计图10-13得 KF=1.08故 载荷系数K=KAKV KH KH=1111.192=1.1926、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径D1= D1t=101.84=98.94mm7、计算模数mm=3.30mm三、按齿根弯曲强度设计由机械设计式10-5得弯曲强度的设计公式为 m （一）确定公式内的给计算数值1、由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa ，大齿轮的弯曲疲劳强度极限为FE2=400MPa2、由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.98 KFN2-=1.03、计算弯曲疲劳需用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 由机械设计式10-12得 F1= =350MPaF2= =285.7MPa4、计算载荷系数KK=KA KV KF KF=1 1 1 1.08=1.085、查取齿形系数查机械设计表10-5得YFa1=2.52 YFa2=2.266、查取应力校正系数查机械设计表10-5得YSa1=1.625 YSa2=1.787、计算大小齿轮的=0.0117=0.01408大齿轮的数值较大（二）设计计算m=2.45mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度计算得的模数2.45并就近元整为标准值3mm 按接触强度算得的分度圆直径 D1=98.94mm Z1=32.9833大齿轮齿数Z2=Z1m=99四、几何尺寸计算（一）分度圆直径D1=Z1m=333=99mmD2=Z2m=993=297mm（二）计算中心距a=198mm（三）齿轮宽度b=d D1=0.4 99=39.6 取B2=40mm B1=45mm表5.1齿轮/数据齿数模数分度圆直径齿宽应力校核3339945通过99329740通过第六章 曲面玻璃磨边机轴的设计与计算第一节 轴的材料的选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1、轴的强度、刚度及耐磨性要求；2、轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3、轴的材料来源和经济性等。轴的常用材料是碳钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的中碳钢，尤其是45号钢。对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。 值得注意的是：由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。 低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。故最终决定采用45号钢作为轴的材料，其主要机械性能入下图：图6.1第二节 轴的结构设计与计算一、进给轴最小直径计算A、按照扭转强度估算轴直径 轴的扭转强度条件为-扭转切应力，单位为MpaT-轴所受的扭矩，单位为Nmm-轴的抗扭截面系数，单位为mn-轴的转速，单位为r/minP-轴传递的功率，单位为kwd-计算截面处轴的直径，单位为mm-许用扭转切应力，单位为Mpa由以下表选取及值表6.1轴的材料Q235-A、20Q275、354540Cr15-2520-3525-4535-55149-126135-112126-103112-97 d =110=62.33mmB、按刚度条件估算轴径由刚度条件 由上式推导出D，故 T=N.mmD=59.5mm故选取轴的最小直径Dmin=70mmC、进给轴结构设计与定位方式图6.2如图所示，从左至右每个轴段的作用如下：第一轴段：装配轴承与齿轮。第二轴段：定位轴承并做为过渡。第三轴段：过渡。第四轴段：与另外一根轴连接用。第五轴段：用于与另外一根轴连接时定心用二、主轴最小直径计算A、按照扭转强度估算轴径d=110=6.74mmB、按刚度条件估算轴径由刚度条件由上式推导出D,T=2.209N.mmD=11.25mm故取最小直径为Dmin=20mmC、主轴结构设计及定位方式图6.3如图所示，从左至右每个轴段的作用如下：第一轴段：装螺母夹紧磨轮。第二轴段：螺纹退刀槽。第三轴段：过渡。第四轴段：过渡。第五轴段：装轴弹性挡圈用第六轴段：装轴承第七轴段：定位轴承第八轴段：装轴承第九轴段：装皮带轮第三节 轴承的选择与寿命校核一、轴承的选择轴承分为滚动轴承和滑动轴承两种，在本设计中用到的轴承全部为滚动轴承，与滑动轴承相比，滚动轴承拥有如下优点：1、摩擦力矩和发热较小。在通常的速度范围内，摩擦力矩很少随速度而改变。起动转矩比滑动轴承要低得多(比后者小8090%)。2、维护比较方便，润滑剂消耗较小。3、轴承单位宽度的承载能力较大。4、大大地减少有色金属的消耗。在输入轴上用到三个轴承，两个角接触球轴承与一个推力球轴承，两个角接触球轴承主要是为了承受靠模机构中，靠轮与磨轮对轴的径向力，推力球轴承只承受轴本身与其他机械部件的重力，两个角接触球轴承的型号为7124c，推力球轴承的型号为51214，与压紧轴向配合的轴承为一个角接触球轴承，该轴承的型号为7007c，与靠轮轴向配合的轴承为交界处球轴承，型号为7008c，在主轴上的两个轴承都为角接触球轴承型号为7006c，以上轴承的各项参数如下：（一）角接触球轴承图6.4（二）推力球轴承图6.5二、轴承的校核（一）、输入轴上的轴承寿命校核输入轴上采用一个推力球轴承，两个角接触球轴承，型号分别为51214,和7214c现分别校核角接触球轴承和推力球轴承的寿命。角接触球轴承基本额定动载荷C=60000N，接触径向载荷系数X=0.44，轴向载荷系数Y=1.19，要求寿命=8.76h 。当量动载荷的计算公式为 P= （3.29）P-当量动载荷，单位为N。-负载系数X-径向载荷系数Y-轴向载荷系数-径向力，单位为N。-轴向力，单位为N。P=1.2（0.44100+1.191000）=1480.8N计算寿命公式为 （3.30）-寿命，单位为h。n-转速，单位为r/min。-温度系数C-基本额定动载荷，单位为N。P-当量动载荷，单位为N。-寿命系数。=（）3=2.77108h8.76h故输入轴上的角接触球轴承7124c寿命校核通过。推力球轴承的基本额定C=188000N，推力球轴承不能承受径向力故X=0，轴向载荷系数Y=1，要求寿命=8.76h 。当量动载荷的计算公式为 P= （3.29）P-当量动载荷，单位为N。-负载系数X-径