大直径辊筒专用外圆磨床设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 摘要 随着社会和科技的发展，对机械零件的精度和表面质量要求越来越高，各种高硬度材料的应用日益增多，磨床的使用范围日益扩大。，在精密加工当中，有许多零部件是通过精密磨削来达到其要求的，而精密磨削加工会要在相应的精密磨床上进行，因此精磨磨床在精密加工中占有举足轻重的作用。此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。本文主要研究的是大直径滚筒外圆专用磨床的导轨设计和 磨头 设计，导轨和 磨头 的设计影响磨床的精度，设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种导轨和主 轴箱形式，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、调整维修方便的导轨和合理的主轴。 关键词 ：专用磨床，大直径辊筒，导轨，磨头 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 Abstract Along with the development of the society and science and technology, more and more high request to accuracy and surface quality of machine spare parts, the application of various high degree of hardness material increases day by day and the use of grinding machine scope extends day by day., Process in the precision-machined , there are many zero partses whetting to pare to attain its request through a nicety, but the nicety whet to pare to process would at correspond of precise grinding machine up carry on, so the Jing whet grinding machine to occupy a prominent function in the nicety process.In addition, more and more high to the environmental protection request of grinding machine, the tool machine products of overwhelming majority all adopt the cover hull of whole closingses, absolutely didnt slice scraps or slice to pare the phenomenon that the liquid outside splashes.This text mainly what to study be circle track design and emery wheel mounting of the lead of appropriation grinding machine to account out of the big diameter roller, guide rail and wheelhead design influence the accuracy of the grinding machine, have to from actual the circumstance set out and organically combine various guide rail and principal axis box form, try hard for to design a structure in brief, work credibility, the cost is conveniently low and adjusts to maintain a reasonable principal axis and guide rail . Keywords: special purpose grinding machine, big diameter roller, guide rail, wheelhead 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目录 目录 . 3 1.绪论 . 4 1.1 磨床的类型与用途 . 4 1.1.1 磨床的类型及特点 . 4 1.1.2 磨床的用途 . 4 1.1.3 外圆磨削 . 5 1.2 磨床的现状及其发展趋势 . 6 2.设计任务书 . 8 2.1 毕业设计题目 . 8 2.2 零件工艺分析 . 8 3.机械传动原理图及说明 .11 3.1 主要运动 .11 3.2 设计重点与难点 .11 3.3 拟采用的途径与手段 . 12 3.4 磨床总体布局 . 12 4.导轨设计 . 14 4.1 导轨的功用和分类 . 14 4.2 导轨的设计要求 . 14 4.3 导轨的截面形状选择 . 15 4.4 导轨的组合形式 . 16 4.5 导轨组合形式的选用 . 17 4.6 导轨的传动形式 . 18 4.6.1 滚珠丝杠副的选择 . 19 5.砂轮架设计 . 21 5.1 砂轮架设计的基本要求 . 21 5.2 砂轮架设计应满足以下 几点基本要求： . 21 5.3 主轴轴承系统的刚性 . 21 5.4 砂轮架主轴强度的校核 . 21 5.5 主轴刚度校核 . 22 5.6 电动机的选择 . 23 5.7 皮带设计 . 23 5.8 带轮设计 . 24 5.9 砂轮的选用 . 26 6.结论 . 28 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 29 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.绪论 1.1 磨床的类型与用途 1.1.1 磨床的类型及特点 用磨料磨具（砂轮，砂带，油石和研磨料等）为工具进行切削加工的机床，统称为磨床（英文为 Grinding machine） ,它们是因精加工和硬表面的需要而发展起来的 【 1】 。 磨床种类很多，主要有：外圆磨床，内圆磨床，平面磨床，工具磨床和用来磨削特定表面和工件的专门化磨床，如花键轴磨床，凸轮轴磨床等 【 2】 。本次设计是大直径辊筒专用外圆磨床。 对外圆磨床来说，又可分为普通外圆磨床，万能外圆磨床，无心外圆磨床，宽砂轮外圆磨床，端面外 圆磨床等。 以上均为使用砂轮作切削工具的磨床。此外，还有以柔性砂带为切削工具的砂带磨床，以油石和研磨剂为切削工具的精磨磨床等。 磨床与其它机床相比，具有以下几个特点： （ 1）磨床的磨具（砂轮）相对于工件做高速旋转运动（一般砂轮的圆周线速度在 35 米 /秒左右，目前已向 200 米 /秒以上发展）； （ 2）它能加工表面硬度很高的金属和非金属材料的工件； （ 3）它能使工件表面获得很高的精度和光洁度； （ 4）易于实现自动化和自动线，进行高效率生产； （ 5） 磨床通常是由电动机 油泵 发动部件，通过机械，电气，液压 传动 传动部件带动砂轮和工件相对运动 工件部分组成 【 1】 。 1.1.2 磨床的用途 磨床可加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工、和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。 随着社会和科技的发展，对机械零件的精度和表面质量要求越来越高，各种高硬度材料的应用日益增多。精密铸造和精密锻造的发展，使得有可能将毛坯直接磨成成品。高速磨削和强力磨削，进一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 范 围日益扩大。它在金属切削机床中所占的比重不断上升。目前在工业发达的国家中磨床在机床总数中的比例已达 30% 40%。 据 1997 年欧洲机床展览会（ EMO）的调查数据表明， 25%的企业认为磨削是他们应用的最主要的加工技术，车削只占 23%，钻削占 22%，其它占 8%；而磨床在企业中占机床的比例高达 42%，车床占 23%，铣床占 22%，钻床占 14%由此可见，在精密加工当中，有许多零部件是通过精密磨削来达到其要求的，而精密磨削加工会要在相应的精密磨床上进行，因此精磨磨床在精密加工中占有举足轻重的作用。但要实现精密磨削加工 ，则所用的磨床就应该满足以下几个基本要求： （ 1）高几何精度。精密磨床应有高的几何精度，主要有砂轮主轴的回转精度和导轨的直线度以保证工件的几何形状精度。主轴轴承可采用液体静压轴承、短三块瓦或长三块瓦油膜轴承，整体度油楔式动压轴承及动静压组合轴承等。当前采用动压轴承和动静压轴承较多。主轴的径向圆跳动一般小于 1 微米，轴向圆跳动应限制在 2 3 微米以内。 （ 2）低速进给运动的稳定性。由于砂轮的修整导程要求 10 15mm/min，因此工作台必须低速进给运动，要求无爬行和无冲击现象并能平稳工作。 （ 3）减少振动。精密磨 削时如果产生振动，会对加工质量产生严重不良影响。故对于精密磨床，在结构上应考虑减少振动。 （ 4）减少热变形。精密磨削中热变形引起的加工误差会达到总误差的 50%，故机床和工艺系统的热变形已经成为实现精密磨削的主要障碍。 1.1.3 外圆磨削 在外圆磨削过程中，工件一般是安装在两顶尖的中心之间，砂轮旋转是引起切削旋转的主要来源和原因。基本上外圆磨削方法有两种，即横磨法磨外圆和纵磨法磨外圆，如图 1 1 和图 1 2 所示。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 1 1 横磨法磨外圆 图 1 2 纵磨法磨外圆 事实上，外圆磨削可以通过其它以下 几种方法来实施： （ 1）传递方法：在这种方法中，磨削砂轮和工件旋转以及径向进给都应满足所有的整个长度，切削的深度是由磨削砂轮到工件的纵向进给来调整的。 （ 2）冲压切削方法：在这种方法中，磨削是通过砂轮的纵向进给和无轴向进给来完成的，正如我们看到的，只有在表面成为圆柱的宽度比磨削轮磨损宽度短时，这种方法才能完成。 （ 3）整块深度切削方法：除了在磨削过程中，要进行间隙调整外，这种方法与传递方法很相似，同时这种方法具有代表性，除了磨削短而粗的轴。 1.2 磨床的现状及其发展趋势 随着机械产品精度、可靠性和寿命的要 求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削（从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展）和研制高精度、高刚度、多轴的自动化磨床等方向发展，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至 4 微米、磨削精度高达 0.025 微米；使用电主轴单元可使砂轮线速度高达 400 米每秒，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用砂轮的线速度为 40 60 米每秒；从精度上看，定位精度 2 微米，重复定位精度 1 微米的机床已越来越多；从主轴转速来看， 8.2KW 主轴达 6000r/min,13KW 主轴达 42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工 60HRC 硬度材料的加工中心。 多特蒙德技术大学切削工艺研究所（ ISF）所长 Dirk Biermann 博士在总结充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 外圆磨削的发展趋势时曾说过：“继续不断发展外圆磨削的首要目的是改进可达到的精度、提高设备性能并增加机床灵活性。”在他看来，重点之一是在同一台机器上组合各种磨削工艺，如内外圆磨削、平面磨削和仿行磨削等，甚至可与其他生产工艺结合。其中车削和磨削是最为著名的工艺组合。 该研究所的一项研发成果是车削 -磨削 -珩磨工 艺组合。这种共生现象不仅减少了工件加工的时间，而且还提高了调整工件表面质量的灵活性。 外圆磨床的进一步发展不仅体现于机加工和磨削技术方面， NC 控制器也有进一步发展的潜力。据 Biermann 说：“模拟仿真技术的应用就不像今天的铣削加工那样先进且普遍。另一个方面是不同加工阶段的润滑剂的使用，包括超高速磨削加工。”瑞士 Fritz Studer 公司负责产品开发、研究和技术的主任 Frank Fiebelkorn 博士说：“我们的客户要求生产性磨床具有更大的灵活性，同时，对设备在整个寿命周期的质量期望值也越来越高。据说， 设备生产厂家很有必要在其产品系列中添加低价品种，用于工件运输自动化，为较为简单的机器实现多机联动运行提供支持。” 北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合并生产的GA(P)62 63 数控外圆 /数控端面外圆磨床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达 60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司 GC32 ECNC 磨床专用数控系统可实现二轴 (X和 Z)到四轴（ X、 Z、 U和 W）控制。 此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的 现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制造业对环保越来越高的要求。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.设计任务书 2.1 毕业设计题目 大直径辊筒专用外圆磨床设计（一）（磨头及导轨传动结构设计） 设计任务 （ 1） 根据纺织机械中大型辊筒类零件的特点，对零件进行工艺分析 ； （ 2） 工厂调研及文献检索； （ 3） 参与总体方案设计，完成外圆磨床 磨头及导轨总体方案设计 ； （ 4） 设计参数的计算及校核 ； （ 5） 根据设计参数确定最佳结构方案 ； （ 6） 设计 大型辊筒类零件专用外圆磨床磨头及导轨结构 并绘制工程图 ； （ 7） 编写设计说明书 ； （ 8） 外文资料翻译； 2.2 零件工艺分析 （ 1）锡林结合件 图 2 1 锡林结合件示意图 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 作用：完成梳理、剥取与转移。 结构：锡林体、针布。 要求：动平衡、表面圆整度要好。 锡林的材料是铸铁或钢板卷焊，由滚筒，堵头和芯轴组成。锡林的加工路线：钢板卷焊 车削 磨削。锡林的直径和长度较大，加工精度要求较高。如果锡林几何误差、动不平衡较大，包针布后产生中凹变形，会影响 锡林与刺辊、盖板、道夫的间距，造成纤维转移变化、棉网不均匀、条干恶化。 （ 2）道夫结合件 图 2 2 道夫结合件示意图 道夫的作用：配合锡林梳理，将棉网输出机 外； 结构：与锡林相似，由滚筒和针布组成，不过其直径较小，转速较低。 （ 3）锡林与道夫间 作用性质：为分梳作用。由两者之间为分梳作用，两针面都能抓取纤维。针齿配置：分梳作用（平行针齿）。道夫结构类似锡林，直径 600 707，转速2030r/min；高产梳棉机道夫线速度 90m/min，出条速度 130170m/min。 作用过程 锡林针面抓取的纤维，尾端受到道夫针面的梳理，通过大漏底与刺辊带来的新纤维相遇，实现新旧纤维的混和，而后来到锡林盖板工作区梳理。 道夫针面抓取的纤维，前端受到锡林的梳理，形 成棉网输出；输出棉后弯钩纤维充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 较多。 （ 4）设计大直径滚筒专用外圆磨床的必要性 由于锡林和道夫的直径和长度较大，而且加工精度要求较高，锡林的年生产量 4000 件 /台，加上道夫，年生产量达 8000 件 /台，如果用普通外圆磨床，外圆磨床的规格较大，生产成本较高，装卸调整不方便。工件的年生产量较大，故有必要设计大直径滚筒专用外圆磨床。 图 2 3 锡林、道夫结合件 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3.机械传动原理图及说明 3.1 主要运动 机床的主要运动有拖板的纵向移动，磨头的横向移动，砂轮的转动及工件的转动等。 拖板通过直线导 轨连接在床身上。有伺服电机驱动，经联轴器及滚珠丝杠副，带动垫板及磨头一起做纵向移动。磨头固定在垫板上面，通过直线导轨连接在拖板上。由伺服电机驱动，经联轴器，滚珠丝杠副带动砂轮做横向移动。砂轮由主轴电机单独驱动，经 V 带、皮带轮带动砂轮主轴转动，磨削工件。 图 3 1 传动原理简图 3.2 设计重点与难点 （ 1）磨床总体布局中各部件尺寸的确定； （ 2）砂轮架主轴和轴承的设计和选用； （ 3）皮带的选用和带轮的设计； 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 （ 4）导轨的设计与选用 3.3 拟采用的途径与手段 （ 1）查阅国内外磨床相关资料，确定磨床总体布局中各部 件尺寸； （ 2）检验主轴前端挠度，确保主轴刚度； （ 3）参考机械设计，选择 V 带和带轮； （ 4）采用 Auto CAD 绘制装配图和零件图； （ 5）查阅机械设计手册，机床设计手册，合理设计砂轮主轴箱； （ 6）查阅导轨设计相关资料，确定导轨的组合形式。 3.4 磨床总体布局 图 3 2 磨床总体布局示意图 （ 1）加工零件 大直径滚筒 ,Ra1.6 Ra6.3,材料 45 （ 2）初步估计组成部分 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 a.床身； b.工作台面； c.砂轮架； d.测量装置； e.砂轮进给电机， f.电气框；g.工作台进给电机； h.工件旋转电机； i.润滑冷却 装置； j.数控装置； （ 3）总体布局初步设计 T型床身； 工作台移动； 机床前防护罩采用全封闭结构 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 4.导轨设计 4.1 导轨的功用和分类 （ 1）功用：承受载荷和导向。承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动部件（刀架）可沿导轨运动。 机床上两相对运动部件的配合面组成一对导轨副，在导轨副（如工作台和床身导轨）中，运动的一方（如工作台导轨）叫做动导轨，不动的一方（如床身导轨）叫做支承导轨。动导轨相对于支承导轨只能做一个自由度的运动，以保证单一方向 的导向性。通常动导轨相对于支承导轨只能作直线运动或者回转运动。 （ 2）分类（按结构形式分）： 开式导轨：指在部件自重和载荷的作用下，运动导轨和支撑导轨的工作面始终保持接触、贴合。其结构简单，但不能承受较大的颠覆力矩的作用。 闭 式导轨：借助于压板使导轨承受较大的颠覆力矩的作用。 压板 1、 2； e、 f为主导轨面，压板 1、 2形成辅助导轨面 g、 h。 图 4 1 开式和闭式导轨 a）开式导轨 b）闭式导轨 4.2 导轨的设计要求 （ 1）几何精度就是通常说的导向精度，即运动的直线度或回转精度。 主要影响因素有：导轨的结构类型 ；导轨的几何精度和接触精度。导轨和基础件的刚度；导轨的油膜厚度和油膜刚度；导轨和基础件的热变形等。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 （ 2）运动精度包括两方面内容：一是运动的平稳性（例如低速不爬行），二是定位精确（线定位和角定位）。 精度保持性主要是由导轨耐磨性决定的，它与导轨的摩擦性质、导轨材料、工艺方法以及受力情况有关。 （ 3）具有足够的承载能力和刚度，使用寿命长。 导轨的刚度指导轨在外载荷的作用下，抵抗受力变形的能力。导轨受力后变形会影响部件之间的相对位置和导向精度。 （ 4）结构简单，工艺性好，便于调整和维修。 设计时要注意使得制造、维修方 便，刮研劳动量少，如果是镶装导轨则应尽量做到容易更换。 （ 5）具有良好的润滑和防护装置 【 3】 。 4.3 导轨的截面形状选择 直线运动导轨的截面形状有四种：矩形、三角形、燕尾形、圆柱形，并可相互结合、有凸、凹之分。 （ 1）矩形导轨 矩形导轨承载能力大、刚度高、制造简单、检验、维修方便（优点）；存在侧隙、需用镶条调整，导向性差（缺点）。用于载荷大、导向性要求略低的机床。 图 4 2 导轨的截面形状 a) 矩形导轨 b) 三角形导轨 c) 燕尾形导轨 d) 圆柱形导轨 （ 2）三角形导轨 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 三角形导轨面磨损时，动导轨会 自动下沉，自动补偿磨损量，无间隙。顶角 在 900 1200 范围内变化， 越小，导向性越好，但摩擦力越大。因此小顶角导轨用于轻载精密机床，大顶角导轨用于大、重型机床。 （ 3）燕尾形导轨 燕尾形导轨可承受较大的颠覆力矩，导轨的高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，但刚度较差，加工、检验、维修不大方便。 适用于受力小、层次多，要求间隙调整方便的部件。 （ 4）圆柱形导轨 圆柱形导轨制造方便，工艺性好，但磨损后较难调整和补偿间隙，主要用于受轴向负荷的导轨，应用较少。 4.4 导轨的组合形式 直线运动导轨通常有两条导轨组合而 成，其形式有： （ 1）双三角形导轨 双三角形导轨不需要镶条调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好，但工艺性差，加工、检验、维修不便，用于精度高的机床，如丝杠车床、齿轮磨床等。 （ 2）双矩形导轨 承载能力大，制造简单，多用在普通精度机床和重型机床中，如重型车床，组合车床，升降台铣床等。 宽式组合：有两条导轨的外侧导向，侧向间隙较大，用镶条调整。 窄式组合：由一条导轨的两侧导向。 图 4 3 导轨的组合 a) 双三角形导轨 b) 宽式双矩形导轨 c) 窄式双矩形导轨 （ 3）矩形和三角形导轨的组合 这 类组合的导轨导向性好，刚度高，制造方便，应用最广。如车床、磨床、充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 龙门铣床等。 （ 4）矩形和燕尾形导轨的组合 这类组合导轨能承受较大的力矩，调整方便。常用于横梁、立柱、摇臂导轨。 4.5 导轨组合形式的选用 经过以上分析，我认为选用矩形和三角形导轨的组合比较好，能够满足本次设计外圆磨床的需要。 （ 1）砂轮架导轨 80 80 450 考虑到砂轮的大小及重量与砂轮架的稳定性取 L 中心 = 450 mm。 图 4 4 砂轮架导轨示意图 砂轮架行程： 300 mm （ 2）工作台导轨 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 4 5 工作台导轨示意图 工作台行 程： 1440 mm 机床滑动导轨常用的材料主要是灰铸铁和耐磨铸铁。灰铸铁通常以 HT200 或HT300 做固定导轨，以 HT150 或 HT200 做动导轨。 （ 3）导轨面防护 工作台导轨：不锈钢可伸缩防护罩 砂轮架导轨：前部钢罩，后部不锈钢可伸缩防护罩 4.6 导轨的传动形式 导轨的传动形式采用由伺服电机经联轴器、滚珠丝杠传动。 滚珠丝杠的转动使得滚珠沿螺旋滚道滚动，带动螺母轴向移动，具有较小的摩擦力，相近的动、静摩擦系数，削弱了局部爬行现象，从而提高了传动精度和传动机械效率。经过一个多世纪的实践应用，“旋转电机 +滚珠丝杠”驱动机构已经成为传统的精密驱动方式，性价比高，动、静刚度高，传动精度好，控制技术成熟。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 mm8.214404000 4.6.1 滚珠丝杠副的选择 1）选择条件 运动部件质量 m = 50 kg（运动部件 总 质量 约 550kg） 行程长度 L = 1100 mm 最大速度 Vmax = 4000 mm min 最小进给量 s = 0.01 mm AC 伺服电机额定转速 1440 rpm 2）选择项目 丝杠轴直径 导程 螺母型号 丝杠轴支撑方式 驱动电机 3）丝杠轴的选择 （ 1） 假定丝杠轴长度 假定螺母全长为 120mm，丝杠轴末端长度为 200mm。 所以根据行程长度 1100mm决定全长： 1100+320=1420mm 假定丝杠轴长度为 1500mm （ 2） 导程的选择 因伺服电机的额定转速是 1440rpm，最高进给速度是 Vmax = 4000 mm min 滚珠丝杠的导程如下： 考虑到床身导轨比较长，加工零件长度较长，选择丝杠的导程为 10mm。 （ 3） 丝杠轴直径的选择 选择精密滚珠丝杠，参照 文献 4693 页 上表 12-1-14，满足导程 10mm 的滚珠丝杠轴外径如下： 12， 16， 20， 25， 32， 40， 50， 63, 80, 100, 125 mm。 超精密机床的特点是 保证每个环节具有足够高的刚性，每个元件处于性能最好的状态，从而保证机床的高精度。 根据上述条件选择 床身 滚珠丝杠直径为 63mm，导程为 10mm。 同理，可以选择拖板滚珠丝杠直径为 50mm，导程为 5mm。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 4 6 内循环滚珠丝杠副滚珠螺母安装、连接示意图 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 5.砂轮架设计 5.1 砂轮架设计的基本要求 砂轮架是磨床上用来带动砂轮作高速旋转的关键部件，主要有传动部件和主轴轴承部分组成，主轴与轴承是砂轮架的主要组成部分，因此对砂轮架设计提出的基本要求也是针对主轴与轴承部分的。 5.2 砂轮架设计应满足以下几点基本要求： （ 1） 主轴旋转精度高，旋转稳定； （ 2） 主轴轴承系统刚性好； （ 3） 振动小，发热低，不漏油； （ 4） 装配制造简单，调整维修方便。 5.3 主轴轴承系统的刚性 主轴轴承系统的刚性是指在磨削力或传动力作用下，主轴轴承抵抗变形的能力。通常以主轴前端的挠度来度量。过低的刚性会降低磨削生产率、加工精度和工件表面的粗糙度，引起直波形和螺旋线缺陷。 5.4 砂轮架主轴强度的校核 进行轴的强度校核时，应根据轴的具体受载及应力情况采取相应的计算方法，并恰当的选取其许用应力。对砂轮架主轴来说，主要承受扭矩，应该 按照扭转强度计算，且在选取许用应力时应该选取较小值。砂轮架主轴材料采用42MnVB，并进行淬火，故选取许用应力为 40Mpa 。 轴的扭转强度条件为 T = T WT = 9.55 106P 0.2d3n T T 扭转切应力（单位为 Mpa） T 轴所受扭矩（单位为 N） WT 轴的扭转截面系数（单位为 mm3） P 轴传递的功率（单位为 KW） n 轴的转速（单 位为 r/min） 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 d 计算截面处的直径（单位为 mm） T 许用扭转应力（单位为 Mpa） 由上式可得轴的直径为 d = = = 22 mm 考虑到砂轮架的刚度等因素，取主轴的最小直径为 40mm。砂轮架主轴的尺寸如图所示 图 5 1 砂轮架主轴尺寸示意图 5.5 主轴刚度校核 （ 1） 当量直径 因为是阶梯轴，所以用当量直径法作近似计算当量直径为： dv = L = 118+70+440+50+125 = 803 mm dv = = 81.3 mm (2)允许挠度 3 6 2.01055.9 TnP 3 6 7.1 2 1 6402.0111055.9 4 iidlL44444444 72125805090701103009070807065118803充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 允许挠度 y = 0.0002L 0.0002 803 = 0.161 mm (3)计算主轴前端挠度值 Y 主轴 = P 载荷 （单位为公斤）（ 150/9.8） L 轴两端的跨距（单位为厘米）（ 80.3） a 悬伸长度（单位为厘米）（ 14.2） E 材料的弹性模数（单位为公斤 /平方厘米）（ 21.02 105） I 截面惯性矩（平方厘米） Y 主轴 = = 0.00015 cm = 0.015 mm 又因为 y = 0.161 ， 0.015 0.161 ，即 Y主轴 y 由上述校核可以得知，主轴刚度符合要求。 5.6 电动机的选择 N 电 = N 切 + N 空 = = （ 2.35 8.82） + 3.8 = 6.15 12.62 kw 通过以上计算，取 N 电 = 11 kw，选择 Y160M 4 型电动机 5.7 皮带设计 1） 皮带材料的选用 皮带材料选用聚氨酯。 2） 设计计算 【 5】 已知小带轮转速，即 n1 = 1460 r/min ，传动比 i = 1.2 ； （ 1）确定 计算功率 Pca 由教材机械设计表 8 7 查得工作情况系数 KA=1.1 , 故 Pca = KA P = 1.1 x 11 kw = 12.1 kw EI alPa 3 )(2 9 8 5.3 0 71002.218.93 5.942.141 5 0 52 8.3102 砂VPZ充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 （ 2）选择 V 带的带型 根据 Pca 、 n1 由图 8 10（机械设计第八版）选用 B 型。 （ 3）确定带轮的基准直径 dd并验算带速 v a. 初选小带轮的基准直径 dd1。由表 8 6 和表 8 8，取小带轮的基准直径 dd1=125 mm。 b. 验算带速 v0 v = dd1n1/60 1000 = 3.14 125 1460/60 1000 = 9.55 m/s 因为 5 m/s v 30 m/s ,故带速合适。 c. 计算大带轮的基准直径。 dd2 = idd1 = 1.2 125 = 150 mm (4) 确定 v 带的中心距 a和基准长度 Ld a. 0.7（ dd1 + dd2） a0 2（ dd1 + dd2） 192.5 a0 550 ,初定中心距 a0 = 350 mm 。 b. Ld = 2 a0 + （ dd1 + dd2） /2 + (dd2 dd1)2/4 a0 = 2 350 + (125+150)/2 +(150 125)2/4 350 = 1132 mm 由表 8 2 选带的基准长度 L=1120 mm c. 计算实际中心距 a a = a0 + (L-Ld)/2 = 350 + (1120-1132)/2 = 344 (5) 验算小带轮上的包角 1 =1800-（ dd2 dd1） 57.30/a =1800-（ 150-125） 57.30/344 =175.80 900 (6) 计算 带的根数 z a. 计算单根 V 带的额定功率 Pr 。 由 dd1 = 125 和 n1 = 1460 r/min ,查表得 P0=2.19 kW 根据 n1 = 1460 r/min , i = 1.2 和 B型带查表得 P0 =0.25 kW 查表得 K = 0.99 ， KL = 0.86 ,于是 Pr = （ P0+ P0） . K . KL= (2.19+0.25) 0.99 0.86 = 2.08 kW b. 计算 V 带的根数 z Z = Pca/Pr = 12.1/2.08 = 5.82 取 z = 6 根 5.8 带轮设计 1）带轮设计的要求 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 （ 1）质量小，结构工艺性好，无过大的铸造应力； （ 2）质量分布均匀，转速高时要经过动平衡校正； （ 3）轮槽工作面要经过精加工，以减少带的磨损； （ 4）轮槽的尺寸和角度应有一定的精度，以使载荷分布均匀。 2）带轮的材料选用 带轮的材料选用 HT200 。 3）带轮的结构 带轮的基准直径 dd 2.5d（ d 为安装带轮的轴的直径， mm） ，可采用实心式。 4）大带轮的结构尺寸 图 5 2 大带轮的结构尺寸 d1 = (1.8 2)d, d 为轴的直径 d1 = (1.8 2) 72 = 129.6 144 mm ， 取 d1 = 130 mm d2 = dd + 2h = 150 + 3.5 2 = 157 mm ,h 基准线上槽深。 L = (1.5 2)d = (1.5 2) 72 = 108 144 ， 取 L = 125 mm B = （ Z 1） e + 2f 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 其中 Z V 带的根数， e V 带的槽间距， f 第一槽对称面到端面的距