毕业论文-卧式钢坯检验试样表面抛光机

卧式钢坯检验试样表面抛光机30摘要抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。是利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光是进行金相观察与实验过程中必不可少的重要一步，在冶金、金属热处理等方面有重要意义。要获得较好的金相观察效果对抛光质量要求较高，然而现在所使用的抛光机以实验室小型较多，抛光截面较小、抛光质量较差，不能满足大型截面的抛光需求。为了更好的研究铸坯的质量，引用高倍和中倍观察需设计一系列抛光机满足抛光质量要求。本课题设计一合适抛光较大截面的卧式抛光机。本文从介绍抛光机的应用、特点、原理到发展前景。首先对整机的设计方案进行比较选择，其中对于主轴与抛光轮连接及工作台的驱动传动方案选择进行了设计、比较和选择。另外简单介绍了零部件在箱体内的安排布局。文章对传动系统、零部件设计选择以及校核作了详细说明与计算，以确保机床能正常进行。在最后对冷却系统进行了简单介绍与设计。关键词抛光；卧式抛光机；方案设计；设计校核；冷却系统。ABSTRACTPOLISHINGISAPROCESSINGMETHODUSINGTHEEFFECTOFMACHINERYCHEMISTRY，ORELECTROCHEMISTRYITISTOREDUCETHESURFACEROUGHNESSANDMAKETHEMSMOOTHANDSHINYITISAVERYIMPORTANTANDNECESSARYSTEPINTHEMETALLOGRAPHICOBSERVATIONANDEXPERIMENTPROCESS,ANDINMETALLURGY,METALHEATTREATMENTHASTHEIMPORTANTMEANINGTOGAINAGOODMETALLOGRAPHICOBSERVINGEFFECTOFPOLISHINGQUALITYREQUESTISHIGHER,BUTNOWTHEMOSTUSEOFPOLISHINGMACHINEKINDSARESMALLWHICHUSEDINTHELABORATORYPOLISHINGSECTIONISSMALLER,POLISHINGQUALITYISPOORER,CANTMEETTHEDEMANDOFLARGECROSSSECTIONPOLISHINGINORDERTOIMPROVETHESTUDYQUALITYOFTHECASTING,USEHIGHMULTIPLESANDMIDDLEMULTIPLESAREMUST,SOWENEEDTODESIGNASERIESOFPOLISHINGMACHINEMEETPOLISHINGQUALITYREQUIREMENTSTHISSUBJECTISBASEDONGRINDINGMACHINEWORKINGPRINCIPLETODESIGNASUITABLEFORPOLISHINGLARGERSECTIONVERTICALPOLISHINGMACHINETHISPAPERINTRODUCESTHEAPPLICATIONOFPOLISHINGMACHINE,CHARACTERISTICS,PRINCIPLEANDDEVELOPMENTPROSPECTATFIRSTTHEDESIGNARECOMPAREDTOCHOICETHEBESTONEAMONGTHEMFORSPINDLEANDPOLISHINGWHEELCONNECTION,THEDRIVEANDTRANSMISSIONOFWORKBENCHSCHEMESELECTIONAREDESIGNED,ANDCOMPARISON,SELECTION,ALSOINTRODUCEDTHEPARTSINTHECABINETARRANGEMENTLAYOUTTHEARTICLEONTHETRANSMISSIONSYSTEM,COMPONENTDESIGNCHOICEANDTHECHECKDETAILEDDESCRIPTIONSANDCALCULATION,TOENSURETHEMACHINECANWORKNORMALLYTHELASTOFCOOLINGSYSTEMAREINTRODUCEDINBRIEFANDDESIGNKEYWORDSPOLISHINGVERTICALPOLISHINGMACHINEPROJECTDESIGNDESIGNANDCHECKCOOLINGSYSTEM目录摘要IABSTRACTII目录1第1章绪论411抛光及抛光机的概述412抛光机的工作原理613主要设计内容7第2章方案设计及电动机选用821主电机与抛光轮的连接设计822移动工作台与工作台电机间的连接设计923电动机的选择10第3章主要零件的设计及校核1831抛光轮的设计与选择1832抛光膏的选择2333齿轮齿条的设计2334导轨与工作台的结构设计2635主轴的设计与校核2836齿轮轴的设计与校核3437各轴段联轴器的选择3738键的选用及校核3939行程开关的选择40310轴承的选用与校核42311工作台往复驱动43第4章冷却系统4541冷却液作用4542冷却液用量4743冷却液泵4744冷却液箱48参考文献49致谢50附件151附件253第1章绪论11抛光及抛光机的概述111抛光的意义目前机械工业正面临着朝高速、自动、精密方向迅速发展。在机械产品的设计和制造过程中，所遇到的金属和材料热处理方面的问题日益增多，机械行业与金属材料即热处理之间的关系愈加密切。实践证明，合理的选用金属材料，适当确定热处理工艺妥善安排工艺路线对充分发挥金属材料本身的性能潜力保证材料具有良好的加工工艺性能，获得理想的使用性能提高产品零件的质量，节省金属材料降低生产成本等方面有着重要的意义。实际工作中，往往由于选材不当或者热处理不妥是机械零件的使用性能达不到规定的技术要求，而导致生产过程中发生早期损坏如产生变形、断裂或磨损等。因此，金属材料及热处理对机械制造工作者来说是必须具备的。而金属材料的具体结构和性能可以通过对金相的观察及研究来了解，因此获得清晰地金相图对金属材料的研究有着非常重要的意义。为了在金相显微镜下正确有效地观察到内部纤维组织，金属式样必须先经过精心的制备，主要程序有取样、镶嵌、磨制、抛光、侵蚀等。金相试样的制备是通过切割机、镶嵌机、磨/抛光机来完成的，金相试样的最终质量是由抛光工序决定的，抛光是金相制样过程中至关重要的一环。抛光时将试样上磨制产生的磨痕及变形层去掉，使其成为光滑镜面的最后工序。抛光试样的方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光以及复合抛光等。机械抛光是现阶段应用最为广泛的抛光方法，其正确的工艺和操作方法是在保证获得优质的试样和其他条件（如边缘保留及石墨和夹杂物保留等）的情况下具有最高的抛光速率选择可靠性高的金相试样抛光机，可以提高制样效率和质量，减少试样废品率，从而降低成本，提高经济效益，获得试样质量的高度一致性。112金相试样的抛光方法试样在抛光前要先经过磨制，磨制好的试样表面有细的磨痕，还不能有效观察侵蚀后的组织，因此必须将磨痕完全抛去，使表面达到光亮的镜面那样的光洁度，从而满足显微观察的要求。抛光后的表面在200倍的显微镜下观察基本上没有磨痕和磨坑。目前，市场上的抛光机主要是简易的，抛光机的金属截面较小，不便对截面积较大的截面进行抛光作业。对于截面较大的试样一般采取切割分块分别抛光然后在组合观察，这样就不可避免的影响观察质量。因此设计一种能对截面较大的试样进行一次性抛光的机械是非常有必要的。抛光的方法只要有机械抛光法、点解抛光法及化学抛光法等。机械抛光法机械抛光法是一种常用的方法，是在专用的金相试样抛光机上进行，转速一般以200300R/MIN为宜。在抛光盘上装有抛光用织物（如粗抛用帆布、细抛用呢料、绒布、金丝绒。绸布等）。抛光时应在织物上含有适量的抛光用磨料。常用的抛光用磨料是粉粉的水悬浮液，一般是1L水加入5G或1015G。抛光时试样32OCR32AL32OAL32CR表面应保持适当湿度，通常可用表面在空气中35S能将水膜蒸发的湿度为宜。抛光前应将试样磨圆滑，以便保护织物不被刮破及试样飞出。化学抛光及化学机械抛光化学抛光是依靠化学试剂对试样进行选择性溶解作用将磨痕去除的一种方法，如12G草酸、23ML氢氟酸、40ML过氧化氢、50ML蒸馏水的化学试剂。对碳钢、一般低合金钢的退火、淬火组织进行化学抛光，效果较好。此方法用于没有机械抛光设备的情况。化学抛光总是不太理想，若与机械抛光相结合，利用化学抛光剂边腐蚀边机械抛光可以提高抛光效能。电解抛光电解抛光是在一定的电解液中进行的。试样作阳极，选用耐腐蚀金属材料为阴极。在接通电源后，阳极表面产生选择性溶解，逐渐使阳极表面的磨痕消去。通常认为，电解抛光时在阳极表面与电解液之间将形成一层具有电导率的薄膜层。试样表面高低不平，致使这层薄膜的厚度不均匀。表面凸出部分的薄膜比凹下去的部分显然要薄一些，因此凸出部位的电流密度大，此处阳极溶解快，凸出部位渐趋平坦。本设计是基于机械抛光来设计一种抛光机，来方便截面积较大的试样的抛光。113抛光机研制现状目前，就抛光机设计而言，仍面临许多急待突破的技术难题，主要表现在以下几个方面A抛光方式的研究先进的金相试样抛光机，需要有先进的理论作指导。目前，有关金相试样抛光机的理论著作过于老化，新理论和学术研究性文章比其他机械技术理论少，且深度不够，学术价值低，这给新机型的开发研制带来了困难。理论研究是今后有待深入探讨的关键内容之一。B冷却方式的研究多数试样抛光方法最重要的特点是抛光时产生高温，会造成金相组织发生变化，给金相分析造成困难因而，金相取样时必须进行充分冷却。通常使用的冷却液为水，冷却试样靠自来水压力注射，冷却程度的好坏直接关系到试样的切割质量。目前，关于试样抛光的冷却方式的专题研究成果还未见报道。C控制方法的研究在处理复杂系统控制问题时，传统控制方法对于复杂性、不确定性、突变性所带来的问题总有些力不从心。为了适应不同技术领域和社会发展对控制科学提出的新要求，我们必须发展新的控制模式。近年来，在传统控制中加入逻辑推理和启发式知识，将传统控制理论与模糊逻辑、神级网络、遗传算法等人工智能技术结合起来，充分利用人的控制知识对复杂系统进行智能化控制，逐渐形成抛光机的智能控制。12抛光机的工作原理1抛光机操作的关键是要设法得到最大的抛光速率，以便尽快除去磨光时产生的损伤层，同时也要使抛光损伤层不会影响最终观察到的组织，即不会造成假组织。前者要求使用较粗的磨料，以便保证有较大的抛光速率来去除磨光的损伤层，但抛光损伤层也较深；后者要求使用最细的材料，使抛光损伤层较浅，但抛光速率低。2解决这个矛盾的最好方法就是把抛光分为两个阶段进行。粗抛目的是去除磨光损伤层，这一阶段应具有最大的抛光速率，粗抛形成的表层损伤是次要的的考虑，不过也应当尽可能小；其次是精抛（或称终抛），其目的是去除粗抛产生的表层损伤，是抛光损伤减到最小。抛光机抛光时，试样磨面与抛光应绝对平行并均匀地轻压在抛光盘上，注意防止试样飞出和因压力太大而产生新磨痕。同时还应使试样自传并沿转盘半径方向来回移动，以避免抛光织物局部磨损太快在抛光过程中要不断添加微粉悬浮液，使抛光织物保持一定湿度。湿度太大会减弱抛光的磨痕作用，使试样中硬相呈现浮凸和刚中非金属夹杂物及铸铁中石墨相产生“曳尾”现象；湿度太小时，由于摩擦生热会使试样升温，润滑作用减小，磨面失去光泽，甚至出现黑斑，轻合金则会抛伤表面。为了达到粗抛的目的，要求转盘转速较低，最好不要超过600R/MIN；抛光时间应当比去掉划痕所需的时间长些，因为还要去掉变形层。粗抛后磨面光滑，但黯淡无光，在显微镜下观察油均匀细致的磨痕，有待精抛消除。3精抛时转盘速度可适当提高，抛光时间以抛掉粗抛的损伤层为宜。精抛后磨面明亮如镜，在显微镜明视场条件下看不到划痕，但在相衬照明条件下则仍可见到磨痕。抛光机抛光质量的好坏严重影响试样的组织结构，已逐步引起有关专家的重视。近年来，国内外在抛光机的性能上做了大量研究工作，研究出不少新机型、新一代抛光设备，正由原来的手动操作发展为各种各样的半自动及全自动抛光机。4抛光时，抛光轮高速旋转，零件与抛光轮摩擦产生高温，使零件金属塑性提高，在抛光力的作用下，金属表面产生塑性变形，凸起的部分被压入并流动，凹进的部分被填平，从而使细微不平的表面进一步得到改善。也就是说最外层的毛刺层机体由于剧烈的塑性变形而破碎成很细的二次晶体，表层里边塑性变形较小，越里边变形越小。5利用驱动马达带动毛毡轮使其旋转，工件被齿轮齿条循序带动前进，当工件行进至布轮下放时，仍连续前进，从而使工件和抛光布轮产生摩擦，达到工件表面光亮之效果。13主要设计内容1本设计主要抛光机设计中所需要部件及其相关参数进行选择与计算，结合设计要求及主要设计参数进行改进与选择。全文的主要内容包括以下几个方面2抛光机的概述，简要介绍抛光机的应用、特点及发展现状。3方案设计，对抛光机的主轴与砂轮连接形式、工作台电机到工作台动力的传动方4案的设计、导轨设计、抛光轮的设计等。5设计计算，根据设计内容及主要设计参数进行计算，从而进行部件的选择。6部件的选择，根据计算的结构并结合实际要求选用合适的零部件。7冷却系统的简单设计和电气控制的简单介绍。第2章方案设计及电动机选用21主电机与抛光轮的连接设计抛光时抛光轮受到摩擦力、抛光切削力，抛光轮与电机的连接有多种方法。抛光轮可以与电机主轴连接，但所选电机伸出长度有限，且普通电动机伸出轴只能键连接，不能满足要求，在抛光机设计中不宜采取此种连接方法。由此，为满足要求，设计抛光轮与电动机之间用弹性柱销联轴器连接。抛光轮再通过一对角接触球轴承配合连接，使主轴更加平稳可靠。抛光轮与主轴用螺母和挡圈固定。弹性联轴器有很多功能1、补偿由于制造和安装误差造成所联接两轴的轴向位移,径向位移和角位移，避免轴端产生过大的附加载荷。2、缓和电机工作时轴上的扭转冲击。3、改变轴系的共振转速，例如当冲击吸收功相同时。以扭矩为基准的扭转角越大即刚度小，冲击扭矩越小。共振转速越低。此外，联轴器的惯性矩也影响轴的共振转速。4、减轻轴的扭转振动。不过，这只有采用具有较大外阻尼增大摩擦阻尼的结构或较大内阻尼的材料如橡胶、塑料等做联轴器的中间传力件时，才能实现。当机器受到意外的过载时，往往会造成传动装置或其他机件的损坏。如果在传动轴系中采用安全联轴器，利用联轴器中联接元件的破断、分离或打滑，使传动的力流中断或限制力流的传递，就能起到安全保护作用。图21抛光轮与轴和电机连接22移动工作台与工作台电机间的连接设计抛光机对的设计需要从各个组织结构出发，精确的设计各组成部分，并最终使其有机结合，以达到设计要求，并尽量遵循，低成本，小质量，易装卸原则。抛光机由电动机通过驱动和减速系统带动工作台，电动机带动毛毡轮转动来抛光工件，工作台的设计与其对应的导轨和冷却系统组成。根据毛毡轮与工件的相对位置分为纵向进给外圆磨，切入磨，周边端面磨，端面平面磨，从而分成卧式抛光机与立式抛光机。卧式抛光机，其毛毡轮的速度较高而工作台的速度很小，根据其特点来设计传动方案。卧式抛光机的设计主要设计为带动工作台的传动系统的设计，工作台的移动为直线移动，而且速度很低。本方案设计是通过齿轮电机连接联轴器，然后通过联轴器与齿轮连接齿轮驱动齿条带动工作台移动连接示意图如下电机与工作台连接示意图23电动机的选择设计卧式抛光机用抛光轮的圆周面面来抛光金属试样，工件形式如图。工作台上放置的试样随工作台前后移动，抛光轮圆周面与试样接触，随着两者的相对运动来实30现对试样面的抛光。231主轴电机的选择抛光力对于抛光所需力的大小计算，根据卧式外圆磨床磨削力大小的计算方法来估算所需抛光力的大小。外圆磨削的切向力计算经验公式（21）SAWSPFTBFVC外圆磨削主磨削力的经验公式的指数和系数值材料CF淬硬钢060722未淬硬钢0505050521铸铁08807607603820045045045040404043043043取050550502具体参数选择拟定主轴电动机转速为，工作台速度为MIN/96RNSMIN/10VW抛光轮速度SV由于抛光轮抛光工件尺寸为MM，选取直径为的抛光轮，则抛光30DS4轮速度为SMSNDVSS/37/60194601工件速度W工件速度一般选择6M/MIN10M/MIN这里我们选择10M/MIN查阅文献知取20FC4）抛光力大小由以上确定的参数，根据公式（21）得3386NSAWSPFTBFV5抛光功率MP主运动消耗的功率为KWKVST5701386106抛光轮电机功率H电动机与砂轮的连接通过联轴器与轴承，查阅机械设计手册取980轴承90联轴器则51822轴承联轴器M因此抛光轮电机功率KWPMH907选择电动机由于存在很多未知摩擦这里选择Y系列（IP44）三相异步电动机（JB/T96161999），电动机技术数据表见下图主电动机技术数据表电动机转速R/MIN型号额定功率/KW同步转速满载转速效率/功率因数重量/KG额定转矩堵转转矩额定转矩最大转矩Y100L6151000940775074332022电动机主要外形和尺寸以及示意图中心高H外形尺寸DAL底角安装尺寸BA地脚螺栓孔直径K轴身尺寸ED装键部位尺寸DGF1002451803106228X60284232工作台电动机选择在抛光的过程中，消耗的功率由公式V已知，先求F。FP由抛光轮的功率NFRNS式中F抛光轮与工件的摩擦力，R为抛光轮的半径，N为抛光轮的转速，代入已S知参数求得FSNPRN3810X4A则工件进给的功率为PW498WX10M/INFV分析由于从电动机驱动工作台前后移动的过程中，运动传递有大量损失，因此在计算电机输出功率时应该考虑一下方面轴承效率取，9801联轴器效率，2齿轮齿条传动效率，取43考虑导轨摩擦损失一般为1520取消率同时考虑带动工作台移动的同804时，也带动了左右移动导轨及电机，电磁吸盘等附件的移动，真正用于工件的效率很小取为，则可以计算出电机的输出功率为1205KWXPW8901294083由于一般电机没这么小的功率，同时转速一般较高，要想获得很小的工件速度需要经过多极减速这样是不经济的同时结构也会变得比较复杂，先分析如下1直接使用直线电机来带动工作台直线电机可以直接传输直线运动，并且高速响应，由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠）使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙以及误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈装置控制，即可大大提高机床的定位精度。直线电机刚度高，由于“直接驱动”，避免了启动，变速和换向时因中间环节的摩擦磨损，弹性变形个反向间隙造成的运动滞后现象，同时提高了了其传动刚度。直线电机的选择速度宽，加减速过程短。直线电机运动安静噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可才有滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。直线电机效率高由于无中间环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。由于直线电机的造价很高，从经济角度出发考虑到无法设计出来在社会上大规模推广，并且抛光的精度没有要求那么高，所以最后放弃了这种设计方案。2通过伺服电机驱动滚珠丝杠来带动工作台伺服电机是指伺服系统指机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，并在控制系统中，用做执行元件，且具有机电时间常数小，线性度高，使动电压等特性，可把所受到的信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机的主要特点是电压信号为零是无自传现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。滚珠丝杠传动系统是一个亿滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动的体系，滚珠丝杠可以把直线运动转换为回转运动。滚珠丝杠的传动效率高，滚珠丝杠的传动效率高达90到98，为传统的滑动丝杠系统的2到4倍，所以一较小的扭矩可以得到较大的推力，亦可以由回转运动转化为直线运动。滚珠丝杠传动平稳，滚珠丝杠系统传动为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小，灵敏度高，启动时无震颤，低速时无爬行现象，因此可精密的控制微量进给。滚珠丝杠精度高，滚珠丝杠系统传动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热拉伸，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。滚珠丝杠高耐性，钢球滚动接触处应经硬化处理（HRC5863），并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对磨碎甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性，滚珠丝杠同步性好。滚珠丝杠可靠性高滚珠丝杠与其他机械相比，滚珠丝杠的故障率很低，维修保养也比较简单，只需要进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。滚珠丝杠传动系统采用歌德式（GOTHICARCH）沟槽形状使钢珠与沟槽到达最佳接触以便轻易走转。若加入适当的预紧力，消除轴向间隙，乐意使滚珠有更加刚性，减少滚珠和螺母丝杠之间的弹性变形，达到最高精度。由于伺服电机带动滚珠丝杠的造价很高，从经济的角度考虑无法设计出来在社会上大力推广，并且抛光机的精度没有必要那么高，所以放弃了这种设计方案。3普通的三相电动机通过减速来带动齿轮齿条从而带动工作台这其中的减速可以通过三级齿轮减速，或者直接选个标准的减速器来带动轴和齿轮齿条。齿轮传动是利用双齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动，相交轴圆柱齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑，效率高，寿命长，速度和尺寸范围大的优点。经过计算齿轮减速大约经过三级或四级齿轮减速才可到达理想的速度，这样从设计生产的角度看不方便生产推广，并且减速系统的占用空间很大，所以不易选用此种设计方案。4通过ICJ系列齿轮减速三相异步电动机来驱动齿轮齿条从而带动工作台齿轮减速电机是一种动力传递机械，其实利用各级齿轮来达到降速目的。齿轮减速机适合低转速大转矩的环境，利用齿轮的速度转换器将电机的回转数减速到所需要的回转数，并得到较大转矩。齿轮减速机在减速的同时能提高输出转矩，而齿轮的减速机的扭矩输出比例是按电机输出乘以减速比所得，但要注意的是不能超出额定扭矩。此外，齿轮减速机在正式投入使用前，必须进行负荷试运转以及空载运转。进行试运转的目的是要确定齿轮减速机在运转过程中是否有异常现象，待确定无异常现象后方可进行使用。齿轮减速电机是指减速机和电机的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。齿轮齿条传动可以将旋转运动转化为直线运动，并且其承载力大，传动精度高，可达01MM，可随意改变对接长度，传动的速度选择的范围大。加工的安装的要求的精度低，磨损后对其性能影响小，齿条是由标准外齿轮的齿数增加到无穷多时，齿轮式的基圆和其他圆都变成了相互平行的直线，同侧渐开线齿廓也变成了相互平行的斜直线齿廓。总结以上几个备选方案通过YJC系列的齿轮减速三相异步电动机通过联轴再连接器与轴连接，轴上安装齿轮，通过齿轮和齿条啮合，让齿条与工作台焊接，在接头上通过螺栓和螺母再连接一次。这种设计方案从功能角度上讲可以完成抛光机所需的功能，并且其粗糙度达到要求。从经济的角度上讲造价合适，适合在社会上大力推广应用，选用YJC系列的减速电机是一种标准的驱动系统，可以满足速度的要求且省去了减速器的部分，占用空间大大减小，结构紧凑。其特点如下1、同轴式斜齿轮减速电机结构紧凑,体积小,造型美观,承受过载能力强。2、传动比分级精细,选择范围广,转速型谱宽,范围I228800。3、能耗低,性能优越,减速器效率高达百分之九十六,振动小,噪音低。4、通用性强,使用维护方便,维护成本低,特别是生产线,只需备用内部几个传动件即可保证整线正常生产的维修保养。5、采用新型密封装置,保护性能好,对环境适应性强,可在有腐蚀、潮湿等恶劣环境中连续工作。6、本系列产品可匹配普通Y系列、Y2系列、起重电机、防暴电机、制动电机、变频电机、直流电机、户外型专用电机等各种电机。在这里我们选择Y系列电机示意图如下因此最优的方案是选择齿轮减速电机，根据上述参数我们选取YJC系列三相异步电动机（JB/T86801_1998）通过查机机械设计手册得其技术数据如下表机座号电动机功率输出转速输出转矩电动机代号13211KW35R/MIN487NMYCJ32/Y90SF24DEFGM018241100435120237265NPRSTMAX013623000154凸缘孔数SHFLJ规格代号4M123103558104端盖号ADHDHMLMF3155无吊环螺钉140305齿轮减速电机结构示意图第3章主要零件的设计及校核31抛光轮的设计与选择抛光轮是抛光机上直接起抛光作用的部件。因此，抛光轮是直接影响抛光效率和质量的关键因素。常见的抛光轮是用数十层纤维织物通过胶粘而成的布轮或毡轮，最外层表面根据不同的工艺规范胶粘上一种或数种硬质颗粒物。还有有特殊织物，如用尼龙纤维或布料制成的外面不胶粘硬质颗粒的布轮。311抛光轮的种类和型号抛光轮用各种棉布，细毛毡，皮革特种纸等材料制成，分为缝合式，非缝合式，褶皱式。具体参照下表1表1抛光轮的种类种类组成缝合方式特点用途缝合式用粗平布，麻布，细平布等缝合同心圆式，螺旋式，径向式，径向弧形式，方形式根据缝合密度和布料的不同，制成不同硬度的抛光轮。用于粗磨，适应于各种形状较简单的品非缝合式用细软棉布制成原盘式，翼片式翼片式的使用寿命好用于形状复杂制品，小零件，精抛光等褶皱式将布卷成布条，缝合成连续的，有偏压的卷，再把布卷装在带沟槽的中间原盘上轮中心安装能通风的钢轮毂与机轴配合有通风散热性好的特点用于大型零件平面，管状件表面的高速抛光。此软轮可用于塑料件的低速抛光根据设计要求，该抛光件为直径200的圆形钢坯，为大型工件，所以根据表选择褶皱式。312常用抛光轮的种类及功能棘面轮结构轮横截面为13MM宽，中间用圆盘加紧并打孔。孔起到循环空气而冷却轮子的作用，防止轮与工件接触部位聚集热量。缝线1213圈/DM2，精抛轮为1011圈/DM2，影响轮表面弹性的因素布的层数，中心夹盘的直径，褶皱度。功能使用中较干净，轮子寿命长增加金属磨抛量，磨速快，粗糙度低；减少抛光时间，抛光机使用少。适合自动抛光。指宽轮结构由多个棘面轮重叠装配。轮的密实性很重要，改变因素有单片轮缝线线距，缝线圈数，组合轮数量，轮毂直径。适合外形复杂的工件。圆盘轮结构20曾圆形布叠合而成，平均厚度6MM。常使用螺旋形缝线圆盘轮。软轮缝线线距宽度为10MM，中等硬轮为6MM，硬轮为3MM。功能改变缝线圈数，以控制抛光轮硬度，挠曲度，弹性，存留抛光机能力。用途软轮用于精抛光或镜面抛光。拼合轮结构将新的，不规则形状的零碎布料，夹在外层为圆形的布片间，再在轮的圆截面上一圈圈地缝线。用于磨削量大的磨光作业。313抛光轮的设计抛光轮由抛光杆与毛毡组成，并且用螺母加上挡圈来固定。，如图抛光轮示意图抛光轮毛毡选择片状中通型，通过螺栓和垫片固定在抛光杆上，毛毡比铸件和垫片要高，从而起到抛光作用又不磨损铸件，更换时松下螺栓就能更换，简单方便。抛光轮的直径设计为，抛光轮的中心与工作平台的中心在一条水平线上，这M30样当抛光轮与工作平台相对移动时可以完整的抛光，又保证了主轴抛光轮的大小和抛光力。毛毡的规格与型号A1分类命名工业用毛毡根据使用原料分为五大类A细毛B半粗毛C粗毛D杂毛E兽毛注产品有特殊要求，使用原料不受此限。A2编号由五位数字组成，三四位数中间用“”表示，每位数字说明如下A21第一位数字表示产品颜色。A1第一位数字色泽分类1、白色（即羊毛本色白色）2、灰色（既有部分再生毛作原料，一般呈灰色）3、天然杂色（既有部分黑色或棕色羊毛作原料）4、彩色（由人工染色或人工加白等各色）5、各种彩色（包括人工染色和天然杂色等混合色）A22第二位表示使用原料分类。A2第二位数字原料分类1、细毛2、半粗毛3、粗毛4、杂毛5、兽毛A23第三位数字表示产品品种规格分类。A3第三位数字品种规格1、匹毡（钢丝针布毡）及长度在5米以上的（包括5米）2、块毡（长度在5米以下的）3、毡轮4、毡筒5、环形零件（即油封）6、缝接环形零件（即缝接油封）7、块形零件8、圆片零件9、条形零件0、滤芯A24第四、五位数字表示产品密度（G/CM3）。如044G/CM3，039G/CM3。A25T代表特品毡。举例说明AT1123244即特品白色细毛块毡，密度为032044G/CM3。BB1123244即白色细毛一般块毡，密度为032044G/CM3。C12425即白色半粗毛毡筒，密度是025G/CM3。D13025即白色粗毛滤芯，密度是025G/CM3。E34220即天然杂色兽毛及羊毛混合块毡，密度是020G/CM3A3凡规定允许非毛含量属全毛产品的原料，用于制毡产品也按此规定掌握。这里我们选择12425即白色半粗毛毡筒，密度是025G/CM332抛光膏的选择抛光膏也是抛光过程中不可缺少的材料，常用的抛光膏按颜色可分为白、绿、和黄三种，其分别是用硬化油、米糠油、地蜡、石蜡、白蜡、红丹、长石粉等按不同的比例混合而成，各类抛光膏的特点与用途见下表2，表22抛光膏的种类类型特点用途白抛光膏用氧化钙，少量氧化镁及粘胶剂制成，力度小而不锐利长期存放易风化变质抛光软件的金属（铝、铜）和塑料红抛光膏用氧化镁，氧化铝和粘胶剂制成，硬度中等抛光一般钢铁零件，对铝、铜零件做粗抛绿抛光膏用氧化铬和粘胶剂制成硬而锐利，磨削能力强。抛光硬质合金，隔层和不锈钢层综合考虑这里我们选择绿抛光膏33齿轮齿条的设计按传动方案，选用直齿圆柱齿轮齿条传动。抛光机为一般机器工作机器，速度不高，故选用8级精度。材料的选择，由表知选择齿轮齿条，材料都为45钢（淬火调质）。M是设计制造齿轮的重要参数。模数大，则齿距P也大，随之齿厚S、齿高H也大，因而齿轮的承载能力也增大。不同模数的齿轮要用不同模数的刀具来加工制造，为便于设计和加工，模数的数值已系列化。第一系列112515225345681012162025324050第二系列175225275（325）35（375）4555（65）79（11）141822283645注选用模数时，应优先选用第一系列；其次选用第二系列；括号内的模数尽可能不用。本编未摘录小于1的模数。由上表选的模数M2，Z37按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，确定公式内的各计算数值，1）试选载荷系数KT12。2）计算直齿轮传递的转矩T955100055/960346105NMM3由表107选取齿轮的齿宽系数ZE188MPA1/25齿轮齿条的接触疲劳强度HLIM1HLIM2550MPA6）由图取接触疲劳寿命系数KHN1KHN2095。7）计算接触需用应力，取失效概率为1，安全系数S1。MPASKHN521LIM计算圆周速度VV106NDTB1，D1T74MMD齿轮齿宽为B154MM，由机械设计手册的齿条B218,由工作台的行程确定齿条长L300MM。通过圆柱齿轮齿顶部的圆称为齿顶圆，其直径用表示。通过圆柱齿轮齿根部的AD圆称为齿根圆，直径用表示。齿顶圆与分度圆D之间的径向距离称为齿顶高，用FDAHA来表示；齿根圆与分度圆D之间的径向距离称为齿根高，用HF来表示；齿顶高与F齿根高之和称为齿高，以H表示，即齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。以上所述的几何要素均与模数M有关。表39直齿圆柱齿轮各几何要素的尺寸计算基本要素模数M；齿数Z名称代号计算公式齿顶高齿根高齿高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径HAHFHDDADFHAMHF125MH225MDMZDAMZ2DFMZ25DZM74DBDCOS72PM1256HA2HF25DAD2HA76DFD2HF695SE628。2P34轨与工作台的结构设计341导轨设计导轨的运动部件导向和承载部件。按运动部件的运动形式，导轨有直线运动导轨和回转运动导轨。常用导轨的类型和特点总结如下表所示。表23导轨的类型及各自的特点与应用导轨类型主要特点应用普通滑动导轨结构简单使用维修方便；没有形成完全液体摩擦，动、静摩擦因素差大，低速易爬行普通机床。压力机、轧钢机等各种机械塑料导轨贴塑导轨摩擦因素小自润滑性能好、低速不易爬行、抗摩擦性能好；贴塑工艺简单；刚度低，耐热性差，易蠕变主要用于中、大型机床。压强不大的导轨。压力机滑块机构等镶金属导轨耐磨性强；镶钢导轨工艺复杂，成本高；运动平稳常用于重型机械，如立车、龙门铣床导轨及压力机导轨滚动导轨运动灵敏性好低速平稳性好，定位精度高；精度保持好，磨损少寿命长、移动轻便；刚性和抗震性差结构复杂成本高、要求良好维护；滚动体循环的滚动导轨品种较多，已专业化系广泛用于各类精密机械、数控机床、精密机床、纺织机械、高速压力机及各种自动化机械中列生产，购买安装便捷对导轨设计主要考虑以下三方面准确的导向精度几何精度、结构刚度和温度变化影响。精度保持性好要求导轨耐磨性好，在受载和环境温度变化下有较长的寿命，润滑和防护性好。结构简单，工艺性好，便于调整和维修。因为本抛光机是精密抛光，运动过程中需要良好的导向精度和运动平稳性根据上表，综合考虑选择直线滚动导轨，通过滑块带动整个工作台运动。两条前后移动导轨。342工作台设计在抛光机底座上放置一块平行度较高的钢板，以保证运动过程中的平稳性，通过滑块带动工作台移动，将轴承座、磁力表座、电磁吸盘等零件固定在钢板上。此次设计的抛光机为卧式抛光机，抛光的工件为规格的钢坯。3030工作台及升降台的设计工作平台及升降台示意图如图，螺纹套和蜗杆相连，听过螺纹配合，旋转螺纹套可以升降工作平台，最大行程为30MM，工作平台中心用内六角螺钉与蜗轮轴连接，此时，螺纹套受压力，内六角螺钉受拉力，从而保证了升降之后的稳定。磁力表座的规格为，固定在工作台的四个方向，通过工作台M5060的凹槽定位，再通过底部的螺钉进行紧固。吸力为80N重量1KG型号为PD103螺纹深度为125MM。磁力表座的选择。35主轴的设计与校核根据主轴的设计结果设计轴的具体尺寸电动机的输出功率为KWP1638051电机输出转矩为MNNTM68159409131主轴的输出功率为K6212主轴的输出转矩为T51885作用在主轴上的力抛光时抛光轮与试样接触的压力根据经验取；抛光机在工作过程中加磨N0料去摩擦系数，工作时摩擦力30F31，但在抛光时，抛光力远远小于此力，故取NFT86FT40抛光时工作所受力为NTZ70341初步确定轴的最小直径按扭矩强度条件计算，根据机械设计表151选择轴的材料为45钢，正火处理，硬度HBS200,强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限MPAB60MPAB60。由机械设计表153查得。MPA2401120AMNPAD1394012330MIN由于最小直径与电动机输出轴连接，电动机输出轴直径为28MM，长度60MM，因此主轴最小直径取28MM。同时为了使电动机输出轴与主轴连接需要选取联轴器型号。选择联轴器类型时，应考虑1所需传递转矩的大小和性质，对缓冲、减振功能的要求以及是否可能发生共振等。2由制造和装配误差、轴受载和热膨胀变形以及部件之间的相对运动等引起两轴轴线的相对位移程度。3许用的外形尺寸和安装方法，为了便于装配、调整和维修所必需的操作空间。对于大型的联轴器，应能在轴不需作轴向移动的条件下实现装拆。此外，还应考虑工作环境、使用寿命以及润滑和密封和经济性等条件，再参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。分类工作情况及举例电动机、汽轮机四缸和四缸以上内燃机双缸内燃机单缸内燃机转矩变化很小，如发电机、小型通风机、小型离心泵13151822转矩变化小，如透平压缩机、木工机床、运输机15172024转矩变化中等，如搅拌机、增压泵、有飞轮的压缩机、冲床17192226转矩变化和冲击载荷中等，如织布机、水泥搅拌机、拖拉机19212428转矩变化和冲击载荷大，如造纸机、挖掘机、起重机、碎石机23252832转矩变化大并有极强烈冲击载31333640荷，如压延机、无飞轮的活塞泵、重型初轧机表31工作情况系数KA计算联轴器转矩，由于考虑到转矩变化很小，故，则2TKACA31AKMNTACA6510458312查询标准按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T50142003，选用LX2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为。联轴器孔径为28MM，半联轴器长度为62MM。如下图根据周向定位要求确定轴的各段直径与长度参见轴结构图，如下图。序号长度直径1602824540322454170545224566040732038轴水平放置左端与电动机相连1段与联轴器相连，长度为60MM，直径为28MM；1初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，因此选用角接触球轴承。根据工作要求，根据3段直径选取角接触球轴承GBT29294，其尺寸为，设计3段长度为19MM，直径为45MM；MBDD198542段为了方便轴承安装设计直径为40MM，长度为45MM；4段根据定位轴肩原则选择直径为54MM，由于长度没有具体要求，可以取该段长170MM；5段轴安装轴承，其尺寸同第3段相同；长度为19直径为45MM。6段为方便轴承安装取直径为40,MM、长度为60MM。7段需要深入箱体与抛光轮连接，为方便抛光轮的安装，该段轴长取320MM，直径为36MM。而且端部要加工螺纹。方便毛毡固定。轴向零件的周向定位联轴器与轴的轴向定位采用平键连接。按1段的尺寸查平键截面，再根据该轴段长度与联轴器长度确定键长50MM，半联轴器的选取MHB78与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴6KH的直径尺寸公差为K6。轴上倒角与圆角尺寸见零件图求轴上的载荷此轴未受径向力，抛光轮边缘受到竖直向上的力为抛光压力，该NFA10力轴向作用由轴承承担，对轴造成的弯矩大小为23000NMRMA从轴的结构图和扭矩图中可以看出齿轮轴与轴承的配合处为轴的危险截面。计算数据如下表载荷水平面H垂直面V支反力FNFN1542HNF451V6932弯矩MMMH5419MNMV53481危险截面的弯矩MNM942135384192扭矩TMNT51802主轴弯扭图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据上表数据，以及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取，轴的计算应力60MPAWTMCA7504018694232212前已选定涡轮轴的材料为45钢，调质处理，查的，因此，611CA故安全。36齿轮轴的设计与校核根据主轴的设计结果设计轴的具体尺寸1确定主轴的最小直径电动机的输出功率为KWP11电机输出转矩为MNNTM85301425909503132初步确定轴的最小直径按扭矩强度条件计算，根据机械设计表151选择轴的材料为45钢，正火处理，硬度HBS200,强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限MPAB60MPAB60。由机械设计表153查得。MPA2401120AMNPAD52431030MIN由于最小直径与电动机输出轴连接，电动机输出轴直径为38MM，长度60MM，因此主轴最小直径取38MM。同时为了使电动机输出轴与主轴连接需要选取联轴器型号。选择联轴器类型时，应考虑1所需传递转矩的大小和性质，对缓冲、减振功能的要求以及是否可能发生共振等。2由制造和装配误差、轴受载和热膨胀变形以及部件之间的相对运动等引起两轴轴线的相对位移程度。3许用的外形尺寸和安装方法，为了便于装配、调整和维修所必需的操作空间。对于大型的联轴器，应能在轴不需作轴向移动的条件下实现装拆。此外，还应考虑工作环境、使用寿命以及润滑和密封和经济性等条件，再参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。表102工作情况系数KA分类工作情况及举例电动机、汽轮机四缸和四缸以上内燃机双缸内燃机单缸内燃机转矩变化很小，如发电机、小型通风机、小型离心泵13151822转矩变化小，如透平压缩机、木工机床、运输机15172024转矩变化中等，如搅拌机、增压泵、有飞轮的压缩机、冲床17192226转矩变化和冲击载荷中等，如织布机、水泥搅拌机、拖拉机19212428转矩变化和冲击载荷大，如造纸机、挖掘机、起重机、碎石机23252832转矩变化大并有极强烈冲击载荷，如压延机、无飞轮的活塞泵、重型初轧机31333640计算联轴器转矩，由于考虑到转矩变化很小，故，则2TKACA31AKMNTKACA6510458312查询标准按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T50142003，选用LX2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为。联轴器孔径为38MM，半联轴器0长度为62MM。4齿轮轴的结构设计（1）根据周向定位要求确定轴的各段直径与长度参见轴结构图，如下图。序号长度直径18038240403324545248565663045A轴水平放置左端与电动机相连1段与联轴器相连，长度为60MM，直径为38MM；B初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，因此选用角接触球轴承。根据工作要求，根据3段直径选取角接触球轴承GBT29294，其尺寸为，设计3段长度为32MM，直径为45MM；MBDD19854C2段为了方便轴承安装设计直径为40MM，长度为40MM；D4段与齿轮配合选择直径为48MM，由于长度没有具体要求，可以取该段长52MM；E5段轴为轴环；长度为6直径为56MM。F6段与轴承配合，该段轴长取30MM，直径为45MM。（2）轴向零件的周向定位联轴器与轴的轴向定位采用平键连接。按1段的尺寸查平键截面，再根据该轴段长度与联轴器长度确定键长45MM，半联轴器的选取MHB78与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直6KH径尺寸公差为K6。（3）轴上倒角与圆角尺寸见零件图5求轴上的载荷此轴未受径向力，抛光轮边缘受到竖直向上的力为抛光压力，该力轴NFA10向作用由轴承承担，对轴造成的弯矩大小为23000NMRMA37各轴段联轴器的选择此次设计联轴器共用到两处，都是选用的弹性柱销联轴器。联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。弹性柱销联轴器是利用若干非金属弹性材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘孔中，通过柱销实现两半联轴器联接，该联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性元件比较方便，不用移动两联轴器。弹性元件（柱销）的材料一般选用尼龙6，有微量补偿两轴线偏