万能外圆磨床总体布局设计说明书

1、万能外圆磨床总体布局设计说明书河南科技大学毕业设计（论文）万能外圆磨床总体布局设计摘要在金属切削机床中，磨床的品种类型无疑是最多的，其中又以外圆磨床的使用最为广泛，它能加工各种圆柱形圆锥形外表面及轴肩端面等，广泛应用于各工业领域。磨床加工是金属切削行业的一个重要分支。磨床是应用于零件精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料精加工的一种机床。近年来由于科学技术的发展，现代机械零件的精度和表面粗糙度要求越来越高，各种硬度材料日益增多，所以磨床的应用越来越广泛。万能外圆磨床是工业生产中应用广泛的一种精加工机床。基于市场对外圆磨床的变速要求高，磨削外圆直径大的要求，经过重新布局和对主轴箱的设计后，外圆磨

2、床的加工性能得到了很大的提高，外形更加美观，结构更紧凑，操纵也更方便，更省力。主轴可获得6种转速，磨削直径也增加到了320毫米。这些改变都给操纵工人和维修人员带来方便，基本达到了以人为本的目的。关键词：外圆磨床；磨削精度；精加工；粗糙度河南科技大学毕业设计（论文）THEOVERALLLAYOUTDESIGNOFALMIGHTYCYLINDRICALGRINDERABSTRACTTypeofvarietyinthemetalcuttingmachinetool,grindingmachineisundoubtedlythemost,themostwidelyusedandoutsidegrind

3、er,itcanprocessingallkindsofcylindricalconeoutersurfaceandtheshaftshoulderend,widelyusedinvariousindustrialfields.Grindingmachineprocessingisanimportantbranchofthemetalcuttingindustry.Grinderisamachinewhichiswidelyusedinfinishprocessingofthepart,especiallyforthehardsteelandthefinishmachiningofthehig

4、hrigidityspecialmaterials.Inrecentyears,withthedevelopmentofthetechnology,theneedformachine'sprecisionandsurfaceroughnessisgettinghigherandhigher.Atthesametime,thehighrigiditymaterialsaremanifold,sothegrindermachineisusedmorewidelynow.Universalcylindricalgrinderisafinishingmachinewidelyusedinind

5、ustrialproduction.Basedonthehighdemandforcylindricalgrinderandthebiggerdiameterofthegrindcircularity,theperformancecylindricalgrinderhasgainedaprodigiousimprovementafterrenewingthelayoutanddesigningtheheadstock.Themachinenowhasthefeaturesofperfect,compact,convenientandlaborsaving.Theprincipalaxlecan

6、providesixrotationspeeds,andthediameterhasalsoincreasedto320millimeter.Allofthesechangeshasbroughtmoreandmoreconvenientforthemanipulatorsandthemaintainingworkers.Sothechangeshaveachievedthegoalofcenter河南科技大学毕业设计（论文）onhuman.KEYWORDS:CylindricalGrinder,GrindingPrecision,FinishMachining,RoughnessIII河南科

7、技大学毕业设计（论文）目录第1章前言1§11选题背景和意义1§1.2国内外发展现状1§1.3机床设计的基本要求2§1.4本课题的研究内容和选题设想3§1.5预期成果5第2章机床总体方案的确定6§21总体设计6§2.1.1主要技术指标设计6§212总体方案设计6§2.1.3总体方案综合评价和选择6§2.1.4总体方案的设计修改和优化7§2.2详细设计7§23机床整体综合评价7§24本章小结7第3章总体布局的设计8§3.1机床总体布局的分析8§3.2

8、总体布局的初步拟定8§3.3总体布局的最终确定9§3.4本章小结10河南科技大学毕业设计（论文）第4章机床各主要零部件设计计算11§41磨床基本参数的确定11§4.2变速机构中轴的设计计算13§4.2.1计算各轴功率13§4.2.2计算各轴转速13§423计算各轴初选最小轴径13§4.3主轴的结构设计14§4.3.1主轴的初步确定14§432主轴的计算校核15§4.4带轮的设计校核计算21§441确定和计算功率21§442选取V带带型21§4.4.3验算带

9、速21§4.4.4计算各带轮中心距的确定21§4.4.5验算小带轮包角23§446确定带轮初拉力23§4.4.7计算带轮的压力23§4.5齿轮的计算与校核24§451设计一对两连环齿轮24§452齿轮的校核24§4.6本章小结27第5章磨床其它部件的设计28河南科技大学毕业设计（论文）§51头架的设计28§5.2尾座的设计29§5.3砂轮架的设计29§54横向进给机构的设计30§5.5工作台的设计31§5.6本章小结32第六章结论34参考文献35致谢35河

10、南科技大学毕业设计（论文）-XX.1第一章前言§1.1选题背景和意义近年来，由于科学技术的发展，现代机械零件的精度和表面粗糙度要求越来越高，各种高硬度材料应用日益增多，同时精密铸造和精密锻造工艺的发展，又可能将毛坯直接磨成成品；此外，随着高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削效率。因此磨床的适用范围日益扩大，它在金属切削机床中占的比重不断上升。根据所学专业的需要，为了使所学知识能够灵活运用，经过考虑，最终选择外圆磨床作为我的毕业设计。§1.2国内外发展现状当今用户在购买机床时，对机床的性能，功效及精密度方面有了更高的要求，能够适应这种高要求的，首推为数控机床。用于精

11、加工的磨床，数控磨床更能实现高效、高精度，多功能及操作方便。瑞士著名外圆磨床生产厂斯图特公司生产的小型数控万能外圆磨床使用了最新型号的FANUC21i数控系统，可通过随机键盘、软盘、编程器或标准接口输入输出程序。美国哈丁格公司的万能外圆磨床中，为四轴两两联动，不仅X轴和Z轴联动，而且X轴（砂轮架进刀轴）与C轴（头架主轴回转轴）联动。这种联动可实现非原磨削，这对砂轮进刀机构，砂轮架导轨和数控系统的响应速度等都有特殊要求。国内北京第二机床厂制造的GL5A（P）-2数控外圆磨床，采用先进的GC32G-E专用磨床数控系统，具有磨削过程程序变换，工件品质管理，机床状态监控，故障自诊断及异常保管等全方位控

12、制功能。菜单式界面输入操作简便。上海机床厂有限公司生产的H246数控端面外圆磨床，采用两轴联动数控系统，具有砂轮架自动进给，自动顶紧工件，自动在线测量工件，头架自动准停功能。险峰机床厂的MK8440数控磨床，采用闭环补偿磨削参数，在进行连续补偿磨削时，自动进行曲线与河南科技大学毕业设计（论文）理论曲线比较，在达到预输入精度要求后，自动停机。目前数控装置的软硬件价格不断下降，也为各厂家发展数控磨床提供了有利条件。在21世纪，工业界面临的挑战却是以较低的成本获得更高的质量，面对这一挑战，并非像许多人误导所设想的那样修改产品的设计或降低生产成本，解决这一问题的最佳方式往往是选择最先进的设备和生产工艺

13、对于高精度工件的高效率生产制造，恰恰取决于制造者在工件的一次装夹中实现万能加工的能力，这也是现今磨床也发展得趋势。§1.3机床设计的基本要求1、工艺范围机床是用来完成工件表面加工的，应该具备完成一定工艺范围（包括加工方法、工件类型、加工表面形状、尺寸等）的加工功能，因此，也可以把工艺范围称之为机床的加工功能。对于专用机床，工艺范围较窄，相应的功能也较少。而普通机床，工艺范围较宽，功能较强，特别是多品种，小批量生产需求的增加，要求扩大机床的功能。机床功能的增加，将使机床的结构复杂程度增加，制造难度、制造周期及制造成本增加。对于生产率，就机床本身而言，功能增加，可能会使生产率下降，但就机

14、械制造系统（或工件的制造全过程）而言，机床功能的增加，将会减少工件的装卸次数，减少安装、搬运等辅助时间，会使总的生产率提高。机床的功能主要根据被加工对象的批量来选择。大批量生产用的专用机床的功能设置较少，只要满足特定的工艺范围要求就行了，以获得提高生产率、缩短机床制造周期及降低机床成本等效果。单件小批量生产用的通用机床则应扩大机床的功能。2、柔性随着多品种小批量生产的发展，对机床的柔性要求越来越高。机床的柔性，是指其适应加工对象变化的能力，包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性也就是功能柔性，指的是在同一时期内，机床能够适应多品种小批量的加工，即机床的运动功能和刀具数目多，工艺范围广，一

15、台机床具备有几台机床的功能，因此在空间上布置一台高柔性机床，其作河南科技大学毕业设计（论文）用等于布置了几台机床。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各部分重新组合，构成新的机床功能，即通过机床重构，改变其功能，以适应产品更新变化快的要求。又如，有的单件或极小批量FMS作业线上，经过识别装置对下一个待加工的工件进行识别，根据其加工要求，在作业线上就可自动进行机床功能重构，有些重构几秒钟内即可完成，这就要求机床的功能部件具有快速分离与组合的功能。3、与物流系统的可亲性可亲性就是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）交接的方便程度。对于单机工作形式的普通机床，是由人进

16、行物料交接的，要求机床的使用、操作、清理、维护方便。对于自动化柔性制造系统，机床与物流系统（如输送线）是自动进行物料交接的，要求机床结构形式开放性好，物料交接方便。4、刚度机床的刚度将影响机床的加工精度和生产率，因此机床应有足够的刚度。刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。5、精度为保证能加工出一定精度的工件，作为工件母机的机床必须具有更高的精度要求。机床精度分为机床本身的精度，即空载条件下的精度（包括几何精度、运动精度、传动精度、定位精度等）和工作精度（加工精度）。6、噪声噪声损坏人的听觉器官和生理功能，是一种环境污染。设计和制造过程中要设法降低噪声。7、生产率和自动化机床的生产率用单位时间

17、内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。对用户而言，使用高效率的机床，可以降低工件的加工成本，机床的自动化程度越高，则它的生产率越高，加工精度的稳定性越好，越容易适应自动化制造系统的要求。8、成本成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标，河南科技大学毕业设计（论文）应在尽可能保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。9、生产周期为了快速响应市场需求变化，生产周期（包括设计和制造）是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求机床设计应尽可能采用现

18、代设计方法，如CAD、模块化设计等。10、可靠性应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。11、造型与色彩机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学的要求进行设计。§1.4本课题的研究内容和选题设想1. 主要研究内容该外圆磨床的结构组成、工作原理、传动系统，根据工件的要求和加工条件合理选择砂轮架主轴的加工参数。2. 选题设想本课题的设计包括外圆磨床的总体设计，头架的结构设计，尾架的结构设计，砂轮架的结构设计，横进给机构设计。头架机构和尾架机构用于顶紧工件，砂轮架是用

19、来磨削工件表面的，横进给机构是为了实现砂轮架的横进给运动。本课题确定了一套设计方案：采用三台电动机：一台通过电动机皮带轮带动头架主轴转动，由主轴带动顶针旋转以磨削工件，次电机选择为双速电机，能够实现6级变速，以实现不同加工速度；一台通过皮带带动砂轮架主轴转动，以带动装在主轴上的砂轮旋转来磨削工件外表面。另外一台为液压泵电机带动液压泵旋转。河南科技大学毕业设计（论文）§1.5预期成果通过计算和材料的选择，顺利完成设计目的，具有较强的实用性，符合设计要求。最终实现箱体的装拆方便，6级变速，以提高加工效率和加工精度。5河南科技大学毕业设计(论文)第2章机床总体方案的确定§2.1总

20、体设计§2.1.1主要技术指标设计主要技术指标设计是后续设计的前提和依据。设计任务的来源不同，如工厂的规划产品，或根据机床系列型谱进行设计的产品，或用户订货等，具体的要求不同，但所要进行的内容大致相同。主要技术指标包括：(1) 用途即机床的工艺范围，包括加工对象的材料、质量、形状及尺寸等。(2) 生产率包括加工对象的种类、批量、及所要求的生产率。(3) 性能指标加工对象所要求的精度(用户订货设计)或机床的精度、刚度、热变形、噪声等性能指标。(4) 主要参数即确定机床的加工空间和主参数。(5) 驱动方式机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式。电机驱动方式中又有普通电机驱动、步进电机驱

21、动和伺服电机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响运动方式的确定。(6) 成本及生产周期无论是订货还是工厂规划产品，都应确定成本及生产周期方面的指标。§2.1.2总体方案设计总体方案设计包括：(1) 运动功能设计包括确定机床所需运动的个数、形式(直线运动或回转运动)、功能(主运动、进给运动、其他运动)及排列顺序、最后画出机床的运动功能图。河南科技大学毕业设计(论文)(2) 基本参数设计包括尺寸参数、运动参数、动力参数设计。(3) 传动系统设计包括传动方式及控制原理、控制系统图设计。§2.1.3总体方案综合评价和选择在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价

22、，从中选择较好的方案。§2.1.4总体方案的设计修改和优化对所选择的方案进行进一步的修改或优化，确定最终方案。上述设计内容，在设计过程中要交叉进行。§2.2详细设计(1)技术设计包括确定结构原理方案、装配图设计、分析计算或优化。(2)施工设计包括零件图设计、商品化设计、编制技术文档等。§2.3机床整体综合评价对所设计的机床进行整机性能分析和综合评价。上述步骤可反复进行，直到达到技术结果满意为止。在设计过程中，设计和评价反复进行，可以提高一次设计成功率。§2.4本章小结本章从总体上对机床方案进行了初步确定，并确定了详细设计的步骤和方法。经考察了解这种构想符

23、合实际，合乎要求。第3章总体布局的设计§3.1机床总体布局的分析由于机床的总体布局关系着机床的性能，质量和整体的合理型，所以在决定机床布局时，应注意以下几个问题：1、刚度，精度，抗振性和稳定性。支撑部件应力求有足够的刚度，运动部件在不影响本身刚度的条件下，应尽可能做到体积小，重量轻。2、机床的布局应尽量使传动链较短，以简化结构，提高传动精度和效率，减少功率损失和发热量，降低制造成本。采用合理布局，例如分离传动，热平衡的布局形式等。如M7150A床身的布局形式，把油池搬到床身外，下部采用“热补偿油沟”，导轨采用静压润滑，使其上下温度基本一致。3、机床操作与调整要简单，装拆与维修要方便，

24、排屑与冷却要畅通，联锁与防护要安全可靠。在考虑机床布局时必须重视减轻工人的劳动强度，改善劳动条件和环境，如操作手柄位置高低适当，并尽量集中，应考虑吸尘和消雾装置；高效率，半自动化机床特别注意冷却液的过滤和调换方便问题。4、床的外型轮廓应美观，大方和协调。§3.2总体布局的初步拟定根据3.1节中所作的分析，可以从大体上知道了总体布局需要涉及的问题。此时参看设计任务书可知道设计的要求。因此，总体布局必须要完成设计所要求的内容。一般来说，外圆磨床的主轴箱即床头箱放在左上面，9河南科技大学毕业设计（论文）这样是为了适应右手操作的习惯和便于观察测量。磨床由于刀架和砂轮较小，为方便操作，刀架布置

25、在工件前面。由于结构的要求，横向进给箱应在刀架的正对面，尾座放在导轨上面。由于左床腿承受的力较大，故左床腿尺寸要大些，右床腿可以小些。一般车床的高度都在8001300mm之间。为了工人的操作方便（例如摇动溜板箱的手柄后刀架上的溜板，床过低就不适合操作），要将左右两床腿同时加高一部分，大约在400500mm之间最为适宜。主要材料采用水泥等即可。主轴箱、进给箱的润滑采用箱体外循环、集中润滑，这样可降低主轴箱温升，减少热变形。刀架上安装快速移动的电机，这样可以省时，提高工作效率。磨床的外观造型模仿原M131车床的大体外观，在一些细节方面作些改动。主要是因为原来的外观就非常美观，而且布局合理，结构紧凑

26、，占地面积小。§3.3总体布局的最终确定上述中已对主体布局进行了分析和初步拟定，因此总体布局的大体构成以如前述，再根据原磨床的实际布局形式，取其优点，通过实地测量和分析各部分的尺寸，我最终确定了自己的总体布局方案，详见主视图3.1和左视图3.2图3.1外圆磨床左视图图3.2外圆磨床右视图§3.4本章小结本章对磨床的总体布局作了设计，通过仔细分析和研究知道了总体布局所需要涉及的问题，取原磨床的优点，通过测量和分析，确定了自己的总体布局方案。河南科技大学毕业设计（论文）u=32m/ss兀dnu=s1000(4.1)第4章机床各主要零部件设计计算§4.1磨床基本参数的确

27、定§4.1.1、磨床基本参数确定初选砂轮为300x50x203；磨削直径范围3208mm；最大磨削长度1000mm；机床床身规则3400x1740x1650mm。由参考文献1可查外圆磨削的速度为3035m/s，所以取131000u1000x32x60兀x300n=亠=r/minsn=1670r/mins§4.1.2、主电机的选择大带轮取D=126，d=112；ndi=U1nd22n1261Un1122在带轮传动中，转动速度为单位（r/min）"主1484r/min取主电机n=1440r/min，4kw查参考文献1得转速数列为河南科技大学毕业设计(论文)头架电机为1

28、.1kw(740r/min，1450r/min)双速电机。n=nxi工件电塔轮塔轮的传动比为48,110913516410990486570n=740xxxr/min主轴1164182175由于头架电机为双速电机，740r/min，1450r/min通过带轮而降低转速。由参考文献1可得：(4.2)n二30r/min主轴1ni=沁24.71n主轴1n=740x110X"65x2°沁108主轴2109182175r/mini=亠6.82n主轴21356570n=740xxxq159主轴390182175r/mini=q4.63n主轴3所以传动比分别为24.7，6.8，4.6。当

29、电机转速为1450r/min时，传动比不变，转速分别为：n主轴1=1450x特x6570x182175q61r/minn主轴2=1450x1106570xx109182175q211r/minn主轴3=1450X135X6570X182175沁311r/min§4.2变速机构中轴的设计计算§4.2.1计算各轴功率Y80；其由4.1节可以确定电机类型：Y系列三相异步电动机；型号电动机输出功率p=11kw,耳卅=092,耳=0.980带轴承I轴：p=pXq10带=1.1X0.92=1.012kwII轴：p=pXqXq2 0轴承带=1.012X0.92X0.98=0.926kw皿

30、轴：p=pXq3Xq3 0轴承带=0.926X0.983X0.92=0.839kw§422计算各轴转速I轴：n=ni=740x0.293=216.5r/min1电X0II轴：n=2165x0357=773r/min2皿轴：n=773x04=30r/min3§423计算各轴初选最小轴径选轴的材料为45钢。A=126103。由参考文献1可得:实心轴直径为：空心轴直径为：43)河南科技大学毕业设计(论文)4.4)'1.：匸乔a3ni轴:D>A3：二ai:056二1721mm3NV216.5ii轴:'pi'o926D>a3N二5市二2030mm皿

31、轴:31A3：=3036mm*1-043n§4.3主轴的结构设计§4.3.1主轴的初步确定(1) 拟定轴上的零件装配方案，轴上的大部分零件包括带轮，套筒，右端轴承和轴承端盖及联轴器依次由左端装配，仅右端轴承和轴承端盖由右端装配。(2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。(3) 装左端轴承通过轴肩和垫圈，轴承套和端盖实现轴承的轴向定位，和径向定位。(4) 装轴承段：如零件图。这段(两)轴径由滚动轴承的内圈孔径决定，因d=40，选用深沟球轴承6208，其尺寸为dxDxB二40x80x18，轴段的II长度由滚动轴承的B,轴承与箱体内壁距离S=510。(5) 轴上零件的周向

32、固定，轴承与轴的周向固定均采用套筒和轴承断盖来定位，同时为了保证轴承与轴的配合有良好对中性，滚动轴承与轴采用H6/K6。定出轴肩处的圆角半径R=2，轴端倒角取2x45。河南科技大学毕业设计(论文)§4.3.2主轴的计算校核1、初选轴的直径根据参考文献2计算所得轴颈最小应为1721mm，初步选21mm。2、主轴的材料和热处理根据载荷特点和耐磨性的要求查参考文献2，选定主轴材料45号钢调质处理后，在主轴端部，锥孔5055HRC，以提高耐磨性，查得空心轴颈部位进行局部高频淬硬637N/mm2，b268N/mm2，155N/mm2113、求轴传递扭矩。二353N/mm2s98N/mm2，59

33、N/mm。-1a23。=由于砂轮速度很高，功率消耗很大主运动消耗功率为二P=P耳mnmP为砂轮电机功率。耳为机械传动总效率取0.7-0.85。由参考文献查得。nm(4.5)P=P耳mnm=4x0.8=3.2kw所以：1620皿皿p3.2T=9.55x106xm=9.55x106xn带工件圆周进给速度由参考文献2得(4.6)n兀dv=1000由参考文献2求作用在砂轮的径向力：F=Kvayfbyacyyyap(4.7)式中f工件轴向进给量10mm/r；aa砂轮径向切入深度0.1mm；pay，by，cy为磨削径向力指数，由参考文献2查得分别为0.417，0.714，0.751；K磨削系数,查得119

34、.09yF=KVayfbgcy=119.09X500.417X100.714X0.10.751=6355Nyyap由参考文献2求作用在砂轮的法向力：河南科技大学毕业设计(论文)(4.8)F=Kvazfbzaczzzapaz，bz，cz法向磨削力指数，由参考文献2查得分别为0.417,0.731,0.698；K磨削系数,查得60.04ZF=Kgfacz=119.09x500.417xlOo.731x0.1o.698=317.8NZZap4、画轴的受力分析图可确定出轴承的支点L=60mm，L=300mm由此可以画出轴的水21平面L+L厂的支撑R=t4F(4.9)ByLy160+300300x630

35、=756NR=756-630=126NAy轴的垂直面内的支撑：(4.10)L+L口R=12FBzLz160+300300x317.8=381.4NR=381.4-317.8=63.6NBz河南科技大学毕业设计（论文）M/NM/N=37800mm河南科技大学毕业设计（论文）M/N|Ld)“Meq=40116图4.1轴的载荷分析图5、画轴的弯矩图，转矩图（1）如图4.1水平弯矩图M,M=RL二300X126二37800NmmHByBy1（在B截面处）。（2）垂直面弯矩图，M二RL二63.5x300二19050Nmm（在B截CzBz2面处）。（3）合成弯矩图，在B截面处，M=、':M2+M2

36、二42328NmmCVCyCz（4）转矩图，T=18864Nmm1）按弯矩合成应力校核轴的强度由弯矩图知B处的弯矩最大，校核该截面强度。截面B处的当量弯矩，M=：M2+m2二42328Nmm，CCyCzL59a匸丁=q0.6可得：b河南科技大学毕业设计（论文）广卷=暮=髭=12.9Nmm2校核结果e<59Nmm2'C截面强度足够。2）按疲劳强度精度校核轴的安全系数：根据轴的结构和弯矩图及转矩图可见，BB截面为危险截面，故校核a表面质量系数P=0.93，钢的屮此截面。査参考文献1得：K二1.59,K二1.47，尺寸系数8二0.91,8二0.89,at二0.34,甲二0.21，许用安

37、全系数tsL1.31.5。t3）弯曲应力幅：(4.11)=42328=1.13N/mm2kx323扭转应力幅：(4.12)T2WTC=18864=0.1N/mm22xkx3235）只考虑弯矩作用时的安全系数：(4.13)aS=-1aKt-a+屮a08aamt2681.59x1.130.93x0.91+0.34x1.13=126.24+屮ttm(4.14)6）只考虑转矩作用时的安全系数：KtP8at7）安全系数：河南科技大学毕业设计(论文)SSoF、-S2+S2*oF=124.1>sL1.31.5所以满足强度要求。6、主轴扭转刚度的校核根据参考文献5计算轴的扭转变形的一般公式如下MlnGI

38、(rad)(4.15)(4.16)式中：申一扭转角(rad)；m轴传递的扭矩(kgfcm)；nl轴产生扭矩变形部分的长度(cm)G钢的剪切弹性模量，G=8.1x105(kgf/cm2)；I轴的断面极惯性矩(cm4)。n对于空心钢轴：32M二9549x匕nnj式中：D轴的外径(cm);d轴的孔径(cm)；P轴传递的额定功率(kw)；n轴的计算转速(r/min)。j则根据公式(3.14)可得：(4.17)(4.18)_9549pl申8.1x105xn(D4d4)j=1.23xA-pl)(rad)nD4d4j申_1.23x0严x1.2)_0.000284(rad)1160x14.443.24丿河南科

39、技大学毕业设计(论文)p=1.23x°产2"T=0.000051(rad)2160x®-4.84丿p=1.23x°严x3.4)=0.000075(rad)3160x14.54-2.84丿p=1.23x0严x6.8丿=0.00015(rad)4160x14.44-2.44丿p=1.23x。驴13.4丿=0.00049(r5160x4424丿ad)p6(rad)可得=123x160瞌124丿二O'00048p=p+p+p126=0.000284+0.000051+0.0003=0.00168(rad)=0.2924。根据参考文献1得：许用扭转角p=0

40、.25。0.5。由于p<lp,故主轴的扭转强度合格。§4.4带轮的设计校核计算§4.4.1确定计算功率Pca由表参考文献1查得工作情况系数K=1.3，故：AP=KP(4.19)caA=13x11=1.43kw§4.4.2选取V带带型根据P,n由参考文献1选用普通Z型带。小带轮的基准直径根据参ca考文献1取d1=71。河南科技大学毕业设计(论文)§4.4.3验算带速v兀dnV=d60x10003.14x164x145060x1000=12.5m/s在525m/s范围内，带速合适。§4.4.4计算各带轮中心距的确定中心距小，则传动外廓尺寸小，

41、但带长也短，带的应力循环频率高寿命短，且包角减小。传动能力减低，中心距大，则与上述情况相反。所以按下式初选中心矩：0.7(D+D)<a<2(D+D)(4.20)12012实际中心距可用近似计算，即LLa沁a+d(4.21)02由于带传动的中心距一般是可以调整的，其变动范围为，a=a0.015L'(4.22)minda=a+0.03Lmaxd(4.23)由公式(4.20)得：0.7(71+164)<a<2(71+164)0初选a=460。0计算带所需的基准长度：兀(DD)2L'=2a+(D+D)+乙(4.24)d02124a0x(71+164)+(164一

42、71)24x450=1256.42由参考文献1选L=1250dLL'aua+dd0212501275.42=437.3mm中心距可取范围,a=a0.015L=437.30.015x1250=418.55mmmind=450+225河南科技大学毕业设计(论文)amax=a+0.03La=437.3+0.03x1250=474.8mmdmina=490。10同理取a=460。20§4.4.5验算小带轮包角=180。-d2d1x57.3。a(4.25)=152。a=1802。-d厂d3x57.3。a=180°-罟x573。=149.5。一般要求an90。120。故在要求的

43、范围以上，包角合适。§4.4.6确定初拉力F0因a=1520，查参考文献得;1K=0.93a由式参考文献2得单根普通V带的初拉力(2.5-K)Pa_c+qv2K-Z-vaF二500x0(4.26)27=500x°5-0.93)x1.43+0.06x12.520.93x1x12.5沁106N§4.4.7计算压力Q由(4.25)和(4.26)所得带入(4.27)得压力：(4.27)=2x1x106xsin竺沁211.5N河南科技大学毕业设计（论文）§4.5.齿轮的计算与校核§4.5.1设计一对两连环齿轮查标准模数系列：取m=1.5，齿数初步设定为z

44、二50,z二80，由参考文献5,得:12d=mz=15x50=75mm11d=mz=1.5x80=120mm22d=d+2h=75+3=78mma11ad=d+2h=123mma22ah=S*+c=1.25x1.5=1.875mmfad=d-2h=71.25mmf11fd=d-2h=116.3mmf22f由于d<200mm，故采用实心式，为减轻重量，故做成薄齿轮a15>810mm,0取5二9mm0D=d-251f10=71.25-2x9=53.25mmn=0.5m=1.125n同上：d二96.75<200mm，也采用实心式。a25>810mm，0取5二9mm0D=d-2

45、51f20=116.3-2x9=98.3mmn=0.5m=1.125n§4.5.2齿轮的校核经分析可知，主轴上的一对斜齿轮受力最大，故对其强度进行校核河南科技大学毕业设计(论文)1、使用条件分析传递功率0.75kw，主动轮转速n=1500r/min，齿轮比u=1.6。则转矩0.75T=9.55x106x=238750Nmm1500圆周速度：估计u<4m/s载荷平稳，预计每天工作12小时，使用寿命10年，属于中速、中载、可靠性好的齿轮传动。2、一对齿轮的主要参数如下z=50,z=80,B=20°,x=0.344,a=a=20°1212m=4，m=2，b=33，

46、d=235.578n1n211由参考文献5可得验算轮齿的弯曲强度条件：8=2KTi-Y-Y-Y-Y<8(4.28)fbdmnFasa£PFP1式中：k为载荷系数，k=k-k-k-kAVPa由参考文献1得：k=1.00A由于斜齿轮传动，k=1.021.12，取k=1.1VV两轮均为硬齿面kP=1.11.35，取kP=1.3k=11.4，取k=1.2aa则k=1x1.1x1.3x1.2=1.7163选择齿轮的材料，热处理方式按使用条件可知，可选用软齿面齿轮，也可选用硬齿面齿轮，本次设计采用硬齿面齿轮，并具体选用小齿轮：40Cr，调制处理，硬度270283HBS大齿轮：40Cr，调制

47、处理，硬度245255HBS4。4确定许用应力(1)确定极限应力8和8HlimFlim齿面硬度：小齿轮按280HBS，大齿轮按250HBS查参考文献5:得8=650MPaFlim1计算应力循环次数N，确定寿命系数Z，YNNN=60ant=60x300x(10x300x12)=6.48x1081129河南科技大学毕业设计(论文)=N=6.48x108=2.9x108u2.23查参考文献5得ZN1(3)计算许用应力=ZN2YN1=Y=1N2由参考文献5取SHmin=1.4,SFmin=2.1参考文献5得：55-Z650x1HlimN1HP1SHmin1.4464.29MPa参考文献5得：5FP15

48、HP1-YFlim1STSFmin-ZHlim.N22SHmin罟=宓57MPa皆=238.1MPa5FP2Jiim2寫Yn=240x2x1=228.57MPa2.1SFmin5、计算当量齿数：zv158=60.73cos310zv2z=1CoS3BCoS310=108.89参考文献5查得齿型系数：Y=1.65，取Y=0.7,Sa2£Y0YFa1=0.9=2.52，Y=2.31，应力校正系数：Y=1.58，Fa2Sa135T=9.55x106x匕=9.55x106x75=573000Nmmin1256、计算弯曲应力由公式(4.28)，可得：5fi33x235.578x4=2xL716

49、x573000x2.52x1.58x0.7x0.9=158.63MPa<5=238.1MPaFp15F25Y-Y=5Fa2Sa2fiYYFa1Sa1河南科技大学毕业设计（论文）=158.63x2.31x1.652.51x1.58=151.86<5=228.57MPaFP2故轮齿的弯曲强度满足要求。§4.6本章小结本章对外圆磨床的带轮，主轴，齿轮进行设计和校核。这一章是本说明书的重点，也是设计中尤为关键的一章，其主要对外圆磨床的传动系统进行了系统的设计、计算以及校核。经大量的计算验证，传动系统所用的齿轮，轴，带轮，塔轮都在涉及允许范围之内，符合标准规格，经校核其都全部合格。

50、河南科技大学毕业设计（论文）第5章磨床其它部件的设计§5.1头架的设计头架由底座，体壳，主轴及传动装置组成。头架体壳可绕着轴销在底座上回转0-90度之间的任意角度，并由螺钉紧固，回转角度的大小可以从刻度盘上读出，底座和体壳上分别装有挡销，当转动体壳使两挡销相互紧靠时，头架即回复到了0位（即回转角度为0度主轴轴线与工作台前测定位面平行），这样不仅操作方便，而且定位准确，头架通过底座5，用两个L型螺钉固定在工作台左端。头架主轴应具有高的旋转精度，刚度，和抗振性，在头架主轴的前后支撑中各有两个滚动轴承，它们都采用面对面排列的方式，即轴承外圈的窄边相对。通过修磨隔圈可使轴承预紧。轴承的预紧，

51、就是将滚动轴承并紧，使其在空载荷时就在滚动体（滚球，滚子和滚针）与内外圈滚道接触处产生微量的初始弹性变形。头架主轴轴承实现预紧的方法是：修磨内隔圈或外隔圈，使内圈的宽度大于外隔圈的宽度。然后在装配时，使轴承内外圈之间发生轴向相对移动，将滚动体与内外圈滚道压紧。滚动轴承经预紧后，不仅消除了轴承中原来存在的间隙，而且还在接触处产生了微量弹性变形，提高了轴承的旋紧精度和刚度，所以各种主轴的滚动轴承都经过预紧。但预紧力不能过大，否则会使轴承的磨损和发热增大，寿命下降。主轴的轴向定位由前支撑中的两个轴承实现。作用在主轴的轴向力，通过轴承外圈，套筒，调整圈和法兰传给头架体壳，或通过法兰传给头架体壳。主轴前

52、端有精密的莫氏4号锥孔，用于安装前顶尖或其它夹具。主轴中心有通孔，安装卡盘或其它夹具时可通过拉杆将其并紧在主轴锥孔中。传动工件旋转的带轮，都采用卸荷结构。带轮支承在法兰上的滚动轴承上，法兰则固定在头架体壳上，带轮支承在装于头架体壳凸台上的滚动轴承上。因此，传动带的拉力不会作用到主轴上，可避免主轴发生弯曲。河南科技大学毕业设计（论文）装在中间轴上的带轮，轴装在偏心套内的轴承上，用圆铁棒插在孔中转动偏心套，可调整带轮4和5以及10和11之间的张紧力。带轮20和4之间传动带的张紧力，可移动电动机底版进行调节。用顶尖装夹工件进行磨削时，主轴必须固定不动。为此可拧紧螺钉，使其顶紧主轴后端的螺母将主轴制动

53、。此时，工件由装在拨盘上的拨杆经夹头带动旋转。用卡盘装夹工件进行磨削时，应拧松螺钉，使主轴能自由转动。卡盘座锥柄装入主轴锥孔中，用拉杆并紧，并通过拨盘上的螺钉带动卡盘和主轴一起旋转。需要拆下卡盘时，应先拧松拉杆，然后在拉杆尾部轻敲一下，再拧下拉杆，即可卸下卡盘。螺钉及拉杆均不宜拧得过紧，只需随手拧紧即可。如果工件具有莫氏4号锥体则可直接插在主轴锥孔中，同时装上拨块，通过销子带动主轴旋转1。§5.2尾座的设计尾座用一个螺钉（如尾座装配图所示）固定在工作台右端。后顶尖装在套筒左断的锥孔中,套筒与尾架体壳上的孔紧密配合,在弹簧的作用下,它向外伸出顶紧工件,在磨削过程中,工件因为温度升高而膨

54、胀伸长时,套筒可压缩弹簧自动退回一些,以保持顶尖对工件中心孔的压力不变,避免中心孔过分磨损和顶弯工件,利用手柄转动丝杠,使螺母向右或向左移动（螺母因受嵌在后盖长槽中的销子的限制,不能转动）改变弹簧的压缩量,可调整顶尖对工件的顶紧力。当装卸工件时,退回套筒可以采用手动或液压传动,手动时,用手顺时针转动手柄,使拨杆带动套筒，克服弹簧力向后退回。液动时，用脚踏下操纵尾座阀的踏板，使压力油进入液压缸，推动向后移动。套筒前端的密封盖上有一孔，可以装置金刚石笔并用螺钉压紧，以便修整砂轮1。§5.3砂轮架的设计砂轮架中的砂轮主轴及其支撑部分结构直接影响工件的加工质量，应具河南科技大学毕业设计（论文

55、）有较高的回转精度，刚度，抗振性，它是砂轮架部件中的关键结构。砂轮主轴的前，后径向支承都为“短三瓦动压型液体滑动轴承”，每一个滑动轴承由三块扇形轴瓦组成，每块轴瓦都支承在球面支承螺钉的球头上。调解球面支承螺钉的位置，即可调整轴承的间隙，通常间隙为0.0150.025mm之间。短三瓦轴承是动压型液体滑动轴承。工作时必须浸在油中。当砂轮主轴向一个方向高速旋转以后，三块轴瓦各在其球面螺钉的球头上，摆动到平衡位置，在轴和轴瓦之间形成三个楔形缝隙.当吸附在轴颈上的油液有入口被带到出口时，使油液受到挤压，于是形成压力油楔，将主轴浮在三块瓦中间，不与轴瓦直接接触，所以它的回转精度较高。当砂轮主轴受到外界在和作用而产生径向偏移时，在偏移方向处楔形缝隙变小，油膜压力升高，而在相反