機(jī)械式氣缸珩磨機(jī)設(shè)計(jì)

V緒論1.1課題背景由珩磨機(jī)在汽車氣缸上的應(yīng)用以及磨削機(jī)的工作特點(diǎn)和拋光技術(shù)對(duì)于未來的發(fā)展起著不可不視的作用，主軸旋轉(zhuǎn)跟往復(fù)運(yùn)動(dòng)的無段調(diào)速作為發(fā)展方向，滿足了現(xiàn)代磨削業(yè)的需要。珩磨機(jī)的發(fā)展在拋光加工上愈加重要。最終實(shí)現(xiàn)提高拋光的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的目的。1.2珩磨原理及特點(diǎn)（1）國(guó)際上近幾年發(fā)展起來的立方氮化硼超硬磨材和金屬粘合劑燒結(jié)后沖壓而成的金屬切斷率是金剛石的10-11倍，單位消耗量小，一般在0.1-0.3

mg/g之間是金剛石的1/3--1/5，使用的是用來生產(chǎn)的高硬度合金零件，（2）在國(guó)際上近幾年發(fā)展起來的立方氮化硼超硬磨材和金屬粘合劑進(jìn)行燒結(jié)后得到的金屬切斷率為金剛石的10-11倍，單位消耗量小，一般在0.1-0.3

mg/g之間是金剛石的1/3--1/5，精度和效率都已被證明是理想的?？梢赃M(jìn)行全余量0.01

mm的超精密加工。（3）研磨位置的快速調(diào)節(jié)，是一種令操作工人滿意的良好設(shè)計(jì)，該機(jī)構(gòu)在鉆孔過程中實(shí)現(xiàn)了磨削條切削位置的微調(diào)整，能夠及時(shí)控制零件梯度誤差的發(fā)展。（4）研磨結(jié)束定程和零件自動(dòng)停止，可以減小加工零件的分散性，隨時(shí)知道去除余量的速度，操作方便。1.3機(jī)械式汽缸珩磨機(jī)的特點(diǎn)此機(jī)床為機(jī)械式汽缸珩磨機(jī)。研磨運(yùn)動(dòng)是磨削機(jī)床主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，保證加工尺寸。(1)主軸變速及循環(huán)變換：主軸通過2級(jí)三角皮帶輪更換變速。主軸前端安裝有工具安裝套筒，將主軸推桿的起升動(dòng)作傳遞，使其產(chǎn)生切削壓力。(2)定壓切削系統(tǒng)將輕壓和重壓手柄旋轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)的彈簧進(jìn)行壓縮，利用彈簧將釋放的力傳送到送線棒上，通過主杠桿、主軸中的推桿向磨砂傳遞，從而產(chǎn)生對(duì)加工孔內(nèi)壁的壓力。(3)該磨刀機(jī)采用單段寶塔式皮帶輪變速，工作時(shí)切削振動(dòng)和扭矩要求不高，但主軸制動(dòng)輪直徑大，考慮到用于高速運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。為此，采用兩只C段角接觸球軸承，選擇內(nèi)、外隔輪厚度調(diào)整軸向間隙，保證了運(yùn)行精度，降低了噪聲。(4)該電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸特殊長(zhǎng)，其本身就具有制動(dòng)感應(yīng)塊。在使用過程中控制線路簡(jiǎn)單，即使在實(shí)際使用中也是可靠的。送絲桿的位置穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：裝置經(jīng)過使用時(shí)間后，由于裝置加工的振動(dòng)，進(jìn)給絲桿不能保持原來的位置，會(huì)產(chǎn)生尺寸誤差。為了克服這一缺點(diǎn)，采用了簡(jiǎn)單的桿子，增加了其阻尼結(jié)構(gòu)。1.4珩磨技術(shù)發(fā)展跟現(xiàn)狀現(xiàn)代磨齒機(jī)大多采用新技術(shù)，如控制技術(shù)雙膨脹齒輪頭控制技術(shù)、目前測(cè)量的技術(shù)使用等，而制冷機(jī)組是日新月異的。國(guó)外拋光技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)我國(guó)拋光機(jī)制造業(yè)和拋光技術(shù)的使用行業(yè)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的我國(guó)工藝和磨削機(jī)制造技術(shù)束縛著拋光技術(shù)的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)磨鑲機(jī)制造商生產(chǎn)的拋光設(shè)備還大部分還停留在半自動(dòng)化的水平上，而且研磨技術(shù)和精度的水平也比較落后于國(guó)外。不能滿足高端市場(chǎng)的需求，影響著我國(guó)裝備制造行業(yè)整體水平的提高。與其他機(jī)械加工方法相比，研磨加工還是一種較新的工藝方法是磨削加工的特殊形式。始于二十世紀(jì)初近二、三十年來，拋光技術(shù)的發(fā)展更加迅速，磨磨理論的研究更加深入，生產(chǎn)拋光機(jī)床的公司和廠家也較多。目前，拋光加工技術(shù)的發(fā)展，主要可以總結(jié)出以下幾種趨勢(shì)。（1）增加珩磨加工的范圍；（2）提升珩磨加工的精度；（3）提高生產(chǎn)效率；（4）珩磨加工工藝更加經(jīng)濟(jì)；（5）磨料的發(fā)展；（6）自動(dòng)化程度提高；拋光加工的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)研磨機(jī)床提出了各種更多的要求；（7）用戶要求變高，珩磨機(jī)床普通產(chǎn)品的生產(chǎn)少了，但特定零件專門設(shè)計(jì)的珩磨機(jī)床越來越多。1.5研究?jī)?nèi)容本文主要對(duì)機(jī)械式氣缸珩磨機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括傳動(dòng)系統(tǒng)跟換向系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第2章機(jī)械式氣缸珩磨機(jī)總體設(shè)計(jì)方案2.1主要參數(shù)跟規(guī)格磨頭的轉(zhuǎn)速：230r/min；磨頭最大的行程：300mm；磨頭的往復(fù)的行程速度：15次/分；電動(dòng)機(jī)的功率：0．6kW；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：1400r/min。2.2氣缸珩磨機(jī)的構(gòu)成此氣缸珩磨機(jī)由電動(dòng)機(jī)、支架、傳動(dòng)系統(tǒng)、換向機(jī)構(gòu)、夾具及珩磨頭等組成的。2.3電動(dòng)機(jī)的選取方案根據(jù)主軸輸出最大的扭矩和轉(zhuǎn)速，所以采用磨床工作時(shí)候的最小磨削量時(shí)所對(duì)應(yīng)的扭矩做為其最大的扭矩。采用逆推的方式，最后計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率。2.4機(jī)架的設(shè)計(jì)方案保證機(jī)器在特定的工作環(huán)境下和保證特定的外形下把剛度達(dá)到要求和滿足強(qiáng)度的要求。1、機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求：(1)機(jī)架重量比較輕并且選材合適。(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理合理制造起來簡(jiǎn)單。(3)零件的安裝調(diào)試和修理跟更換都操作簡(jiǎn)單。2、機(jī)選擇規(guī)則：（1）結(jié)構(gòu)的架結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力分布情況要跟材料的性能相適應(yīng)。（2）其作用是使載荷施力點(diǎn)傳到基礎(chǔ)。綜合以上因素，該機(jī)架應(yīng)該采用空心圓柱支架，用螺栓跟廂體進(jìn)行連接。2.5傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸。主軸安在主軸套內(nèi)，主軸除主軸套轉(zhuǎn)動(dòng)外，還可在齒條的帶動(dòng)下，隨同主軸做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。主軸下端通過萬向聯(lián)軸節(jié)跟珩磨頭進(jìn)行連接。皮帶除驅(qū)動(dòng)珩磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)外，還通過傳動(dòng)軸和蝸桿、蝸輪、帶動(dòng)撥套心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)套在撥套心軸上的撥套跟活套在該軸上的兩個(gè)圓錐齒輪嚙合時(shí)，經(jīng)過大圓錐齒輪、圓錐齒輪心軸跟小齒輪驅(qū)動(dòng)鏈條做向上或向下運(yùn)動(dòng)。2.6換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)換向機(jī)構(gòu)分為中間位置跟過度位置。在中間位置情況下，磨頭只轉(zhuǎn)動(dòng)而無上下運(yùn)動(dòng)。撥套跟左面的小圓錐齒輪嚙合時(shí)，換向器滑塊（左）滑到左端，跟換向器架接觸，右面的擒縱器在片彈簧的壓力下，跟換向器撞塊右端的臺(tái)階卡住，磨頭向上移動(dòng)。當(dāng)下面的行程調(diào)節(jié)滑塊跟撞塊接觸時(shí)，通過撞塊、行程傳動(dòng)軸、搖臂、連接板、杠桿、撥動(dòng)滑套，沿?fù)Q向器軸向右移動(dòng)。左右兩個(gè)換向器軸套開始隨同撥動(dòng)滑套一起向右滑動(dòng)，但當(dāng)右面的換向器軸套的右端跟還向器撞塊接觸時(shí)，由于換向器撞塊右端的臺(tái)階被右擒縱器上的臺(tái)階卡住，沒辦法做軸向移動(dòng)，所以換向器軸套停止滑動(dòng)，而且壓縮彈簧。跟此同時(shí)，撥動(dòng)滑套下面的斜面部分開始跟右擒縱器端面圓弧部分接觸，逐漸抬起擒縱器，當(dāng)右擒縱器被抬高到其臺(tái)階跟換向器撞塊右端的臺(tái)階高度錯(cuò)開時(shí)，撞塊在彈簧（已被壓縮）的壓力下（通過換向器軸套）從停止?fàn)顟B(tài)突然向又撞去。于是安裝在撞塊上的撥叉隨同撞塊帶動(dòng)撥套撞到跟右面的小圓錐齒輪嚙合的位置，此時(shí)磨頭便開始換向。采用此種換向目的在于使磨頭換向停留時(shí)間縮短了，進(jìn)而避免汽缸筒磨成喇叭狀。2.7磨頭的選擇珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式有多種，主要分油石手動(dòng)脹開式跟自動(dòng)脹開式，根據(jù)加工孔徑的大小、孔的深度的不同，珩磨頭結(jié)構(gòu)的選擇就不相同。1、手動(dòng)脹開珩磨頭油石跟墊塊固定連接在安裝在本體的槽中，油石跟孔壁的壓力能通過調(diào)節(jié)螺母頂桿跟頂銷來調(diào)節(jié)。2、中等孔徑通用珩磨頭直徑在15mm以上孔徑的珩磨頭。珩磨頭前面有導(dǎo)向錐，盲孔珩磨頭的前導(dǎo)向錐一般在2-5mm之間，通孔珩磨頭的前導(dǎo)向錐可達(dá)15mm以上。珩磨頭的油用明礬或無機(jī)黏結(jié)劑黏結(jié)在油石座上，油石（油石座）通過進(jìn)給脹錐脹開，通過彈簧圈壓縮，油石在油槽不會(huì)脫離。珩磨頭的磨頭體有的是棱柱有的是圓柱體。磨削不同的表面，其磨頭的結(jié)構(gòu)也就不同。2.8夾具的選擇此珩磨機(jī)的夾具沒有特殊要求，采用通用夾具，通過地腳螺栓進(jìn)行連接。2.9本章小結(jié)此章主要闡述了機(jī)械式氣缸珩磨機(jī)整體設(shè)計(jì)方案。氣缸的主要參數(shù)跟規(guī)格，以及氣缸珩磨機(jī)的構(gòu)成。并且闡述了電動(dòng)機(jī)的選取方案和機(jī)架的設(shè)計(jì)。對(duì)方案?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述。最后對(duì)換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和磨頭的選擇進(jìn)行了闡述。并且對(duì)夾具進(jìn)行了選擇。傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算及校核3.1帶1的選擇（1）確定計(jì)算功率由文獻(xiàn)[8]查得其工作情況系數(shù)=1，帶的傳輸功率取96%，得：==10.696%=0.576kW（2）選取帶的類型根據(jù)、由文獻(xiàn)[8]查圖，選用型。（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑由文獻(xiàn)[8]查表取主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為=70mm，=80mm，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑==270=140mm（帶的傳動(dòng)比在2至4之間，我們?nèi)?2）。驗(yàn)證帶速：==5.1m/s＜25m/s（4）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度跟傳動(dòng)中心距根據(jù)0.7（+）＜＜2(+)確定=400mm.計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2+（+）/2+()2/4（3-1）=2400+210/2+7070/4400=1132.7mm由文獻(xiàn)[8]查表，取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1120mm。計(jì)算實(shí)際的中心距=+()/2（3-2）=400+(1132.7)/2=393.6mm中心距可調(diào)范圍：=0.015=393.4-0.0151120=376.6mm=+0.015=393.4+0.0151120=410.2mm（5）驗(yàn)證主動(dòng)輪上包角=57.3°()/（3-3）=57.3°(70)/393.6=169.8°〉主動(dòng)輪上包角合適。（6）計(jì)算帶的根數(shù)=（3-4）由=1400r/min，=70mm,=2由文獻(xiàn)[8]查表得=0.31kW,=0.03kW，=0.98，=1．于是=1(7)計(jì)算初拉力=500+（3-5）由文獻(xiàn)[8]查表，得=0.07kg/m于是=89.40N（8）計(jì)算作用在軸上的壓力=2sin（/2）（3-6）=125.16N3.2帶2的設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算功率由文獻(xiàn)[8]查表其工作情況系數(shù)=1帶的傳輸功率取96%，故==10.696%96%=0.553kW；（2）選取帶的類型、由文獻(xiàn)[8]查圖確定選用型。（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑由帶1的設(shè)計(jì)中可知主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑==270=140mm主動(dòng)帶輪跟從動(dòng)帶輪上級(jí)之間的傳動(dòng)比=3輸出帶輪的基準(zhǔn)直徑為=3=210mm.。驗(yàn)證帶速==20．5m/s＜25m/s（4）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度跟傳動(dòng)中心距根據(jù)0．7（+）＜＜2(+)初步確定=560mm.計(jì)算帶所需要的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：根據(jù)公式（3-1）=2+（+）/2+()2/4=2560+280/2+140140/(4560)=1568.35mm由文獻(xiàn)[8]查表選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1400mm。計(jì)算實(shí)際中心距a根據(jù)公式（3-2）=+()/2=475.825mm中心距可調(diào)范圍：=-0.015=475.825-0.0151400=454.825mm=+0.015=475.825+0.0151400=496.825mm（5）驗(yàn)證主動(dòng)輪上的包角根據(jù)公式（3-3）=57.3°(-)/=57.3°(210-70)/475.825=167.2°〉120°主動(dòng)輪上的包角合適。（6）計(jì)算帶的根數(shù)根據(jù)公式（3-4）==700r/min，=140mm,=3由文獻(xiàn)[8]查表得=0.31kW，=0.03kW，Ka=0.98，=1．于是=1（7）計(jì)算初拉力根據(jù)公式（3-5）=500+由文獻(xiàn)[8]查表=0．07kg/m于是=86.42N（8）計(jì)算作用在軸上的壓力根據(jù)公式（3-6）=2sin（/2）=120.98N3.3帶輪的設(shè)計(jì)(1)質(zhì)量的小帶輪并且沒有過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力。行動(dòng)平衡處理轉(zhuǎn)速高時(shí)的情況，質(zhì)量均勻而且結(jié)構(gòu)工藝性好。負(fù)載均勻和精度達(dá)到要求。2車輪材料，轉(zhuǎn)速三十米/s的時(shí)候用鑄鐵，速度計(jì)二十五-45m/s時(shí)宜球墨鑄鐵或鑄鋼即使鋼板沖壓焊接可能，小功率傳動(dòng)鑄鋁或塑料可以使用.≥100

mm時(shí)，可采用孔板式結(jié)構(gòu)，根據(jù)所選帶的切割形式來確定槽的尺寸。帶的剩余尺寸可以通過文獻(xiàn)[8]圖中的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算確定。3.3.1主動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì) 帶輪的轉(zhuǎn)速并不高故設(shè)計(jì)時(shí)不用進(jìn)行動(dòng)平衡處理。帶速≤30m/s，所以選擇材料為鑄鐵HT200?！埽ǎ?，取70mm，實(shí)心式結(jié)構(gòu)=()，=24mm,取48mm,=(),取30mm。3.3.2從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì)從動(dòng)帶輪為單級(jí)寶塔式皮帶輪，其下級(jí)帶輪跟上級(jí)帶輪的傳動(dòng)比為為2。上級(jí)結(jié)構(gòu)尺寸跟主動(dòng)帶輪相同。下級(jí)帶輪的基準(zhǔn)直徑為140mm，=150mm，槽的尺寸跟主動(dòng)帶輪的尺寸一致。3.3.3輸出帶輪的設(shè)計(jì)由于該皮帶輪的基準(zhǔn)直徑≤300

mm，其結(jié)構(gòu)形式采用腹板式結(jié)構(gòu)。=290

mm溝的大小與活動(dòng)式皮帶輪的大小一致。驅(qū)動(dòng)能力被降低，使其正常工作.應(yīng)定期采用重新拉緊或自動(dòng)拉緊裝置，以保持拉伸力應(yīng)有的值。3.4帶輪傳動(dòng)張緊裝置的選擇常用的方法是：(1)調(diào)整螺旋推移的電機(jī)改變皮帶驅(qū)動(dòng)的中心距離，實(shí)現(xiàn)初引力的控制。在垂直或接近垂直的傳動(dòng)中，將帶帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在可調(diào)的置臺(tái)上。這個(gè)辦法只能定期系上腰帶。（2）使用了張緊輪的拉緊裝置，在皮帶的中心距離由于結(jié)構(gòu)性制約而無法調(diào)整的情況下，使用張緊輪的拉緊裝置，一般可以使皮帶位于松邊的一側(cè)，使皮帶向一個(gè)方向彎曲。張緊車應(yīng)該盡可能接近大的帶輪，而不會(huì)影響小皮帶輪上的包角。(3)在自動(dòng)張緊裝置上安裝裝有滑輪的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在浮筒上，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的自重使滑輪與電動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)固定軸使之?dāng)[動(dòng)，可以自動(dòng)保持張力。結(jié)合此機(jī)器的特點(diǎn)在此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中選第（2）種張緊方式。3.5本章小結(jié)此章主要設(shè)計(jì)了皮帶傳動(dòng)的具體幾何參數(shù)，及其張經(jīng)輪裝置的選取。對(duì)帶1的選擇和帶2的設(shè)計(jì)。并且對(duì)帶輪的設(shè)計(jì)主動(dòng)帶輪的輸出帶輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)而對(duì)從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)帶輪傳動(dòng)。最后進(jìn)行了張緊裝置的選擇第4章?lián)Q向機(jī)構(gòu)的有關(guān)計(jì)算及校核4.1齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 4.1.1圓錐齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核傳遞的扭矩不大并且齒輪均用45號(hào)鋼然后小齒輪調(diào)質(zhì)=240—260大齒輪需要正火=190—210。8級(jí)精度。1、許用接觸應(yīng)力①壽命系數(shù)長(zhǎng)期使用，==1②接觸疲勞強(qiáng)度的極限,由文獻(xiàn)[17]查=2+70=2240+70=550MPa=2+70=2190+70=450MPa③接觸安全系數(shù)，=1.1④速度系數(shù)，設(shè)圓周速度=3—8m/s，則=1⑤光潔度系數(shù),=0.95⑥許用接觸應(yīng)力［］==55010.951/1.1=475MPa［］==45010.951/1.1=389475MPa2、載荷系數(shù)①工作情況系數(shù)，由文獻(xiàn)[17]查表得=1②動(dòng)載何的系數(shù)，由文獻(xiàn)[17]查表，8級(jí)精度軟齒面=1+0.45/2=1.225③載荷分配系數(shù)取寬系數(shù)=/=0.3則：=（4-1）=0.37文獻(xiàn)[17]查圖查得=1（穩(wěn)定載荷）④載荷系數(shù)==11.2251=1.2253、計(jì)算小齒輪直徑①材料系數(shù)由文獻(xiàn)[17]查表=189.8②節(jié)點(diǎn)系數(shù)由文獻(xiàn)[17]查圖=2.5③小齒輪上的轉(zhuǎn)矩=9550000（4-2）=95500000.56/38.89=138623.32Nmm④齒數(shù)比，減速傳動(dòng)μ==20/11⑤小齒輪直徑≥3（4-3）=44.89mm⑥驗(yàn)證圓周速度平均直徑,=（1-0.5）則=n1/(601000)=4.24m/s跟假設(shè)速度相符。4、確定幾何尺寸①齒數(shù)，因軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，失效形式是點(diǎn)蝕，一般說彎曲強(qiáng)度是足夠的，考慮傳動(dòng)平穩(wěn)，齒數(shù)可稍多一些，現(xiàn)在取=11，==20②采用其標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)模數(shù)為5，或計(jì)算結(jié)果跟選取值一致③分度圓直徑=511=55mm=520=100mm④節(jié)錐角====⑤節(jié)錐頂距=（4-4）=57.06mm⑥齒寬,==0.357.6=17.28mm,圓整取,b=18mm（2）齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度校核1、許用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù)==1彎曲疲勞強(qiáng)度極限由文獻(xiàn)[17]查表=1.8=1.8240=432MPa=1.8=1.8190=342MPa彎曲安全系數(shù),=1.75尺寸系數(shù),=1許用彎曲應(yīng)力==43211/1.75=274MPa==34211/1.75=195MPa2、齒形系數(shù)及齒跟應(yīng)力集中系數(shù)①當(dāng)量齒數(shù)==11/0.877=12.54==20/0.48=41.67②齒形系數(shù)由文獻(xiàn)[17]查得=2.55，=2.06③齒跟應(yīng)力集中系數(shù)由文獻(xiàn)[17]查圖得：=1.09=2.153、載荷系數(shù)①工作情況系數(shù)=1②動(dòng)載荷系數(shù)由文獻(xiàn)[17]查表=1.45③載荷分配系數(shù)=1.14④載荷系數(shù)==1.654、彎曲應(yīng)力=（4-5）=78.8MPa＜=/()（4-6）=81MPa＜彎曲強(qiáng)度滿足。4.1.2小齒輪及齒條的設(shè)計(jì)及校核1、選定齒輪的類型和材料及齒數(shù)。（1）根據(jù)傳動(dòng)方案選用樂直齒圓柱齒輪跟齒條傳動(dòng)作為這個(gè)機(jī)械的傳動(dòng)方式。（2）考慮到其傳遞的功率雖然不大，但齒條帶動(dòng)珩磨主軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸本身具有一定的重力，所以選用的直齒圓柱齒輪跟齒條均選用硬齒面。由文獻(xiàn)[8]查表得直齒圓柱齒輪跟齒條材料用40Cr。齒面硬度為48—55HRC并且經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火。（3）選取精度等級(jí)因采用表面淬火之后輪齒的變形不大所以不需要磨削因此選7級(jí)精度（GB10095—88）。（小齒輪的齒數(shù)=33，齒條的齒數(shù)==47.77。圓整取48，為齒條的模數(shù)其中為磨頭最大行程。2、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算由文獻(xiàn)[8]查計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算既：≥3（4.7）（1）確定公式內(nèi)的各個(gè)參數(shù)值。試選定載荷系數(shù)=1直齒圓柱齒輪扭矩為=9550000=95500000.553/21.38=247013.3Nmm計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)=60=6021.381(1830015)=46180800=/=31749309.92按每天工作8小時(shí)，一班制，一年300天工作制計(jì)算安全系數(shù)為=1[]==1170MPa[]==1170MPa（4-8）（2）計(jì)算齒輪、齒條參數(shù)①齒輪分度圓直徑代入[]中較小值得≥3（4-9）=58.87mm②計(jì)算圓周速度=/(601000)=6mm/s③計(jì)算齒寬跟齒高之比/=/=58.87/33=1.78mm=2.25=2.251.78=4.01mm/=52.98/4.01=13.21④計(jì)算齒寬==0.958.87=52.98mm=66mm3、按齒跟抗彎強(qiáng)度計(jì)算由下式抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式得：≥（1）確定公式內(nèi)各個(gè)參數(shù)值計(jì)算齒輪跟齒條的并加以比較=2.651.58/485.71=0.0086=2.2261.76/485.71=0.0081齒輪數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算≥1.75mm對(duì)于這一計(jì)算結(jié)果，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的模塊略小于由齒和下抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模塊，齒輪的模塊與齒輪直徑有關(guān)。求出了能夠算出彎曲強(qiáng)度的模塊1.75.鄰近圓的標(biāo)準(zhǔn)值=3

mm。根據(jù)接觸強(qiáng)度算出的分度圓徑=66.00

mm。①計(jì)算分度圓直徑及齒條的徑向?qū)挾?=332=66mm==482=96mm把齒條按齒輪計(jì)算其分度圓直徑，將其數(shù)值除以2作為齒條的徑向?qū)挾?。所以齒條的徑向?qū)挾葹?8mm.②計(jì)算齒輪寬度==0.966=59.4mm圓整圓柱直齒輪的寬度為60mm③驗(yàn)算==247013.32/667485.25=124N/mm＞100N/mm,合適。4.2蝸桿跟蝸輪的設(shè)計(jì)及校核1.選擇傳動(dòng)類型跟精度等級(jí)由文獻(xiàn)[8]查表中[]=220MPa，[]=56MP應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60×××=60×700/18×300×8×1=5600000，按一年300天工作日，每天8小時(shí)單班制。壽命系數(shù)==1.79（4-10）==0.432（4-11）許用應(yīng)力[]=×[]=1.79×220=393.8MP[]=×[]=24.5MP2.選擇蝸桿頭數(shù)及蝸輪由文獻(xiàn)[8]查表，根據(jù)機(jī)器的特點(diǎn)需要，傳動(dòng)比=18，=2，則==36.3.按齒面接觸疲勞疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)≥9（4-12）（1）確定載荷系數(shù)由文獻(xiàn)[8]查表選取=1因速度不高選取=1.05則：==1.1×1×1.05=1.16（2）計(jì)算作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩按=2，由文獻(xiàn)[8]查表初選效率η=0.8，則=×η×=18×0.8×9550000×0.576/700=113159Nmm（3）確定彈性系數(shù)，由文獻(xiàn)[8]查表，=155（4）計(jì)算，確定模數(shù)跟蝸桿分度圓直徑≥9≥139.5由文獻(xiàn)[8]查表，取=2mm,取35.5mm.（5）確定中心距=(+)/2=(+×)/2（4-13）=(35.5+36×2)=53.75mm4.校核齒跟彎曲強(qiáng)度（1）確定螺旋角系數(shù)=（2）校核彎曲強(qiáng)度==25.3MP＜[]=36.8MP彎曲強(qiáng)度滿足要求。5.蝸桿跟蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算（1）蝸桿蝸桿齒跟圓直徑=2(+)=36-2(1+0.2)×2=31.2mm蝸桿導(dǎo)程角==arctan蝸桿軸向齒距==2×=6.28mm蝸桿導(dǎo)程=×=12.56mm蝸桿軸向齒厚=/2=3.14mm(2)蝸輪蝸輪齒跟圓直徑=-2（+）=72-2(1+0.2-0)=69.6mm4.3本章小結(jié)此章主要對(duì)圓錐齒輪，蝸輪蝸桿、直齒輪齒條進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并且進(jìn)行了較核，滿足實(shí)際要求。確定了載荷系數(shù)和計(jì)算作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩。校核齒跟的彎曲強(qiáng)度和蝸桿跟蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算。第5章軸、鍵、軸承的設(shè)計(jì)選擇及強(qiáng)度校核5.1軸的強(qiáng)度計(jì)算承受彎曲力矩的軸在彎曲條件下對(duì)于傳遞扭矩能夠承受彎曲力矩的軸傳遞扭矩的軸用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算并且應(yīng)以扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度然后以疲勞強(qiáng)度計(jì)算。瞬時(shí)過載和不對(duì)稱性較嚴(yán)重的軸根據(jù)峰值載荷校正靜強(qiáng)度5.1.1珩磨主軸的設(shè)計(jì)及較核珩磨主軸的轉(zhuǎn)速為350r/min，由于傳遞功率不大，=0.55kW其材料采用45鋼正火處理。主軸所受的扭矩按磨床工作時(shí)最小磨削量時(shí)所對(duì)應(yīng)的扭矩為準(zhǔn)。=9550000，=/=(9550000P/n)/0.2≤［］(5-1)式中為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nmm）；為軸的抗扭截面模量(mm3)；為軸傳遞的功率（kW）；為軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；［］為軸的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa）其中取25。計(jì)算得:≥14.45mm考慮到鍵槽影響，并按JB176—80圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑，取20mm。對(duì)于齒輪心跟蝸輪軸由于其轉(zhuǎn)速較低，才幾十轉(zhuǎn)/分，傳遞的功率較小，跟珩磨主軸相比較而言，其強(qiáng)度只要大于珩磨主軸的強(qiáng)度即可，直徑大于等于珩磨主軸的直徑即可，故勿需要校核。5.1.2蝸桿軸的設(shè)計(jì)及較核對(duì)于蝸桿軸，由于其轉(zhuǎn)速高于珩磨主軸，傳遞扭矩又承受彎矩，故要對(duì)此軸進(jìn)行彎扭合成應(yīng)力校核其強(qiáng)度，具體過程如下：①由=得選材45鋼因=0.57Kw；=700r/min由文獻(xiàn)[8]查表取=120代入上式得=12.5mm考慮到有鍵槽應(yīng)擴(kuò)大7%-10%，取=15mm②按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算傳動(dòng)軸上的作用力有兩個(gè)，一個(gè)是輪作用力，另一個(gè)是皮帶作用力蝸輪對(duì)蝸桿的法向力=2.13(5-2)其中模數(shù)=2mm,齒數(shù)=2，蝸桿所需傳遞的扭矩=9550000=7858.28Nmm故==4518.51N皮帶對(duì)軸的作用力=125.16N。軸的受力情況如下圖圖5-1蝸桿軸扭矩圖

截面Ⅰ-Ⅰ的彎矩跟扭矩最大的截面最危險(xiǎn)Ⅰ-Ⅰ截面的強(qiáng)度=4518.51×628/2≈1418812.14N.mm。由文獻(xiàn)[8]查表選取軸的許用彎曲應(yīng)力[]=80MPa≥(5-3)式中是考慮彎距跟轉(zhuǎn)距所產(chǎn)生的應(yīng)力的循環(huán)特性不同而引入的修正系數(shù)。選取=1代入計(jì)算得≥15.8mm圓整后，取=20mm由文獻(xiàn)[8]查表：=80MPa,=30MPa；取=0.05，=0；由文獻(xiàn)[8]查表：圓角處的=1.3,=1.8；由文獻(xiàn)[8]查表：β=0.8；又因?yàn)?0,=(5-4)=46N/mm2；===(5-5)1.9N/mm2；僅考慮彎曲應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)為：(5-6)=1.34僅考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)為：=(5-7)=8.3Ⅱ-Ⅱ截面的安全系數(shù)為：S=(5-8)1.32＞[n]=1.1～1.3所以軸安全。5.2鍵的設(shè)計(jì)及校核5.2.1平鍵的設(shè)計(jì)及校核（1）選擇鍵的類型因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)候要求對(duì)中性比較高并且扭矩較小因此選了A型平鍵。（2）確定鍵的尺寸由文獻(xiàn)[9]查取鍵=6mm=6mm鍵長(zhǎng)=40mm（3)驗(yàn)證擠壓強(qiáng)度鍵的工作長(zhǎng)度=-=40-6=34mm擠壓面高度’=/2=6/2=3mm擠壓應(yīng)力==105＜[]所以此鍵安全在蝸輪軸、心軸其余的鍵聯(lián)結(jié)中，因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)候要求對(duì)中性比較高，扭矩較小，因此選A型平鍵。其鍵的尺寸跟強(qiáng)度校核按上面的鍵計(jì)算過程即可，這里就不詳述。帶輪跟珩磨主軸的配合跟套跟蝸輪軸的配合，由于主軸跟帶輪除一同旋轉(zhuǎn)之外，主軸還做軸向運(yùn)動(dòng)，套除了跟蝸輪軸一同旋轉(zhuǎn)還要在軸向運(yùn)動(dòng)。這樣所選的鍵可以是導(dǎo)向平鍵跟滑鍵，但由于滑動(dòng)距離較大，導(dǎo)鍵對(duì)長(zhǎng)度的要求很高，這就使制造困難。為此，此處宜采用滑鍵。下面對(duì)此滑鍵進(jìn)行較核，具體過程如下所示。5.2.2滑鍵的設(shè)計(jì)及校核（1）選擇鍵的類型因?yàn)楣ぷ饕蠹扔休S向運(yùn)動(dòng)跟徑向運(yùn)動(dòng)，故采用滑鍵。（2）確定鍵的尺寸根據(jù)軸徑=20mm,帶輪的長(zhǎng)度’=66mm,由文獻(xiàn)[9]查取鍵寬=6mm,鍵高=6mm,鍵長(zhǎng)=40