【正文】 系統(tǒng)剛度好 通過給螺母組件內(nèi)施加欲壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度，可滿足各種機(jī)械傳動要求，無爬行現(xiàn)象，始終保持運(yùn)動的平穩(wěn)性和靈敏性。具體講有三個方面： （ 1） 高速化：產(chǎn)品工作效率的高低，直接與機(jī)械傳動部分的運(yùn)動速度相關(guān)。軸被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸 瓦。 軸承的選擇 蝸桿軸使用一對圓錐滾子軸承，如圖 所示，圓錐滾子軸承主要承受以徑向為主的徑、軸向聯(lián)合載荷。 ????????????（ ） 簡化蝸桿上的載荷和支承形式。FP 70MPa? ? 按 10LN ??，由 [1]圖 51 查得 ? 39。39。 ?????（ ） 上式中 v? 由 [1]表 529 查得 39。39。39。 2． 蝸輪蝸桿的材料 蝸輪蝸桿的材料不僅要具有足夠的強(qiáng)度，更重要的是應(yīng)具有良好的跑合性、減磨性及耐磨性。30? 。 根據(jù) 1 3000 /minrn? ， i= 和 Z 型帶，查 [2]表 84b 得 0=? 。 3. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 d 并驗算帶速 1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 。 圖 電磁轉(zhuǎn)差離合器的電磁轉(zhuǎn)矩及磁場分布 電流在磁場中流過受力廠，使電樞受到逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩 M 。 根據(jù)設(shè)計要求，電動機(jī)的輸出功率 kw? 選定電動機(jī)的額定功率 kw? 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的計算 39。 而方案二中電機(jī)通過帶傳動直接 通過蝸輪蝸桿傳動 ，機(jī)床振動減小 , 運(yùn)行平穩(wěn) , 這樣主軸與軸瓦之間的間隙可以維持正常水平 , 潤滑良好 , 延長了主軸的使用壽命， 使用轉(zhuǎn)差離合器達(dá)到了無級調(diào)速的任務(wù)要求， 同時省去齒輪 、離合器等部件 等備件。在用金剛刀修整導(dǎo)輪時，導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該提高。計算機(jī)數(shù)控技術(shù)作為實現(xiàn)磨床綜合自動化的關(guān)鍵手段，不僅被用于磨削進(jìn)給與砂輪修整各種運(yùn)動的控制，而且被用于各種輔助運(yùn)動控制。無心磨削自動化的內(nèi)容有：工件上下料自動化，自動測量，自動進(jìn)給，砂輪和導(dǎo)輪的自動修整以及砂輪的自動平衡等。 （ 3）高精度磨削。高速磨削的砂輪線速度一般為 50m／ s ~80m／s，無心磨削目前可達(dá) 80m／ s 的砂輪線速度。 (2)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析 從 20 世紀(jì) 50 年代斯姆尼洛斯基、 60 年代米津榮、 70 年代王玉昆到80 年代錢安宇和 90 年代 夏新濤，他們對無心磨削過程中，工件的運(yùn)動和受力狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)和分析，使得對工件的運(yùn)動和受力狀態(tài)的研究逐漸成熟并區(qū)域完善。為了從本質(zhì)上描述無心磨削上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 成圓機(jī)理， 提出了諧波的頻譜圖法，研究系統(tǒng)對諸次諧波的頻率響應(yīng)問題。這種理論之所以稱為靜態(tài)成圓理論，是因為它除了考慮幾何關(guān)系外，還引進(jìn)了系統(tǒng)靜剛度因素。在符 如果不調(diào)整磨削角度，那么不能形成螺旋線，工件在通磨的時候不能往前移動，只用于停止磨削。從整個磨削過程來看，若磨削短小工件，則工件的線速度 0||wV 和導(dǎo)輪的線速度 0||cV 都沿導(dǎo)輪軸線變化，但二者的變化規(guī)律完全不同。導(dǎo)輪的作用是引導(dǎo)和控制工件的運(yùn)動，它和工件的接觸點(diǎn) 2上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 叫做控制點(diǎn)。有無心外圓磨削和無心內(nèi)圓磨削。在一般的機(jī)械制造廠中，金屬切削機(jī)床約占生產(chǎn)設(shè)備的 60%以上。 無心磨削技術(shù)相較于其他磨削方法，具有生產(chǎn)效率高，支撐剛度好等特點(diǎn)。本設(shè)計在充分了解無心磨削原理的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)前人的設(shè)計經(jīng)驗，進(jìn)行無心磨床導(dǎo)輪架及修整器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 磨床是金屬切削機(jī)床的一種。可磨削圓柱表面和圓錐表面、回轉(zhuǎn)體工件內(nèi)外表面。托板是用來支承工件的，它和工件的接觸點(diǎn) 3 叫做支承點(diǎn)。這至少說明工件的運(yùn)動不僅僅取決于導(dǎo)輪。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 磨削角度的作用：導(dǎo)輪修整后形成的內(nèi)凹和兩邊凸，如果兩邊凸的地方跟工件接觸，那么只能兩邊磨削到，砂輪的中間接觸不到工件 。波 動態(tài)成圓理論是比較完善的無心磨削成圓理論。日本學(xué)者對有局部缺口的工件進(jìn)行無心磨削研究，對頻譜圖法的發(fā)展有十分重要的意義，但沒有建立諧波分布函數(shù)，不能有針對性地控制顯著 (較大 )諧波和諧波分布狀態(tài)。這些研究不僅具有理論價值，而且可以解釋生產(chǎn)中的現(xiàn)象，受到人們極大的關(guān)注。 高速磨削的特點(diǎn)是可以提高生產(chǎn)率、提高砂輪使用壽命 (比普通磨削提高 75％左右 )和提高加工精度與表面質(zhì)量。高精度磨削后的工件在形狀精度、位置精度、尺寸精度，粗糙度和波紋度等方面都具有很高的精度 (質(zhì)量 )級別。 在機(jī)床設(shè)計過程中，實現(xiàn)磨床綜合自動化不可或缺的一個重要手段是，配置自動上下料機(jī)構(gòu)。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 2 方案論證 目前異步電動機(jī)調(diào)速方法很多，大致可分為以下幾種類型：①改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，包括有降低電源電壓，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻等方法；② 改變旋轉(zhuǎn)磁勢同步 轉(zhuǎn)速調(diào)速，包括有改變定子極對數(shù)，改變電源頻率等方法；③ 串級調(diào)速；④ 利用轉(zhuǎn)差離合器。為此，可將離合器 M 向下捏合，電動機(jī)則通過鏈輪 z z2 和一對螺旋齒輪 z z5 而驅(qū)動導(dǎo)輪。 因此，選擇方案二更有利于導(dǎo)輪傳動系統(tǒng)。 39。電樞由異步電動機(jī)拖著同速轉(zhuǎn)動， M 就是與異步電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩相平衡的上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 阻轉(zhuǎn)矩，磁極則受到與電樞同樣大小，相反方向的電磁轉(zhuǎn)矩，也就是順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，在它的作用下，磁極部分以及負(fù)載便順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為 n180。由 [2]表 86 和表 88，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d =68mm。 查 [2]表 85 得 ? ? ，表 82 得 ? ，于是 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 ? ? ? ?00 0 . 5 5 0 . 4 5 6. 1 . 2 5 0 . 0 3 0 . 9 5 0 . 9 9d LPz P P K K?? ? ?? ? ? ? ? ???????（ ） 取 1 根。 （ 4）各帶輪軸線應(yīng)相互平行，各帶輪行對應(yīng)的 V 型槽對稱平面應(yīng)重合，誤差不得超過 39。蝸桿一般用碳鋼或者合金鋼制成，對于不太重 要的傳動及低速中載蝸桿，可采用 40和 45鋼等，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度在 220~300HBS。114 2 . 5a r c t a n a r c t a n 1 5 4 3 5 53 5 . 5zmd? ?? ? ? 。1 39。143v? ?。36 60c os c os 15 43 55n zz ?? ? ?。 0 . 6 7 7 0 4 6 . 9F P N FPY M P a??? ? ? ? ?????????????（ ） （ 4）計算彎曲應(yīng)力 F? 2121640 1 6 4 0 1 1 8 . 3 1 . 5 9 0 . 8 7 5 . 2 03 5 . 5 9 0 2 . 5F F SKT YYd d m ?? ??? ? ? ? ??? F FP??? ，滿足抗彎強(qiáng)度條件 9. 其他幾何尺寸計算 （ 1）齒形角和頂隙 ZA 蝸桿， 20xa? 。作用在蝸桿上的彎曲載荷可用集中力代替，分解為切向力、徑向力和軸向力。軸承承載能力取決于外圈的滾道角 度，角度越大承載能力越大。滑動軸承應(yīng)用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護(hù)保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運(yùn)轉(zhuǎn)部位。因此，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)高速運(yùn)動的要求 。 ③ 傳動精度高 經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有很高的制造精度 ,又由于摩擦小 ,絲杠副工作時溫升 和熱變形小 ,容易獲得較高的傳動精度 . ④ 使用壽命長 滾珠是在 淬 硬的滾道上作滾動運(yùn)動 ,磨損極小 ,期使用后仍能保持其精度 ,因而壽命長 ,且具有很高的可靠性 .其壽命一般比滑動上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 32 絲杠要高 5~6倍 . 因此在 X向選擇滾珠絲杠副作為傳動元件 . Y 向傳動機(jī)構(gòu)的確定 （ 1） Y向減速裝置的選擇 Y向傳動的特點(diǎn)是 : 電動機(jī)輸出軸與進(jìn)給螺桿平行 .齒輪傳動較適合于平行軸間傳遞運(yùn)動及動力 ,且具有以下特點(diǎn) : ① 瞬間傳動比恒定 ② 傳動比范圍大 ③ 速度和傳遞功率的范圍大 可用于高速 ,中速和低速的傳動 ,功率可從小于 1W ～ 510kW ④ 傳動效率高 一對高精度的漸開線圓柱齒輪 ,效率可達(dá) 99%以上 . ⑤ 結(jié)構(gòu)緊湊 適用于近距離傳動 . 齒輪傳動可分為漸開線圓柱齒輪傳動 ,圓弧齒輪傳動，圓錐齒輪傳動，準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動等多種類型，考慮到傳動效率及加工難度等因素， Y向減速裝置確定使用漸開線齒輪、減速器。 圖 液壓系統(tǒng)示意圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 34 修整器 導(dǎo)軌 設(shè)計 導(dǎo)軌的作用是當(dāng)運(yùn)動件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動時，承導(dǎo)件上的 導(dǎo)軌 起支承和導(dǎo)向的作用，即支承運(yùn)動件和保證運(yùn)動件在外力（載荷及運(yùn)動件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進(jìn)行直線運(yùn)動。影響它的因素有：導(dǎo)軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、剛度、熱變形、裝配質(zhì)量以及液體動壓 和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等?；瑒訉?dǎo)軌的截面形狀、特點(diǎn)及應(yīng)用有： (1)平面環(huán)形導(dǎo)軌 :承載能力大 ,工作精度高、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，但只能承受軸向載荷，必須與主軸聯(lián)合使用，由主軸承受徑向載荷。 如圖 所示， 燕尾形導(dǎo)軌的調(diào)整及夾緊較簡便，用一根鑲條可調(diào)節(jié)各面的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊；但制造檢驗不方便，摩擦力較大，剛度較差。除此之外為提高鑄鐵導(dǎo)軌的耐磨性，常對導(dǎo)軌表面進(jìn)行淬火處理。常用的潤滑油有機(jī)油，精密機(jī)床液壓導(dǎo)軌油和變壓器油等。使用破裂的金剛石參加修整時不易脫落。導(dǎo)輪架的結(jié)構(gòu)設(shè)計重點(diǎn)在于兩個傳動系統(tǒng)間傳動比的合理分配，使之達(dá)到最高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。在老師的指導(dǎo)下，我順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計的全部任務(wù)。使用從機(jī)床試驗?zāi)B(tài)分析（ EMA）中得 到的結(jié)果作為參考，采用有限元（ FE）模型進(jìn)行驗證，并提高使用相關(guān)性和更新技術(shù)。這些研究顯示了幾何動態(tài)不穩(wěn)定性的產(chǎn)生原因。此模型的優(yōu)點(diǎn)是它的簡單性，但也是有限的，因為機(jī)器是由幾個假設(shè)的無限元作為機(jī)床的剛性部件，磨削砂輪和砂輪頭，所以它不能充分地模擬工件切割點(diǎn)和砂輪的接觸點(diǎn)之間的力傳遞的路徑。 該模型準(zhǔn)確地預(yù)測了機(jī)器的不同元件的彈性慣量及其屬性。 通過 LMS CadaX 軟件的分析得到頻響函數(shù)的分析數(shù)據(jù)，在所需頻率范圍內(nèi)獲得 10 個自然頻率模式的形狀和阻尼因子。在此表中，由于開發(fā)這項工作的重要性，已經(jīng)強(qiáng)調(diào)四個值相對應(yīng)的 MAC 應(yīng)該盡可能多的配對模式的形狀。關(guān)節(jié)有很多不確定性，使精確建模變得十分困難。在預(yù)測的動態(tài)響應(yīng)機(jī)的操作條件下，分別觀察不同組件的實際行為。動態(tài)不穩(wěn)定性源于再生過程和動態(tài)結(jié)構(gòu)的相互作用。模擬與加工測試獲得的結(jié)果相比之后，它被證明模型可以準(zhǔn)確地預(yù)測無心磨床的動態(tài)行為，特別是關(guān)于振動。值此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x，并感謝同組同學(xué)對我的合作和支持。在蝸輪蝸桿的設(shè)計方面，選擇了合理的蝸輪蝸桿尺寸，同時對蝸桿軸以及蝸輪主軸的疲勞強(qiáng)度校核和剛度校核。 根據(jù)其不同的排列和結(jié)構(gòu) ,形成多種規(guī)格的金屬筆 ,以適應(yīng)不同磨床的砂輪修整。 關(guān)于潤滑方法，對于載荷不大 、導(dǎo)軌面較窄的精密儀器導(dǎo)軌，通常只需直接在導(dǎo)軌上定期地用手加油即可，導(dǎo)軌面也不必開出油溝。這主要是潤滑油的分子吸附在導(dǎo)軌接觸表面，形成厚度約為 ～ 的一層極薄的油膜，從而阻止或減少導(dǎo)軌面間直接接觸的緣故。 圖 本課題修整器導(dǎo)軌設(shè)計方案 目前導(dǎo)軌常用的材料有鑄鐵、鋼、非鐵金屬、和塑料等。 (2)椎面環(huán)形導(dǎo)軌 :可以承受一定徑向載荷，工藝性差。低速運(yùn)動的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導(dǎo)軌的剛度等有關(guān)。根據(jù)導(dǎo)軌的設(shè)計要求 —— 導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等來設(shè)計 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形狀。 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計 本機(jī)床的液壓系統(tǒng)只用于修整磨削輪和導(dǎo)輪時修整的往復(fù)運(yùn)動，及工件橫進(jìn)給磨削時的推料動作。 （ 3） 小型化、輕量化：隨著 機(jī)電一體化系統(tǒng)精密化、高速化的發(fā)展，必然要求其傳動機(jī)構(gòu)小型輕量化，以提高運(yùn)動靈敏度、減小沖擊、降低能耗。其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。圓錐滾子軸承能夠承受一個方向的軸向載荷，能夠限制軸或外殼一個方向的軸向位移。雙支座的蝸桿軸系簡化為鉸鏈雙支點(diǎn)梁，如圖 所示。 39。 39。 39。39。 39。 綜合考慮，在本機(jī)構(gòu)中蝸桿采用 45 碳鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度在 45~55HRC，蝸輪采用灰鑄鐵 HT150。 （ 5）帶裝入輪槽前，應(yīng)先調(diào)小中心距，不得強(qiáng)行撬入。 大帶輪的基準(zhǔn)直徑為 95mm，外徑為 100mm，底徑為 80mm。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 3） 計算大帶輪的基準(zhǔn) 直徑 21 68 i d m m m m? ? ? ? ?????????????????（ ） 根據(jù) [2]表 88，圓整為 2d =95