【導(dǎo)讀】近年來(lái)，我國(guó)的石材工業(yè)得到了迅猛發(fā)展。從國(guó)產(chǎn)石材的品種增多，石材品質(zhì)。業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力逐步增強(qiáng)。與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平差距逐步縮小，尤其是一。些新開發(fā)的優(yōu)質(zhì)石材品種，越來(lái)越引起國(guó)外石材同行的青睞。況看，進(jìn)口荒料比例在增多，成品在減少，出口成品比重在增加。這說(shuō)明我國(guó)石材業(yè)已從粗放的原始生產(chǎn)向技術(shù)含量大，產(chǎn)品增值率高的。投入資金的比例與整個(gè)行業(yè)的發(fā)展極不協(xié)調(diào)。一項(xiàng)非常重要而艱巨的任務(wù)。鋸切工藝參數(shù)可在一定范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，連桿行程實(shí)現(xiàn)不停機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償。鋼砂而采用鑲焊金剛石繞結(jié)塊為刀頭的鋸條。金剛石刀頭的鋸條目前還不能用于鋸切花崗石等較硬的石材。鋸的鋸條作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，致使金剛石燒結(jié)塊刀頭上的金剛石粒后部無(wú)法形成。有效地支承較大重量的圓鋸片沿空間垂直平面進(jìn)行鋸切。雖然圓鋸片的鋸切線速度高達(dá)。目前生產(chǎn)板材的先進(jìn)的多片式金剛石圓盤鋸使用的圓鋸片最大直徑。數(shù)控金剛石串珠鋸是使用柔性刀具加工異型石材制品

　　

【正文】 量通過(guò)小車直接傳到地面，軸并不承受載荷，因此不用對(duì)此軸進(jìn)行校核。并且 d4段上的兩軸承只是起到對(duì)軸 進(jìn)行定位的作用，本身隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)比較低，因此也不需要進(jìn)行校核。 ②推力求軸承的校核： 由于小車載著石球荒料，其轉(zhuǎn)速很慢，在這些情況下，如果滾動(dòng)接觸面上的接觸應(yīng)力過(guò)大，將產(chǎn)生永久性的過(guò)大的凹坑（即材料表面發(fā)生了不允許的永久變形）才是軸承的失效形式。所以，這時(shí)應(yīng)按靜強(qiáng)度來(lái)校核軸承，為此，必須對(duì)所選軸承規(guī)定不能超過(guò)外載荷界限 Co≥ So179。 Po Po=， So 取 3 ， Co*=3 179。 = 所選軸承 51420 GB/T30195， Co=1080kN＞ Co= 所以 ， 合適。 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 由于帶傳動(dòng)的主要失效形式即為打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)為：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命 [7]。此設(shè)計(jì)計(jì)算可以參考前面主軸上帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。 ㈠ 確定計(jì)算功率 Pca： 計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率 P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短等因素的影響而確定。即 Pca=Ka178。 P 選 Ka=（軟啟動(dòng)），每天工作 8 小時(shí)， P= 則 Pca=179。 = ㈡ 選帶型： 根據(jù)計(jì)算功率 Pca= 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n=710m/min，選 A 型帶。 ㈢ 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 Dd1和 Dd2 ①初定帶輪的基準(zhǔn)直徑 Dd1 根據(jù)帶型，選取 Dd1=75≥ Dmin=75mm（考慮到傳動(dòng)比較大，使得大帶輪直小型石柱石球數(shù)控加工機(jī)機(jī)床部分的設(shè)計(jì) 38 徑大，則取小帶輪直徑小一些）。 ②驗(yàn)算帶速 V： smnDv d /1 0 0060 111 ?? ??????＜ 30m/s 所以 ,可以 ③計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 Dd2： Dd2=i179。 Dd1=6179。 75=450mm 按 V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表 8— 7[24]， Dd2取值 450mm。 ④ 確定中心矩 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld： 此中心距未給出，可根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距 ao： （ Dd1 + Dd2）＜ ao＜ 2（ Dd1 + Dd2） （ 75+450）＜ ao＜ 2（ 75+450） ＜ ao＜ 1050 由于此傳動(dòng)要放到小車的平臺(tái)上，應(yīng)盡量選者小的尺寸，則取中心矩取 ao=400mm。 根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L`d， 0212120 4 )()(22 aDDDDaL ddddd、 ???????? ? 4004 )75450()75450( 2? ??????? = 根據(jù)計(jì)算 L`d，選取和 L`d 相近的 V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld Ld=1800mm。再根據(jù) Ld 來(lái)計(jì)算實(shí)際中心距，由于 V 帶傳定的中心距 一般可以調(diào)整，故可以采用下式作近似計(jì)算：即 mmLLaa d、d 4442 7 1 21 8 0 040020 ??????? 考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力（如帶伸長(zhǎng)而松弛后的張緊）的需要，中心矩的變動(dòng)范圍為： amin=a－ =444－ 179。 1800=417mm amax=a+=444+179。 1800=498mm ⑤ 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 a1： 對(duì)包角的要求，應(yīng)該保證： 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 ?? 0 221 ???? dd DDa ??? 75450180 ?????? 所以 , 可行。 ⑥ 確定帶的根數(shù) Z： 10 )( KKPPPZaca ????? 其中： Po— 單根帶的基本額定功率取值： ； ΔP— 計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根帶額定功率的增量取值： kW； Ka— 考慮包角不同使得影響系數(shù)取值： ； Kl— 考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的影響系數(shù)取值： ； 則： Z= 9 ).0(0 .4 2 ???= 所以選定 Z=5 根 確定 Z=5 根；小于 10 根，可以使得 V 帶受力相對(duì)均勻，所以所選帶參數(shù)合理。 ⑦ 確定帶的預(yù)緊力 Fo： 根據(jù)公式，并考慮離心力的不利影響時(shí)，單根帶所需的預(yù)緊力為： 2ca0 )(Z P5 00 VqKVFa ?????? ) ( 2 ??????? ⑧ 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力，壓軸力 Fp： 為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定帶傳動(dòng)作用在軸上的力 Fp。如果不考慮帶的兩邊的拉力差，則壓軸力可以近似的按代的兩邊的預(yù)緊力 Fo 的合力來(lái)計(jì)算。即 Fp=2179。 Z179。 Fo179。 sin21α =2179。 5179。 179。 sin ? = 小型石柱石球數(shù)控加工機(jī)機(jī)床部分的設(shè)計(jì) 40 帶輪的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) V帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力； 質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 主動(dòng)輪 的設(shè)計(jì) 由于小帶輪直徑較小，所以，采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)，材料選用 HT150。 由已選電動(dòng)機(jī)型號(hào)尺寸， 結(jié)構(gòu)如圖 53， 其輸出軸直徑為 38mm，則：D1=38mm。 圖 53 主動(dòng) 輪 Driving wheel bd1=； ha1= mm； hf1= mm； e1=15 mm； f1=10mm (表 12110) [21] B1=（ Z－ 1）179。 e1+2179。 f 1=（ 5－ 1）179。 15+2179。 10=80mm； 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 da1=dd1+2179。 ha1=75＋ 2179。 =； 輪槽角α取值： 38176。 從動(dòng)輪 的 設(shè)計(jì) 從動(dòng)輪直徑比較大，采用腹板式結(jié)構(gòu)，材料選用 HT150 其與所選減速器軸相聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)如圖 54 所示，減速器軸輸出軸直徑為 48mm，結(jié)構(gòu)尺寸選擇為D2=48mm。 圖 54 從 動(dòng) 輪 Drived wheel bd2=10mm； ha2=； hf2=； e2=15mm； f2= 10mm B2=(Z－ 1)179。 e2+2179。 f2=（ 51）179。 15+2179。 10=80mm ??? a2d2a2 2hdd 450+= 輪槽角α 取 38176。 小型石柱石球數(shù)控加工機(jī)機(jī)床部分的設(shè)計(jì) 42 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 在中間平面上，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)及相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動(dòng)。故在設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，均取中間平面上的參數(shù)（如模數(shù)，壓力角等）和尺寸（如齒頂圓，分度圓等）為基準(zhǔn)，并沿用齒輪傳動(dòng)的計(jì)算關(guān)系。 選擇蝸桿傳動(dòng)類型：根據(jù) GB/T 10089— 1988 推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI）。 選擇材料：此次設(shè)計(jì)中，蝸桿采用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，其硬度為 220～ 300HBS，由于傳動(dòng)速度很慢，則蝸輪材料用鋁青銅，砂模鑄造， [δF]=80 Mpa。 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)的選擇 ①模數(shù) m和壓力角 α： 和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸也以模數(shù)為主要設(shè)計(jì)參數(shù)，蝸桿和蝸輪嚙合時(shí)，在中間平面上，蝸桿的軸面模數(shù)，壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)，壓力角相等，即 : ma1=mt2=m， 取系列值 m=， ZI 蝸桿軸向壓力角 α為標(biāo) 準(zhǔn)值 20176。 ②蝸桿分度圓直徑 d1： 在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與配對(duì)蝸桿的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣尺寸的蝸輪滾刀來(lái)加工與其 配對(duì)的蝸輪。對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑 d1，而把 q= md1 叫蝸桿直徑系數(shù)。 d1 和 q 已有了標(biāo)準(zhǔn)值，選取d1=， q=。 ③蝸桿頭數(shù) Z1： 蝸桿頭數(shù) Z1可以根據(jù)要求的傳動(dòng)比，和效率來(lái)選定。單頭蝸桿效率低，但是傳動(dòng)比相對(duì)大，因此，我們選用單頭蝸桿。 ④導(dǎo)程角 ζ： 蝸桿的直徑系數(shù) q 和頭數(shù) Z1 選定后，蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角ζ也就確定了： tanζ=qZ1= ， 即 ζ=176。 ⑤蝸桿齒數(shù) Z2： 蝸輪齒數(shù)主要根據(jù)傳動(dòng)比來(lái)確定。為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時(shí)產(chǎn)生根青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 切與干涉，理論上應(yīng)該使 Z2min≥ 17。 確定蝸桿齒數(shù)： Z2=iZ1=1461=146 ⑥蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距 a： 蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距為： a=21（ d1+ d2） =21 （ q+ Z2） m=21（ + 219） = 圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸和參數(shù) 蝸輪軸向齒距 pa： pa=πm=＝ ； 蝸輪導(dǎo)程 pz： pz=πmZ1=1＝ ； 蝸桿分度圓直徑 d1： d1=mq==； 蝸桿齒頂圓直徑 da1： da1=d1+2ha1=d1+2ham＝ +21=； 蝸桿齒根圓直徑 df1 ： df1=d1 － 2hf1= d1 － 2（ h*am+c ） =d1 － 2（ h*am+mc*） =－ 2（ 1+） =； 頂隙： c= mc*==； 蝸桿齒寬 b1： b1≥（ 11+Z2） =（ 11+146） = 80mm； 變位系數(shù) X2： X2= 21 ?? ????m dd－ ； 蝸輪齒頂高 ha2： ha2=m（ h*a+ X2） =（ 1+0） =； 蝸輪喉圓直徑 da2： da2=d2+2ha2=+=； 蝸輪齒根高 hf2： h=m（ h*a－ X2+ c*） = （ 1－ 0+） =； 蝸輪齒根圓直徑 df2： df2= d－ 2hf2=－ 2＝ ； 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2： rg2=a－ 21 d a2=－ 21 =； 蝸輪齒寬 b2： b2選取 20mm； 蝸輪齒寬角 θ： θ=2arcsin（12db ） =2arcsin（12db ） =176。； 蝸桿軸向齒厚 Sa： Sa=21 πm= 21 =； 蝸桿法向齒厚 Sn： Sn= Sacosζ=176。 =； 蝸輪齒厚 St： St 取值 8mm； 蝸桿節(jié)圓直徑 d1＇： d1＇ = m(q+2X2)= (+20)=； 蝸輪節(jié)圓直徑 d2＇： d2＇ = d2=； 小型石柱石球數(shù)控加工機(jī)機(jī)床部分的設(shè)計(jì) 44 蝸輪頂圓直徑 de2： de2≤ da2＋ 2m＝ ＋ 2＝ 取值 470mm； 蝸輪寬度 B： Be2≤ =。取值 30mm。 25 2542 3022 23 232930 121481442564721412079345圖 55蝸桿軸 Worm shaft 蝸桿傳動(dòng)承載能力的的計(jì)算 和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的失效形式也有點(diǎn)蝕（齒面接觸疲勞破壞），齒根折斷，齒面膠合及過(guò)度磨損等。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋齒部分的強(qiáng)度總高于蝸輪輪齒的強(qiáng)度，所以，以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。因此，一般只對(duì)蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力的計(jì)算。由于蝸桿與蝸輪齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)，從而增加了，產(chǎn)生膠合和磨損失效的可能性，尤其在某些條件下（如潤(rùn)滑不良），蝸桿傳動(dòng)因齒面膠合而失效的可能性更大。因此，蝸桿傳動(dòng)的承載能力往往受到抗膠合能力的限制。 在開式傳動(dòng)中多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，因此，應(yīng)保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為開式傳動(dòng)的主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況，多發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開式傳青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 動(dòng)中。因此，這種計(jì)算是必須進(jìn)行的。蝸輪齒根的彎曲應(yīng)力滿足： δF=mdd 21 ?? ??179。 YF2179。 YB≤ [δF] 其中 ： δF為蝸輪齒根彎曲應(yīng)力，單位為 Mpa； K 載荷系數(shù)， K=KAK BK V， KA 為使用系數(shù)； KB為齒向載荷分布系數(shù)，當(dāng)蝸桿傳動(dòng)在平穩(wěn)的載荷下工作時(shí)，載荷分布不均現(xiàn)象將由于工作表面良好的磨合而得到改善，此時(shí)可取 1； KV為動(dòng)載系數(shù)，由于蝸桿傳動(dòng)一般較平穩(wěn)，動(dòng)載荷比齒輪傳動(dòng)的小得多，故 KV可選值為 1。 K=KAK BK V＝ 111＝ 1 T=FL＝ 1831000＝ 183000Nmm； d1= d2= m=； YB為螺旋角影響系數(shù)， YB=1－ ?140ξ =1－ ?? =； YF2為蝸輪齒形系數(shù)，選 ； [δF]為蝸輪的許用彎曲應(yīng)力，單位為 Mpa；鑄鋁鐵青銅，砂模鑄造為 80 Mpa； δF= ?? ?? = Mpa≤ [δF]=80 Mpa； 合適 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿為傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從 GB/T 10089— 1988 圓柱蝸桿，蝸輪精度中選擇 8 級(jí)精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)注為 8f， GB/T 10089— 1988。 此次設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿傳動(dòng)為開式，不用熱平衡核算。 小型石柱石球數(shù)控加工機(jī)機(jī)床部分的設(shè)計(jì) 46 6 結(jié)論 本文進(jìn)行 了石柱石球數(shù)控加工機(jī)床部分的設(shè)計(jì)，主要包括機(jī)架部分，機(jī)頭的部分及載球工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)其中的需要校核的零部件進(jìn)行校核，以滿足其使用功能。 本設(shè)計(jì)的加工流程是石球毛坯安裝于可旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，兩維方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由橫梁的水平運(yùn)動(dòng)和沿立柱的垂直運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，可使安裝于橫梁上的鋸片完成球面的加工運(yùn)動(dòng)。 機(jī)頭部分主要是電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)鋸片主軸旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到切割加工的目的，這里主要是電動(dòng)機(jī)的選擇及鋸片主軸的轉(zhuǎn)速的確定，確定電動(dòng)機(jī)和主軸轉(zhuǎn)速以后，求出傳動(dòng)比，然后