【正文】 參 考 文 獻[1] 顏少平，李松玲，螺旋槳數(shù)控加工技術(shù)研究[J].機電設(shè)備2005年第2期.[2] 李代建，吳建強，船用螺旋槳葉片砂帶磨削精度分析[J].重慶大學(xué)， . [3] 陳廉清，俞利鋒，砂帶磨削及其機床設(shè)計[J].機床與液壓，1998.[4] 張仲生，砂帶磨床的生產(chǎn)概況和發(fā)展方向[J]，山西機械，2001年第4期[5] 趙伯民，現(xiàn)代磨削技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，[6] 謝國如，砂帶磨削及其應(yīng)用研究[J].精密制造與自動化，2004年第4期.[7] 周興文，國外砂帶磨床生產(chǎn)概況和發(fā)展趨勢[J].機床，1980年第3期[8] HIDEHIKO，Adaptive Control in Belt Grinding[J]. 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陳天富，馮賢貴，材料力學(xué)[M].重慶大學(xué)出版社。因為有他們，我才能夠順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計。首先要感謝的是黃云導(dǎo)師，給了我一個這么好的課題，鍛煉了我獨立自主學(xué)習(xí)的能力；然后感謝王亞杰師兄在畢業(yè)設(shè)計初期給我的指導(dǎo)，也非常感謝陳永勝師兄在我設(shè)計過程中，細(xì)心、不厭其煩地對我講解螺旋槳葉片數(shù)控砂帶磨床的各功能部件、運動方式、機床結(jié)構(gòu)形式等知識，使我對螺旋槳數(shù)控砂帶磨床的設(shè)計思路更加清晰，使我受益頗多。當(dāng)然在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己在很多知識方面的欠缺，通過上圖書館以及網(wǎng)上查詢相關(guān)技術(shù)資料，積極與同學(xué)討論自己理解不到位的一些問題，以及到工廠（三磨海達(dá)公司）觀看螺旋槳砂帶磨床實物等等，不僅增長了自己的知識，而且鍛煉了自己快速查閱相關(guān)文獻的能力，以及與同學(xué)相互溝通的能力。但是也深知在砂帶磨床的理論研究以及機床制造方面，我國跟發(fā)達(dá)國家還存在著一定的差距，這是我們必須正視的現(xiàn)實，因此我們必須在這方面加大投資，促進人才的培養(yǎng)，爭取盡快迎頭趕上進而超越他們。加深了我對磨床特別是砂帶磨床的了解，使我明白了砂帶磨床優(yōu)異的加工性能及其廣泛的應(yīng)用范圍。直至所有的零部件功能都得到了驗算之后，再通過三維軟件solidworks將裝配而成的螺旋槳數(shù)控砂帶磨床模型轉(zhuǎn)化成二維工程圖，結(jié)合以前所學(xué)的機械制圖知識，將二維工程圖繪制完成，最后再依據(jù)整個的設(shè)計要求整理畢業(yè)設(shè)計說明書。從畢業(yè)設(shè)計選題開始，我就有意識的搜集與螺旋槳葉片加工相關(guān)的一些文獻資料，在畢業(yè)設(shè)計過程中通過多次到三磨海達(dá)公司參觀螺旋槳砂帶磨床實物，使我心里更加明確我要設(shè)計的是什么，側(cè)重點是哪里。通過結(jié)合數(shù)控技術(shù)，已經(jīng)完全符合螺旋槳葉片的加工要求。同時接觸輪支撐板也采用浮動氣缸，使接觸輪能夠更大限度的與螺旋槳葉片表面貼合在一起，能夠有效的增加砂帶和螺旋槳葉片的接觸面積，提高螺旋槳葉片的加工效率，也使砂帶的使用壽命更長。磨頭機構(gòu)作為最關(guān)鍵的機床機構(gòu)，它的精度決定了整個磨床的加工精度，因此在設(shè)計上一點也不能馬虎大意。在砂帶磨床加工工件過程中，支撐機構(gòu)也起到了穩(wěn)定可靠的作用，它使磨頭機構(gòu)平穩(wěn)的工作，而不會因為外界的干擾而產(chǎn)生顫動，以及一些不必要的位移，從而能夠順利的加工出符合加工精度要求的螺旋槳葉片。總的說來，本螺旋槳數(shù)控砂帶磨床主要可分為三部分：磨頭機構(gòu)，滾珠絲桿副和直線導(dǎo)軌組成的進給結(jié)構(gòu)，機床立柱、橫梁等基本部件組成的支撐機構(gòu)。最后通過計算得出實際圓周力為：Ffo=1311N5 螺旋槳砂帶磨床總體三維建模通過綜合整理前文查詢所得的相關(guān)文獻及其數(shù)據(jù)，利用solidworks進行三維建模。由此可見，欲使砂帶能保持正常磨削而不打滑，必須 FfFt。此時砂帶兩邊的張力發(fā)生變化，分別為FF2。當(dāng)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動輪對砂帶的作用力為Ff（有效圓周力）?？紤]到機床的總體布局，本設(shè)計中將采用后一種方式，即接觸輪不做驅(qū)動輪的形式。故齒根彎曲疲勞強度足夠。因此 = 8） 校核齒根彎曲疲勞強度[18]有 =。④應(yīng)力修正系數(shù)。③壽命系數(shù)。②安全系數(shù)。由公式422計算 。 重合度系數(shù) =。6） 重合度系數(shù)。5） 齒根應(yīng)力修正系數(shù)。4） 齒形系數(shù)。3） 動載系數(shù)。2） 齒向載荷系數(shù)。由公式1） 有前面可知使用系數(shù)。由公式417計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60ant，式中a=1，n=。由表48取=。6）確定許用接觸應(yīng)力。5）齒向載荷分布系數(shù)。4）動載系數(shù)。3）使用系數(shù)。2）節(jié)點區(qū)域系數(shù)。3. 校核齒面接觸疲勞強度由公式1） 彈性系數(shù)。⑥齒寬b。 =45 =90=45 ⑤錐距R。 =630=180。m= ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=6。取=30，==30。6） 初算錐齒輪分度圓直徑 7） 初步確定主要參數(shù)。查圖47得MPa。3） 齒輪的許用接觸應(yīng)力，MPa。由公式 1） 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。齒輪的材料均采用40Cr調(diào)質(zhì)處理，HBW=270。因此對齒輪的設(shè)計和校核就格外重要，以下就是對錐齒輪的設(shè)計和校核的具體步驟[17]。伺服電機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動，通過錐齒輪變向后帶動磨頭機構(gòu)作小幅度的回轉(zhuǎn)擺動，由于螺旋槳葉片由扭曲的空間曲面組成，回轉(zhuǎn)擺動的速度要保持磨頭能夠始終與螺旋槳葉片表面相切，根據(jù)對螺旋槳葉片加工的具體情況可知平均速度。螺旋槳砂帶磨床中主運動由三相異步電動機提供動力，而橫向和縱向進給運動以及繞橫向小幅度回轉(zhuǎn)擺動均需要通過伺服電機得以實現(xiàn)，由于伺服電機能夠根據(jù)砂帶磨床對螺旋槳加工的需求提供相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值，因此只要選擇好功率匹配的伺服電機就能實現(xiàn)砂帶磨床磨頭繞橫向小幅度回轉(zhuǎn)擺動加工的要求。而本設(shè)計中a=176。計算包角不得小于許用包角值[a]，即 a≥[a]這在磨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計時非常重要。由于包角的大小影響砂帶的傳載能力，包角越大，傳載能力越強，一般來說包角越大越好。+[(DD2)60176。由于接觸輪與張緊輪的直徑都已經(jīng)確定，又選定砂帶型號，即已知：D=80mm、D1=100mm、L=850mm。因此選擇合理的砂帶尺寸對整個磨床的設(shè)計意義重大。尺寸越長，磨頭機構(gòu)中的相關(guān)部件也易于布置，但當(dāng)砂帶尺寸過大時，就會由于載荷變化引起砂帶煽動及機床空間尺寸過大。由于在砂帶磨床對船用螺旋槳葉片的加工過程中，葉片型面變化較大，比較適合采用自動張緊機構(gòu)，本設(shè)計中采用的是張緊氣缸自動張緊裝置，可保證砂帶以能夠保持恒定的張力對螺旋槳葉片進行磨削作業(yè)[16]。周期性張緊多采用螺紋和渦輪副等方法實現(xiàn)張緊。張緊方式有內(nèi)部張緊（張緊輪壓在砂帶背面）與外部張緊（張緊輪壓在砂帶砂面）兩類，本設(shè)計中采用的是前者內(nèi)部張緊。 張緊機構(gòu)為使砂帶磨頭正常傳遞動力，使砂帶正常磨削，砂帶必須始終保持張緊。張緊力的選擇應(yīng)考慮接觸輪的軟硬程度和砂帶的延伸變形。綜上，張緊輪直徑D2=100mm。同時為了磨削性能的抱枕，必須讓砂帶有一定的包角，所以張緊輪直徑D2應(yīng)該大于接觸輪直徑D。張緊輪與砂帶寬度一致，即，其目的在于啟動時砂帶可能稍有橫向移動而不會磨壞其他磨頭附件。 圖 張緊輪的凸弧表面中凸高度值（H）不能過大，否則會引起砂帶振動及受力不均并使砂帶中部損傷。為使砂帶定心，張緊輪和驅(qū)動輪外圓都要求作成中凸弧形。在一定范圍內(nèi)，張緊輪直徑越大，導(dǎo)向控制越靈敏。對接觸輪的三維建模效果圖如下： 圖 接觸輪三維建模圖 張緊輪設(shè)計砂帶必須在一定張緊力作用下才能正常工作，張緊機構(gòu)產(chǎn)生的張緊力通過張緊輪使砂帶得以張緊，并在驅(qū)動輪作用下帶動砂帶進行磨削，張緊輪不但起著張緊砂帶的作用，還在一定程度上起著導(dǎo)向的作用，使砂帶不致偏離接觸輪。接觸輪越光滑，粗糙度越小，加工的工件的表面質(zhì)量就越好，就越能達(dá)到的預(yù)期的效果。針對船用螺旋槳葉片這種復(fù)雜扭曲的空間型面，工件外形變化比較復(fù)雜，且對表面質(zhì)量精度要求也很高的情況，采用硬接觸輪根本不能取得理想的加工表面，綜合分析可知在螺旋槳砂帶磨削中須采用軟接觸輪，通過它再結(jié)合細(xì)粒度的砂帶，能取得更小的磨削量和更光滑的表面。軟接觸輪的特點是磨粒上承受的壓力較小，降低了砂帶磨削力，能較好的適應(yīng)工件外形。接觸輪越軟，接觸長度越長。圖 由于接觸輪表面有不同的包覆材料，如橡膠、塑料、金屬和棉質(zhì)材料。但是如果接觸輪直徑過小，砂帶本身受到的彎曲應(yīng)力將急劇增大，同時粘接在砂帶上的磨粒也會由于繞曲過度而極易脫落，這將嚴(yán)重影響砂帶的使用壽命。一般的車、銑等工序的切向分力是法向風(fēng)力的23倍；而因為砂帶磨削深度和進給量均很小，而磨粒的切削刃鈍圓半徑較大且為負(fù)前角切削的緣故，砂帶磨削的情況正好相反，經(jīng)實驗研究表明，砂帶磨削時磨削分力的比例一般為：Ft/Fn= 本設(shè)計中，F(xiàn)t/Fn=，所以滿足這一規(guī)律，即說明各參數(shù)設(shè)定合適。一般來說，可以將磨削力分解成為法向和切向兩個方向的力，具體計算如下：已知：砂帶速度 Vs=20m/s，工件速度Vw=10r/min，砂帶寬度 B=37mm，有效磨削深度 =，比磨削能 Us=1100kg/mmmm。加上磨削力易于測量和控制，因此可以將磨削力用于診斷磨削狀態(tài)，作為適應(yīng)控制的評定參數(shù)。最后綜合運用各個運動的特點，通過數(shù)控技術(shù)最終實現(xiàn)對螺旋槳葉片加工過程。在C軸方向的轉(zhuǎn)動，由于轉(zhuǎn)動的速度很低，采用伺服電機與減速器配合傳動，再通過較大傳動比的直齒輪傳動實現(xiàn)。在X方向上，通過伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿做橫向運動，同時在橫梁上布置直線導(dǎo)軌實現(xiàn)直線運動，并在滾珠絲桿的兩端均裝有行程開關(guān)，在磨頭機構(gòu)運動到最大位移處時能夠自動斷電，起到很好的保護作用，有效的控制磨頭機構(gòu)在規(guī)定的行程內(nèi)做橫向直線進給運動，而不會產(chǎn)生重大的安全事故。由于螺旋槳葉片扭曲幅度一般較小,可省略砂帶在垂直平面內(nèi)繞Z軸的回轉(zhuǎn)擺動,只要合理控制砂帶的寬度,仍然能夠保證螺旋槳葉片型面的磨削精度加工要求。砂帶隨螺旋槳葉片磨削點法線方向變化的轉(zhuǎn)動,能充分保證砂帶始終保持在螺旋槳葉片空間曲面磨削點法線方向上進行磨削,可以極大的改善砂帶和螺旋槳葉片之間的磨削干涉,提高砂帶對螺旋槳葉片的磨削精度。因而對螺旋槳葉片的砂帶磨削運動實際上可看作是采用一把圓柱狀刀具對螺旋槳葉片空間扭曲型面進行掃描加工成型的過程[14]。伺服電機傳遞的旋轉(zhuǎn)運動通過錐齒輪實現(xiàn)變向，控制磨頭偏擺機構(gòu)根據(jù)螺旋槳特定的曲面變化進行相應(yīng)的改變，以保證砂帶能夠跟葉片的磨削點法線方向相切，避免不必要的干涉，提高磨削精