【正文】 面 H 內(nèi)的支座反力 1 2 1 / 2 7H H tF F F KN? ? ? ????????????????????（ ） 水平面 H 的彎矩 1 145 a HM L F N m? ? ? ? ? ? ??????? ?????????（ ） 沿垂平面 V 內(nèi)的支座反力 111235. 5 3 14522 862 290arvdF F LF K NL? ? ? ? ?? ? ? ?????????（ ） 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 27 1 1 2 3 86 44v r vF F F KN? ? ? ? ? ????????????????（ ） 垂直面 V 的彎矩計算 11221 4 5 0 . 0 4 4 6 . 3 81 4 5 0 . 0 8 6 1 2 . 4 7vvM F L N mM F L N m? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ????????????????（ ） （ 2）合成彎矩 Ma 2 2 2 2112 2 2 2221 0 .1 5 6 .3 8 1 1 .9 91 0 .1 5 1 2 .4 7 1 6 .0 8a H a va H a vM M M N mM M M N m? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??????????（ ） （ 3） 計算扭矩 T 1 35. 4 8522t dT F N m m? ? ? ? ? ?????????????????（ ） （ 4） 危險截面的當量彎矩 2 2 22 ( ) 1 6 . 0 8 ( 0 . 6 2 . 4 8 5 ) 1 6 . 1 5eaM M T N m?? ? ? ? ? ? ? ????????（ ） 13311 1 6 . 1 5 3 . 7 7 [ ] 6 00 . 1 0 . 1 0 . 0 3 5ee M M P ad?? ?? ? ? ? ? ?? ????????（ ） 故，蝸桿軸 符合設(shè)計要求。 窩輪軸的校核計算 分度圓直徑 90d mm? 轉(zhuǎn)矩 N m?? 切向 力 22 F KN?? 軸向力 21 F KN?? 徑向力 2 r1 =0 13rF F KN? . （ 2） 水 平平面 H 和沿垂平面 V 的支座反力 水平面 H 內(nèi)的支座反力 12 F K N?? 水平面 H 的彎矩 1 352 0. 175 61. 6H a HM L F N m? ? ? ? ? ? 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 沿垂平面 V 內(nèi)的支座反力 2224900 .1 4 0 .1 3 3 5 2220 . 0 7 42 7 0 4arvdF F LF K NL? ? ? ? ?? ? ? 3 2 4 0. 13 0. 07 4 0. 05 6v r vF F F KN? ? ? ? ? 垂直面 V 的彎矩計算 33443 5 2 0 .0 5 6 1 9 .7 1 23 5 2 0 .0 7 4 2 6 .0 4 8vvM F L N m mM F L N m m? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 2）合成彎矩 Ma 2 2 2 2332 2 2 2446 1 . 6 1 9 . 7 1 2 6 4 . 6 86 1 . 6 2 6 . 0 4 8 6 6 .8 8a H a va H a vM M M N m mM M M N m m? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 4） 計算扭矩 T 2 900 . 3 5 1 5 .7 522t dT F N m? ? ? ? ? ? （ 5） 危險截面的當量彎矩 2 2 24133( ) 6 6 .8 8 ( 0 . 6 1 5 . 7 5 ) 6 7 . 5 411 6 7 . 5 4 0 . 9 2 6 [ ] 6 00 . 1 0 . 1 0 . 0 9eaeeM M T N m mM M P ad??? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 故，蝸輪軸符合設(shè)計要求。 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。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。與角接觸球軸承相比、承載能力大，極限轉(zhuǎn)速低。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。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 圖 圓錐滾子軸承 導輪的轉(zhuǎn)速相對于砂輪來說是很低的，所以導輪主軸多數(shù)是用滑動軸承，如圖 所示，滑動軸承是在滑動摩擦下工作的軸承?；瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。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?；瑒虞S承應用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運轉(zhuǎn)部位。 圖 滑動軸承 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 30 4． 導輪架修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 修整器傳動機構(gòu)的設(shè)計 常用的機械傳動部件有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶、高速帶傳動以及各種非線性傳動部件等。其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此，它實質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器，其目的是使執(zhí)行元件與負載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。機械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響，特別是其傳動類型、傳動方式、傳動剛性以及傳動的可靠性對機電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速 響應性有重大影響。因此，應設(shè)計和選擇傳動間隙小、精度高、體積小重量輕、運動平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動部件。 隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，要求傳動系統(tǒng)不斷使用新的技術(shù)要求。具體講有三個方面： （ 1） 高速化：產(chǎn)品工作效率的高低，直接與機械傳動部分的運動速度相關(guān)。因此，機械傳動機構(gòu)應能適應高速運動的要求 。 （ 2） 精密化：對于某種特定的機電一體化產(chǎn)品來說，應根據(jù)其性能的需要提出適當?shù)木芏纫?，雖然不是越精密越好，但由于要適應產(chǎn)品的高定位精度等性能的要求，對機械傳動機構(gòu)的精密度要求也越來越高。 （ 3） 小型化、輕量化：隨著 機電一體化系統(tǒng)精密化、高速化的發(fā)展，必然要求其傳動機構(gòu)小型輕量化，以提高運動靈敏度、減小沖擊、降低能耗。為與電子部件的微型化相適應，也要盡可能做到使機械傳動部件短小輕薄化。 在本設(shè)計中，傳動機構(gòu)具有可分為傳動（ X）和進給（ Y）兩個方向 .上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 31 如圖 所示 導輪傳動（ X 向）進給（ Y 向）金剛石筆 圖 導輪修整器傳動示意圖 X 向傳動機構(gòu)的確定 （ 1） X向減速裝置的選擇 X向電動機輸出軸與絲杠軸線成 90176。夾角，傳動比大，而蝸桿傳動正好適用于交 錯軸間傳遞運動及動力，同時具有傳動比大、工作較平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)緊湊、可以自鎖等優(yōu)點，因此減速裝置選擇蝸輪蝸桿減速器。 （ 2） X向傳動元件的確定 X向跨度較大，要求系統(tǒng)剛度好，而滾珠絲杠有如下特點： ① 傳動效率高 效率高達 90%～ 95%，耗費的能量僅為滑動絲杠的 1/3。 ② 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，可滿足各種機械傳動要求，無爬行現(xiàn)象，始終保持運動的平穩(wěn)性和靈敏性。 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)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(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 向傳動機構(gòu)的確定 （ 1） Y向減速裝置的選擇 Y向傳動的特點是 : 電動機輸出軸與進給螺桿平行 .齒輪傳動較適合于平行軸間傳遞運動及動力 ,且具有以下特點 : 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 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。 （ 2） Y向傳動元件的確定 由于 Y向行程非常短，速度低，精度要求高，而滑動螺旋副有以下特點： ① 摩擦阻力大，傳動效率低（通常為 30%~60%） ② 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便 ③ 易于自鎖 ④ 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但低速或微調(diào)時可能出現(xiàn)爬行 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 33 ⑤ 螺紋有側(cè)向間隙，反向時有空行程，定位精度和軸向剛性較差（采用消隙機構(gòu)可提高定位精度），因此， Y向傳動元件選用滑動螺旋副。 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計 本機床的液壓系統(tǒng)只用于修整磨削輪和導輪時修整的往復運動，及工件橫進給磨削時的推料動作。 油箱放在床身內(nèi)，加油時可打開床身背門，并打開加油器蓋，可注入油。油箱清洗較方便，可單獨取出后清洗。 如圖 所示，油泵只在修整砂輪和導輪及橫進給磨削推料時才工作，工作壓力為 68 公斤 /厘米 2，操縱系 統(tǒng)分二組，各由操縱閥和節(jié)流閥組成分別操縱磨削輪修整器和導輪修整器往復運動，及休整速度的調(diào)節(jié)。橫進給磨削的推料動作，由電磁閥操縱，電磁閥的動作有裝在進給手柄上的撞桿及行程開關(guān)控制。 本機床液壓系統(tǒng)所用的油為 50℃ 時，運動黏度為 1723 厘拖，恩氏黏度為 ，如室溫低于 5℃ 時可加入 10%左右的 10 號機械油，以適當?shù)慕档推漯ざ取? 圖 液壓系統(tǒng)示意圖 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 34 修整器 導軌 設(shè)計 導軌的作用是當運動件沿著承導件作直線運動時，承導件上的 導軌 起支承和導向的作用，即支承運動件和保證運動件在外力（載荷及運動件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進行直線運動。在無心磨床的修整器上也應設(shè)計導軌。根據(jù)導軌的設(shè)計要求 —— 導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(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 導軌的結(jié)構(gòu)形狀。 修整器導軌的基本要求 ： （ 1）剛度：導軌受力變形會影響導軌的導向精度及部件之間的相對位置，因此要求導軌應有足夠的剛度。為減輕或平衡外力的影響，可采用加大導軌尺寸或添加輔助導軌的方法提高剛度。 （ 2）耐磨性：是指導軌在長期使用過程中能保持一定的導向精度。因?qū)к壴诠ぷ鬟^程中難免有所磨損，所以應力求減少磨損量，并在磨損后能自動補償或便于調(diào)整。 （ 3）導向精度：導向精度主要是指動導軌沿支承導軌運動的直線度和圓度。影響它的因素有：導軌的幾何精度、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 和靜壓導軌的油膜厚度、油膜剛度等。 （ 4）低速運動平穩(wěn)性：低速運動時，作為運動部件的動導軌易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。低速運動的平穩(wěn)性與導軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導軌的剛度等有關(guān)。 （ 5）疲勞和壓潰：導軌面由于過載或接觸應力不均勻而使導軌表面產(chǎn)生彈性變形，反復運行多次后就會形成疲勞點，呈塑性變形，表面形成上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 無心磨床導輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計 35 龜裂、剝落而出現(xiàn)凹坑，這種現(xiàn)象就是壓潰。疲勞和壓潰是滾動導軌失效的主要原因，為此應控制滾動導軌承受的最大載荷和受載的均勻性。 （ 6）結(jié)構(gòu)工藝性：設(shè)計導軌時，要注意到制造、調(diào)整和維修方便，力求結(jié)構(gòu)簡單， 工藝性及經(jīng)濟性好。 本課題修整器導軌選用滑動導軌。其特點是 結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便；未形成完全液體摩擦時低速易爬行?；瑒訉к壍慕孛嫘螤?、特點及應用有： (1)平面環(huán)形導軌 :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。適用于主軸定心的回轉(zhuǎn)運動導軌的機床，例如：立式車床，齒輪加工機床和平面磨床等。 (2)椎面環(huán)形導軌 :可以承受一定徑向載荷，工藝性差。目前用于花盤直徑小于 3m的立車和其他機床，有被平面環(huán)形導軌取代的趨勢 (3)V形面環(huán)形導軌 :可承受較大的徑 向力和一定的顛覆力矩，但工藝性差，既保證導軌的接觸又要保證導軌面與主軸同心是相當困難，有被平面環(huán)形導軌取代的趨勢，目前用于 3m以上的立車。 如表 所示， 常見的滑動導軌結(jié)構(gòu)的基本形式有三角形、矩形、燕尾形及圓形四種，每種又分為凸形和凹形兩類。凸形導軌不易積存切屑等