柴油機(jī)氣缸磨缸機(jī)設(shè)計【說明書+CAD】

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[5] 吳宗澤.機(jī)械課程設(shè)計手冊[S]. 北京:高教出版社，2003. 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 系主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計開題報告 設(shè) 計 題 目: 柴油機(jī)磨缸機(jī) 院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 機(jī)械08-13班 學(xué) 生 姓 名: 寇天廣 導(dǎo) 師 姓 名: 李洪智 開 題 時 間: 2012.3.19 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 一課題研究目的和意義 1目的 設(shè)計一臺維修柴油機(jī)專用的氣缸珩磨機(jī)，使柴油機(jī)的氣缸修理更接近于制造廠，進(jìn)一步提高修理質(zhì)量延長柴油機(jī)的使用壽命。 2意義 柴油機(jī)氣缸的修理質(zhì)量，直接影響其使用壽命。氣缸內(nèi)表面的珩磨處理，可以降低表面粗糙度，形成網(wǎng)狀條紋，有利于存儲潤滑油，從而延長使用壽命的重要方法，有廣泛的使用價值。 二文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析） 2.1柴油機(jī)磨缸機(jī)主要技術(shù)---珩磨發(fā)展史 二十年代初期，隨著內(nèi)燃發(fā)動機(jī)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，工人階級創(chuàng)造了一種用磨條磨削發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)表面的方法，這種方法就叫做珩磨。最初，珩磨工藝只是在汽車、船舶和航空發(fā)動機(jī)制造業(yè)中應(yīng)用。由于珩磨出來的零件表面質(zhì)量好，光潔度高，生產(chǎn)效率高，而且經(jīng)濟(jì)，所以很快就被人們推廣應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)的各個部門中去，成為比較先進(jìn)的表面光整加工方法之一。五十年代末期，人工合成金剛石的產(chǎn)量迅速增加，珩磨用的磨條，也采用了人工合成金剛石粉末來制造，所以，珩磨又稱為金剛珩磨。至此人們把絎磨工藝又推向了一個新的階段，它將進(jìn)一步得到更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 目前使用的柴油機(jī)內(nèi)缸磨床 2.2珩磨技術(shù) 缸孔平臺珩磨技術(shù)作為內(nèi)燃機(jī)缸孔或缸套精加工的一種工藝，初期主要用于高壓縮比的柴油機(jī)，近幾年有了進(jìn)一步的發(fā)展，在汽油機(jī)上也得到了廣泛的應(yīng)用。平臺珩磨技術(shù)可在缸孔或缸套表面形成一種特殊的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由具有儲油功能的深槽及深槽之間的微小支承平臺表面組成。這種表面結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 良好的表面耐磨性；良好的油膜儲存性；降低機(jī)油消耗；減少磨合時間（幾乎可省掉）。 2.2.1缸孔平臺珩磨的工藝過程 為形成平臺珩磨表面，在大批量生產(chǎn)時一般需要進(jìn)行粗珩、精珩、平臺珩磨三次珩磨，其作用分別是： （1）粗珩：預(yù)珩階段，主要是要形成幾何形狀正確的圓柱形孔和適合后續(xù)加工的基本表面粗糙度。 （2）精珩：基礎(chǔ)平臺珩磨階段，形成均勻的交叉網(wǎng)紋。 （3）平臺珩：平臺珩磨階段，形成平臺斷面。 要想獲得理想的表面平臺網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，對精珩和平臺珩的同軸度要求很高，因此將兩個階段合并成一次加工更為合理，通過設(shè)計成有雙進(jìn)給裝置和裝有精珩、平臺珩兩種珩磨條的珩磨頭，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾即可完成精珩和平臺珩，消除了重復(fù)定位誤差的影響，可以減輕前加工的壓力和對機(jī)床過高精度的要求。 加工后內(nèi)缸網(wǎng)狀 2.2.2平臺珩磨工藝中的關(guān)鍵問題 兩次珩磨還是三次珩磨 過去一般認(rèn)為兩次珩磨和三次珩磨均可實(shí)現(xiàn)平臺網(wǎng)紋的表面結(jié)構(gòu)。隨著工藝水平的提高，現(xiàn)在一般認(rèn)為只有采用三次珩磨，且精珩磨與平臺珩磨在同一工位上一次定位完成，才能獲得精確的平臺網(wǎng)紋表面結(jié)構(gòu)。 ?三次珩磨過程中，粗珩磨去除的余量為0.3-0.5mm，精珩磨去除的余量為0.2-0.3mm，平臺珩磨去除的余量為0.03-0.05mm。粗珩磨時主要去除余量，消除精鏜加工的刀痕，為珩磨網(wǎng)紋創(chuàng)造條件；精珩磨形成網(wǎng)紋深溝；平臺珩磨珩出平臺。 2.3珩磨工藝及其應(yīng)用 珩磨工藝是磨削加工的一種特殊形式，又是精加工中的一種高效加工方法。這種工藝是一種提高零件尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽車零部件的制造中應(yīng)用很廣泛。 2.3.1珩磨加工原理 珩磨是利用安裝于珩磨頭圓周上的一條或多條油石,由漲開機(jī)構(gòu)（有旋轉(zhuǎn)式和推進(jìn)式兩種）將油石沿徑向漲開, 使其壓向工件孔壁,以便產(chǎn)生一定的面接觸。同時使珩磨頭旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動,零件不動;或珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,工件往復(fù)運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)珩磨。 在大多數(shù)情況下,珩磨頭與機(jī)床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動的。這樣,加工時珩磨頭以工件孔壁作導(dǎo)向。因而加工精度受機(jī)床本身精度的影響較小,孔表面的形成基本上具有創(chuàng)制過程的特點(diǎn)。所謂創(chuàng)制過程是油石和孔壁相互對研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理類似兩塊平面運(yùn)動的平板相互對研而形成平面的原理。 珩磨時由于珩磨頭旋轉(zhuǎn)并往復(fù)運(yùn)動或珩磨頭旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)運(yùn)動,使加工面形成交叉螺旋線切削軌跡,而且在每一往復(fù)行程時間內(nèi)珩磨頭的轉(zhuǎn)數(shù)不是整數(shù), 因而兩次行程間,珩磨頭相對工件在周向錯開一定角度,這樣的運(yùn)動使珩磨頭上的每一個磨粒在孔壁上的運(yùn)動軌跡亦不會重復(fù)。此外,珩磨頭每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),油石與前一轉(zhuǎn)的切削軌跡在軸向上有一段重疊長度,使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻。這樣,在整個珩磨過程中,孔壁和油石面的每一點(diǎn)相互干涉的機(jī)會差不多相等。因此,隨著珩磨的進(jìn)行孔表面和油石表面不斷產(chǎn)生干涉點(diǎn),不斷將這些干涉點(diǎn)磨去并產(chǎn)生新的更多的干涉點(diǎn),又不斷磨去,使孔和油石表面接觸面積不斷增加,相互干涉的程度和切削作用不斷減弱,孔和油石的圓度和圓柱度也不斷提高,最后完成孔表面的創(chuàng)制過程。為了得到更好的圓柱度,在可能的情況下,珩磨中經(jīng)常使零件掉頭,或改變珩磨頭與工件軸向的相互位置。 2.3.2珩磨的切削過程 1)定壓進(jìn)給珩磨 定壓進(jìn)給中進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的壓力壓向孔壁,共分三個階段。 第一個階段是脫落切削階段,這種定壓珩磨,開始時由于孔壁粗糙,油石與孔壁接觸面積很小,接觸壓力大,孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接觸壓力大,加上切屑對油石粘結(jié)劑的磨耗,使磨粒與粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)度下降,因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落,油石面即露出新磨粒,此即油石自銳。 第二階段是破碎切削階段,隨著珩磨的進(jìn)行,孔表面越來越光,與油石接觸面積越來越大,單位面積的接觸壓力下降,切削效率降低。同時切下的切屑小而細(xì),這些切屑對粘結(jié)劑的磨耗也很小。因此,油石磨粒脫落很少,此時磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負(fù)荷很大,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。 第三階段為堵塞切削階段,繼續(xù)珩磨時油石和孔表面的接觸面積越來越大,極細(xì)的切屑堆積于油石與孔壁之間不易排除,造成油石堵塞, 變得很光滑。因此油石切削能力極低, 相當(dāng)于拋光。若繼續(xù)珩磨,油石堵塞嚴(yán)重而產(chǎn)生粘結(jié)性堵塞時,油石完全失去切削能力并嚴(yán)重發(fā)熱,孔的精度和表面粗糙度均會受到影響。此時應(yīng)盡快結(jié)束珩磨。 2)定量進(jìn)給珩磨 定量進(jìn)給珩磨時,進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的速度擴(kuò)張進(jìn)給,使磨粒強(qiáng)制性地切入工件。因此珩磨過程只存在脫落切削和破碎切削,不可能產(chǎn)生堵塞切削現(xiàn)象。因?yàn)楫?dāng)油石產(chǎn)生堵塞切削力下降時,進(jìn)給量大于實(shí)際磨削量,此時珩磨壓力增高,從而使磨粒脫落、破碎,切削作用增強(qiáng)。用此種方法珩磨時,為了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不進(jìn)給珩磨一定時間。 3)定壓--定量進(jìn)給珩磨 開始時以定壓進(jìn)給珩磨,當(dāng)油石進(jìn)入堵塞切削階段時,轉(zhuǎn)換為定量進(jìn)給珩磨,以提高效率。最后可用不進(jìn)給珩磨,提高孔的精度和表面粗糙度。 2.3.3珩磨加工特點(diǎn) 1）加工精度高 特別是一些中小型的通孔，其圓柱度可達(dá) 0.001mm 以內(nèi)。一些壁厚不均勻的零件,如連桿,其圓度能達(dá)到0.002mm。對于大孔(孔徑在200mm以上),圓度也可達(dá) 0.005mm,如果沒有環(huán)槽或徑向孔等,直線度達(dá)到0.01mm/1m以內(nèi)也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高,因?yàn)槟ハ鲿r支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外,會產(chǎn)生偏差,特別是小孔加工,磨削精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形狀精度,要想提高零件的位置精度,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面與軸線的垂直度(面板安裝在沖程托架上,調(diào)整使它與旋轉(zhuǎn)主軸垂直,零件靠在面板上加工即可)。 2)表面質(zhì)量好 缸孔圓柱度打到0.005，直徑尺寸打到-0.005—+0.005。表面為交叉網(wǎng)紋，有利于潤滑油的存儲及油膜的保持。有較高的表面支承率（孔與軸的實(shí)際接觸面積與兩者之間配合面積之比），因而能承受較大載荷，耐磨損，從而提高了產(chǎn)品的使用壽命。珩磨速度低（是磨削速度的幾十分之一），且油石與孔是面接觸，因此每一個磨粒的平均磨削壓力小，這樣珩磨時，工件的發(fā)熱量很小，工件表面幾乎無熱損傷和變質(zhì)層，變形小，珩磨加工面幾乎無嵌砂和擠壓硬質(zhì)層。 3）切削余量少 為達(dá)到圖紙所要求的精度，采用珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一種加工方法。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作為導(dǎo)向來切除工件多余的余量而達(dá)到工件所需的精度。珩磨時，珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐漸珩至需去除余量最少的地方。 2.3.4珩磨表面粗糙度達(dá)不到工藝要求的原因 一是珩磨油石，珩磨用量選擇不當(dāng)；珩磨前工序孔的表面質(zhì)量差；珩磨過程中沒有得到充分冷卻，是孔徑超差、珩磨表面粗糙度達(dá)不到工藝要求的主要原因。二是珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式、連接方式是否合理；加工用的工裝夾具使用是否得當(dāng)；珩磨前工序孔的形狀精度是否達(dá)到工藝要求，是影響圓度誤差超差、孔的直線度誤差超差的重要原因。 三設(shè)計內(nèi)容、擬解決的主要問題 3.1設(shè)計內(nèi)容 （1）柴油機(jī)磨缸機(jī)整機(jī)設(shè)計； （2）柴油機(jī)磨缸機(jī)主要受力零部件的尺寸設(shè)計和強(qiáng)度校核； （3）傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計和電機(jī)等選擇。 3.2擬解決的主要問題 （1）設(shè)計方案的確定； （2）電機(jī)的選型； （3）減速器的選擇。 四技術(shù)路線 柴油機(jī)磨缸機(jī)的組成及工作原理——方案對比及論證——柴油機(jī)磨缸機(jī)的加工范圍——柴油機(jī)磨缸機(jī)整體設(shè)計——柴油機(jī)磨缸機(jī)主要部件的受力計算——潤滑和密封。 五進(jìn)度安排 2011.2.28-2011.3.19 收集資料，查閱文獻(xiàn)，撰寫開題報告，翻譯英文文獻(xiàn)； 2011.3.20-2011.4.9 總體方案確定； 2011.4.10-2011.4.23 傳動系統(tǒng)設(shè)計； 2011.4.24-2011.5.7 裝備圖的繪制； 2011.5.8-2011.6.4 零件圖繪制； 2011.6.5-2011.6.17 撰寫設(shè)計說明書，整理材料，準(zhǔn)備答辯。 六主要參考文獻(xiàn) [1] 張鑫，張晉忠，薛宏榮，劉忠. 以珩代磨加工應(yīng)用 [J]. 金屬加工(冷加工), 2011.（05） [2] 李純松，李佩云，單永剛.立式珩磨機(jī)珩磨頭引入及進(jìn)給裝置[J]重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008.（11） [3] 孫美玲,趙宏德. 珩磨加工原理及其工藝參數(shù)的選擇[J]黑龍江科技信息, 2004, (01). 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By analyzed the status and trends of cylinder honing machine, modern honing technologies.(such as control technology, double expansive honing head’s manufacturing technology) and grinding accuracy of cylinder honing machine, the design program is put forward. To improve the quality and production efficiency of honing cylinder machine, reciprocating and rotating system of the spindle is analyzed and designed. Based on features of the system, hydraulic transmission program is decided. The speed of reciprocating movement and notation is adjusted to meet the requirement of the design. Key words: Diesel Engine Cylinder Grinder; Honing; Honing Spindle; Hydraulic Transmission; Grinding Precision II 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1課題背景及研究的意義 1 1.2珩磨技術(shù)及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3柴油機(jī)磨缸機(jī)的發(fā)展趨勢 3 1.4本課題研究的主要內(nèi)容 3 第2章 柴油機(jī)磨缸機(jī)本體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 4 2.1柴油機(jī)磨缸機(jī)的組成 4 2.1.1床身 4 2.1.2動力傳動系統(tǒng) 4 2.1.3工作機(jī)構(gòu) 4 2.1.4液壓系統(tǒng) 4 2.2柴油機(jī)磨缸機(jī)的工作原理 5 2.2.1珩磨軸往復(fù)運(yùn)動 5 2.2.2珩磨軸旋轉(zhuǎn)傳動 6 2.2.3橫拖板部分 6 2.2.4工作臺部分 6 2.2.5磨頭控制 7 2.3柴油機(jī)磨缸機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的確定 7 2.4傳動系統(tǒng)設(shè)計方案 8 2.5機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 8 2.6本章小結(jié) 9 第3章 柴油機(jī)磨缸機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 10 3.1電動機(jī)規(guī)格的選取 10 3.2帶傳動設(shè)計 10 3.3鏈傳動設(shè)計 13 3.3.1滾子鏈設(shè)計 14 3.3.2鏈輪設(shè)計 15 3.3.3鏈輪傳動的布置、張緊和潤滑 16 3.4本章小結(jié) 16 第4章 柴油機(jī)磨缸機(jī)主要零部件設(shè)計 17 4.1 軸的校核 17 4.1.1軸的材料選擇 17 4.1.2軸的設(shè)計 17 4.1.3軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的校核 18 4.1.4軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核 19 4.2鍵連接設(shè)計 20 4.3彈簧的選用 21 4.3.1彈簧的主要功用 21 4.3.2彈簧的類型 21 4.3.3彈簧的材料 21 4.4 機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 4.5 液壓缸的選取 22 4.6 本章小結(jié) 23 結(jié) 論 24 參考文獻(xiàn) 25 致 謝 26 第1章 緒 論 1.1課題背景及研究的意義 我國生產(chǎn)珩磨機(jī)的歷史還不太長，過去主要是仿照國外的樣機(jī)設(shè)計制造，從六十年代起，開始獨(dú)立設(shè)計自己的珩磨機(jī)床。現(xiàn)在自己設(shè)計的珩磨機(jī)床從數(shù)量和品種上已占國產(chǎn)珩磨機(jī)床的絕大多數(shù)，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已顯著增高，其主要性能（如加工精度，生產(chǎn)效率等）已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。 隨著珩磨技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)珩磨機(jī)床的公司和廠家也日趨增多，珩磨理論的研究也越來越深人。我國珩磨加工在汽車、拖拉機(jī)氣缸內(nèi)表和齒輪表面加工中應(yīng)用較早，但主要作為一種光飾加工使用，對精密小孔，珩磨的研究則起步較晚，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，越來越多的人認(rèn)識到珩磨是一種有效而經(jīng)濟(jì)的加工方法，已引起機(jī)械制造行業(yè)的重視。 伴隨國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益提高，我國的五金工具、醫(yī)療器械、餐具等行業(yè)的發(fā)展日新月異。汽車、火車、拖拉機(jī) 、航空等交通行業(yè)的機(jī)械鍛造工藝對設(shè)備的噸位、精度、可靠性及自動化程度提出了更高的要求，所以現(xiàn)代生產(chǎn)的柴油機(jī)磨缸機(jī)應(yīng)具有主軸旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動變速機(jī)構(gòu)、珩磨頭向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、短程區(qū)段磨削機(jī)構(gòu)和強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)。至于實(shí)現(xiàn)上述機(jī)構(gòu)的傳動方式，應(yīng)由生產(chǎn)廠家自行確定，以保證標(biāo)準(zhǔn)的最大自由度原則。但是，根據(jù)汽車保修機(jī)械的特點(diǎn)和汽車維修行業(yè)對保修機(jī)械的特殊要求，以及珩磨機(jī)的工作特點(diǎn)和珩磨工藝的發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動的無級調(diào)速，更能滿足現(xiàn)代珩磨業(yè)的需要，從而還可以提高珩磨質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 近年來，電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與機(jī)床技術(shù)相結(jié)合，強(qiáng)烈要求分析設(shè)計內(nèi)容完善化、目標(biāo)最優(yōu)化、使機(jī)床加工高速化、加工過程自動化和柔性化，并且具有高可靠性和良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究高精度、高質(zhì)量、高效率、自動化程度高、安全可靠的柴油機(jī)磨缸機(jī)對現(xiàn)代的機(jī)械加工行業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.2珩磨技術(shù)及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 珩磨是磨削加工的特殊形式，又是一種高效率的加工方法。它不僅能去除預(yù)留的加工余量，而且是一種提高工作尺寸、幾何形狀精度和表面光潔度的有效加工方法。珩磨的加工特點(diǎn)是：（1）加工精度高，工件經(jīng)珩磨后，尺寸精度、形位精度均能提高，表面粗糙度可打Ra0.8-Ra0.2m，有的甚至低于Ra0.025m.(2)表面質(zhì)量好，珩磨加工面具有交叉網(wǎng)紋，有利于潤滑油的貯存及油膜的保持，并有較高的表面支撐率（孔與軸的實(shí)際接觸面積與兩者間的配合面積之比），因而能承受較大的載荷，耐磨損，從而延長了受用壽命等。（3）加工范圍較廣，珩磨主要用于加工各種圓柱形孔（包括光孔、軸向或徑向間斷表面孔、通孔、盲孔和多臺階孔），還能加工圓錐孔、橢圓形孔等。 珩磨的加工原理是利用安裝與珩磨頭圓周上的若干條油石，由漲開機(jī)構(gòu)將油石徑向漲開，使其壓向工件孔壁以便產(chǎn)生一定的面接觸，同時使磨頭作旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動（工件不動），由此而實(shí)現(xiàn)對孔的低速磨削。影響工件珩磨精度的因素很多，但主要有三種：珩磨頭旋轉(zhuǎn)速度，油石的膨脹壓力，珩磨頭往復(fù)運(yùn)動速度。這三種因素合理的配合可以極大的提高工件的加工質(zhì)量，而以往珩磨件的加工精度主要取決于操作工人的技術(shù)水平，存在著很大的不確定性，這就限制了珩磨技術(shù)在更廣泛的場合應(yīng)用。 傳統(tǒng)的珩磨，即早期的珩磨實(shí)際上是采用一種摩擦工藝，最初生產(chǎn)珩磨頭裝于鉆床上進(jìn)行珩磨，來處理各種類型氣缸套的機(jī)械加工，以原孔中心為導(dǎo)向，砂條與工件間相對運(yùn)動來切削工件，即用來作最后光整加工，其切削量非常小，切削量最大0.15mm。因此對機(jī)床本身的精度要求較低，對控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)要求不是很高?，F(xiàn)代珩磨可定義為一種切削金屬的方法，實(shí)現(xiàn)尺寸、圓度、直線度、位置度、表面粗糙度的要求。珩磨作為一種萬能的孔加工方法，在粗珩工序采用大切削量的粗珩，最大切削量可達(dá)0.70-0.10mm。并可取消傳統(tǒng)的精鏜、精磨工序，具有安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、耐用、高效等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于加工氣缸套、油缸、齒輪內(nèi)孔、活塞銷孔、連桿孔、泵體缸孔、液壓閥孔、軸承孔、軸瓦等。 現(xiàn)代生產(chǎn)的珩磨機(jī)大量采用新的技術(shù)，如控制技術(shù)、雙膨脹珩磨頭制造技術(shù)、多種材質(zhì)的珩磨條的制造和使用、現(xiàn)代測量技術(shù)的使用等使得珩磨機(jī)的生產(chǎn)日新月異。特別是隨著現(xiàn)代珩磨工件的要求，對與之配套的刀具材料也提出了越來越高的要求，總體來說是由單一的油石向金剛石、剛玉、CBN、氮化物、碳化硅發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)大加工余量的切削。而在測量系統(tǒng)上，由傳統(tǒng)的手動量缸表測量到用機(jī)械塞規(guī)、空氣塞規(guī)、內(nèi)擂式測表，自動定時器、千分表設(shè)定頭、機(jī)械步進(jìn)頭AMIS測盤系統(tǒng)、電—機(jī)步進(jìn)頭MFSA測量系統(tǒng)等多種測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)珩磨過程的自動循環(huán)。 由上可知珩磨是一種高效、精密的加工工藝，它具有加工精度高，表面質(zhì)量好，加工范圍廣，切削余量小，糾孔能力強(qiáng)等特點(diǎn)，而且隨著珩磨工藝的技術(shù)成熟，可以預(yù)感到珩磨工藝將會與計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)合起來，通過科學(xué)的推理和準(zhǔn)確的判斷，引導(dǎo)人們采用先進(jìn)科學(xué)的珩磨工藝，排除人工操作的不利影響因素，獲得理想的珩磨網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)珩磨技術(shù)的飛躍。由于珩磨工作壓力和加工質(zhì)量的要求，必須保證珩磨條的粒度準(zhǔn)確和硬度均勻，不但磨粒要均勻分布，不允許含有雜質(zhì)和混有個別粗磨粒，并要讓珩磨條切削部分具有一定硬度、彈性和耐磨性，使其保證具備較好的加工效益、獲得較高的加工精度。 國外珩磨技術(shù)的飛速發(fā)展對中國的珩磨機(jī)制造業(yè)和珩磨工藝的使用行業(yè)提出了挑戰(zhàn)。我們應(yīng)該抓住歷史機(jī)遇，吸收、消化從國外引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，把我國的珩磨機(jī)科研、制造業(yè)提高一個檔次，在保住我們自己的市場的基礎(chǔ)上，把我們的產(chǎn)品打進(jìn)國際市場。 1.3 柴油機(jī)磨缸機(jī)的發(fā)展趨勢 1.高速化、高效化、低能耗。提高柴油機(jī)磨缸機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 2.機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個液壓系統(tǒng)的完善。 　 3.自動化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓珩磨機(jī)的自動化和智能化提供了充分的條件。自動化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。 　 4.液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來方便。 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容 本論文主要對柴油機(jī)磨缸機(jī)的傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與研究，包括主運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計、珩磨軸的無級變速、電動機(jī)規(guī)格的選取、帶傳動的設(shè)計，鏈輪傳動的設(shè)計等。本課題要求氣缸珩磨機(jī)主軸能進(jìn)行往復(fù)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動, 珩磨軸往復(fù)運(yùn)動和轉(zhuǎn)動速度均可調(diào)。 第2章　柴油機(jī)磨缸機(jī)本體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 2.1柴油機(jī)磨缸機(jī)的組成 柴油機(jī)磨缸機(jī)主要由床身，傳動部分，減速裝置，液壓系統(tǒng)，電氣設(shè)備等五部分組成。 2.1.1 床身 床身由珩磨箱、立柱、機(jī)座、橫拖板、工作臺組成。機(jī)身大多為鑄鐵材料，床身首先要滿足剛度、強(qiáng)度條件，有利于減振降噪，保證珩磨機(jī)的工作穩(wěn)定性。機(jī)座用于支承其他零件并承受工作載荷，故首先要求其具有一定的強(qiáng)度和剛度，以保證整臺機(jī)械的正常工作；其次要求機(jī)座的尺寸具有一定的穩(wěn)定性，即熱變形小，磨損小。機(jī)座應(yīng)具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，最后還要求起外型美觀，操作方便等。床身布局形式對機(jī)床整體結(jié)構(gòu)和使用性能有較大影響，設(shè)計時，必須充分考慮機(jī)床和珩磨頭的調(diào)整、工件的裝卸、機(jī)床操作的方便性，以及機(jī)床的加工精度，并考慮到排屑性和抗震性，選擇適合的布局形式。 柴油機(jī)磨缸機(jī)的床身布局主要有水平床身、立式床身。一般的柴油機(jī)磨缸機(jī)都采用立式床身和水平床身布局。采用立式床身布局的柴油機(jī)磨缸機(jī)，可以在同等條件下，改善受力情況，提高床身的剛度，特別是珩磨頭的布置比較方便。因此，在此設(shè)計中采用了立式床身布局。 2.1.2 動力傳動系統(tǒng) 動力傳動系統(tǒng)由電動機(jī)、傳動裝置（鏈輪傳動或帶傳動），其中電動機(jī)是動力部件。 2.1.3 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)是由珩磨軸、磨頭，光桿、絲杠和鏈輪組成。珩磨頭是珩磨機(jī)最主要部分，輸入的動力通過減速裝置-絲杠帶動珩磨箱上下移動，鏈輪將運(yùn)動轉(zhuǎn)化成珩磨軸的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 2.1.4 液壓系統(tǒng) 由油箱，油泵，控制閥，壓力泵及壓力表等組成。液壓系統(tǒng)由于具有容易實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動和多種動作驅(qū)動，調(diào)速方便、工作平穩(wěn)和便于進(jìn)行自動控制等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于珩磨機(jī)床上?，F(xiàn)代珩磨機(jī)床大多數(shù)都采用液壓驅(qū)動，特別是主軸行程大于l00mm、往復(fù)速度較高、自動化程度較高的珩磨機(jī)床，液壓系統(tǒng)更是不可取代的。液壓系統(tǒng)的水平高低對珩磨機(jī)床的性能有決定性的影響。液壓系統(tǒng)在珩磨機(jī)床中具有多種功能，除主要地用于驅(qū)動主軸往復(fù)和旋轉(zhuǎn)外，還廣泛地用于許多其它方面，如液動回轉(zhuǎn)式、往復(fù)移動式工作臺，停車時主軸部件定位用的液壓掛鈞，實(shí)現(xiàn)主軸往復(fù)運(yùn)動短行程的控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動變速的液壓預(yù)選變速機(jī)構(gòu)。使主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動迅速停止的液壓剎車機(jī)構(gòu)，液壓夾具，甚至還有用于控制加工時間的液壓延時機(jī)構(gòu)。用液壓裝置實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的輔助動作，大大簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的使用性能和自動化程度。 2.2柴油機(jī)磨缸機(jī)的工作原理 柴油機(jī)磨缸機(jī)是主傳動系帶動珩磨頭旋轉(zhuǎn)，使珩磨頭作往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并實(shí)現(xiàn)工件夾緊，磨頭漲開等動作。現(xiàn)多數(shù)配有氣動測量儀，與PLC配合控制，可實(shí)現(xiàn)半自動或全自動加工。 2.2.1珩磨軸往復(fù)運(yùn)動 1、3、4、7、8、15、16、17、18、19. 鏈輪 2. 端架 5. 主動架 6. 油缸 9. 旋閥 10. 磨頭 11. 凸輪 12. 搖桿 13. 撞塊 14. 行程盤 圖2.1 鏈輪傳動示意圖 如圖2.1所示,由油泵輸出的油液經(jīng)過旋閥9 ,到油缸6。圖示位置為推動油缸活塞向下移動，并通過與活塞桿相連的主動架5使鏈輪1,3,4,7,8,15,16,17,18,19全部轉(zhuǎn)動，鏈輪15帶動行程盤14擺動。行程盤上有兩個位置可調(diào)的撞塊13,通過撞塊13推動搖桿12往同一方向擺動，并經(jīng)過軸使旋閥9內(nèi)的旋塞轉(zhuǎn)動，油路方向改變，油缸6內(nèi)活塞向上移動，以達(dá)到活塞往復(fù)運(yùn)動帶動珩磨軸(用端架2與鏈條連在一起)和珩磨頭往復(fù)運(yùn)動。 2.2.2珩磨軸旋轉(zhuǎn)傳動 如圖2.2所示，搖動手輪22，經(jīng)過鏈輪25, 20，使絲桿螺母17轉(zhuǎn)動，由絲桿15帶動杠桿11,推動無級變速皮帶輪10，實(shí)現(xiàn)調(diào)速，通過減速箱9使絲桿4、光桿5轉(zhuǎn)動。光桿5有滑動鍵槽，帶動鏈輪6(鏈輪6下有平面軸承座7，固定在珩磨箱30平面上)，由鏈輪6傳動鏈輪29，使珩磨軸28作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。絲桿4轉(zhuǎn)動(在減速箱內(nèi)有變速裝置)，使珩磨箱30上下往復(fù)運(yùn)動。 1．立柱 2、3. 平衡鏈輪 4、15、18. 絲杠 5. 光桿 6、20、25、29 鏈輪 7.軸承座8. 平衡塊 9. 減速箱 10. 絲桿 11. 杠桿 12. 無級變速皮帶輪 13. 電動機(jī) 14. 齒輪鏈條 16．橫拖板 17. 絲杠螺母 19. 工作臺操縱桿 21、24. 齒輪 22. 無級變速手輪 23. 橫拖板手輪 26. 工作臺 27. 磨頭 28. 珩磨軸 29. 珩磨箱 圖2.2 傳動系統(tǒng)簡圖 2.2.3橫拖板部分 由手輪23通過齒輪24, 21，轉(zhuǎn)動絲桿18，使橫拖板16前后移動。 2.2.4工作臺部分 由手動操縱桿19，通過齒輪14傳動齒條，使工作臺26左右移動。 2.2.5.磨頭控制 10. 砂條 11. 推動銷 12. 彈簧 13. 柱塞 14. 推桿 15. 萬向節(jié) 16．活塞 17. 珩磨軸 圖2.3 磨頭控制示意圖 如圖2.3所示，由調(diào)節(jié)閥傳遞出的油壓作用在珩磨軸內(nèi)的活塞16上，推力經(jīng)活塞桿與推桿的傳遞作在柱塞13上，利用柱塞圓錐面通過推動銷11，克服拉簧12的拉力，把砂條10漲開。如果將調(diào)節(jié)閥彈子閥門打開，油液即由此閥門流回到油箱，磨頭砂條10在拉簧12的作用下回到原來位置(即磨頭收緊)。 2.3柴油機(jī)磨缸機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的確定 柴油機(jī)磨缸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下圖： 表2.1　氣缸珩磨機(jī)技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng)目 名稱 量值 單位 1 珩磨軸往復(fù)運(yùn)動速度 最快16 m/min 最慢4.6 m/min 2 珩磨軸轉(zhuǎn)速 80-350 m/min 3 珩磨軸行程（最大） 400 mm 4 珩磨箱行程（最大） 700 mm 5 可磨最長缸孔 450 mm 6 可磨缸徑 50-240 mm 7 電動機(jī)功率（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動） 1.7 kw 　　　　?。ㄍ鶑?fù)運(yùn)動） 0.6 kw 　　　　?。ɡ鋮s液泵） 0.125 kw 8 外型尺寸（長×寬×高） 1400×1520×2360 mm 2.4傳動系統(tǒng)設(shè)計方案 　　傳動系統(tǒng)由電動機(jī)、傳動裝置（皮帶輪傳動和滾子鏈輪傳動）構(gòu)成，其形式及布置對柴油機(jī)磨缸機(jī)的總體結(jié)構(gòu)、外觀、能量損耗都有影響。傳動系統(tǒng)的作用是將電動機(jī)的能量傳遞給珩磨頭，使其完成珩磨動作。目前國內(nèi)生產(chǎn)的珩磨機(jī)按其驅(qū)動方式分為機(jī)械、液壓一機(jī)械兩類。本設(shè)計中珩磨軸的旋轉(zhuǎn)、進(jìn)給動作為無級調(diào)速，速度特性良好，被加工件的光潔度能達(dá)到Q9，珩磨頭的脹縮由液壓系統(tǒng)執(zhí)行。 　　柴油機(jī)磨缸機(jī)的主傳動為：電動機(jī)傳動軸與帶輪之間采用普通V形皮帶，可起到保護(hù)電機(jī)的作用，傳動軸與珩磨軸之間采用圓柱滾子鏈輪，傳動平穩(wěn)，噪音低、效率高。 2.5機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 　　機(jī)身是柴油機(jī)磨缸機(jī)的一個基本部件，柴油機(jī)磨缸機(jī)機(jī)身不僅要承受珩磨機(jī)工作時全部的變形力，還要承受各種裝置和各個部件的重力。機(jī)身的結(jié)構(gòu)形式與珩磨機(jī)的類型密切相關(guān)，它主要決定于使用時的工藝要求和自身的承載能力。 2.6　本章小結(jié) 本章給出了柴油機(jī)磨缸機(jī)的本體結(jié)構(gòu)初步設(shè)計方案。包括主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計。通過介紹柴油機(jī)磨缸機(jī)的組成、原理以及氣缸珩磨機(jī)的主要參數(shù)確定了機(jī)床設(shè)計的整體方案。 第3章 柴油機(jī)磨缸機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 3.1電動機(jī)規(guī)格的選取 柴油機(jī)磨缸機(jī)主傳動系統(tǒng)一般采用直流或交流電動機(jī)，通過帶傳動和減速箱，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，由于這種電動機(jī)調(diào)速范圍廣，可無機(jī)調(diào)速，使得柴油機(jī)磨缸機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡化，直流電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時，可輸出全部功率和最大轉(zhuǎn)矩。在額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間，為調(diào)壓調(diào)速、恒功率；在額定轉(zhuǎn)速以下，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，功率隨轉(zhuǎn)速下降而線性降低。對于珩磨機(jī)床來說，由于主運(yùn)動所需的是恒功率調(diào)速，而恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速只有在轉(zhuǎn)速很低時才需要。所以，要使機(jī)床在大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒功率切削，必須使主軸變速?？梢姡瑢τ谥鬟\(yùn)動來說，最主要的是電動機(jī)的選擇。由于本次設(shè)計的柴油機(jī)磨缸機(jī)是通用系列的加工氣缸內(nèi)表面的機(jī)床。經(jīng)調(diào)研，加工所需的功率絕大部分在1.7kw之內(nèi)，轉(zhuǎn)速在之間。所以從功率方面來看，1.7kw完全能滿足要求 三相異步電動機(jī)，一般有3000、1500、1000及750四種同步轉(zhuǎn)速。電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，價格愈低。但是電動機(jī)轉(zhuǎn)速愈高，傳動裝置總傳動比愈大，會使傳動裝置外部尺寸增加，提高制造成本。而電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速愈低，其優(yōu)缺點(diǎn)剛好相反。因此，在確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速時，應(yīng)綜合考慮，分析比較。電動機(jī)轉(zhuǎn)速對整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動的速度都有很大的影響，由此可得電動機(jī)速度的選擇要根據(jù)帶傳動的變速來綜合考慮。 表3.1 Y系列三相異步電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定功率（kw） 電流（A） 轉(zhuǎn)速 r/min 效率 功率因子 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 Y100L1-4 2.2 5.0 1420 81 0.82 7.0 2.2 2.3 由參考文獻(xiàn)[14]可查得選用電動機(jī)的型號： 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動電動機(jī)：Y100L 1-4 3.2帶傳動設(shè)計 帶傳動是由主動帶輪、從動帶輪和撓性傳動帶組成。根據(jù)工作原理不同，分為摩擦型的嚙合型兩類。在摩擦型帶傳動中，帶必須以一定的張緊力F（又稱初拉力）緊套在兩帶輪上，使帶與帶輪接觸面具有一定的正壓力。當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動主動帶輪回轉(zhuǎn)時，帶與帶輪接觸面上便產(chǎn)生摩擦力。正是依靠這種摩擦力，主動帶輪牽動了帶，帶又牽動從動帶輪，從而傳動運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。按傳動帶的截面形狀不同，摩擦型帶傳動可分為平帶傳動、V帶傳動、和圓帶傳動等。其中V帶傳動靠帶的兩側(cè)面與帶輪槽側(cè)面之間的摩擦力傳遞動力，帶的厚度較大，撓性較差，帶輪制造較復(fù)雜。但與平帶傳動相比，在同樣張緊力下，V帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，因而在同樣條件下能傳遞更大的功率，或在傳遞相同功率時傳動結(jié)構(gòu)尺寸較緊湊。此外，V帶傳動允許的傳動比較大，加之V帶多已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)，故在一般機(jī)械傳動中，V帶傳動以基本取代了平帶傳動成為最常用的帶傳動裝置。 帶傳動的特點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)兩軸中心距較大的傳動；帶富有彈性，能緩沖吸收，因而傳動平穩(wěn)無噪聲；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維護(hù)方便，成本低；摩擦型帶傳動過載時，帶會在帶輪上打滑，可防止其他機(jī)件損壞，起過載保護(hù)作用。其缺點(diǎn)是外輪廓尺寸大，不緊湊；傳動效率低，平帶傳動一般為0.95，V帶傳動一般為0.92；帶的壽命較短，一般為2000-3000小時；摩擦型帶傳動因帶輪間存在相對滑動，而不能保證準(zhǔn)確的傳動比。 帶傳動的設(shè)計： ⒈確定計算功率Pc（kw） 　 由參考文獻(xiàn)[13]表8-9查得工作情況系數(shù)KA=1.2, 故 Pc=KA P=1.2×2.2kw=2.64 kw 　　 (3.1) ⒉選擇帶型 根據(jù)Pc=2.64 kw，n1=1420 r/min,由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖8-12初步選用普通V帶A型 ⒊確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1、D2 ⑴　初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑D1 　　根據(jù)Ｖ帶截型，參考文獻(xiàn)[13]表8-4選取D1≥ Dmin。為了提高Ｖ帶的壽命，宜選取較大的直徑。Dmin=75mm，選取主動輪基準(zhǔn)直徑 D1=95mm，從動輪基準(zhǔn)直徑D2 = i1D1= 4×96=380mm， 根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]表8-4選取基準(zhǔn)直徑系列值D2=400 mm ⑵　驗(yàn)算帶的速度 　　帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力，易打滑；帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根數(shù)過多，故V應(yīng)在5～25m/s之內(nèi)。若V超此范圍可調(diào)整小帶輪基準(zhǔn)直徑D1或轉(zhuǎn)速。帶速計算式為： (3.2) 帶入數(shù)值得 帶的速度合適。 ⒋確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld 帶傳動中心距不宜過大，否則將由于載荷變化引起帶的顫動。中心距也不宜過小否則帶短饒轉(zhuǎn)次數(shù)多，會降低帶的使用壽命，同時也使a1減小，降低傳動能力。所以，對于帶傳動，中心距a0一般可取為： 　 0.7（D1+ D2） ≤ a0 ≤ 2（D1+ D2） 　　　 (3.3) 將D1、D2代入 初選中心距a0 =300 mm 帶長 　　　 　 (3.4) =901.4mm 查參考文獻(xiàn)[13]表8-3選取A型帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度Ld=900 mm 實(shí)際中心距 a= 299.3 mm 中心距可調(diào)范圍amin=a-0.015d=286.5mm amin=a+0.03Ld=327mm ⒌驗(yàn)算小帶輪上的包角α1 α1=180o- (D2- D1) ×57.3o/a =180o＞120o 故包角合適。 ⒍確定帶的根數(shù)Z 取Z=1根 ⒎確定帶的初拉力F0 初拉力的大小是保證帶傳動正常工作的重要因素。初拉力過小，摩擦力小，容易打滑；初拉力過大，帶的壽命低，軸和軸的承受力大。單跟V帶張緊后的初拉力F0為： 　　　 (3.5) 查參考文獻(xiàn)[13]表8-2得　q=0.10 kg·m-1 查參考文獻(xiàn)[13]表8-2得 Ka=1 =500×2.04/(1×7.13)×(2.5/1—1)+0.1×7.132=219.6 N ⒏計算帶傳動作用在軸上的力（壓軸力）Q 為了設(shè)計安裝帶輪的軸和軸系，必須計算V帶傳動作用在軸上的力Q，它等于兩邊拉力的合力，該力可近似按下式計算： Q=2zF0sin (3.6） =439.2N ⒐帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 ⑴　對Ｖ帶輪的設(shè)計的主要要求 　　設(shè)計Ｖ帶輪的一般要求為：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻；與帶接觸的工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為Ｒa3.2m),以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度都應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻。 ⑵　帶輪材料 當(dāng)帶速v ≤ 30m/s時，用鑄鐵HT200；當(dāng)帶速v ≥ 25-45m/s時宜用球墨鑄鐵或鑄鋼，也可用鋼板沖壓——焊接；小功率傳動可用鑄鋁或塑料。 　　由于帶速v=7.13m/s≤ 30 m/s,所以選用鑄鐵HT200。 ⑶結(jié)構(gòu)尺寸 　　鑄鐵制的Ｖ帶輪的典型結(jié)構(gòu)有實(shí)心式，腹板式，孔板式，輪輻式。 由D1=96mm≤300 mm,故小帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)；D2=384 mm＞300 mm，故大帶輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)。 　　根據(jù)帶輪截型確定輪槽尺寸。 3.3鏈傳動設(shè)計 鏈傳動是一種常見的機(jī)械傳動形式，它由鏈條和主，從動輪組成，工作時依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，是一種具有中間撓性件的嚙合運(yùn)動。 鏈傳動有許多優(yōu)點(diǎn)。與摩擦型帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳遞功率大，過載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動尺寸小；所需張緊力小，作用與軸上的壓力?。荒茉诟邷?、多塵、潮濕、有污染等惡劣環(huán)境中工作。與齒輪傳動相比，易于實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動或多軸傳動，結(jié)構(gòu)輕便；制造和安裝要求較低，成本低廉。 鏈傳動主要缺點(diǎn)是：瞬時的鏈速和傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差，有噪聲，不宜用于載荷變化很大和急速反向的傳動中。 鏈傳動應(yīng)用廣泛。中心距較大有要求平均傳動比準(zhǔn)確的傳動、環(huán)境惡劣的開式傳動、低速重載傳動、潤滑良好的高速傳動，都可以成功的應(yīng)用鏈傳動。通常。鏈傳動傳遞的功率P≤ 100kw，鏈速v≤ 15m/s,傳動比i＜8,傳動中心距a≤ 5-6m。目前，鏈傳動最大的傳遞功率可達(dá)5000kw，鏈速可達(dá)40m/s,傳動比可達(dá)15，中心距可達(dá)8m。 按用途不同鏈可分為：傳動鏈、起重鏈和牽引鏈。起重鏈和牽引鏈主要用于起重和輸送機(jī)械中。在一般機(jī)械傳遞運(yùn)動和動力的鏈傳動裝置中，常用的是傳動鏈，其形式主要有短節(jié)距精密滾子鏈和齒形鏈兩種。其中滾子鏈產(chǎn)量最多，應(yīng)用廣泛。鏈的使用壽命在很大程度上取決于鏈的材料及熱處理方法。因此，組成鏈的所有元件均需經(jīng)過熱處理，以提高強(qiáng)度、耐磨性和耐沖擊性。 鏈傳動的設(shè)計： 3.3.1滾子鏈設(shè)計 1.確定鏈輪齒數(shù)z1 、z2 由題意估計鏈速v=3-8m/s,希望結(jié)構(gòu)緊湊，由參考文獻(xiàn)[13]表8-13選取小鏈輪齒數(shù)z1=21;取i=3,從動大鏈輪齒數(shù)z2=i×z1=63(z2<120,合適)。 2.確定鏈條鏈節(jié)數(shù)LP 初定中心距ao=40P, 則鏈節(jié)數(shù) LP = 　 (3.7) =123.12(節(jié)) 取LP=124節(jié) 3.計算單排鏈所能傳遞的功率PO及鏈節(jié)距P 由參考文獻(xiàn)[13]表8-14查得工作情況系數(shù)KA=1，故 Pca=KAP=2.2 kw 由參考文獻(xiàn)[13]圖8-21按小鏈輪鏈速估計，鏈工作在功率曲線凸峰左側(cè)時，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破損。由參考文獻(xiàn)[13]表8-15查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.11；由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)查得鏈長系數(shù)KL=1.07；選單排鏈，由參考文獻(xiàn)[13]表8-16查得KP=1.0，故得所需傳遞功率為 PO ≥ Pcα/KzKLKP=1.431 kw 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n1=1050 r/min及功率PO=1.431KW，鏈節(jié)距P=12.70mm。選擇鏈好為8A-1×124 GB1243.1-83。同時也證實(shí)原估計鏈工作在額定功率曲線凸峰左側(cè)是正確的。 4.確定鏈實(shí)際長度L及中心距α L=LPP/1000=1.57m a= 　 (3.8) =514mm 中心距調(diào)整量α≥ 2P=25.4mm 實(shí)際中心距α1=α-α≈ 488mm 5.驗(yàn)算鏈速 V=n1z1P/(60×1000)≈ 4.67m/s 　 (3.9) 與原估計鏈速相符。 6.驗(yàn)算小鏈輪轂孔dK 小鏈輪轂孔許用最大直徑dkmax=47mm,大于電動機(jī)軸徑D=28 mm，合適。 7.作用在軸上的壓軸力Q 圓周力 F=1000P/V≈ 370N 按水平布置取壓軸力系數(shù)KQ=1.15，有 Q=KQF≈ 426N 3.3.2 鏈輪設(shè)計 鏈輪是鏈傳動的主要零件，起齒形已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。鏈輪設(shè)計主要是確定其結(jié)構(gòu)和尺寸、選擇材料及熱處理方法。 鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸與其直徑有關(guān)。小尺寸的鏈輪一般做成整體結(jié)構(gòu)，中等尺寸的鏈輪則制成孔板式結(jié)構(gòu)，大尺寸的鏈輪常采用齒圈式的焊接結(jié)構(gòu)或裝配結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)尺寸查有關(guān)的機(jī)械設(shè)計手冊可得。 1.小鏈輪 小鏈輪幾何尺寸計算 分度圓直徑 d=p/sin(180°/z1)=94mm 齒頂圓直徑 dα=P[0.54+cot(180°/ z1)=100.61mm 齒根圓直徑 df= d- d0 d0為滾子外徑可得d0=7.95mm 所以 df=94-7.95=86.05mm 由相關(guān)手冊可以查出p=12.7mm單排鏈輪的軸面齒行幾何參數(shù)，鏈輪毛坯公差和輪齒尺寸公差，形狀位置公差。根據(jù)使用條件為，采用45號鋼經(jīng)淬火處理，輪齒表面硬度為HRC40-45。 由上述設(shè)計結(jié)果，可繪出小鏈輪的零件圖。 2.大鏈輪（參照小鏈輪設(shè)計） 3.3.3鏈輪傳動的布置、張緊和潤滑 鏈傳動的布置是否合理，對傳動的工作能力及使用都有較大的影響。鏈傳動張緊的目的在于調(diào)節(jié)鏈條松邊的垂度，增大包角和補(bǔ)償鏈條磨損后的伸長，使鏈條和鏈輪嚙合良好，減小沖擊和振動。鏈傳動的潤滑十分重要，對高速、重載的鏈傳動更為重要。良好的潤滑可緩和沖擊，減輕磨損，避免鏈鉸鏈的早期嚙合，延長鏈條的使用壽命，提高傳動效率。 根據(jù)許用功率曲線圖查出此鏈輪需用油浴和飛濺潤滑。 3.4　本章小結(jié) 　　本章敘述了氣缸珩磨機(jī)的傳動系統(tǒng)設(shè)計過程及尺寸計算，包括電動機(jī)規(guī)格的選取、帶傳動的設(shè)計、鏈輪傳動的設(shè)計，并進(jìn)行校核計算。 第4章　氣缸珩磨機(jī)主要零部件設(shè)計 4.1 軸的校核 4.1.1軸的材料選擇 為了使主軸長時期保持旋轉(zhuǎn)精度，合理選擇主軸材料和熱處理方法也是非常重要的.砂輪主軸的表面應(yīng)有較高的硬度，而中心部分又要有較高的強(qiáng)度和韌性，以保證工作時耐磨且變形小。. 本設(shè)計軸的材料選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)到200-250HB左右。 該材料即具有一定的韌性，又有良好的可焊性，具有良好的耐腐蝕性能，因此有著較為廣泛應(yīng)用于腐蝕條件下工作的軸。 4.1.2軸的設(shè)計： 已知工件主軸電動機(jī)的功率為P=1.7 kw,工作轉(zhuǎn)速為1420r/min. 對實(shí)心圓軸，其強(qiáng)度條件為： == （4.1） 式中：T—— 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.mm) WT——軸的抗扭截面模量mm3 P —— 軸所傳遞的功率(kw), n—— 軸的轉(zhuǎn)速(r/min) ——軸的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(MPa) 表4.1 軸常用幾種材料的及A值 軸的材料 Q235-A，20 Q275，35 45 40Cr,35SiMn /MPa 15-25 20-35 25-45 35-55 A 149-126 135-112 126-103 112-97 軸的直徑d的計算公式: d=A （4.2） 式中: P——軸傳遞的額定功率1.7 kw N——軸的轉(zhuǎn)速473.3r/min [τ]——軸的許用應(yīng)力MPa A——按[τ]所定的系數(shù)：查表得A=120 將數(shù)據(jù)帶入公式得： ≥ 34mm 圓整后取工件主軸的直徑d=40mm 4.1.3軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的校核： （4.3） 式中： T——軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nmm） ——軸的抗扭截面模量(mm3) P——軸的傳遞功率（kw），P=2.13 kw n——軸的轉(zhuǎn)速（r/min），n=439r/min ——軸的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa） 圖4.1　軸的受力簡圖 圖4.2　力矩圖 圖4.3　扭矩圖 將數(shù)值帶入公式得： =3.6＜[] 所以滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，符合要求 4.1.4軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核： 軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核，是根據(jù)軸上的最大瞬時載荷（包括動載荷和沖擊載荷）和軸材料的屈服極限，計算并判斷軸危險截面的靜強(qiáng)度安全系數(shù)是否滿足，其目的是檢驗(yàn)軸對塑性變形的抵抗能力。校核公式為： （4.4） 式中： 為軸危險截面的強(qiáng)度安全系數(shù) 為靜強(qiáng)度許用安全系數(shù) 為只考慮彎曲時的靜強(qiáng)度安全系數(shù) 為只考慮扭轉(zhuǎn)時的靜強(qiáng)度安全系數(shù) （4.5） （4.6） 式中、為軸材料的抗彎、抗扭屈服極限（MPa）,見文獻(xiàn)[13]、為軸危險截面上的最大彎矩、最大轉(zhuǎn)矩（N.mm）; 、為軸危險截面的抗彎、抗扭截面模量（mm3）。 、的計算公式為 　　　?。?.7） 　　　　（4.8） 數(shù)值代入公式可得：≈ 11.5＞[]=1.3-1.5 符合疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。 綜上所述，軸安全。 4.2鍵連接設(shè)計 電動機(jī)傳動軸與無級變速皮帶輪之間用圓頭普通平鍵連接。 普通平鍵用于軸轂間無軸向移動的靜連接，按鍵的端部形狀分為圓頭、方頭和單圓頭三種。采用圓頭或單圓頭平鍵時，軸上鍵槽用指狀端銑刀加工，鍵放在與鍵相同形狀的鍵槽中，因而鍵的固定性好，缺點(diǎn)是軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。采用方頭平鍵時，軸上的鍵槽用圓盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小，但鍵在槽中固定不好。單圓頭平鍵常用于軸端與軸上零件的連接，但應(yīng)用較少。 軸的直徑D=28mm,從標(biāo)準(zhǔn)中查出鍵的截面尺寸b×h =8×7mm,t1=3.3 mm 初步擬定鍵長L=60mm,對于圓頭普通平鍵，因?yàn)閮啥说膱A頭部分與輪轂上的鍵槽不接觸，所以： 　　　　　　　　　　L＇=L－b=60－8=52 mm 　　平鍵連接所需傳遞的扭矩T=32.587 N·m 　　平鍵材料為45號鋼，大皮帶輪的材料為HT200（比平鍵和軸的材料差） 　　按參考文獻(xiàn)[13]表10-6查得：[σp]=200～250 MPa 　　普通平鍵工作時，受到擠壓和剪切，但其主要失效形式是因擠壓而造成的壓潰破壞，所以應(yīng)驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度。 　　受壓表面的擠壓應(yīng)力 σp=2T/(Dt1L)＇ （4.9） =2×32.587×103/(28×3.3×52） 　　　　　　　　　　　 　 ≈ 13.56MPa＜[σp]=200～250 MPa 　　傳動軸與小鏈輪之間用圓頭普通平鍵連接,其中T=123.86N·m ，t1=3.3mm， D=40mm 按標(biāo)準(zhǔn)查得b×h =12×8，初擬L=50mm；所以　L=L－b=50－12=38 mm 　　查參考文獻(xiàn)[13]表10-6得：[σp]=200～250 MPa 　　　　　　 σp=2T/Dt1L=2×123.86×103/(40×3.3×38) ≈ 49.38MPa＜[σp]=200～250 MPa 　　故：強(qiáng)度符合要求 4.3彈簧的選用 4.3.1彈簧的主要功用 1.控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動或零件的位置，例如凸輪機(jī)構(gòu)、離合器、閥們以及各種調(diào)速器中的彈簧； 2.緩沖及吸振，例如車輛彈簧、各種緩沖器幾聯(lián)軸器中的彈簧； 3.存儲能量，例如鐘表、儀器中的彈簧； 4.測量力的大小，例如測力器和彈簧秤中的彈簧。 4.3.2彈簧的類型 按載荷性質(zhì)，彈簧可分為壓縮彈簧、拉伸彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧；按彈簧形狀又可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)行彈簧等。 4.3.3彈簧的材料 彈簧材料應(yīng)具有較高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性和良好的熱處理性能。常用的彈簧材料有：碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲、彈簧用不銹鋼及銅合金等。選用彈簧材料時，應(yīng)綜合考慮彈簧的功用、重要程度和工作條件。碳素彈簧鋼價格低、供應(yīng)充分，一般應(yīng)優(yōu)先選用，合金彈簧鋼用于彈簧絲直徑較大、受沖擊載荷的彈簧，不銹鋼或銅合金宜用于腐蝕條件下工作的彈簧。 本機(jī)床所用彈簧由于載荷不大，故查參考文獻(xiàn)[13]表14-1選用B類65Mn，直徑d=2.5mm的彈簧。 表4.2 常用彈簧材料及其許用應(yīng)力 類 別 牌 號 許用剪切應(yīng)力/MPa 許用彎曲應(yīng)力/MPa 切變模量G/MPa 彈性模量 E/MPa 推薦硬度HRC 推薦使用溫度/℃ 特性及用 途 Ⅰ類 Ⅱ類 Ⅲ 類 Ⅱ類 Ⅲ類 鋼絲 碳素彈簧鋼絲 0.3 0.4 0.5 0.5 0.625 d=0.5-4 83000-80000 d＞4 80000 d=0.5-4 207500- 205000 d＞4 200000 — -40 -120 強(qiáng)度高，加工性能好，適用于小尺寸彈簧 65Mn 4.4 機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計 　　機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足下列要求： ⑴機(jī)身在滿足強(qiáng)度、剛度的條件下，力求質(zhì)量輕、節(jié)約金屬。 ⑵結(jié)構(gòu)力求簡單，并使裝于其上的所有部件、零件容易安裝、調(diào)整、修理和更換。 ⑶結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)便于鑄造或焊接和機(jī)加工。 ⑷必須有足夠的底面積，保證壓力機(jī)的穩(wěn)定性。 ⑸結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求減少振動和噪聲。 ⑹機(jī)構(gòu)設(shè)計力求外形美觀。 　　機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分為鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種。鑄造結(jié)構(gòu)的材料比較容易供應(yīng)，消震性能較好，但質(zhì)量較重，剛度較差。焊接結(jié)構(gòu)與之相反，質(zhì)量較輕，剛度較好，外形比較美觀，但消震性能較差。 鑄造結(jié)構(gòu)盡量使壁厚不要有突然的變化，適當(dāng)加大過渡圓角，減少應(yīng)力集中。結(jié)構(gòu)設(shè)計需使鑄造和加工方便。焊接結(jié)構(gòu)盡量設(shè)計成具有對稱性的截面和對稱性的焊縫位置，以減少焊接變形。要合理布置筋板，數(shù)量不宜過多。焊縫應(yīng)盡量遠(yuǎn)離應(yīng)力集中區(qū)域，盡量避免用焊縫直接承受主要工作載荷。焊縫避免交叉與聚集，并考慮焊接施工方便。 4.5液壓缸的選取 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，用來實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動的執(zhí)行元件。其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，工作可靠，應(yīng)用廣泛。液壓缸的種類繁多，分類方法各異。可按運(yùn)動方式、作用方式、結(jié)構(gòu)形式的不同進(jìn)行分類。 液壓缸的缸筒材料選用無縫鋼管，鋼管采用45號鋼。缸筒的技術(shù)條件：鋼筒內(nèi)徑口采用H9配合?；钊捎孟鹉z密封圈，內(nèi)孔表面的粗糙度去Ra0.25；為了防止鋼筒腐蝕和提高壽命，在鋼筒內(nèi)表面鍍0.03~0.05mm后的硬鉻，鍍鉻層與其它金屬之間的摩擦系數(shù)低，且鉻與鋼組成的摩擦副，可以使的鍍鉻層的耐磨性能大大提高。鍍鉻后，在進(jìn)行研磨拋光，鋼筒外表面涂耐油油漆。 因此本設(shè)計的液壓缸采用單活塞桿式液壓缸。 4.6　本章小結(jié) 本章給出了氣缸珩磨機(jī)的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算，并進(jìn)行各部分強(qiáng)度校核計算。主要敘述了軸的設(shè)計，其中包括軸的材料選擇、軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核、軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核、軸的剛度校核；鍵連接的設(shè)計；軸承的設(shè)計；機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計和液壓缸的選取等。 結(jié) 論 此次設(shè)計是以上海市汽車修理四廠設(shè)計生產(chǎn)的氣缸珩磨機(jī)為參考并進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計。在掌握了氣缸珩磨機(jī)整體結(jié)構(gòu)和工作原理、工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對氣缸珩磨機(jī)主軸往復(fù)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計與研究。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)珩磨頭采用液壓傳動方案。要求珩磨軸往復(fù)運(yùn)動和轉(zhuǎn)動速度均可調(diào)。設(shè)計中對珩磨軸往復(fù)運(yùn)動和珩磨軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，往復(fù)運(yùn)動采用液壓及鏈輪傳動，珩磨軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動采用皮帶輪無級變速的機(jī)械傳動。經(jīng)過改進(jìn)的氣缸珩磨機(jī)基本能達(dá)到現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)的需求。而隨著珩磨工藝的技術(shù)成熟，可以預(yù)感到珩磨工藝將會與計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)合起來，通過科學(xué)的推理和準(zhǔn)確的判斷，引導(dǎo)人們采用先進(jìn)科學(xué)的珩磨工藝，排除人工操作的不利影響因素，獲得理想的珩磨網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)珩磨技術(shù)的飛躍。 參考文獻(xiàn) [1] 張鑫，張晉忠，薛宏榮，劉忠. 以珩代磨加工應(yīng)用 [J]. 金屬加工(冷加工), 2011.（05）. 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