1、畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè)機L械設計制造及其自動化班級機械106姓名張良強下發(fā)日期2014-3-3題目e300臥式鋼坯檢驗試樣表面拋光機專題目的：臥式鋼坯檢驗試樣表面拋光機是用于拋光機連鑄鑄坯的低倍試樣。現(xiàn)在檢驗鑄坯的質量主要通過觀察鑄坯的低倍試樣，但這有很大的局限性，無法觀察鑄坯中主的一些微觀組織和細小的缺陷。為了更好的研究鑄坯的質量，引用咼倍和中倍觀察，要首先要對鑄坯表面進行拋光，而現(xiàn)在使用的拋光機只能用于拋光小塊試樣，無法對整內塊試樣表面進行拋光。因此，設計一系列拋光機，滿足不同尺寸鑄坯的要求。容要求：及（1）達到能夠拋光e300鋼坯的功能；要（2）采用簡易框架的結構，且結構盡量簡單；求

2、（3）完成主體結構和傳動系統(tǒng)的設計；（4）圖質量：折合達到張A0;計算說明書：方案選擇；主要構件的強度計算主要技技術要求：拋光后的鋼坯表面的粗糙度達到Ra=0.8術參數(shù)2014年3月3日2014年3月14日：（2周）畢業(yè)實習及查閱相關外文資料；進2014年3月17日2014年3月21日：（1周）了解現(xiàn)代拋光機使用和發(fā)展；度2014年3月24日2014年4月4日：（3周）對拋光機提出整體設計方案及修及改；完2014年4月7日2014年5月9日：（5周）進行總體設計（繪制總裝圖）；成日2014年5月12日2014年5月23日：（2周）零件和部件設計；2014年5月26日2014年5月30日：（1周

3、）整理設計計算說明書；期2014年6月2日2014年6月6日：（1周）相互審查設計總圖和完善設計；2014年6月9日2014年6月13日：（1周）撰寫總的設計說明書，答辯；教學院長簽字日期教研室主任簽字日期指導教師簽字日期指導教師評語指定論文評閱人評語答辯委員會評語評定指導教師給定成績（30%）評閱人給定成績（30%）答辯成績（40%）總評答辯委員會主席簽字成績摘要拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。是利用柔性拋光工具和磨料顆粒或其他拋光介質對工件表面進行的修飾加工。拋光是進行金相觀察與實驗過程中必不可少的重要一步，在冶金、金屬熱處理等方

4、面有重要意義。要獲得較好的金相觀察效果對拋光質量要求較高，然而現(xiàn)在所使用的拋光機以實驗室小型較多，拋光截面較小、拋光質量較差，不能滿足大型截面的拋光需求。為了更好的研究鑄坯的質量，引用高倍和中倍觀察需設計一系列拋光機滿足拋光質量要求。本課題設計一合適拋光較大截面的臥式拋光機。本文從介紹拋光機的應用、特點、原理到發(fā)展前景。首先對整機的設計方案進行比較選擇，其中對于主軸與拋光輪連接及工作臺的驅動傳動方案選擇進行了設計、比較和選擇。另外簡單介紹了零部件在箱體內的安排布局。文章對傳動系統(tǒng)、零部件設計選擇以及校核作了詳細說明與計算，以確保機床能正常進行。在最后對冷卻系統(tǒng)進行了簡單介紹與設計。關鍵詞：拋光

5、；臥式拋光機；方案設計；設計校核；冷卻系統(tǒng)。AbstractPolishingisaprocessingmethodusingtheeffectofmachinerychemistry，orelectrochemistry.Itistoreducethesurfaceroughnessandmakethemsmoothandshiny.Itisaveryimportantandnecessarystepinthemetallographicobservationandexperimentprocess,andinmetallurgy,metalheattreatmenthastheimport

6、antmeaning.Togainagoodmetallographicobservingeffectofpolishingqualityrequestishigher,butnowthemostuseofpolishingmachinekindsaresmallwhichusedinthelaboratory.Polishingsectionissmaller,polishingqualityispoorer,cantmeetthedemandoflargecross-sectionpolishing.Inordertoimprovethestudyqualityofthecasting,u

7、sehighmultiplesandmiddlemultiplesaremust,soweneedtodesignaseriesofpolishingmachinemeetpolishingqualityrequirements.Thissubjectisbasedongrindingmachineworkingprincipletodesignasuitableforpolishinglargersectionverticalpolishingmachine.Thispaperintroducestheapplicationofpolishingmachine,characteristics

8、,principleanddevelopmentprospect.Atfirstthedesignarecomparedtochoicethebestone.Amongthemforspindleandpolishingwheelconnection,thedriveandtransmissionofworkbenchschemeselectionaredesigned,andcomparison,selection,alsointroducedthepartsinthecabinetarrangementlayout.Thearticleonthetransmissionsystem,com

9、ponentdesignchoiceandthecheckdetaileddescriptionsandcalculation,toensurethemachinecanworknormally.Thelastofcoolingsystemareintroducedinbriefanddesign.Keywords:polishing;verticalpolishingmachine;projectdesign;designandcheck;coolingsystem.目錄摘要TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document Abst

10、ractI目錄錯誤!未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第1章緒論IV HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 拋光及拋光機的概述IV HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 拋光機的工作原理VII HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 主要設計內容VIII HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第2章方案設計及電動機選用IX HYPERLINK l bo

11、okmark20 o Current Document 主電機與拋光輪的連接設計IX HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 移動工作臺與工作臺電機間的連接設計X HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 電動機的選擇XI HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 第3章主要零件的設計及校核XX HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 拋光輪的設計與選擇XX HYPERLINK l bookmark54 o Current

12、Document 拋光膏的選擇XXVI HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 齒輪齒條的設計XXVII HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 導軌與工作臺的結構設計XXX主軸的設計與校核XXXIIITOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 齒輪軸的設計與校核XXXIX HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 各軸段聯(lián)軸器的選擇XLIII HYPERLINK l bookmark96 o Cu

13、rrent Document 鍵的選用及校核XLV HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 行程開關的選擇XLVI軸承的選用與校核XLVIII工作臺往復驅動43TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 第4章冷卻系統(tǒng)LIII HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 冷卻液作用LIII HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 冷卻液用量LVI冷卻液泵47冷卻液箱48參考文獻錯誤!未定義書簽

14、。致謝錯誤!未定義書簽。附件1錯誤!未定義書簽。附件2錯誤!未定義書簽。第1章緒論拋光及拋光機的概述拋光的意義目前機械工業(yè)正面臨著朝高速、自動、精密方向迅速發(fā)展。在機械產品的設計和制造過程中，所遇到的金屬和材料熱處理方面的問題日益增多，機械行業(yè)與金屬材料即熱處理之間的關系愈加密切。實踐證明，合理的選用金屬材料，適當確定熱處理工藝妥善安排工藝路線對充分發(fā)揮金屬材料本身的性能潛力保證材料具有良好的加工工藝性能，獲得理想的使用性能提高產品零件的質量，節(jié)省金屬材料降低生產成本等方面有著重要的意義。實際工作中，往往由于選材不當或者熱處理不妥是機械零件的使用性能達不到規(guī)定的技術要求，而導致生產過程中發(fā)生早

15、期損壞如產生變形、斷裂或磨損等。因此，金屬材料及熱處理對機械制造工作者來說是必須具備的。而金屬材料的具體結構和性能可以通過對金相的觀察及研究來了解，因此獲得清晰地金相圖對金屬材料的研究有著非常重要的意義。為了在金相顯微鏡下正確有效地觀察到內部纖維組織，金屬式樣必須先經(jīng)過精心的制備，主要程序有取樣、鑲嵌、磨制、拋光、侵蝕等。金相試樣的制備是通過切割機、鑲嵌機、磨/拋光機來完成的，金相試樣的最終質量是由拋光工序決定的，拋光是金相制樣過程中至關重要的一環(huán)。拋光時將試樣上磨制產生的磨痕及變形層去掉，使其成為光滑鏡面的最后工序。拋光試樣的方法有機械拋光、電解拋光、化學拋光以及復合拋光等。機械拋光是現(xiàn)階段

16、應用最為廣泛的拋光方法，其正確的工藝和操作方法是在保證獲得優(yōu)質的試樣和其他條件（如邊緣保留及石墨和夾雜物保留等）的情況下具有最高的拋光速率選擇可靠性高的金相試樣拋光機，可以提高制樣效率和質量，減少試樣廢品率，從而降低成本，提高經(jīng)濟效益，獲得試樣質量的高度一致性。金相試樣的拋光方法試樣在拋光前要先經(jīng)過磨制，磨制好的試樣表面有細的磨痕，還不能有效觀察侵蝕后的組織，因此必須將磨痕完全拋去，使表面達到光亮的鏡面那樣的光潔度，從而滿足顯微觀察的要求。拋光后的表面在200倍的顯微鏡下觀察基本上沒有磨痕和磨坑。目前，市場上的拋光機主要是簡易的，拋光機的金屬截面較小，不便對截面積較大的截面進行拋光作業(yè)。對于截

17、面較大的試樣一般采取切割分塊分別拋光然后在組合觀察，這樣就不可避免的影響觀察質量。因此設計一種能對截面較大的試樣進行一次性拋光的機械是非常有必要的。拋光的方法只要有機械拋光法、點解拋光法及化學拋光法等。機械拋光法機械拋光法是一種常用的方法，是在專用的金相試樣拋光機上進行，轉速一般以200300r/min為宜。在拋光盤上裝有拋光用織物（如粗拋用帆布、細拋用呢料、絨布、金絲絨。綢布等）。拋光時應在織物上含有適量的拋光用磨料。常用的拋光用磨料是CrO粉AlO粉的水懸浮液，一般是1L水加入5gAlO或1015gCrO。拋光時試23232323樣表面應保持適當濕度，通常可用表面在空氣中35s能將水膜蒸發(fā)

18、的濕度為宜。拋光前應將試樣磨圓滑，以便保護織物不被刮破及試樣飛出。化學拋光及化學機械拋光化學拋光是依靠化學試劑對試樣進行選擇性溶解作用將磨痕去除的一種方法，如12g草酸、23mL氫氟酸、40mL過氧化氫、50mL蒸餾水的化學試劑。對碳鋼、一般低合金鋼的退火、淬火組織進行化學拋光，效果較好。此方法用于沒有機械拋光設備的情況。化學拋光總是不太理想，若與機械拋光相結合，利用化學拋光劑邊腐蝕邊機械拋光可以提高拋光效能。電解拋光電解拋光是在一定的電解液中進行的。試樣作陽極，選用耐腐蝕金屬材料為陰極。在接通電源后，陽極表面產生選擇性溶解，逐漸使陽極表面的磨痕消去。通常認為，電解拋光時在陽極表面與電解液之間

19、將形成一層具有電導率的薄膜層。試樣表面高低不平，致使這層薄膜的厚度不均勻。表面凸出部分的薄膜比凹下去的部分顯然要薄一些，因此凸出部位的電流密度大，此處陽極溶解快，凸出部位漸趨平坦。本設計是基于機械拋光來設計一種拋光機，來方便截面積較大的試樣的拋光。拋光機研制現(xiàn)狀目前，就拋光機設計而言，仍面臨許多急待突破的技術難題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：拋光方式的研究先進的金相試樣拋光機，需要有先進的理論作指導。目前，有關金相試樣拋光機的理論著作過于老化，新理論和學術研究性文章比其他機械技術理論少，且深度不夠，學術價值低，這給新機型的開發(fā)研制帶來了困難。理論研究是今后有待深入探討的關鍵內容之一。冷卻方式的研究

20、多數(shù)試樣拋光方法最重要的特點是拋光時產生高溫，會造成金相組織發(fā)生變化，給金相分析造成困難因而，金相取樣時必須進行充分冷卻。通常使用的冷卻液為水，冷卻試樣靠自來水壓力注射，冷卻程度的好壞直接關系到試樣的切割質量。目前，關于試樣拋光的冷卻方式的專題研究成果還未見報道。c控制方法的研究在處理復雜系統(tǒng)控制問題時，傳統(tǒng)控制方法對于復雜性、不確定性、突變性所帶來的問題總有些力不從心。為了適應不同技術領域和社會發(fā)展對控制科學提出的新要求，我們必須發(fā)展新的控制模式。近年來，在傳統(tǒng)控制中加入邏輯推理和啟發(fā)式知識，將傳統(tǒng)控制理論與模糊邏輯、神級網(wǎng)絡、遺傳算法等人工智能技術結合起來，充分利用人的控制知識對復雜系統(tǒng)進

21、行智能化控制，逐漸形成拋光機的智能控制。拋光機的工作原理拋光機操作的關鍵是要設法得到最大的拋光速率，以便盡快除去磨光時產生的損傷層，同時也要使拋光損傷層不會影響最終觀察到的組織，即不會造成假組織。前者要求使用較粗的磨料，以便保證有較大的拋光速率來去除磨光的損傷層，但拋光損傷層也較深；后者要求使用最細的材料，使拋光損傷層較淺，但拋光速率低。解決這個矛盾的最好方法就是把拋光分為兩個階段進行。粗拋目的是去除磨光損傷層，這一階段應具有最大的拋光速率，粗拋形成的表層損傷是次要的的考慮，不過也應當盡可能小；其次是精拋(或稱終拋)，其目的是去除粗拋產生的表層損傷，是拋光損傷減到最小。拋光機拋光時，試樣磨面與

22、拋光應絕對平行并均勻地輕壓在拋光盤上，注意防止試樣飛出和因壓力太大而產生新磨痕。同時還應使試樣自傳并沿轉盤半徑方向來回移動，以避免拋光織物局部磨損太快在拋光過程中要不斷添加微粉懸浮液，使拋光織物保持一定濕度。濕度太大會減弱拋光的磨痕作用，使試樣中硬相呈現(xiàn)浮凸和剛中非金屬夾雜物及鑄鐵中石墨相產生“曳尾”現(xiàn)象；濕度太小時，由于摩擦生熱會使試樣升溫，潤滑作用減小，磨面失去光澤，甚至出現(xiàn)黑斑，輕合金則會拋傷表面。為了達到粗拋的目的，要求轉盤轉速較低，最好不要超過600r/min；拋光時間應當比去掉劃痕所需的時間長些，因為還要去掉變形層。粗拋后磨面光滑，但黯淡無光，在顯微鏡下觀察油均勻細致的磨痕，有待精

23、拋消除。精拋時轉盤速度可適當提高，拋光時間以拋掉粗拋的損傷層為宜。精拋后磨面明亮如鏡，在顯微鏡明視場條件下看不到劃痕，但在相襯照明條件下則仍可見到磨痕。拋光機拋光質量的好壞嚴重影響試樣的組織結構，已逐步引起有關專家的重視。近年來，國內外在拋光機的性能上做了大量研究工作，研究出不少新機型、新一代拋光設備，正由原來的手動操作發(fā)展為各種各樣的半自動及全自動拋光機。拋光時，拋光輪高速旋轉，零件與拋光輪摩擦產生高溫，使零件金屬塑性提高，在拋光力的作用下，金屬表面產生塑性變形，凸起的部分被壓入并流動，凹進的部分被填平，從而使細微不平的表面進一步得到改善。也就是說：最外層的毛刺層機體由于劇烈的塑性變形而破碎

24、成很細的二次晶體，表層里邊塑性變形較小，越里邊變形越小。利用驅動馬達帶動毛氈輪使其旋轉，工件被齒輪齒條循序帶動前進，當工件行進至布輪下放時，仍連續(xù)前進，從而使工件和拋光布輪產生摩擦，達到工件表面光亮之效果。主要設計內容本設計主要拋光機設計中所需要部件及其相關參數(shù)進行選擇與計算，結合設計要求及主要設計參數(shù)進行改進與選擇。全文的主要內容包括以下幾個方面：拋光機的概述，簡要介紹拋光機的應用、特點及發(fā)展現(xiàn)狀。方案設計，對拋光機的主軸與砂輪連接形式、工作臺電機到工作臺動力的傳動方案的設計、導軌設計、拋光輪的設計等。設計計算，根據(jù)設計內容及主要設計參數(shù)進行計算，從而進行部件的選擇。部件的選擇，根據(jù)計算的結

25、構并結合實際要求選用合適的零部件。冷卻系統(tǒng)的簡單設計和電氣控制的簡單介紹。第2章方案設計及電動機選用主電機與拋光輪的連接設計拋光時拋光輪受到摩擦力、拋光切削力，拋光輪與電機的連接有多種方法。拋光輪可以與電機主軸連接，但所選電機伸出長度有限，且普通電動機伸出軸只能鍵連接，不能滿足要求，在拋光機設計中不宜采取此種連接方法。由此，為滿足要求，設計拋光輪與電動機之間用彈性柱銷聯(lián)軸器連接。拋光輪再通過一對角接觸球軸承配合連接，使主軸更加平穩(wěn)可靠。拋光輪與主軸用螺母和擋圈固定。彈性聯(lián)軸器有很多功能：1、補償由于制造和安裝誤差造成所聯(lián)接兩軸的軸向位移,徑向位移和角位移，避免軸端產生過大的附加載荷。2、緩和電

26、機工作時軸上的扭轉沖擊。3、改變軸系的共振轉速，例如當沖擊吸收功相同時。以扭矩為基準的扭轉角越大（即剛度小），沖擊扭矩越小。共振轉速越低。此外，聯(lián)軸器的慣性矩也影響軸的共振轉速。4、減輕軸的扭轉振動。不過，這只有采用具有較大外阻尼（增大摩擦阻尼）的結構或較大內阻尼的材料（如橡膠、塑料等）做聯(lián)軸器的中間傳力件時，才能實現(xiàn)。當機器受到意外的過載時，往往會造成傳動裝置或其他機件的損壞。如果在傳動軸系中采用安全聯(lián)軸器，利用聯(lián)軸器中聯(lián)接元件的破斷、分離或打滑，使傳動的力流中斷或限制力流的傳遞，就能起到安全保護作用。RIEL44*4*!*t+1中-；b.亡T.U7丄1-丄丄丄鼻丄t+-I-+t+XXLXX

27、X-L圖2-1拋光輪與軸和電機連接移動工作臺與工作臺電機間的連接設計拋光機對的設計需要從各個組織結構出發(fā)，精確的設計各組成部分，并最終使其有機結合，以達到設計要求，并盡量遵循，低成本，小質量，易裝卸原則。拋光機由電動機通過驅動和減速系統(tǒng)帶動工作臺，電動機帶動毛氈輪轉動來拋光工件，工作臺的設計與其對應的導軌和冷卻系統(tǒng)組成。根據(jù)毛氈輪與工件的相對位置分為縱向進給外圓磨，切入磨，周邊端面磨，端面一一平面磨，從而分成臥式拋光機與立式拋光機。臥式拋光機，其毛氈輪的速度較高而工作臺的速度很小，根據(jù)其特點來設計傳動方案。臥式拋光機的設計主要設計為帶動工作臺的傳動系統(tǒng)的設計，工作臺的移動為直線移動，而且速度很

28、低。本方案設計是通過齒輪電機連接聯(lián)軸器，然后通過聯(lián)軸器與齒輪連接齒輪驅動齒條帶動工作臺移動連接示意圖如下電機與工作臺連接示意圖電動機的選擇設計臥式拋光機用拋光輪的圓周面面來拋光金屬試樣，工件形式如圖。工作臺上放置300的試樣隨工作臺前后移動，拋光輪圓周面與試樣接觸，隨著兩者的相對運動來實現(xiàn)對試樣面的拋光。主軸電機的選擇拋光力對于拋光所需力的大小計算，根據(jù)臥式外圓磨床磨削力大小的計算方法來估算所需拋光力的大小。外圓磨削的切向力計算經(jīng)驗公式：Ft二CF叮丁卩叮fb(2-1)外圓磨削主磨削力的經(jīng)驗公式的指數(shù)和系數(shù)值2.具體參數(shù)選擇擬定主軸電動機轉速為ns二960r/min，工作臺速度為Vw二10m/

29、min拋光輪速度Vs由于拋光輪拋光工件尺寸為0300mm,選取直徑為d二140mm的拋光輪，則：拋光輪速度為ndn兀x140 x960v=i=m/s=7.33m/ss1000 x601000 x60工件速度vw工件速度一般選擇6m/min10m/min這里我們選擇10m/min查閱文獻知cf取204）拋光力大小由以上確定的參數(shù)，根據(jù)公式（2-1）得5）拋光功率Pm主運動消耗的功率為Fv33.86x7.33sP=tskw=kw=0.57kwm100010006）拋光輪電機功率Ph電動機與砂輪的連接通過聯(lián)軸器與軸承，查閱機械設計手冊取耳二0.98耳二0.99軸承聯(lián)軸器耳二耳2二0.99x0.982

30、二0.951聯(lián)軸器則m聯(lián)軸器軸承P=因此拋光輪電機功率hP=kw=0.59kw耳0.951m選擇電動機由于存在很多未知摩擦這里選擇Y系列（IP44）三相異步電動機（JB/T96161999），電動機技術數(shù)據(jù)表見下圖主電動機技術數(shù)據(jù)表型號額定功率/kw電動機轉速r/min效率/%功率因數(shù)重量/kg堵轉轉矩最大轉矩額定轉矩額定轉矩同步轉速滿載轉速Y100L100094033一6電動機主要外形和尺寸以及示意圖中心高H外形尺寸LxADxHD底角安裝尺寸AxB地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸DxE裝鍵部位尺寸FxGxD100380 x180 x245160 x1401260 x288x24x28工作臺電動機選擇

31、在拋光的過程中，消耗的功率由公P=FV式V已知，先求F。由拋光輪的功率N二Fsrn式中Fs拋光輪與工件的摩擦力，r為拋光輪的半徑，n為拋光輪的轉速，代入已知參數(shù)求得：=PXa=8.3NFS=RN140 x1000則工件進給的功率為PW=FV=8.3x10m/min=49.8w分析：由于從電動機驅動工作臺前后移動的過程中，運動傳遞有大量損失，因此在計算電機輸出功率時應該考慮一下方面：軸承效率取，耳i=98聯(lián)軸器效率，“2二99齒輪齒條傳動效率，取3二0.94考慮導軌摩擦損失一般為15%-20%取消率“4二8同時考慮帶動工作臺移動的同時，也帶動了左右移動導軌及電機，電磁吸盤等附件的移動，真正用于工

32、件的效率很小取為5二0.12，則可以計算出電機的輸出功率為：P49.8P=十=0.898KW耳0.99X0.98X0.94X0.830.12由于一般電機沒這么小的功率，同時轉速一般較高，要想獲得很小的工件速度需要經(jīng)過多極減速這樣是不經(jīng)濟的同時結構也會變得比較復雜，先分析如下直接使用直線電機來帶動工作臺：直線電機可以直接傳輸直線運動，并且高速響應，由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠）使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。直線驅動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙以及誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋裝置控

33、制，即可大大提高機床的定位精度。直線電機剛度高，由于“直接驅動”，避免了啟動，變速和換向時因中間環(huán)節(jié)的摩擦磨損，彈性變形個反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時提高了了其傳動剛度。直線電機的選擇速度寬，加減速過程短。直線電機運動安靜噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可才有滾動導軌或磁墊懸浮導軌(無機械接觸)，其運動時噪音將大大降低。直線電機效率高由于無中間環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。由于直線電機的造價很高，從經(jīng)濟角度出發(fā)考慮到無法設計出來在社會上大規(guī)模推廣，并且拋光的精度沒有要求那么高，所以最后放棄了這種設計方案。通過伺服電機驅動滾珠絲杠來帶動工作臺：伺服電機

34、是指伺服系統(tǒng)指機械元件運轉的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電可以控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，并在控制系統(tǒng)中，用做執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小，線性度高，使動電壓等特性，可把所受到的信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機的主要特點是電壓信號為零是無自傳現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。滾珠絲杠傳動系統(tǒng)是一個億滾珠作為滾動媒介的滾動螺旋傳動的體系，滾珠絲杠可以把直線運動轉換為回轉運動。滾珠絲杠的傳動效率高，滾珠絲杠的傳動效率高達90%到98%，為傳統(tǒng)的滑動絲杠系統(tǒng)的2到4倍，所以一

35、較小的扭矩可以得到較大的推力，亦可以由回轉運動轉化為直線運動。滾珠絲杠傳動平穩(wěn)，滾珠絲杠系統(tǒng)傳動為點接觸滾動運動，工作中摩擦阻力小，靈敏度高，啟動時無震顫，低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密的控制微量進給。滾珠絲杠精度高，滾珠絲杠系統(tǒng)傳動中溫升較小，并可預緊消除軸向間隙和對絲杠進行預拉伸以補償熱拉伸，因此可以獲得較高的定位精度和重復定位精度。滾珠絲杠高耐性，鋼球滾動接觸處應經(jīng)硬化處理(hrc5863),并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對磨碎甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性，滾珠絲杠同步性好。滾珠絲杠可靠性高滾珠絲杠與其他機械相比，滾珠絲杠的故障率很低，維修保養(yǎng)也比較簡單，只需要進行一般的

36、潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。滾珠絲杠傳動系統(tǒng)采用歌德式(Gothicarch)溝槽形狀使鋼珠與溝槽到達最佳接觸以便輕易走轉。若加入適當?shù)念A緊力，消除軸向間隙，樂意使?jié)L珠有更加剛性，減少滾珠和螺母絲杠之間的彈性變形，達到最高精度。由于伺服電機帶動滾珠絲杠的造價很高，從經(jīng)濟的角度考慮無法設計出來在社會上大力推廣，并且拋光機的精度沒有必要那么高，所以放棄了這種設計方案。普通的三相電動機通過減速來帶動齒輪齒條從而帶動工作臺：這其中的減速可以通過三級齒輪減速，或者直接選個標準的減速器來帶動軸和齒輪齒條。齒輪傳動是利用雙齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行

37、軸圓柱齒輪傳動，相交軸圓柱齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結構緊湊，效率高，壽命長，速度和尺寸范圍大的優(yōu)點。經(jīng)過計算齒輪減速大約經(jīng)過三級或四級齒輪減速才可到達理想的速度，這樣從設計生產的角度看不方便生產推廣，并且減速系統(tǒng)的占用空間很大，所以不易選用此種設計方案。通過ICJ系列齒輪減速三相異步電動機來驅動齒輪齒條從而帶動工作臺：齒輪減速電機是一種動力傳遞機械，其實利用各級齒輪來達到降速目的。齒輪減速機適合低轉速大轉矩的環(huán)境，利用齒輪的速度轉換器將電機的回轉數(shù)減速到所需要的回轉數(shù)，并得到較大轉矩。齒輪減速機在減速的同時能提高輸出轉矩，而齒輪的減速機的扭矩輸出比例是按電機輸出乘以減速比所得，但要注

38、意的是不能超出額定扭矩。此外，齒輪減速機在正式投入使用前，必須進行負荷試運轉以及空載運轉。進行試運轉的目的是要確定齒輪減速機在運轉過程中是否有異常現(xiàn)象，待確定無異常現(xiàn)象后方可進行使用。齒輪減速電機是指減速機和電機的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達或齒輪電機。齒輪齒條傳動可以將旋轉運動轉化為直線運動，并且其承載力大，傳動精度高，可達，可隨意改變對接長度，傳動的速度選擇的范圍大。加工的安裝的要求的精度低，磨損后對其性能影響小，齒條是由標準外齒輪的齒數(shù)增加到無窮多時，齒輪式的基圓和其他圓都變成了相互平行的直線，同側漸開線齒廓也變成了相互平行的斜直線齒廓。總結以上幾個備選方案：通過yjc系列的齒

39、輪減速三相異步電動機通過聯(lián)軸再連接器與軸連接，軸上安裝齒輪，通過齒輪和齒條嚙合，讓齒條與工作臺焊接，在接頭上通過螺栓和螺母再連接一次。這種設計方案從功能角度上講可以完成拋光機所需的功能，并且其粗糙度達到要求。從經(jīng)濟的角度上講造價合適，適合在社會上大力推廣應用，選用YJC系列的減速電機是一種標準的驅動系統(tǒng)，可以滿足速度的要求且省去了減速器的部分，占用空間大大減小，結構緊湊。其特點如下1、同軸式斜齒輪減速電機結構緊湊,體積小，造型美觀，承受過載能力強。2、傳動比分級精細，選擇范圍廣，轉速型譜寬，范圍i=2-28800。3、能耗低，性能優(yōu)越，減速器效率高達百分之九十六,振動小，噪音低。4、通用性強,

40、使用維護方便，維護成本低，特別是生產線，只需備用內部幾個傳動件即可保證整線正常生產的維修保養(yǎng)。5、采用新型密封裝置，保護性能好，對環(huán)境適應性強，可在有腐蝕、潮濕等惡劣環(huán)境中連續(xù)工作。6、本系列產品可匹配普通丫系列、Y2系列、起重電機、防暴電機、制動電機、變頻電機、直流電機、戶外型專用電機等各種電機。在這里我們選擇丫系列電機示意圖如下因此最優(yōu)的方案是選擇齒輪減速電機，根據(jù)上述參數(shù)我們選取YJC系列三相異步電動機（JB/T）通過查機機械設計手冊得其技術數(shù)據(jù)如下表機座號電動機功率輸出轉速輸出轉矩電動機代號13235r/min487NmYCJ32/Y90SF2-4DEFGM42+0.018+0.02土

41、12370-0.2265NPRSTmax230+0.016-0.0133000154凸緣孔數(shù)SHFLJ規(guī)格代號4M12310355810-4端蓋號ADHDHMLMF3155無吊環(huán)螺釘140305齒輪減速電機結構示意圖第3章主要零件的設計及校核拋光輪的設計與選擇拋光輪是拋光機上直接起拋光作用的部件。因此，拋光輪是直接影響拋光效率和質量的關鍵因素。常見的拋光輪是用數(shù)十層纖維織物通過膠粘而成的布輪或氈輪，最外層表面根據(jù)不同的工藝規(guī)范膠粘上一種或數(shù)種硬質顆粒物。還有有特殊織物，如用尼龍纖維或布料制成的外面不膠粘硬質顆粒的布輪。拋光輪的種類和型號拋光輪用各種棉布，細毛氈，皮革特種紙等材料制成，分為縫合式

42、，非縫合式，褶皺式。具體參照下表1表1.拋光輪的種類種類組成縫合方式特點用途縫合式用粗平布，麻布，細平布寺縫合同心圓式，螺旋式，徑向式，徑向弧形式，方形式根據(jù)縫合密度和布料的不同，制成不同硬度的拋光輪。用于粗磨，適應于各種形狀較簡單的品非縫合式用細軟棉布制成原盤式，翼片式翼片式的使用壽命好用于形狀復雜制品，小零件，精拋光等褶皺式將布卷成布條，縫合成連續(xù)的，有偏壓的卷，再把布卷裝在帶溝槽的中間原盤上輪中心安裝能通風的鋼輪轂與機軸配合有通風散熱性好的特點用于大型零件平面，管狀件表面的咼速拋光。此軟輪可用于塑料件的低速拋光根據(jù)設計要求，該拋光件為直徑200的圓形鋼坯，為大型工件，所以根據(jù)表選擇褶皺式

43、。常用拋光輪的種類及功能棘面輪：結構-輪橫截面為13mm寬，中間用圓盤加緊并打孔。孔起到循環(huán)空氣而冷卻輪子的作用，防止輪與工件接觸部位聚集熱量。縫線12-13圈/dm2，精拋輪為10-11圈/dm2，影響輪表面彈性的因素：布的層數(shù)，中心夾盤的直徑，褶皺度。功能-使用中較干凈，輪子壽命長;增加金屬磨拋量，磨速快，粗糙度低；減少拋光時間，拋光機使用少。適合自動拋光。指寬輪：結構-由多個棘面輪重疊裝配。輪的密實性很重要，改變因素有：單片輪縫線線距，縫線圈數(shù)，組合輪數(shù)量，輪轂直徑。適合外形復雜的工件。圓盤輪：結構-20曾圓形布疊合而成，平均厚度6mm。常使用螺旋形縫線圓盤輪。軟輪縫線線距寬度為10mm

44、，中等硬輪為6mm，硬輪為3mm。功能-改變縫線圈數(shù)，以控制拋光輪硬度，撓曲度，彈性，存留拋光機能力。用途-軟輪用于精拋光或鏡面拋光。拼合輪：結構將新的，不規(guī)則形狀的零碎布料，夾在外層為圓形的布片間，再在輪的圓截面上一圈圈地縫線。用于磨削量大的磨光作業(yè)。拋光輪的設計拋光輪由拋光桿與毛氈組成，并且用螺母加上擋圈來固定。，如圖拋光輪示意圖拋光輪毛氈選擇片狀中通型，通過螺栓和墊片固定在拋光桿上，毛氈比鑄件和墊片要高，從而起到拋光作用又不磨損鑄件，更換時松下螺栓就能更換，簡單方便。拋光輪的直徑設計為300mm，拋光輪的中心與工作平臺的中心在一條水平線上，這樣當拋光輪與工作平臺相對移動時可以完整的拋光，

45、又保證了主軸拋光輪的大小和拋光力。毛氈的規(guī)格與型號A1分類命名工業(yè)用毛氈根據(jù)使用原料分為五大類：a細毛b.半粗毛c粗毛d雜毛e獸毛注：產品有特殊要求，使用原料不受此限。A2編號由五位數(shù)字組成，三四位數(shù)中間用“”表示，每位數(shù)字說明如下：第一位數(shù)字表示產品顏色。A1第一位數(shù)字色澤分類1、白色（即羊毛本色白色）2、灰色（既有部分再生毛作原料，一般呈灰色）3、天然雜色（既有部分黑色或棕色羊毛作原料）4、彩色（由人工染色或人工加白等各色）5、各種彩色（包括人工染色和天然雜色等混合色）第二位表示使用原料分類。A2第二位數(shù)字原料分類1、細毛2、半粗毛3、粗毛4、雜毛5、獸毛第三位數(shù)字表示產品品種規(guī)格分類。A

46、3第三位數(shù)字品種規(guī)格1、匹氈（鋼絲針布氈）及長度在5米以上的（包括5米）a.T112-3244即特品白色細毛塊氈，密度為g/cm3。2、塊氈（長度在5米以下的）3、氈輪4、氈筒5、環(huán)形零件（即油封）6、縫接環(huán)形零件（即縫接油封）7、塊形零件8、圓片零件9、條形零件0、濾芯代表特品氈。第四、五位數(shù)字表示產品密度（g/cm3）。如g/cm3,cm3。舉例說明：b.b.1123244即白色細毛一般塊氈，密度為g/cm3。12425即白色半粗毛氈筒，密度是g/cm3。13025即白色粗毛濾芯，密度是g/cm3。34220即天然雜色獸毛及羊毛混合塊氈，密度是g/cm3A3凡規(guī)定允許非毛含量屬全毛產品的原

47、料，用于制氈產品也按此規(guī)定掌握。這里我們選擇12425即白色半粗毛氈筒，密度是g/cm3拋光膏的選擇拋光膏也是拋光過程中不可缺少的材料，常用的拋光膏按顏色可分為白、綠、和黃三種，其分別是用硬化油、米糠油、地蠟、石蠟、白蠟、紅丹、長石粉等按不同的比例混合而成，各類拋光膏的特點與用途見下表2，表22拋光膏的種類類型特點用途白拋光膏用氧化鈣，少量氧化鎂及粘膠劑制成，力度拋光軟件的金屬（鋁、銅）和塑料小而不銳利長期存放易風化變質紅拋光膏用氧化鎂，氧化鋁和粘膠劑制成，硬度中等拋光般鋼鐵零件，對鋁、銅零件做粗拋綠拋光膏用氧化鉻和粘膠劑制成硬而銳利，磨削能力強。拋光硬質合金，隔層和不銹鋼層綜合考慮這里我們選

48、擇綠拋光膏齒輪齒條的設計按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪齒條傳動。拋光機為一般機器工作機器，速度不高，故選用8級精度。材料的選擇，由表知選擇齒輪齒條，材料都為45鋼（淬火調質）。m是設計制造齒輪的重要參數(shù)。模數(shù)大，則齒距p也大，隨之齒厚s、齒高h也大，因而齒輪的承載能力也增大。不同模數(shù)的齒輪要用不同模數(shù)的刀具來加工制造，為便于設計和加工，模數(shù)的數(shù)值已系列化。第一系列12345681012162025324050第二系列()()()79(11)141822283645注：選用模數(shù)時，應優(yōu)先選用第一系列；其次選用第二系列；括號內的模數(shù)盡可能不用。本編未摘錄小于1的模數(shù)。由上表選的模數(shù)m=2,z=37按

49、齒面接觸強度設計由設計計算公式進行計算,確定公式內的各計算數(shù)值,1）試選載荷系數(shù)Kt二。2）計算直齒輪傳遞的轉矩T=xxx3）由表10-7選取齒輪的齒寬系數(shù)ZE=188Mpa1/25）齒輪齒條的接觸疲勞強度5Hlim1=5Hlim2=550Mpa6）由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN仁KHN2=。7）計算接觸需用應力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1。KcHN1limlS=522.5Mpa計算圓周速度VndxnV=60 x1000b1d，d1t=74mm齒輪齒寬為b1=54mm，由機械設計手冊的齒條b2=18,由工作臺的行程確定齒條長l=300mm。通過圓柱齒輪齒頂部的圓稱為齒頂圓，其直徑用da表示

50、。通過圓柱齒輪齒根部的圓稱為齒根圓，直徑用df表示。齒頂圓a與分度圓d之間的徑向距離稱為齒頂高，用ha來表示；齒根圓df與分度圓d之間的徑向距離稱為齒根高，用hf來表示；齒頂高與齒根高之和稱為齒高，以h表示，即齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離。以上所述的幾何要素均與模數(shù)m有關。表3-9直齒圓柱齒輪各幾何要素的尺寸計算基本要素：模數(shù)m；齒數(shù)z名稱代號計算公式齒頂高haha=m齒根高hfhf=齒高hh=分度圓直徑dd=mz齒頂圓直徑dada=m(z+2)齒根圓直徑dfdf=md=74db=a=72P=nm=ha=2hf=da=d+2ha=76df=d-2hf=Es=e=2=。軌與工作臺的結構設計導軌設

51、計導軌的運動部件導向和承載部件。按運動部件的運動形式，導軌有直線運動導軌和回轉運動導軌。常用導軌的類型和特點總結如下表所示。表2-3導軌的類型及各自的特點與應用導軌類型主要特點應用普通滑動導軌結構簡單使用維修方便；沒有形成完全液體摩擦，動、靜摩擦因素差大，低速易爬行普通機床。壓力機、軋鋼機等各種機械塑料導軌貼塑導軌摩擦因素小自潤滑性能好、低速不易爬行、抗摩擦性能好；貼塑工藝簡單；剛度低，耐熱性差，易蠕變主要用于中、大型機床。壓強不大的導軌。壓力機滑塊機構等鑲金屬導軌耐磨性強；鑲鋼導軌工藝復雜，成本高；運動平穩(wěn)常用于重型機械，如立車、龍門銑床導軌及壓力機導軌運動靈敏性好低速平穩(wěn)性好，定位精度高；

52、滾動導軌精度保持好，磨損少壽廣泛用于各類精密機命長、移動輕便；剛性械、數(shù)控機床、精密機和抗震性差結構復雜成床、紡織機械、高速壓本高、要求良好維護；力機及各種自動化機械滾動體循環(huán)的滾動導軌品種較多，已專業(yè)化系列生產，購買安裝便捷中對導軌設計主要考慮以下三方面：準確的導向精度：幾何精度、結構剛度和溫度變化影響。精度保持性好：要求導軌耐磨性好，在受載和環(huán)境溫度變化下有較長的壽命，潤滑和防護性好。結構簡單，工藝性好，便于調整和維修。因為本拋光機是精密拋光，運動過程中需要良好的導向精度和運動平穩(wěn)性根據(jù)上表，綜合考慮選擇直線滾動導軌，通過滑塊帶動整個工作臺運動。兩條前后移動導軌。工作臺設計在拋光機底座上放

53、置一塊平行度較高的鋼板，以保證運動過程中的平穩(wěn)性，通過滑塊帶動工作臺移動，將軸承座、磁力表座、電磁吸盤等零件固定在鋼板上。此次設計的拋光機為e3oo臥式拋光機，拋光的工件為e3oo規(guī)格的鋼坯。工作臺及升降臺的設計工作平臺及升降臺示意圖如圖，螺紋套和蝸桿相連，聽過螺紋配合，旋轉螺紋套可以升降工作平臺，最大行程為30mm,工作平臺中心用內六角螺釘與蝸輪軸連接，此時，螺紋套受壓力，內六角螺釘受拉力，從而保證了升降之后的穩(wěn)定。磁力表座的規(guī)格為60mmx55mmx50mm，固定在工作臺的四個方向，通過工作臺的凹槽定位，再通過底部的螺釘進行緊固。吸力為80N重量1kg型號為PD-103螺紋深度為。磁力表座

54、的選擇緊篠的尺寸但它提供了強犬的常力“各沖二件匸以安置在上確從而固定在機底上從事檢倉1與忻二m型號TtodclHoldingPower(kif：磁那寸MagneticSize(nun.)鹹深度ScrewETCLLnCimiii1Weight(kg)長L)高PD-1CI：紅色1&050l：;uHlMW、1.272.2FD-101黒色IP117緞工25舉T2PLI-I021QU75.3PD-10J80帥1.LP0-312:03S3Kj35a5X0.30.3.173i303DJ5X0.Sa.e主軸的設計與校核根據(jù)主軸的設計結果設計軸的具體尺寸電動機的輸出功率為P1=內=出81=l63kwT二9550

55、 x103-h二9550 x103x二11815.6N-mm電機輸出轉矩為1nm940主軸的輸出功率為P2=PW1-163x99x0-98=1-14kw主軸的輸出轉矩為T2=T2=11815-6x99x98=115805N-mm作用在主軸上的力拋光時拋光輪與試樣接觸的壓力根據(jù)經(jīng)驗取N=100N;拋光機在工作過程中加磨料去摩擦系數(shù)二0.3，工作時摩擦力F=N=0.3x100N=30N耳二36.86N，但在拋光時，拋光力遠遠小于此力，故取Ft二40N拋光時工作所受力為F=F+Ft二40+30二70N1.初步確定軸的最小直徑按扭矩強度條件計算，根據(jù)機械設計表15-1選擇軸的材料為45鋼，正火處理，硬

56、度HBS=200,強度極限&b-600MPa，屈服極限鳥-600MPa，彎曲疲勞極限&-二240嘰。由機械設計表15-3查得A0二120。p|114dA3二120 x3二13mmmin0n940由于最小直徑與電動機輸出軸連接，電動機輸出軸直徑為28mm，長度60mm，因此主軸最小直徑取28mm。同時為了使電動機輸出軸與主軸連接需要選取聯(lián)軸器型號。選擇聯(lián)軸器類型時，應考慮：所需傳遞轉矩的大小和性質，對緩沖、減振功能的要求以及是否可能發(fā)生共振等。由制造和裝配誤差、軸受載和熱膨脹變形以及部件之間的相對運動等引起兩軸軸線的相對位移程度。許用的外形尺寸和安裝方法，為了便于裝配、調整和維修所必需的操作空間

57、。對于大型的聯(lián)軸器，應能在軸不需作軸向移動的條件下實現(xiàn)裝拆。此外，還應考慮工作環(huán)境、使用壽命以及潤滑和密封和經(jīng)濟性等條件，再參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。類分工作情況及舉例電動機、汽輪機四缸和四缸以上內燃機雙缸內燃機單缸內燃機轉矩變化很小，如發(fā)電機、小1型通風機、小型離心泵轉矩變化小，如透平壓縮機、II木工機床、運輸機轉矩變化中等，如攪拌機、增III壓泵、有飛輪的壓縮機、沖床轉矩變化和沖擊載何中等，如IV織布機、水泥攪拌機、拖拉機轉矩變化和沖擊載何大，如造V紙機、挖掘機、起重機、碎石機轉矩變化大并有極強烈沖擊載何，如壓延機、無飛輪的活塞泵、重型初軋機表3-1工作情況系數(shù)KA計算

58、聯(lián)軸器轉矩二KAT2，由于考慮到轉矩變化很小，故KA=1.3，則：T=KT=1.3x11580.5二15054.65N-mmcaA2查詢標準按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查標準GB/T5014-2003，選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為560N-m。聯(lián)軸器孔徑為28mm，半聯(lián)軸器長度為62mm。如下圖:根據(jù)周向定位要求確定軸的各段直徑與長度參見軸結構圖，如下圖。活序號長度直徑1602824540322454170545224566040732038(1n-JIuJi+_afl軸水平放置左端與電動機相連1段與聯(lián)軸器相連，長度為60mm，直徑為28mm；1初步選擇滾動軸承。因軸承

59、同時受徑向力和軸向力的作用，因此選用角接觸球軸承。根據(jù)工作要求，根據(jù)3段直徑選取角接觸球軸承GBT292-94,其尺寸為dxDxB=45mmx85mmxl9mm，設計3段長度為19mm，直徑為45mm；2段為了方便軸承安裝設計直徑為40mm，長度為45mm；4段根據(jù)定位軸肩原則選擇直徑為54mm，由于長度沒有具體要求，可以取該段長170mm；5段軸安裝軸承，其尺寸同第3段相同；長度為19直徑為45mm。6段為方便軸承安裝取直徑為40,mm、長度為60mm。7段需要深入箱體與拋光輪連接，為方便拋光輪的安裝，該段軸長取320mm，直徑為36mm。而且端部要加工螺紋。方便毛氈固定。軸向零件的周向定位

60、聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用平鍵連接。按1段的尺寸查平鍵截面bxh=8mmx7mm，再根據(jù)該軸段長度與聯(lián)軸器長度確定鍵長50mm，半聯(lián)軸器的選取H7與軸的配合為下6。滾動軸承與軸的軸向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。軸上倒角與圓角尺寸見零件圖求軸上的載荷此軸未受徑向力，拋光輪邊緣受到豎直向上的力為拋光壓力Fa=N=100N，該力軸向作用由軸承承擔，對軸造成的彎矩大小為M=Far=23000Nm從軸的結構圖和扭矩圖中可以看出齒輪軸與軸承的配合處為軸的危險截面。計算數(shù)據(jù)如下表載荷水平面H垂直面V支反力FF=542.1NNH1F=442.1NNH2F=45NNV1F=36.69N