[工学]研磨盘毕业设计说明书.doc

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1、黄河科技学院毕业设计（论文）300研磨机设计摘 要研磨是超精密加工中一种重要加工方法，其优点是加工精度高，加工材料范围广。研磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床，是保证研磨加工的重要条件。由于传统研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工质量不稳定等缺点，这使得传统研磨应用受到了一定限制，为了提高研磨加工效率，机械研磨机已经取代了传统的手工研磨。目前国内使用研磨机的种类比较多，研磨机从加工精度上基本分为两种：一种是加工不仅对精度要求较高并对面形精度也有所要求的工件；另外一种是加工只要求表面粗糙度的零件,例如各种材质的机械密封环、陶瓷片、气缸活塞环、油泵叶片轴承端面及硅、锗、

2、石英晶体、石墨、蓝宝石、光学水晶、玻璃、铌酸锂、硬质合金、不锈钢、粉灰冶金等金属材料的平面研磨。这种研磨机适合加工一些尺寸较小，而且数量较大的零件。本文主要是合理的分析了研磨机的传动系统和研磨机械原理，本研磨机设计由电动机、减速装置、传动装置、研磨盘组成，根据研磨功率选择了合理的电动机，并设计了减速装置和主要的传动零件及研磨盘主轴。为了使其具有足够的刚度、强度和稳定性，对蜗轮蜗杆减速器上的主要零部件进行了寿命校核，同时还对研磨盘主轴上的主要零部件进行了强度校核。关键词：平面磨削 研磨 主轴 星型轮系传动300 Grinding Machine DesignAbstract：Grinding i

3、s a kind of important ultra-precision processing processing method, its advantage is processing precision is high, wide range of materials. Grinding machine is covered with or embedded with the abrasive research in the surface of the grinding machine, is the guarantee of grinding the important condi

4、tion. As the traditional grinding existence processing efficiency is low, the manufacturing cost is high, the processing precision and processing quality is not stable shortcomings, this makes the traditional grinding application subject to a certain limit, in order to improve the grinding machining

5、 efficiency, mechanical grinding machine have replaced the traditional manual polishing. At present domestic use the types of grinding machine is more, from processing precision grinding machine on basic divided into two kinds: one kind is processing not only to higher accuracy and precision to form

6、 across the requirements of the workpiece; Another is only required processing surface roughness of parts, such as all kinds of material mechanical sealing rings, ceramics, cylinder piston ring of blades, oil pump bearing end face and silicon, ge, quartz crystal, graphite, sapphire, optic crystal, g

7、lass, lithium niobate, hard alloy, stainless steel, FenHui metallurgical and other metal material plane grinding. This kind of grinding machine is suitable for processing some smaller, and the greater number of parts.This paper is mainly reasonable analysis the grinding machine transmission system a

8、nd grind mechanical principle, the grinding machine design from motor, slow, device, gearing, grinding plate composition, according to grinding chosen the reasonable motor power, and design a slowdown and the main transmission device parts and grinding plate spindle. In order to make it has enough s

9、tiffness, strength and stability of worm gear and worm reducer is the main parts were checking service life, and at the same time also on grinding plate spindle is the main parts were strength check. Keyword：flat surface grinding grinding principal axis star gear transmission黄河科技学院毕业设计（论文）目 录前言.1第一章

10、 研磨机的发展史31.1研磨技术发展状况31.2 固着磨料高速研磨的研究现状41.3 研磨机的发展情况5第二章 研磨原理分析72.1 研磨机的工作原理72.2 研磨网纹分析82.3 研磨速度分析8第三章 研磨机传动系统分析103.1 电动机的选择103.1.1 选择电动机的类型103.1.2 选择电动机的功率103.1.3 确定电动机的转速113.2 计算总传动比123.3 研磨盘主轴的运动和动力参数123.3.1 研磨盘主轴的转速123.3.2 研磨盘主轴的功率123.3.3 研磨盘主轴转速12第四章 蜗轮蜗杆减速器设计134.1 蜗杆传动设计计算134.1.1蜗杆传动材料的选择134.1.

11、2 选择齿数134.1.3 验算滑动速度134.1.4 主要尺寸计算134.1.5 热平衡计算144.2 轴的设计和校核144.2.1 蜗轮轴的设计154.2.2 蜗杆轴的设计194.3 滚动轴承寿命的校核234.3.1 轴承的受力分析244.3.2 轴承的选择及寿命校核244.4 减速器箱体的设计计算264.4.1 箱体的结构形式和材料264.4.2 铸铁箱体主要结构尺寸26第五章 研磨盘主轴设计285.1 主轴的设计285.1.1 选择轴的材料285.1.2 按许用扭转剪应力初估轴的直径285.1.3 轴的结构设计285.2 轴的校核285.3 主轴轴承的选择及寿命校核325.3.1 轴承

12、的受力分析325.3.2 主轴轴承的选择及寿命校核32第六章 键等相关标准的选择346.1 键的选择346.2 联轴器的选择346.3 螺栓，螺母，螺钉的选择34结论36致谢37参考文献38 黄河科技学院毕业设计（论文） 第 39 页 前言研磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。研磨机是保证研磨加工的重要条件，因此人们专门研究了各种不同的研磨机。目前国内生产高速研磨机的厂家不少，但由于研磨加工的针对性较强，对不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差别，所以人们研究开发出了许多专用的研磨机。研磨机从加工精度

13、上基本分为两种：一种是加工不仅对精度要求较高并对面形精度也有所要求的工件；另外一种是加工只要求表面粗糙度的零件,例如主要用于LED蓝宝石衬底、光学玻璃晶片、石英晶片、硅片、诸片、模具、导光板、光扦接头等各种材料的单面研磨、抛光等。这种研磨机适合加工一些尺寸较小，而且数量较大的零件。在研磨中将工件与磨料一起置入一容器内，加以振动，进行研磨抛光。还有人专门研制出相应的振动研磨机。目前这种振动研磨机国内外都有厂家生产，而且这种研磨加工技术比较成熟，应用也日趋广泛。目前国内外生产后一种的厂家较多。为提高加工效率人们研制出双面研磨机，如兰州东胜机械制造有限责任公司生产的DSL9B-5P型双平面研磨机,它

14、加工出的产品精度为10微米级,平面度及平行度在千分之一毫米。还有深圳宏达公司生产的双平面研磨机,其平行度及平面度也为千分之一毫米。球面高速研磨机按加工工件表面的曲率半径不同,分为大球面、中球面和小球面三种，其中Q875型高速精磨机和QJM-40小球面高速精磨机和QJM-100中球高速研磨机应用较为普遍。随着科技的进步和社会的发展,人们对加工精度的要求越来越高。加工技术水平也在不断提高，由原来的精密、超精密加工,发展到现在的纳米级加工。纳米级高效研磨加工技术主要采用固着磨料高速研磨加工方法。固着磨料高速研磨与传统的散粒磨料研磨不同，其磨料的密度分布是可控的。利用固着磨料研磨的这一特点，根据工件磨

15、具间的相对运动轨迹密度分布，合理地设计磨具上磨料密度分布，以使磨具在研磨过程中所出现的磨损不影响磨具面型精度，从而显著提高工件的面型精度，并且避免修整磨具的麻烦。 目前国内外生产的研磨机基本上都是中大型的，其中高速研磨机的发展方向主要是进一步提高研磨加工质量和加工效率,提高研磨机的自动化程度，以减轻操作者的劳动强度，而对维修设备现场使用的便携式研磨机还没有人进行研究和开发。研磨机设计的技术难点是：1. 合理地设计研磨机的结构，以保证研磨机具有足够的刚、强度和稳定性，从而避免研磨机在高速运行中出现振动现象；2. 压力可调的工件加压方式。研磨机设计的关键技术是：1. 使磨具能达到均匀磨损，从而避免

16、了磨具修整的麻烦,降低磨具的损耗，提高加工效率，保证工件的加工精度和质量；2. 合理地确定出被研磨的工件相对于磨具的位置。主要技术指标：研磨盘直径D=300mm；工作压力FN=900N；摩擦系数f=0.5；研磨盘转速n=060r/min；第1章 研磨机的发展史1.1研磨技术发展状况研磨是一种重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通过磨料作用于工件表面，进行微量加工的过程。研磨加工的特征是加工精度和质量高。并且加工材料广，几乎可以加工任何固态材料。近年来，随着人们对产品性能的要求日益提高，研磨加工以其加工精度和加工质量高再次受到人们的关注。尤其近几年信息技术和光学技术的发展，对光学零件不仅需

17、求量增大，而且对其质量和精度都提出很高要求，而研磨作为光学加工中一种非常重要的加工方法，起到了不可替代的作用。许多人从事研磨加工技术的研究，目的都是进一步提高研磨加工效率和加工精度，降低加工成本。目前国内外研磨加工普遍采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨，存在的缺点主要有：1. 磨料散置于磨盘上，为避免磨料飞溅，磨盘转速不能太高，因此加工效率低；2. 磨料与从工件上磨下的碎屑混淆在一起，不能充分发挥切削作用，而且还要与这些碎屑一起被清洗掉，浪费能源、浪费磨料；3. 磨料在磨盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成对工件研磨切削量不均，工件面形精度不易控制。特别是磨料与工件间的相对运动具有随机性，这也增

18、加了工件面形精度的不确定因素；4. 在研磨加工中要严格控制冷却液的流量，以避免冲走磨料，这使得冷却效果变差，容易引起工件升温，造成加工精度下降；5. 大颗粒磨料起主要切削作用，易划伤工件表面，所以对磨料尺寸均匀性要求高；6. 磨料能嵌入软材质的工件表面，影响工件的使用性能；7. 在研磨中磨料之间相互切削，浪费磨料；8. 磨盘磨损后修整难，需要三个磨盘对研；9. 各道工序间清洗工件要严格；10. 工人劳动强度大，对工人操作技术水平要求高。由于传统研磨存在上述缺点，所以许多人在研究如何改进这种研磨技术。有人研究新型研磨液，有人研究不同磨料和不同材料磨盘的研磨效果，以寻求对应于不同工件的最佳磨料和磨

19、盘。刀具的质量直接影响着被加工工件的质量。为提高工件的质量，人们对刀具提出了较高的要求，特别是用于精密和超精密加工的金刚石刀具都要采用研磨加工。所以国内外一些人专门研究刀具加工技术的研究。为了提高加工效率，有人研究可以同时加工工件两个表面的双面研磨机。最近人们也探索了许多新的研磨技术，如施加特殊研磨力研磨，有振动研磨、磁性流体研磨和磁力研磨。采用微粒子冲击去除材料研磨，有弹性发射加工、非接触研磨和利用电泳动研磨。用特殊工具研磨有砂带研磨、液体结合剂砂轮研磨、采用研磨膜研磨和固着磨料研磨，复合研磨有机械化学研磨和电解研磨法等。随着时代的发展和科技的进步，人们研究出来了高速研磨机变速控制方法，这种

20、技术属于机械加工技术中的超精密加工技术，在研磨加工开始及结束两个阶段控制磨具转速的变化，使之有一个缓慢、迅速、缓慢的提速和降速过程。其效果在于大为减轻磨具与工件表面的冲击，从而提高加工精度和加工效率。随着技术的发展,人们对加工精度的要求越来越高，加工技术水平也在不断提高,由原来的精密、超精密加工,发展到现在的纳米级加工。但是目前的纳米级加工技术普遍存在着加工效率低、成本高的问题,这就限制了纳米加工技术的推广应用。1.2 固着磨料高速研磨的研究现状固着磨料高速研磨是将散粒的磨料固结起来，制成专用磨具，在高速研磨机上进行研磨的方法。所用的专用磨具是根据工件的要求，用不同的磨料制成丸片，再用丸片制成

21、不同形状的磨具。固着磨料高速研磨国外是在六十年代发展起来的，我国是从七十年代开始着手研究的。固着磨料研磨很好地解决了传统的散粒磨料研磨中所存在的大部分缺欠。其最大特点是能显著提高研磨加工效率，而加工效率低是限制传统研磨广泛应用的最大障碍，因此固着磨料高速研磨一出现就受到了人们的重视。长春理工大学从七十年代起开始从事固丸片着磨料研磨加工技术的研究，并成立了专门从事这一技术研究的课题组，探讨了在固着磨料研磨中，研磨压力、研磨速度、冷却液等对研磨效率和加工质量的影响，这些研究有力地推动了这一新技术的推广应用。由于固着磨料研磨具有许多优点，因此不仅国内的专家学者从事这一技术的研究，而且国外也有人从事这

22、一技术的研究。早在80年就有人研究固着磨料研磨机理，固着磨料研磨加工工件已加工表面粗糙度及破坏层等的变化规律。研究的加工材料是玻璃，重点是探讨工件已加工表面粗糙度和材料去除量随研磨加工时间的变化规律。还比较了不同冷却液的效果。发现了表面粗糙度与破坏层深度有一恒定关系，这就使人们能根据工件表面粗糙度值来确定下道工序的去除深度。目前国外较重视磨料性能的改进，以及丸片制作技术的研究，如探讨如何避免丸片的脱层及裂缝，避免丸片中混入空气，提高磨料和结合剂的均匀性等。为了更好地改善固着磨料研磨效果，提高丸片质量，日本东京大学有人还研究了利用电泳沉积法制造高质量、细磨粒丸片。采用他们研制的丸片加工硅片，已加

23、工表面质量得到了很大改善。国外还有人采用金刚石丸片研磨加工球面和非球面，提高了加工效率，取得了很好的效果。为进一步完善固着磨料研磨加工技术，长春理工大学的杨建东老师对固着磨料的浮动研磨中工件转速进行了研究，解决了工件转速与偏心距、研磨压力、工件半径、工件与磨具间的摩擦系数等加工参数之间的关系，并提出了磨具均匀磨损及工件均匀研磨理论。1.3 研磨机的发展情况研磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。研磨机是保证研磨加工的重要条件，因此人们专门研究了各种不同的研磨机。目前国内生产高速研磨机的厂家不少，但由于研

24、磨加工的针对性较强,对不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差别，所以人们研究开发出了许多专用的研磨机。研磨机从加工精度上基本分为两种：一种是加工不仅对精度要求较高并对面形精度也有所要求的工件。另外一种是加工只要求表面粗糙度的零件, 例如各种材质的机械密封环、陶瓷片、气缸活塞环、油泵叶片轴承端面及硅、锗、石英晶体、石墨、蓝宝石、光学水晶、玻璃、铌酸锂、硬质合金、不锈钢、粉灰冶金等金属材料的平面研磨。这种研磨机适合加工一些尺寸较小，而且数量较大的零件。在研磨中将工件与磨料一起置入一容器内，加以振动，进行研磨抛光。还有人专门研制出相应的振动研磨机。目前这种振动研磨机国内外都有厂家生产，而且这种研磨加

25、工技术比较成熟，应用也日趋广泛。目前国内外生产后一种的厂家较多。我国在八十年代研究出来第一台PJM320型平面研磨机。曾获得国家科学大会奖。现在西安秦川发展有限公司生产的PJM320B就是以它为原型改进的。在光学加工中研磨又称精磨，所以研磨机也称为精磨机。目前还有南京仪机股份有限公司生产的PLM-400精密抛光机。以及我国台湾高钰精密有限公司生产的各种精磨机。其中平面精磨机有DL-380和CDL-600和及CDL-900型号和双面精磨机有CDL-4B-4L和CDL-6B-6L及CDL-9B-5L等型号。其中CDL-380型研磨机研磨精度高，可达到的平面度为0.2m0.5m,表面粗糙度Ra0.1

26、m，它可加工各种材质。为提高加工效率人们研制出双面研磨机，如兰州东胜机械制造有限责任公司生产的DSL9B-5P型双平面研磨机,它加工出的产品精度为10微米级，平面度及平行度在千分之一毫米。还有深圳宏达公司生产的双平面研磨机，其平行度及平面度也为千分之一毫米。球面高速研磨机按加工工件表面的曲率半径不同，分为大球面、中球面和小球面三种，其中Q875型高速精磨机和QJM-40小球面高速精磨机和QJM-100中球高速研机应用较为普遍。国外高品质的研磨机床已实现系列化，而且加工精度已达到很高的水平。如SPEEDFAM高速平面研磨机，具有粗研磨及精研磨的广泛研磨能力，能以短时间和低成本获得较高的平行度、平

27、面度以及表面粗糙度。即使不熟练的操作人员，亦能达到尺寸公差3m、平面度0.3m、平行度3m,表面粗糙度Ra0.2m以内的高精度加工水平。又如Takao NAKAMURA等人研制的硅片研磨机，可同时加工5片直径为125mm的硅片，当硅片厚度在500515m时，经过2430min的抛光，尺寸可达到480士3m，平均材料去除率0.510.57m/min。目前国内外生产的研磨机基本上都是中大型的。对于小型便携式高速研磨机的研究有限。而目前便携式的研磨机只有专门维修阀门的维修机具。目前国内外的高速研磨机的发展方向主要是进一步提高研磨加工质量和加工效率,提高研磨机的自动化程度,以减轻操作者的劳动强度。而对

28、维修设备现场使用的便携式研磨机还没有人进行研究和开发。第2章 研磨原理分析2.1 研磨机的工作原理目前，平面研磨机主要用于各种精密零件如LED蓝宝石衬底、光学玻璃晶片、石英晶片、硅片、诸片、模具、导光板、光扦接头等各种材料的单面研磨、抛光主要使用端面研磨机。端面研磨机有多种，在本行业使用较多的要算是 “平面行星链轮式 ”端面研磨机。其工作原理如图21所示。 图 21 工作原理 1.环套 2.齿圈 3.行星轮 4.铸铁块（压工件） 5.被研磨工件 6.铸铁研磨盘 7.传动主轴研磨盘由一台系列电动机驱动，经过联轴器、蜗轮蜗杆传动减速器、联轴器以及传动主轴以一定角速度旋转。齿圈固定在研磨盘上，行星齿

29、轮由齿圈带动绕其中心公转，同时自转，工件位于行星轮内，.工件的运动由行星轮带动，同时在铸铁块的压力作用下工件绕其轴线自转。因此，工件的运动是行星运动与自转运动合成。在研磨开始前，工件和研磨盘都处于静止状态。当研磨开始时，研磨盘先转动，工件由行星轮带动作行星运动，然后在研磨切削力作用下开始绕其自身轴线旋转，工件由静止状态进入旋转状态的.过程为启动过程，启动过程结束之后，工件的运动为行星运动与自转运动合成运动。首先，将被研磨工件放入行星轮内，工件铸铁块的压力作用下使工件与研磨盘有一定的摩察力，进而达到磨削的目的。行星轮3以n1的转速旋转，因行星轮3与固定齿圈2啮合，驱使行星轮绕自己的中心旋转(或称

30、自转)的同时还绕中心圆柱销轮的中心旋转(或替公转)。此时工件端面上某点的平面轨迹是一条曲线。另一方面，研磨盘6以n的转速旋转。在工件端面上上述某点重合的研磨盘上相应点的轨迹是一条圆弧。这样，在工件端面上同一个点便有两条轨迹通过而形成“研磨网绞”。过该点分别与两条轨迹曲线相切而存在的 “相对速度” (因两条切线所表明的速度方向不可能一致)，这就具备了研磨工艺条件而实现了研磨过程。机械端面研磨工艺在三种产品的密封端面研磨中几乎是最终工序(因为有的最后还要安排手工平面研磨)。因此，精度和表面粗糙度表列数据便是应达到的要求。粗糙度与研磨盘的材科、研磨剂材料及配方、研磨参数(相对速度、研磨压力)、研磨工

31、艺系统的稳定(机床、研具、工件组成的工艺系统运动的平稳程度)有关，与机床的研磨原理也有关。对于密封端面的垂直度、平行度这是研磨工序的前遭工序已经达到的精度，本研磨工序必须“均匀去除研磨余量”得以保持原始精度。对于平面度是本序的主要任务， 研磨工艺提高平面度降低表面粗糙度，保持垂直度和平行度。显然，这“ 四度”与端面研磨机的研磨原理都有直接关系。这是因为保持垂直度、平行度、提高平面度取决于密封端面的研磨过程中各点去除研磨余量是否相等(在刚开始研磨时端面凸部研磨量较凹部研磨量大是提高平面度初期研磨阶段的情况应例外)，也就是研磨全过程端面上各点的相对速度是相等的(各点的研磨压力也是相同的)。各点的研

32、磨量相等。若端面上各点的相对速度(研磨速度)相等，但从研磨开始到终了各点的研磨速度有规律的变化，研磨垒过程结柬，各点研磨速度的。总积分值相等。即瞬时研磨量不相等，总研磨量各点相等。另一个条件是端面上各点的运动轨迹和研磨盘相应点圆周运动轨 迹在工件端面上形成密集而交叉的“研磨网纹”。 总之，要达到四度(垂直度、平行度、平面度、粗糙度)的要求，必须保证在工件端面上形成密集合理的研磨阿纹和各点均匀的去除研磨余量。这就是研究端面研磨机研磨原理的出发点。2.2 研磨网纹分析在平面上形成研磨同纹，可以从两个方面进行分析。一是工件被研平面上任意点的运动轨迹，同时研磨盘与工件相应点的运动轨迹。这两个运动轨迹在

33、工件被研平面上形成“研磨网纹”。二是工件被研平面上任意点有二个瞬时速度，一个是工件运动在该点的瞬时速度，另一个是因研磨盘运动在该点产生的瞬时圆周速度。这两个速度(运动)合成形成的综合运动轨迹，该轨迹在工件平面上反复出现并移动位置而形成“研磨网纹”。2.3 研磨速度分析工件端面上某一点的“研磨速度”系指该点因夹具自转公转而具有的线速度与旋转的研磨盘上相重合点的线速度的“向量和”。为了计算和研究问题方便，“研磨速度”可以分成“径向研磨速度”和“切向研磨速度”。研磨盘上各点只有切向线速度而无径向线速度。工件端面上某一点的“径向研磨速度” 就是该点径向分量。该点的“切向研磨速度”是该点切向分量和研磨盘

34、上重合点切向线速度的向量和。 图 22 研磨轨迹如图22所示，一个是两个工件中心和中心轮中心成一直线的A、B位置；另一个是工件端面上最外圆某点的切向线速度(绕O2旋转)与研磨盘上重合点的圆周速度相垂直的位置C。为计算简便，且因工件直径很小而中心轮中心翻夹具中心的距离（R1)很大。故将工件取在工件中心与中心轮中心连线所在圆相切的位置。此时，可近似的认为工件径向研磨速度就是工件绕夹具中心旋转的线速度。而切向研磨速度是研磨盘线速度和夹具公转线速度的向量和。通过研磨速度分析和计算结果表明：工件在任何位置。同一端面上各点的切向研磨速度几乎相同；工件在任意位置，端面上的切向研磨速度几乎相同；工件端面切向速

35、度的不变性，与传动结构的几何参数几乎无关；由于工件端面上任意点的轨迹是沿研磨盘圆轨迹几乎同向而平稳变化的曲线，可想而知其径向研磨速度变化亦很小，计算表明径向研磨速度在同一工件端面上的各点或同一瞬时不同工件位置上工件端面各点的变化范围较小，最小径向速度是最大径向速度的1/2左右，且夹具旋转一周时，径向速度的变化反复出现。因此。工件端面上各点在研磨全过程中速度总积值是相等的。因此，行星式端面研磨原理就研磨速度而言是合理的。第三章 研磨机传动系统分析 图 31 传动系统1.研磨盘 2.联轴器3.蜗轮蜗杆一级减速器 4.电动机 5.联轴器3.1 电动机的选择3.1.1 选择电动机的类型考虑研磨机所需功

36、率和传动装置的总效率，选择电动机的型号为Y802-4。3.1.2 选择电动机的功率工作机上研磨盘的速度：工作机所需功率：其中，研磨机的效率查机械设计手册得蜗轮蜗杆传动（双头）效率，一个联轴器效率，一对深沟球轴承效率，一对滚动轴承效率，故电动机至研磨机主轴的总机械效率：电动机的输出功率：电动机的额定功率：查技术手册得： 蜗杆轴功率： 蜗轮轴功率：3.1.3 确定电动机的转速查机械设计手册：取单级（双头）蜗杆传动比：则总传动比的范围： 电动机的转速范围应为：综合考虑，电动机的同步转速选为。低速时，即nw=20r/min时，同理可得（11.3）=0.1990.258kw160800r/min电动机的

37、同步转速选为。查技术手册确定电动机的型号为Y802-4 ，满载转速nm=1390/2160r/min，P=0.75kw。研磨盘主轴功率：故合适。为了实现研磨机上研磨盘转速能在n=060r/min变速，故在所选电动机上配装变频器，进而实现研磨机的调速。3.2 计算总传动比主传动轴传动比：即：蜗轮蜗杆传动比：3.3 研磨盘主轴的运动和动力参数3.3.1 研磨盘主轴的转速3.3.2 研磨盘主轴的功率3.3.3 研磨盘主轴转速第四章 蜗轮蜗杆减速器设计4.1 蜗杆传动设计计算蜗杆传动多在需要交错轴间传递运动及动力的场合使用。通常交错角为，一般蜗杆为主动力。其主要优点为传动比大，工作平稳，结构紧凑，当蜗

38、杆导程角小于摩擦角时可以自锁。其缺点是效率低，需要贵重的金属。蜗杆传动的类型有很多种，本文根据需要选用了普通的圆柱蜗杆阿基米德蜗杆（ZA）。4.1.1蜗杆传动材料的选择在蜗杆传动中，普通齿轮传动中齿轮所发生的点蚀、弯曲、折断、胶合和磨损等失效形式必然都会出现。更特殊的是由于蜗杆传动中齿轮在齿面间有较大的相对滑动，磨损、发热、胶合的现象更容易发生。基于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料组合首先要求具有良好的减磨、耐磨、易于跑合的特性和抗胶合能力，此外要求有足够的强度。由于速转不高、功率不大，蜗轮材料选用ZQAl9-4，砂模铸造，=250MPa；蜗杆材料选用40Cr，表面调制处理，硬度为241286HB

39、S。4.1.2 选择齿数查机械设计手册，取Z1=2，Z2=724.1.3 验算滑动速度式中 蜗杆头数； m模数（mm）；蜗杆分度圆直径（mm）；蜗杆分度圆柱上螺旋升角；滑动速度，m/s。所以，根据设计要求，原材料选择是合适的。4.1.4 主要尺寸计算根据以上计算结果，可以得到蜗杆传动的主要尺寸，如表4-1所示。表4-1 蜗杆传动的主要尺寸名 称符 号蜗 杆蜗 轮模数44头数272分度圆直径d40288中心距a164齿顶圆直径48296齿根圆直径30278蜗轮最大外圆直径302齿顶圆弧直径16齿根圆弧直径25蜗轮轮缘宽度36蜗杆分度圆柱上螺旋升角11.31齿距p特性系数q10压力角 20螺旋方向

40、 右 旋蜗轮变位系数0 4.1.5 热平衡计算 蜗杆传动的特点是效率低，发热量较大。在工作中就可能出现齿面磨损加剧，甚至引起齿面胶合的情况。出现工作失效的原因在于散热不充分，温升过高，使润滑油黏度降低，减小润滑作用。因此，闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算。热平衡计算的原理是：闭式蜗杆传动正常工作时，由摩擦产生的热量应小于或等于箱体表面散发的热量，以保证温升不超过允许值。公式为：式中，P=0.72kw，在通风良好的条件下，取，取允许润滑油工作温度，室温，。将以上数据代入计算得箱体所需要有效散热面积A为：这将为箱体设计和是否考虑采取散热措施提供依据。4.2 轴的设计和校核4.2.1 蜗轮轴的设计从设

41、计机床的工作特点来看，蜗轮轴要同时承受弯矩和转矩作用。从传动情况来看，转矩是由蜗杆轴传给蜗轮轴轴的，弯矩主要是由主轴上两个滚动轴承承受。 选择轴的材料主轴材料选用40Cr钢，调制处理，查机械设计手册得：硬度为241286HBS，A=12697。 按许用扭转剪应力初估轴的直径mm考虑到轴上的键槽，直径应增大5%，则d36.531.6mm，取d=55mm 轴的结构设计根据估算所得直径，轮毂宽及安装情况等条件，轴的结构和尺寸可进行草图设计，根据装配零件的尺寸以及轴向定位和固定的要求，逐段确定轴的各段直径和长度。根据减速器的内壁到蜗轮和轴承端面的距离，以及轴承端盖装拆方便等要求参见设计手册中的有关经验

42、数据，将轴的结构尺寸初步取定如图4-1所示，这样轴承跨距为180mm，由此由此可进行轴和轴承等的校核计算。1. 轴承段 取d=65mm，l=23mm2. 空心轴段 取d=71mm，l=25mm3. 轴环段 取d=76mm，l=9mm4. 齿轮段 取d=70mm，l=86mm5. 套筒、轴承段 取d=65mm，l=60mm6. .轴承端盖段 取 d=60mm，l=35mm7. 联轴器段 取 d=55mm，l=84mm图4-1 蜗轮轴结构示意图 计算蜗轮受力蜗杆、蜗轮分度圆直径分别为：40mm，288mm。蜗杆、蜗轮所受转矩分别为：蜗轮作用力：圆周力： 径向力： 轴向力： 由于蜗轮轴是立式安装，轴

43、上装配的零件产生的力均有减速器承受，因此轴上承受的轴向力为。轴受力大小及方向如图4-2所示4-2 轴受力示意图 计算轴承反力垂直面受力图如图4-3所示，水平面受力图如图4-3所示 图4-3 垂直面受力示意图 图4-4水平面受力示意图垂直面： 水平面： 绘制弯矩图垂直面弯矩图如图4-5所示： 图4-5 垂直面弯矩示意图水平面弯矩图如图4-6所示：4-6 水平面弯矩示意图合成弯矩图如图4-7所示：4-7 合成弯矩示意图绘制扭矩图扭矩示意图如图4-8所示：4-8 扭矩示意图由蜗轮受力计算结果可知：又根据，由设计手册可知，故 绘制当量弯矩图当量弯矩图如图4-9所示：4-9 当量弯矩示意图计算危险截面C

44、处的直径危险截面C出的直径为：取截面C直径为70mm。所以该轴强度满足要求。4.2.2 蜗杆轴的设计选择轴的材料主轴材料选用40Cr钢，调制处理，查机械设计手册得：硬度为241286HBS，A=12697。按许用扭转剪应力初估轴的直径考虑到轴上的键槽，对轴的影响较大，为了增大强度，取d=20mm 轴的结构设计蜗杆轴的结构及尺寸可进行草图设计，安装联轴器处的直径为20mm，长度为52mm。轴肩宽度取10mm，轴间左右两端为挡油环（直径为52mm）。同时左右轴端装配在套杯，使其与套杯过盈配合。根据减速器的内壁到蜗杆和轴承端面的距离，以及轴承端盖装拆方便等要求参见设计手册中的有关经验数据，将轴的结构

45、尺寸初步取定如图4-10所示，这样轴承跨距为322mm，由此由此可进行轴和轴承等的校核计算。图4-10 蜗杆轴结构示意图计算蜗杆受力蜗杆传动中蜗杆与蜗轮啮合受力，根据作用力与反作用力，可得蜗杆受力。圆周力： 径向力： 轴向力： 轴受力大小及方向如图4-11所示图4-11 轴受力示意图 计算轴承反力垂直面受力图如图4-12所示，水平面受力图如图4-13所示 图4-12 垂直面受力示意图 图4-13水平面受力示意图垂直面： 水平面： 绘制弯矩图垂直面弯矩图如图4-14所示：图4-14 垂直面弯矩示意图 水平面弯矩图如图4-15所示：4-15 水平面弯矩示意图合成弯矩图如图4-16所示：4-16 合成弯矩示意图绘制扭矩图扭矩示意图如图4-17所示：4-17 扭矩示意图由蜗轮受力计算结果可知：又根据，由设计手册可知，故