1953_砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)
1953_砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì),砂輪,回轉(zhuǎn),試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)
黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 1 頁(yè) 基于事例推理的夾具設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用摘要:根據(jù)基于事例的設(shè)計(jì)方法，提出采用工序件的特征信息和夾具的結(jié)構(gòu)特征信息來(lái)描述夾具的相似性,并建立了包括這 2 方面主要特征信息為基礎(chǔ)的事例索引碼,設(shè)計(jì)了事例庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式，創(chuàng)建了層次化的事例組織方式：同時(shí)，提出了基于知識(shí)引導(dǎo)的夾具事例檢索算法，以及事例的修改和采用同族事例碼進(jìn)行相似事例的存貯，形成了基于事例推理的夾具設(shè)計(jì)。所開(kāi)發(fā)的原型系統(tǒng)在型號(hào)工程夾具設(shè)計(jì)等項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了應(yīng)用，并取得了令人滿(mǎn)意的使用效果。關(guān)鍵詞: 基于事例的推理 夾具設(shè)計(jì) CAD夾具是以確定工件安全定位準(zhǔn)確為目的的裝置，并在加工過(guò)程中保持工件與刀具或機(jī)床的位置一致不變。因?yàn)閵A具的結(jié)構(gòu)依賴(lài)于產(chǎn)品的特點(diǎn)和在企業(yè)規(guī)劃中加工工序的地位，所以它的設(shè)計(jì)是制造過(guò)程中的瓶頸，制約著效率的提高。夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要有從大量的設(shè)計(jì)論文中了解質(zhì)量知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，這些設(shè)計(jì)論文包括工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、涉及加工工藝，和加工環(huán)境。當(dāng)用這些擅長(zhǎng)繪制詳細(xì)設(shè)計(jì)圖的傳統(tǒng)的 CAD工具（如 Unigraphics、CATIA、Pro/E)時(shí),這仍然是一項(xiàng)非常耗時(shí)的工作，但是利用以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源也不能提供一些益處,而這正是提高效率的關(guān)鍵因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法適應(yīng)以往個(gè)案解決的辦法,建立一個(gè)新問(wèn)題的方法,主要有以下四步驟:檢索、利用、修改，并保留.這是一個(gè)比用專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)模仿人類(lèi)思維有用的使用方法，因?yàn)樘岢鲆粋€(gè)類(lèi)似的情況，和采用一些修改，似乎不言自明,而且比人類(lèi)更直觀.所以支持不同事例的設(shè)計(jì)工具已經(jīng)在諸多領(lǐng)域中發(fā)展起來(lái)，如在注射成型及設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)投死， 規(guī)劃過(guò)程中，還有夾具設(shè)計(jì)。孫用六個(gè)數(shù)字組成代碼參數(shù)，包括工件的形狀、機(jī)械部分、軸襯，第一定位裝置,第二定位裝置和夾緊裝置. 但這個(gè)系統(tǒng)不能用于除鉆床夾具外的其他夾具類(lèi)型,不能解決儲(chǔ)存需要保留的同一參數(shù)代碼的問(wèn)題,這在 CBR 中是非常重要的。1、事例參數(shù)和事例圖書(shū)館的建立1.1事例參數(shù)事例參數(shù)應(yīng)該由工件的所有的特征組成，來(lái)區(qū)別不同的夾具。使用他們能夠使操作方便。 因?yàn)榱慵男螤钍嵌喾N多樣的，在生產(chǎn)企業(yè)中制造的技術(shù)要求也不斷發(fā)展，黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 2 頁(yè) 許多特征作被用做事例參數(shù)將會(huì)使搜索速度降低,其主要特征是不重要的,因?yàn)榉峙浣o每個(gè)特征的比重必須減少. 另一方面,事例參數(shù)包含所有的特征是困難的。 因此,考慮到實(shí)際和快速設(shè)計(jì)的需求,事例參數(shù)要包含工件的主要特征和夾具的結(jié)構(gòu)。事例參數(shù)代碼由 16 位數(shù)組成：13 位數(shù)是事例特征 3 位數(shù)是事例識(shí)別數(shù)字。 前 13 位數(shù)代表 13 個(gè)特征。 每個(gè)數(shù)字與特征的一個(gè)屬性相一致,這可能是"*"、"？"、"1"、"2"，…，"A"、"B",… ，"Z"，…，等其中的一個(gè)。其中，"*"是指任何一個(gè),"?"代表不確定,"0"代表沒(méi)有。 系統(tǒng)規(guī)定:夾具的類(lèi)型，工件的形狀，位置模式不能是"*"和"?"。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),三個(gè)項(xiàng)目的屬性信息沒(méi)有這些選擇,這就意味著必須選擇確定的屬性。最后三位數(shù)是事例識(shí)別號(hào)碼,如果事例特征的 13 位數(shù)是一樣的,這三個(gè)數(shù)字就用來(lái)區(qū)別他們。該系統(tǒng)還規(guī)定:"000"是用于修正的一個(gè)典型事例,其他事例"001"、"002"、…,這些是用于設(shè)計(jì)師查找參考事例的。如果其中一個(gè)偶爾需要改變成典型事例，首先它必須要求改成"000",前面的自動(dòng)變成參考事例。事例索引碼的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。1—夾具類(lèi)型； 6—工件重量； 11—夾緊模型；2—工件形狀； 7—工件剛度； 12—夾具體；3—工件材料； 8—加工內(nèi)容； 13—其他；4—批 量； 9—過(guò)程所有物； 14 到 16—事例識(shí)別碼；5—工件比例； 10—定位模型；圖 1 事例索引碼的結(jié)構(gòu)1.2事例庫(kù)事例庫(kù)由許多預(yù)定義的事例組成。事例的描述是基于事例推理的最重要的問(wèn)題之一。所以由索引碼復(fù)合。1.3 事例的層次化夾具的結(jié)構(gòu)相似被認(rèn)為是整個(gè)夾具，成分和內(nèi)容相似。所以，整個(gè)夾具事例庫(kù)，成分事例庫(kù)，夾具的成分事例庫(kù)形成相同。整個(gè)夾具的設(shè)計(jì)資料通常是由工件資料和黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 3 頁(yè) 工件加工資料組成，這就意味著夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足特別功能的需求。全部夾具事例是由功能成分組成，它是用功能成分的名字和數(shù)字來(lái)進(jìn)行描述的。成分事例代表成員（成分功能和其他結(jié)構(gòu)成分，主要驅(qū)動(dòng)參數(shù)，數(shù)字，和它們的約束關(guān)系） 。成分事例（夾具的最低層）是功能成分和和其他成分的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)中有很多參數(shù)化準(zhǔn)件和普通非標(biāo)準(zhǔn)件。所以成分事例圖書(shū)館應(yīng)記錄特殊參數(shù)和保持它們的方法。2、事例修改的策略在基于事例的夾具設(shè)計(jì)中，最重要的是相似點(diǎn)的修改，這樣能有助于獲得最相似的事例，以及縮短適應(yīng)時(shí)間。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知識(shí)指導(dǎo)結(jié)合起來(lái)。首先在深度上查找，然后在寬度上；知識(shí)指導(dǎo)策略意味著在來(lái)自客觀事物根源的知識(shí)規(guī)則上查找，這就要首先查找固定類(lèi)型，然后查找工件的形狀，第三查找定位方法。例如，如果事例索引碼包括夾具類(lèi)型的磨削夾具，就只查找所有的磨削夾具，然后查找工件形狀的盒子，第三查找一個(gè)平面兩個(gè)銷(xiāo)的定位方法。如果沒(méi)有合適的，就查找深度標(biāo)點(diǎn)，然后回到最上層，然后再找所有與寬度相關(guān)的事例。修改方法：1） 根據(jù)夾具事例庫(kù)的事例索引信息，查找有關(guān)事例庫(kù)。2） 將事例索引碼與事例庫(kù)的每個(gè)事例碼匹配，然后計(jì)算相似尺寸的價(jià)值。3） 整理相似尺寸的次序，最大的架子是最類(lèi)似的事例。兩個(gè)事例之間的相似點(diǎn)是基于兩個(gè)事例特征之間的相似點(diǎn)。相似點(diǎn)尺寸的計(jì)算依靠特征的類(lèi)型。相似點(diǎn)的價(jià)值可以通過(guò)數(shù)字化的價(jià)值來(lái)計(jì)算，例如比較重量分別是 50kg 和20kg 的工件。非數(shù)字化的價(jià)值也能計(jì)算，例如，現(xiàn)在前 13 位索引碼都是非數(shù)字化的價(jià)值。一個(gè)夾具的相似尺寸的計(jì)算公式如下：其中 S 表示通用夾具的相似尺寸，n 表示索引特性數(shù)， 表示每個(gè)特性的重量，表示事例庫(kù)中特性 和相關(guān)夾具的特性 的相似尺寸。同時(shí)，，數(shù)值計(jì)算如下：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 4 頁(yè) 其中 表示第 i 個(gè)特征的索引特性值， 表示事例庫(kù)中第 j 個(gè)事例的第 i 個(gè)特征的特性值。所以有兩種方法選擇相似夾具。一個(gè)方法是建立數(shù)值。如果通用事例的相似尺寸值比給定的數(shù)值小，這些事例就不能選來(lái)作相似事例。事例庫(kù)最初建立的時(shí)候，只有一些事例，數(shù)值可以建小一點(diǎn)。如果有大量的相似事例，數(shù)值就應(yīng)該建的大一些。另外一個(gè)方法是只建立相似事例的數(shù)字（例如 10） ，這是類(lèi)型單里相似尺寸的最大值。3、 事例的修改和存儲(chǔ)3.1事例的修改夾具設(shè)計(jì)中相似事例的修改包括以下三個(gè)階段：1） 成分的替代2） 保持形式不變，調(diào)整成分的特性3） 模型重新設(shè)計(jì)如果夾具的成分是普通的物品，它們能通過(guò)使用工具被修改，代替以及刪除，這些已經(jīng)被設(shè)計(jì)好了。3.2事例的存儲(chǔ)在將一個(gè)新的事例保存到事例庫(kù)之前，設(shè)計(jì)者必須考慮保存是否有價(jià)值。如果這個(gè)事例不能增加系統(tǒng)的知識(shí)，就沒(méi)有必要把它保存到事例庫(kù)里。如果它有價(jià)值的話(huà)，設(shè)計(jì)者在保存之前必須分析一下，看看這個(gè)事例是否作為標(biāo)準(zhǔn)事例或參考事例被存儲(chǔ)了。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事例是一個(gè)描述同族事例主要特征的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)同族事例是有事例庫(kù)中索引碼前 13 位相同而最后三位不同的那些事例組成的。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事例的最后三位通常是“000” 。一個(gè)參考事例屬于同族標(biāo)準(zhǔn)事例，最后三位用不同數(shù)字區(qū)分。從被解釋的概念中，可采用以下方法：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 5 頁(yè) 1）如果一個(gè)新的事例和任何一個(gè)存在的事例族一致，和一個(gè)存在的標(biāo)準(zhǔn)事例的前 13位數(shù)相同，那么這個(gè)事例就不能存儲(chǔ)因?yàn)橐呀?jīng)這種標(biāo)準(zhǔn)事例了。或者只能作為一個(gè)參考事例保存（最后三位不是“000” ，而且和其它的不一樣）在事例庫(kù)中。2）如果一個(gè)新的事例和任何一個(gè)存在的事例族一致，并且被認(rèn)為代替這個(gè)事例族要比以前的標(biāo)準(zhǔn)事例好，那么這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事例就被這個(gè)新的事例代替，以前的標(biāo)準(zhǔn)事例作為一個(gè)參考事例保存。3）如果一個(gè)新的事例和任何一個(gè)存在的事例族不一致，一個(gè)新的事例族將會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生，并作為標(biāo)準(zhǔn)事例保存到事例庫(kù)中。4夾具設(shè)計(jì)中基于事例推理的過(guò)程根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特性，夾具設(shè)計(jì)的基本信息，例如夾具的名字，零件，生產(chǎn)和設(shè)計(jì)者等等，必須先輸入。然后，輸入或設(shè)計(jì)工件的模型。輸入有關(guān)工件的細(xì)節(jié)信息，建立事例索引碼，然后 CBR 開(kāi)始依靠相似尺寸查找相似事例，選出最相似的事例。如果需要的話(huà)，事例要滿(mǎn)足通用性設(shè)計(jì)，再存儲(chǔ)到事例庫(kù)中。程序流程圖如圖 2 所示圖 2 基于事例推理的夾具設(shè)計(jì)流程圖5基于事例推理的夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明這是一個(gè)工件如圖 3 所示。材料是 45 鋼，底座，形狀為塊狀，生產(chǎn)批量為中批等。需要設(shè)計(jì)成一個(gè)用來(lái)旋轉(zhuǎn)孔的旋轉(zhuǎn)夾具。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 6 頁(yè) 圖 3 需要設(shè)計(jì)夾具的一個(gè)工件（最大尺寸 80mmx49mmx22mm）工件的特征值，屬性值，事例索引碼和重量在表 1 中列出。表 1 工件的事例索引碼和重量特征名稱(chēng) 特性值 索引碼 重量夾具類(lèi)型 車(chē)床夾具 1 100工件形狀 塊狀 9 90工件材料 中碳鋼 3 70批量 中批 2 60工件比例 小 5 60工件重量 輕 5 60工件剛度 硬度強(qiáng) 1 60加工內(nèi)容 孔 3 80程序要求 完成加工 3 70定位方法 三個(gè)平面 1 100夾緊方法 不確定 ？ 90夾具體 復(fù)合 4 80其他 沒(méi)有 0 60通過(guò)查找和計(jì)算相似點(diǎn)，最相似的事例的事例索引碼是 19325513321402000，細(xì)節(jié)信息在表 2 中列出。表 2 最相似事例的事例索引碼黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 7 頁(yè) 特征名稱(chēng) 特性值 索引碼夾具類(lèi)型 車(chē)床夾具 1 工件形狀 塊狀 9 工件材料 中碳鋼 3 批量 中批 2 工件比例 小 5 工件重量 輕 5 工件剛度 硬度強(qiáng) 1 加工內(nèi)容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三個(gè)平面 1 夾緊方法 不確定 ？ 夾具體 復(fù)合 4 其他 沒(méi)有 0 相似點(diǎn)的計(jì)算如下：所以?shī)A具的相似尺寸值是 0.806，這是在事例庫(kù)中用于設(shè)計(jì)的最相似的事例，最相似的事例的結(jié)構(gòu)如圖 4 所示圖 4 最相似的夾具當(dāng)成分替代，修改定位模型和夾緊模型，以及調(diào)節(jié)相關(guān)尺寸之后，新的夾具被設(shè)計(jì)出來(lái)，圖形如圖 6 所示黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 8 頁(yè) 圖 5 需要設(shè)計(jì)的新夾具因?yàn)樵谑吕龓?kù)中沒(méi)有相似夾具，新夾具被儲(chǔ)存到事例庫(kù)中。事例索引碼是19325523311402000。6 結(jié)論基于事例推理，作為一個(gè)問(wèn)題解決的方法，是一個(gè)比模仿人類(lèi)思想的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)更有效的方法，已經(jīng)在很多難獲取知識(shí)的領(lǐng)域里得到發(fā)展。基于事例推理的優(yōu)點(diǎn)如下：它和人類(lèi)的思想很相似；一個(gè)事例庫(kù)通過(guò)保存新事例獲得自學(xué)能力，它比有慣例庫(kù)更快更容易，它可以更好的傳遞和解釋新的知識(shí)，這和慣例庫(kù)有很大的不同。基于事例推理中提出的一個(gè)夾具設(shè)計(jì)的框架已經(jīng)被實(shí)行了，使用的是支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的 VC++，UG 電腦繪圖軟件。這個(gè)框架也已經(jīng)和普通成分庫(kù)和典型夾具庫(kù)結(jié)合起來(lái)。這個(gè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于航空項(xiàng)目，幫助夾具設(shè)計(jì)者提高設(shè)計(jì)效率和重新使用先前的設(shè)計(jì)資源。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告表課題名稱(chēng) 砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)課題來(lái)源 教師擬訂 課題類(lèi)型 AX 指導(dǎo)教師 李長(zhǎng)詩(shī)學(xué)生姓名 黃建 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 080105644一、調(diào)研資料的準(zhǔn)備根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，在做本課題前，查閱了與課題相關(guān)的資料有：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)、砂輪回轉(zhuǎn)機(jī)的使用和維護(hù)、微機(jī)控制砂輪高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等以及與設(shè)計(jì)相關(guān)的手冊(cè)。二、設(shè)計(jì)的目的與要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教學(xué)中最后一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)該設(shè)計(jì)過(guò)程，可以檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生處理工程中實(shí)際問(wèn)題的能力，因此意義特別重大。擬定機(jī)械設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于 6000字，查閱文獻(xiàn)資料不少于 12篇，其中外文資料不少于 2篇，文獻(xiàn)綜述不少于 3000字。三、設(shè)計(jì)的思路與預(yù)期成果 1、設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)通過(guò)電機(jī)控制使砂輪在其額定轉(zhuǎn)速 1.5倍轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，檢驗(yàn)砂輪是否合格，電機(jī)與砂輪間的速度傳遞通過(guò)同步齒形帶保證其傳遞效率，而電機(jī)的增速通過(guò)變頻器的控制來(lái)調(diào)節(jié)。2、預(yù)期的成果（1）完成文獻(xiàn)綜述一篇，不少與 3000字，與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的英文翻譯一篇，不少于 3000字（2）完成內(nèi)容與字?jǐn)?shù)都不少于規(guī)定量的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（3）繪制裝配圖，部分零件圖（4）刻錄包含本次設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容的光盤(pán)一張四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排1周——2 周 收集設(shè)計(jì)資料并完成開(kāi)題報(bào)告3周——4 周 完成英文資料翻譯并寫(xiě)出文獻(xiàn)綜述5周——6 周 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和部分零部件的選擇與設(shè)計(jì)7周——10 周 繪制裝配圖和部分零件圖、編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11周 修改整理，準(zhǔn)備答辯五、完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素本人已修完機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、金屬工藝學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等課程，借助圖書(shū)館的相關(guān)文獻(xiàn)資料，以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)等資源。指導(dǎo)教師簽名： 日期： 課題來(lái)源：（1）教師擬訂；（2）學(xué)生建議；（3）企業(yè)和社會(huì)征集；（4）科研單位提供課題類(lèi)型：（1）A—工程設(shè)計(jì)（藝術(shù)設(shè)計(jì)） ；B—技術(shù)開(kāi)發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調(diào)研報(bào)告（2）X—真實(shí)課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題要求（1） 、 （2）均要填，如 AY、BX 等。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 1 頁(yè) 砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述摘 要 本文介紹了大型自動(dòng)控制砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)研制,通過(guò)設(shè)計(jì)一體式砂輪卡盤(pán)及新結(jié)構(gòu)防護(hù)罩,采用交流變頻、計(jì)算機(jī)控制技術(shù),研制出了新一代性能優(yōu)良的大型回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),具有自動(dòng)化程度高,操作維護(hù)簡(jiǎn)便,數(shù)字化顯示主軸轉(zhuǎn)速,節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞 自動(dòng)控制;砂輪;回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)1 概述砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度是衡量砂輪質(zhì)量的最重要指標(biāo)之一,直接影響到人身及設(shè)備的安全,回轉(zhuǎn)機(jī)是檢測(cè)砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度的專(zhuān)用設(shè)備。隨著我國(guó)加入WTO 和機(jī)械行業(yè)的振興,特別是汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展,對(duì)曲軸磨等大直徑砂輪的需求迅速增長(zhǎng),因而生產(chǎn)大直徑砂輪廠家的數(shù)量增多,砂輪生產(chǎn)廠家和使用廠家對(duì)大型回轉(zhuǎn)機(jī)的市場(chǎng)需求變大。我國(guó)目前生產(chǎn)和使用的大型回轉(zhuǎn)機(jī)主要有以下幾種: (1)簡(jiǎn)易回轉(zhuǎn)機(jī):采用人工開(kāi)關(guān)直接控制電機(jī)的啟動(dòng)停止,電機(jī)和回轉(zhuǎn)機(jī)主體分別固定在基礎(chǔ)上,無(wú)測(cè)速及速度控制裝置,速度變化通過(guò)更換皮帶輪來(lái)實(shí)現(xiàn),速度誤差大,安全防護(hù)措施簡(jiǎn)單,屬于五六十年代的水平。(2)使用電磁調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī):通過(guò)控制器控制調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行及速度,控制簡(jiǎn)單,便于維修;利用轉(zhuǎn)速表可實(shí)現(xiàn)速度的測(cè)量及顯示。缺點(diǎn)是噪音大,不能實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制,控制精度低;由于電磁調(diào)速電機(jī)要通過(guò)電磁離合器傳遞力矩,故同樣載荷下所需電機(jī)功率較大。( 3)采用直流電機(jī)拖動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī):直流電機(jī)拖動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī),這種設(shè)備噪音低,升降速平穩(wěn),控制精度高,但線(xiàn)路復(fù)雜,造價(jià)也偏高,維修水平要求也高。綜上所述,從目前已生產(chǎn)出回轉(zhuǎn)機(jī)的情況來(lái)看還有許多需加以改進(jìn)的地方:(1)主軸系統(tǒng)需重新設(shè)計(jì)。主軸系統(tǒng)是回轉(zhuǎn)機(jī)的關(guān)鍵,現(xiàn)在的主軸系統(tǒng)采用分體結(jié)構(gòu),油浴潤(rùn)滑,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度不易保證,裝配維修復(fù)雜。(2)防護(hù)罩存在著安全隱患?，F(xiàn)有的回轉(zhuǎn)機(jī)均采用活動(dòng)式防護(hù)罩,沉重的防護(hù)罩僅靠立柱通過(guò)螺栓固定,存在著安全隱患。(3)裝卸砂輪麻煩。由于砂輪沉重,常采用數(shù)人人工裝卸,勞動(dòng)強(qiáng)度大且不安全;條件較好的廠家采用軟帶兜著砂輪而后行車(chē)裝卸,工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低了,但行車(chē)裝卸找正不易,最少仍需兩人且配合要特別好。(4)電氣控制部分有的極其簡(jiǎn)單, 有的線(xiàn)路復(fù)雜,造價(jià)也偏高,維修水平要求也高,已不能適應(yīng)信息社會(huì)及行業(yè)發(fā)展的要求。本設(shè)備的推出,對(duì)提高砂輪檢黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 2 頁(yè) 測(cè)設(shè)備的水平,促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,具有較大的積極作用。2 調(diào)速技術(shù)簡(jiǎn)述回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)由于適用的砂輪規(guī)格較多,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)砂輪試驗(yàn)時(shí)的速度精度要求嚴(yán)格,所以要求回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)有很好的調(diào)速和穩(wěn)速性能,調(diào)速范圍從幾百轉(zhuǎn)/分到數(shù)千轉(zhuǎn)/分。常用的調(diào)速技術(shù)有:機(jī)械調(diào)速、液壓氣動(dòng)調(diào)速、電氣調(diào)速,下面簡(jiǎn)要介紹各種調(diào)速技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。⑴機(jī)械調(diào)速通過(guò)采用各種齒輪、鏈輪、蝸輪蝸桿減速器,僅能得到有限的一擋或幾檔速度, 一般用于減速傳動(dòng); 采用摩擦輪的各種機(jī)械式變速器,一般用于低速傳動(dòng),傳遞功率較小。機(jī)械調(diào)速裝置體積大,噪音大,調(diào)速范圍有限。⑵液壓、氣動(dòng)調(diào)速通過(guò)采用節(jié)流閥或變量泵來(lái)改變供給液壓馬達(dá)的流量,可實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)整。液壓調(diào)速在速度變化范圍寬時(shí)低速功率損失較大,調(diào)速精度不易保證,液壓調(diào)速裝置易發(fā)生跑冒滴漏,發(fā)熱量大,液壓泵噪音大。液壓調(diào)速?lài)?guó)外只在小型高速輕負(fù)荷的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)有所應(yīng)用,國(guó)內(nèi)尚無(wú)實(shí)例。氣動(dòng)調(diào)速機(jī)械特性很軟,不能適用于回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),噪音同樣較大。⑶電氣調(diào)速分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。直流調(diào)速線(xiàn)路復(fù)雜,造價(jià)也偏高。現(xiàn)主要介紹交流調(diào)速。近十年來(lái),隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著一場(chǎng)歷史革命,即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善設(shè)備性能以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)電流的頻率進(jìn)而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,已從簡(jiǎn)單的V / f控制到高性能的矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、模糊控制等新的方式; 16 位、32位高速微處理器以及信號(hào)處理器(DSP)和專(zhuān)用集成電路(ASIC)技術(shù)的快速發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)變頻器高精度、多功能提供了硬件手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動(dòng)性能,高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果,廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻器從模擬式、數(shù)字式、智能化、多功能向集中型發(fā)展。最近,日本安川公司提出了以變頻器、伺服裝置、控制器及通訊裝置為中心的” D&M&C”概念。我國(guó)變頻器設(shè)計(jì)制造水平、產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性、售后服務(wù)水平都有了顯著的提高,價(jià)格迅速降低,性?xún)r(jià)比明顯。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用范圍已有很大發(fā)展,石油、石化、機(jī)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 3 頁(yè) 械、冶金、紡織等行業(yè)都經(jīng)過(guò)了單系統(tǒng)試用、大量使用和整套裝置系統(tǒng)使用3個(gè)發(fā)展階段。將變頻技術(shù)用于磨料磨具行業(yè)到了水到渠成的時(shí)候。3 設(shè)計(jì)與研制參照國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相近的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),結(jié)合我們多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過(guò)分析和論證,我們確定了下述技術(shù)方案:⑴重新設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng),提高其裝配精度;重新設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩,消除安全隱患;設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的砂輪卡盤(pán),便于砂輪裝卸。⑵采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù),實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)整。⑶采用微機(jī)解決相應(yīng)的軟硬件問(wèn)題,通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)界面輸入砂輪有關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù),能自動(dòng)檢查、提示;設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有指示燈顯示;實(shí)時(shí)數(shù)字顯示主軸的瞬間轉(zhuǎn)速;試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶(hù)的要求進(jìn)行查詢(xún)、打印。⑷采用單片機(jī)為前置機(jī),接受微機(jī)Rs232口發(fā)出的控制指令,控制變頻器的運(yùn)行;單片機(jī)把主軸運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)微機(jī)Rs232口在主控界面上顯示出來(lái),從而由微機(jī)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)過(guò)程的全自動(dòng)控制。根據(jù)技術(shù)方案,進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研制:3. 1 機(jī)械設(shè)計(jì)3. 1. 1 主電機(jī)功率確定本設(shè)備適用砂輪的直徑范圍: 300～1100mm;最高轉(zhuǎn)速6000r /min;最大負(fù)荷150kg;砂輪最大使用速度100m / s。采用變頻調(diào)速技術(shù)后根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),確定主電機(jī)功率2.2kW,轉(zhuǎn)速2840 r /min。3. 1. 2 軸承的選擇軸承是主軸系統(tǒng)的關(guān)鍵件,由于軸承要承受砂輪高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下不平衡所產(chǎn)生的巨大離心力,又要高速旋轉(zhuǎn),為避免因配合精度導(dǎo)致主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中溫度過(guò)高及平穩(wěn)性受影響,以往采用高精度進(jìn)口軸承,價(jià)格昂貴。為了在滿(mǎn)足設(shè)備性能需要的同時(shí)又降低成本和便于采購(gòu),我們考察了國(guó)內(nèi)主要的軸承生產(chǎn)廠家,我們選用了角接觸軸承7022AC /P5。為了滿(mǎn)足軸承的潤(rùn)滑要求,降低噪聲,我們優(yōu)選了高性能的軸承潤(rùn)滑脂,該潤(rùn)滑脂耐160℃的溫度,可滿(mǎn)足高速大負(fù)荷軸承的潤(rùn)滑要求,可長(zhǎng)期使用,避免了采用油浴潤(rùn)滑易于泄露污染的缺點(diǎn)。3. 1. 3 主軸的結(jié)構(gòu)鑒于試驗(yàn)的砂輪孔徑不同, 其孔徑從D127 ～D305mm,主軸的結(jié)構(gòu)有兩種方案可供選黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 4 頁(yè) 擇。一:主軸采用通軸結(jié)構(gòu),不同孔徑通過(guò)更換卡盤(pán)的方式來(lái)解決,主軸精度高,容易加工。二:主軸采用錐軸結(jié)構(gòu),不同孔徑的砂輪可用強(qiáng)度相匹配的芯軸,但是加工難度大,精度不易保證。經(jīng)過(guò)分析論證,我們采用了方案一進(jìn)行主軸的設(shè)計(jì)。為減小高速回轉(zhuǎn)砂輪產(chǎn)生的振動(dòng),應(yīng)保證砂輪裝卡過(guò)程中其對(duì)軸心的同軸度,我們提高了砂輪卡盤(pán)內(nèi)孔和主軸配合精度。主軸材料為40Cr,主軸加工采取通軸精磨。為避免裝卸砂輪對(duì)主軸表面的磨損及磕碰,影響其安裝精度,造成偏心力增大而引起劇烈振動(dòng),主軸表面高頻淬火提高其表面硬度。3. 1. 4 設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的砂輪卡盤(pán),便于砂輪裝卸。我們?cè)O(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的一體式砂輪卡盤(pán)。安裝砂輪時(shí)首先將砂輪卡盤(pán)和砂輪固定在一起,然后用吊鉤鉤著卡盤(pán),平衡吊車(chē)輕松找正,一人即可操作。既減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度且安全性提高,又保證了砂輪內(nèi)孔在裝卸中不受破壞。3. 1. 5 設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩。砂輪檢驗(yàn)時(shí)在回轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常破碎,直接影響到人身及設(shè)備的安全,防護(hù)罩是提供保護(hù)的最重要部件?，F(xiàn)有的回轉(zhuǎn)機(jī)均采用活動(dòng)式防護(hù)罩,沉重的防護(hù)罩僅靠立柱通過(guò)螺栓固定機(jī)座或基礎(chǔ)上,存在著安全隱患,某廠就發(fā)生過(guò)立柱斷裂情況,險(xiǎn)些傷人。防護(hù)罩本身有數(shù)百公斤重,砂輪檢驗(yàn)在回轉(zhuǎn)過(guò)程中破碎,由動(dòng)能定律知,碎片擊打防擴(kuò)罩的能量相當(dāng)高,可達(dá)數(shù)噸/米。固定防護(hù)罩的立柱呈懸臂結(jié)構(gòu),砂輪經(jīng)常破碎所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力使立柱發(fā)生疲勞破壞,固定螺栓易于松動(dòng),危及人身及設(shè)備的安全。同時(shí)數(shù)百公斤重的防護(hù)罩開(kāi)關(guān)亦不方便。我們?cè)O(shè)計(jì)的防護(hù)罩牢固地焊接在機(jī)座上,從根本上保證了人身及設(shè)備的安全。防護(hù)罩采用雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)外圈之間加減振材料,減少噪聲。防護(hù)罩上裝有輕便的安全門(mén),砂輪裝卸打開(kāi)安全門(mén)即可,操作方便。3. 2 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制經(jīng)過(guò)分析和論證,我們認(rèn)為控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能:( l)實(shí)時(shí)數(shù)字顯示主軸的瞬間轉(zhuǎn)速。(2)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有指示燈顯示。(3)主軸運(yùn)行曲線(xiàn)調(diào)整。(4)電氣能耗剎車(chē)。(5)輸入?yún)?shù)自動(dòng)檢查、提示。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 5 頁(yè) (6)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶(hù)的要求進(jìn)行查詢(xún)、打印。自動(dòng)控制系統(tǒng)由微機(jī)和單片機(jī)聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)工作。此系統(tǒng)中,單片機(jī)部分作為前置機(jī),通過(guò)串口接受微機(jī)發(fā)出的控制指令,微機(jī)通過(guò)Rs232口再把單片機(jī)傳送過(guò)來(lái)的主軸運(yùn)行狀態(tài)顯示出來(lái)在主控界面上,從而由微機(jī)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)過(guò)程的全自動(dòng)控制。微機(jī)通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)界面輸入砂輪的外徑、工作線(xiàn)速度或檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速等與砂輪有關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù),若待檢砂輪的實(shí)驗(yàn)參數(shù)輸入錯(cuò)誤、不符合標(biāo)準(zhǔn),可自動(dòng)檢查、提示;設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有指示燈顯示;實(shí)時(shí)數(shù)字顯示主軸的瞬間轉(zhuǎn)速;試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶(hù)的要求進(jìn)行查詢(xún)、打印。人機(jī)對(duì)話(huà)界面單片機(jī)系統(tǒng)采用價(jià)廉、抗干擾性能好的51系列單片機(jī),控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速值和升速時(shí)間,計(jì)算出用于控制D /A轉(zhuǎn)換的單位時(shí)間的遞增值,D /A輸出的電壓控制變頻器的輸出頻率,從而控制主軸按設(shè)定的升速曲線(xiàn)將主軸的轉(zhuǎn)速?gòu)牧銊蛩偕猎O(shè)定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速升到設(shè)定轉(zhuǎn)速值,啟動(dòng)維持時(shí)間定時(shí)器,開(kāi)始計(jì)時(shí),進(jìn)入維持時(shí)間。在維持轉(zhuǎn)速時(shí)間內(nèi)根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的誤差,應(yīng)用PID方法調(diào)節(jié),使轉(zhuǎn)速維持在1%的誤差范圍內(nèi)。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 6 頁(yè) 4 設(shè)備技術(shù)指標(biāo)設(shè)備達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下:⑴回轉(zhuǎn)砂輪最大直徑: 1100mm⑵最高轉(zhuǎn)速4000 r /min⑶最大負(fù)荷150kg⑷主軸徑向跳動(dòng)0. 02mm⑸轉(zhuǎn)速調(diào)整精度≤0. 5%⑹轉(zhuǎn)速靜態(tài)穩(wěn)定度≤0. 5%⑺空載時(shí)最大噪音80分貝⑻轉(zhuǎn)速變化率≤1%⑼延時(shí)精度≤1%⑽電機(jī)功率 11kW5 使用結(jié)果設(shè)備經(jīng)一汽集團(tuán)大連柴油機(jī)廠、二汽發(fā)動(dòng)機(jī)廠等用戶(hù)使用,用于曲軸磨等大直徑砂輪的試驗(yàn),普遍反映該設(shè)備具有自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、數(shù)值化顯示主軸轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確直觀、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、節(jié)能、便于管理,其性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)其他同類(lèi)型砂輪回轉(zhuǎn)機(jī)。6 結(jié)論通過(guò)重新設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng),采用交流變頻、微機(jī)控制技術(shù),研制出了新一代性能優(yōu)良的大型回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、節(jié)能降耗、試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶(hù)的要求進(jìn)行查詢(xún)打印等特點(diǎn),所研制的自動(dòng)控制大型砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)先進(jìn)適用,該設(shè)備的研制成功提高了我國(guó)砂輪檢測(cè)設(shè)備的技術(shù)水平。參考文獻(xiàn)[1] 徐瀕，李元科，劉章俊，等．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：28—26，28—29．[2]周開(kāi)勤．機(jī)械零件手冊(cè)[M]．北京：高等教育出版社，1994：65—66，77—78．[3] 唐宗軍．機(jī)械制造基礎(chǔ)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996：118 126．[4] 薄宵．機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：13—47，13 48．[5] 黃秉麟等. 《陶瓷磨具制造》[M ]. 北京,機(jī)械工業(yè)部機(jī)床工具工業(yè)局, 1985.黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 7 頁(yè) [6] Rowe W B，Black S C E，Mills B．Temperature Control in cBN Grinding[J]．Advanced Manufaeturing Technology，1996[7] 李伯民，趙波．實(shí)用磨削技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996[8] 周德旺．平面磨削溫度場(chǎng)的研究[D]．長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2008[9] 蔡美良，丁惠麟，孟滬龍．新編模具鋼金相熱處理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1998[10] 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The grinding wheel turn strength is the most important measure of grinding wheel quality indexes, directly affect the person and the safety equipment, back to the turn of the strength of the grinding wheel is used to test the return of special equipment. Because of the grinding wheel rotation testing machine for specifications, so relevant standards to the grinding wheel speed test accuracy requirement strictly, so the requirement rotation testing machine have very good control performance and steady speed, speed range from hundreds of thousands to turn/turn/points.This design including mechanical design and control circuit design two parts, mechanical design part mainly includes the motor model selection, synchronous belt of the design, bearing a shaft of choice and flange constructed and the design of the grinding wheel cover. Circuit design is the design of the main part of the frequency converter. This design is driven by motor synchronous belt transmission shaft grinding wheel rotation to drive, motor speed through the frequency converter to control, so as to realize the strength of the grinding wheel validation if they are qualified.Key words: grinding wheel, synchronous belt, inverter 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 III 頁(yè)目錄1 緒 論 .............................................................11.1 砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)概述 ...........................................11.2 回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)工藝要求分析 .......................................11.3 回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的拖動(dòng)方式 .........................................21.4 砂輪機(jī)操作規(guī)程 ...............................................31.5 砂輪的保養(yǎng) ...................................................41.5.1 砂輪的檢查 .............................................41.5.2 砂輪的安裝 .............................................41.5.3 砂輪的平衡試驗(yàn) .........................................51.5.4 砂輪的修整 .............................................52 機(jī)械設(shè)計(jì) .........................................................62.1 電機(jī)功率的確定 ...............................................62.2 步進(jìn)電機(jī)同步齒形帶的設(shè)計(jì) .....................................62.2.1 選擇帶的帶型 ...........................................62.2.2 確定帶輪直徑及帶速 .....................................62.2.3 確定中心距及帶長(zhǎng) .......................................72.2.4 確定帶寬 ...............................................72.2.5 確定帶輪的寬度 .........................................82.2.6 結(jié)果整理 ...............................................82.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................92.4 軸的強(qiáng)度校核 ...............................................102.5 軸承的選擇 ................................................102.6 軸承壽命校核 ...............................................112.7 設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的砂輪卡盤(pán) .......................................122.8 設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩 .........................................12結(jié) 論 .............................................................13 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 IV 頁(yè)致 謝 .............................................................14參考文獻(xiàn) ...........................................................15 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 1 頁(yè)1 緒 論1.1 砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)概述砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度是衡量砂輪質(zhì)量的最重要指標(biāo)之一,直接影響到人身及設(shè)備的安全,回轉(zhuǎn)機(jī)是檢測(cè)砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度的專(zhuān)用設(shè)備。隨著我國(guó)加入WTO 和機(jī)械行業(yè)的振興,特別是汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展,對(duì)曲軸磨等大直徑砂輪的需求迅速增長(zhǎng),因而生產(chǎn)大直徑砂輪廠家的數(shù)量增多,砂輪生產(chǎn)廠家和使用廠家對(duì)大型回轉(zhuǎn)機(jī)的市場(chǎng)需求變大。我國(guó)目前生產(chǎn)和使用的大型回轉(zhuǎn)機(jī)主要有以下幾種: (1)簡(jiǎn)易回轉(zhuǎn)機(jī):采用人工開(kāi)關(guān)直接控制電機(jī)的啟動(dòng)停止,電機(jī)和回轉(zhuǎn)機(jī)主體分別固定在基礎(chǔ)上,無(wú)測(cè)速及速度控制裝置,速度變化通過(guò)更換皮帶輪來(lái)實(shí)現(xiàn),速度誤差大,安全防護(hù)措施簡(jiǎn)單,屬于五六十年代的水平。(2)使用電磁調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī):通過(guò)控制器控制調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行及速度,控制簡(jiǎn)單,便于維修;利用轉(zhuǎn)速表可實(shí)現(xiàn)速度的測(cè)量及顯示。缺點(diǎn)是噪音大,不能實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制,控制精度低;由于電磁調(diào)速電機(jī)要通過(guò)電磁離合器傳遞力矩,故同樣載荷下所需電機(jī)功率較大。( 3)采用直流電機(jī)拖動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī):直流電機(jī)拖動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī),這種設(shè)備噪音低,升降速平穩(wěn),控制精度高,但線(xiàn)路復(fù)雜,造價(jià)也偏高,維修水平要求也高。綜上所述,從目前已生產(chǎn)出回轉(zhuǎn)機(jī)的情況來(lái)看還有許多需加以改進(jìn)的地方:(1)主軸系統(tǒng)需重新設(shè)計(jì)。主軸系統(tǒng)是回轉(zhuǎn)機(jī)的關(guān)鍵,現(xiàn)在的主軸系統(tǒng)采用分體結(jié)構(gòu),油浴潤(rùn)滑,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度不易保證,裝配維修復(fù)雜。(2)防護(hù)罩存在著安全隱患?，F(xiàn)有的回轉(zhuǎn)機(jī)均采用活動(dòng)式防護(hù)罩,沉重的防護(hù)罩僅靠立柱通過(guò)螺栓固定,存在著安全隱患。(3)裝卸砂輪麻煩。由于砂輪沉重,常采用數(shù)人人工裝卸,勞動(dòng)強(qiáng)度大且不安全;條件較好的廠家采用軟帶兜著砂輪而后行車(chē)裝卸,工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低了,但行車(chē)裝卸找正不易,最少仍需兩人且配合要特別好。(4)電氣控制部分有的極其簡(jiǎn)單, 有的線(xiàn)路復(fù)雜,造價(jià)也偏高,維修水平要求也高,已不能適應(yīng)信息社會(huì)及行業(yè)發(fā)展的要求。本設(shè)備的推出,對(duì)提高砂輪檢測(cè)設(shè)備的水平,促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,具有較大的積極作用。1.2 回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)工藝要求分析(1)由于砂輪規(guī)格上萬(wàn)種。其性能與物理參數(shù)差異較大。對(duì)于它的起動(dòng)時(shí)間不能 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 2 頁(yè)過(guò)快，要能夠任意可調(diào)。設(shè)想一片質(zhì)地松軟的砂輪在大的起動(dòng)加速度下，其加速力可使合格的產(chǎn)品在起動(dòng)過(guò)程中破裂。如果起動(dòng)時(shí)間可調(diào)，就意味著起動(dòng)加速度的大小可調(diào)，即加速力可調(diào)。這樣可以避免合格產(chǎn)品在檢驗(yàn)其強(qiáng)度中破裂。(2)速度的調(diào)整范圍要大，也就是說(shuō)設(shè)備的速比應(yīng)大。即：設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比要大，這樣可以適應(yīng)多種規(guī)格的砂輪回轉(zhuǎn)要求，尤其是線(xiàn)速度不同的砂輪均可以回轉(zhuǎn)檢驗(yàn)。(3)起動(dòng)電流應(yīng)能限鑭在某一數(shù)值上，因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)間并非幾秒。由于拖動(dòng)電機(jī)的功率是選在一個(gè)合適的值．所以對(duì)于較重的，直徑信大的砂輪有的甚至達(dá)幾分鐘的起動(dòng)時(shí)間才能轉(zhuǎn)至檢驗(yàn)速度。這就要求我們采取一定的措施．以免過(guò)負(fù)荷而造成電氣部件損壞。(4)速度升至額定檢測(cè)速度后．其靜差率要小。所謂靜差率即：速度上下限之差與額定轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)。因?yàn)檫_(dá)到額定檢覆l速度時(shí)，砂輪已處于工作轉(zhuǎn)速的1．5倍或1．6倍。它已接近了砂輪破裂的臨界轉(zhuǎn)速，如果砂輪回轉(zhuǎn)機(jī)的靜差率太，其速度的上限就可使砂輪破裂，這種破裂并非砂輪不合格．而是因設(shè)備性能不好造成的。(5)超調(diào)量要小，超調(diào)量就是指升速至額定轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)超過(guò)一點(diǎn)額定轉(zhuǎn)速，這個(gè)參數(shù)至關(guān)重要，越小越好，以免造成不必要的砂輪破裂。(6)制動(dòng)的時(shí)間不能過(guò)快，如果沒(méi)有制動(dòng)，回轉(zhuǎn)機(jī)的效率太低，若翻動(dòng)的時(shí)間過(guò)快，那么卡緊砂輪的法蘭盤(pán)就會(huì)因慣性而脫落，其后果是砂輪松動(dòng)，在主軸上靠慣性自由旋轉(zhuǎn)，很有可能被碰壞或擠爛。(7)速度的指示應(yīng)準(zhǔn)確．醒目，最好是用數(shù)字轉(zhuǎn)速表指示。(8)設(shè)備的剛性應(yīng)好，其重量也是一個(gè)很重要的參數(shù)。不能因砂輪的不平衡克數(shù)在高速回轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的離心力而造成設(shè)備的振動(dòng)。主軸的徑向跳動(dòng)至少應(yīng)在0．03mm 以下。1.3 回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的拖動(dòng)方式(1)由電磁讕速電機(jī)拖動(dòng)，采用平皮帶或多楔帶傳動(dòng)。這種高速回轉(zhuǎn)機(jī)的價(jià)格比較低?？刂坪?jiǎn)單，便于維修。缺點(diǎn)是噪音大，控制精度低，不易做成太高轉(zhuǎn)速。但是，隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在已有一種帶有單片計(jì)算機(jī)的控制器，價(jià)格也根低?？梢詿o(wú)級(jí)調(diào)整升速時(shí)間，控{制精度也大大提高，并具有多種保護(hù)。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 3 頁(yè)(2)用變頻器控制舶電主軸或交流電機(jī)誦速，這種高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)造價(jià)偏高，易于實(shí)現(xiàn)高速，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，甚至更高，但制動(dòng)較困難，尤其是砂輪破裂后的射動(dòng)。(3)利用內(nèi)圓磨頭原理膩?zhàn)髑咚偾D(zhuǎn)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，易于制作，但其功能少，精度差，而且僅能運(yùn)用于小負(fù)荷砂輪。(4)直流電機(jī)拖動(dòng)構(gòu)高速回轉(zhuǎn)機(jī)，這種設(shè)備噪音低，升降速平穩(wěn)，控制精度高，但線(xiàn)路復(fù)雜，造價(jià)也偏高，維修水平要求也高。由以上分析可以看出：小負(fù)荷的高速回轉(zhuǎn)機(jī)適合用變頻器控制或由內(nèi)圓磨頭原理制成。而本設(shè)計(jì)速度較高回轉(zhuǎn)機(jī)可由變頻器調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)。1.4 砂輪機(jī)操作規(guī)程（1）操作場(chǎng)地必須整潔，照明充分。砂輪必須戴好砂輪罩，托架距砂輪不得超過(guò)5mm；使用后必須拉閘。（2）操作人員必須戴好安全眼鏡不得正對(duì)砂輪，而應(yīng)站在側(cè)面。不準(zhǔn)戴手套，嚴(yán)禁使用棉紗等物包裹刀具進(jìn)行磨削。（3）砂輪只限于磨刀具、不得磨笨重的物料或薄鐵板以及軟質(zhì)材料(鋁、銅等)和木質(zhì)品。（4）砂輪機(jī)在開(kāi)動(dòng)前，要認(rèn)真察看砂輪機(jī)與防護(hù)罩之間有無(wú)雜物。應(yīng)先用手轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪,觀察轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，有無(wú)相擦現(xiàn)象。確認(rèn)無(wú)問(wèn)題時(shí)，再開(kāi)動(dòng)砂輪機(jī)。（5）在同一塊砂輪上，禁止兩人同時(shí)使用，更不準(zhǔn)在砂輪的側(cè)面磨活。磨工件時(shí)，操作者應(yīng)站在砂輪機(jī)的側(cè)面。不要站在砂輪機(jī)的正面，以防砂輪崩裂，發(fā)生事故。（6）使用時(shí)要精神集中，磨削時(shí)的站立位置應(yīng)與砂輪機(jī)成一夾角，且接觸壓力要均勻，嚴(yán)禁撞擊砂輪，以免碎裂。（7）對(duì)于細(xì)小的，大的和不好拿的工件，不準(zhǔn)在砂輪機(jī)上磨。特別是小工件要用工夾具拿牢，以防擠入砂輪機(jī)內(nèi)或擠在砂輪與托板之間，將砂輪擠碎。（8）砂輪機(jī)起動(dòng)后，需待砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，方可進(jìn)行磨削，壓力不可過(guò)大或用力過(guò)猛。砂輪的三面(兩側(cè)及圓周)不得同時(shí)磨削工件。（9）在使用過(guò)程中要經(jīng)常檢查砂輪片是否有裂紋、異常聲音、搖擺、跳動(dòng)等現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即停車(chē)報(bào)告車(chē)間主任和安全設(shè)備環(huán)境管理員。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 4 頁(yè)（10）砂輪不準(zhǔn)沾水，要經(jīng)常保持干燥，以防濕水后失去平衡，發(fā)生事故。（11）新砂輪片在更換前應(yīng)檢查是否有裂紋，更換后需經(jīng)10分鐘空轉(zhuǎn)后方可使用。砂輪磨小到接近法蘭盤(pán)邊沿旋轉(zhuǎn)面10毫米時(shí)，應(yīng)予更新，發(fā)現(xiàn)砂輪面溝槽，徑向跳動(dòng)過(guò)大時(shí)，不準(zhǔn)使用。嚴(yán)禁私自拆卸砂輪。1.5 砂輪的保養(yǎng)1.5.1 砂輪的檢查砂輪在安裝使用前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢查，有裂紋等缺陷的砂輪絕對(duì)不準(zhǔn)安裝使用。1、砂輪標(biāo)記檢查。砂輪沒(méi)有標(biāo)記或標(biāo)記不清，無(wú)法核對(duì)、確認(rèn)砂輪特性的砂輪，不管是否有缺陷，都不可使用。2、砂輪缺陷檢查。其檢查方法是目測(cè)和音響檢查（1）目測(cè)檢查是直接用肉眼或借助其他器具察看砂輪表面是否有裂紋或破損等缺陷。（2）音響檢查也稱(chēng)敲擊試驗(yàn)，主要針對(duì)砂輪的內(nèi)部缺陷，檢查方法是用小木錘敲擊砂輪。正常的砂輪聲音清脆，聲音沉悶、嘶啞，說(shuō)明有問(wèn)題。砂輪的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度檢驗(yàn)。對(duì)同種型號(hào)一批砂輪應(yīng)進(jìn)行回轉(zhuǎn)強(qiáng)度抽驗(yàn)，未經(jīng)強(qiáng)度檢驗(yàn)的砂輪批次嚴(yán)禁安裝使用。1.5.2 砂輪的安裝（1）核對(duì)砂輪的特性是否符合使用要求，砂輪與主軸尺寸是否相匹配。（2）將砂輪自由地裝配到砂輪主軸上，不可用力擠壓。砂輪內(nèi)徑與主軸和卡盤(pán)的配合間隙適當(dāng)，避免過(guò)大或過(guò)小。配合面清潔，沒(méi)有雜物。（3）砂輪的卡盤(pán)應(yīng)左右對(duì)稱(chēng)，壓緊面徑向?qū)挾葢?yīng)相等。壓緊面平直，與砂輪側(cè)面接觸充分，裝夾穩(wěn)固，防止砂輪兩側(cè)面因受不平衡力作用而變形甚至碎裂。（4）卡盤(pán)與砂輪端面之間應(yīng)夾墊一定厚度的柔性材料襯墊（如石棉橡膠板、彈性厚紙板或皮革等） ，使卡盤(pán)夾緊力均勻分布。（5）緊固砂輪的松緊程度應(yīng)以壓緊到足以帶動(dòng)砂輪不產(chǎn)生滑動(dòng)為宜，不宜過(guò)緊。當(dāng)用多個(gè)螺栓緊固大卡盤(pán)時(shí)，應(yīng)按對(duì)角線(xiàn)成對(duì)順序逐步均勻旋緊，禁止沿圓周方向順序緊 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 5 頁(yè)固螺栓，或一次把某一螺栓擰緊。緊固砂輪卡盤(pán)只能用標(biāo)準(zhǔn)板手，禁止用接長(zhǎng)扳手或用敲打辦法加大擰緊力。1.5.3 砂輪的平衡試驗(yàn)造成砂輪的不平衡原因是由于砂輪的重心與回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)不重合。它產(chǎn)生的原因是砂輪制造和安裝缺陷，例如，砂輪的密度不均勻，端面不平行，幾何形狀或內(nèi)外孔同心度誤差，砂輪安裝偏心等。不平衡的砂輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生迫使砂輪偏離軸心的離心力，從而引起砂輪振動(dòng)。其后果不僅影響磨削質(zhì)量，還加速砂輪主軸軸承的磨損；當(dāng)離心力超過(guò)砂輪強(qiáng)度允許范圍時(shí)，將造成砂輪的碎裂。新砂輪和經(jīng)第一次修整的砂輪，以及發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡的砂輪都應(yīng)進(jìn)行平衡試驗(yàn)。調(diào)整砂輪的平衡方法有動(dòng)平衡和靜平衡兩種方法。1、動(dòng)平衡法。該方法借助安裝在機(jī)床上的傳感器，直接顯示出旋轉(zhuǎn)時(shí)砂輪裝置的不平衡量，通過(guò)調(diào)整平衡塊的位置和距離，將不平衡量控制到最小。2、靜平衡法。靜平衡調(diào)整在平衡架上進(jìn)行，用手工辦法找出砂輪重心，加裝平衡塊,調(diào)整平衡塊位置，直到砂輪平衡，一般可在八個(gè)方位使砂輪保持平衡。 調(diào)整平衡后的砂輪需在裝好防護(hù)罩后進(jìn)行空轉(zhuǎn)試驗(yàn)?？辙D(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)間：直徑≥400mm，空轉(zhuǎn)時(shí)間大于5min；直徑＜400mm，空轉(zhuǎn)時(shí)間大于2min。 空轉(zhuǎn)試驗(yàn)期間，操作者應(yīng)站在砂輪的側(cè)方安全位置，不得站在砂輪前面或切線(xiàn)方向，以防意外。1.5.4 砂輪的修整定期修整可使砂輪保持良好的磨削性能和正確的幾何形狀，避免出現(xiàn)砂輪的鈍化、堵塞和外形失真，常使用的修整工具是金剛石筆。操作時(shí)，修整工具位置過(guò)高、修整方向不當(dāng)（如逆砂輪旋轉(zhuǎn)方向，傾斜角過(guò)大過(guò)?。┗蛐拚窟^(guò)大，都會(huì)使砂輪產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，或引起金剛石筆啃刀，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致砂輪破裂。正確的操作方法是：金剛石筆處于砂輪中心水平線(xiàn)下1～2mm處，順砂輪旋轉(zhuǎn)方向，與水平面的傾斜角為5°～10°左右。修整時(shí)要用力均勻，速度平穩(wěn)，一次修整量不要過(guò)大。操作者應(yīng)站在砂輪的側(cè)方安全位置，不可站在砂輪正面操作。修整后的砂輪必須重新經(jīng)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)后，方可使用。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 6 頁(yè)2 機(jī)械設(shè)計(jì)2.1 電機(jī)功率的確定本設(shè)備適用砂輪的直徑范圍: 300～1100mm;最高轉(zhuǎn)速6000 r /min;最大負(fù)荷150kg;砂輪最大使用速度100m / s。采用變頻調(diào)速技術(shù)后根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),確定主電機(jī)功率2.2kW,轉(zhuǎn)速2840 r /min。2.2 步進(jìn)電機(jī)同步齒形帶的設(shè)計(jì)同步帶利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它兼具帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，能方便地實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳動(dòng)，傳動(dòng)過(guò)程無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，平均傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高，且齒形帶的強(qiáng)度高，厚度小，重量輕，故可以用于低速及高速傳動(dòng);齒形帶無(wú)需特別張緊，作用在軸和軸承等處的載荷小，傳動(dòng)效率高，因此在數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等伺服傳動(dòng)中的到廣泛應(yīng)用。2.2.1 選擇帶的帶型帶的節(jié)距是反應(yīng)帶工作能力的特征參數(shù)，因此帶的型號(hào)是以節(jié)距來(lái)區(qū)分的，而設(shè)計(jì)功率 由以下公尺計(jì)算： ，K 為的工作情況系數(shù)，根據(jù)表 3 確定 K=1.0。???pd代入計(jì)算得 Wd2.根據(jù)設(shè)計(jì)功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n 可從圖 2 中查找 交點(diǎn)所在區(qū)域，得到選定的帶型為 L 型。2.2.2 確定帶輪直徑及帶速1、確定帶輪直徑 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 7 頁(yè)從結(jié)構(gòu)緊湊角度分析，小帶輪直徑應(yīng)盡可能小，但是直徑過(guò)于小，帶與輪的嚙合齒數(shù)減小，帶齒上的載荷增大，從而產(chǎn)生彎曲變形，因此要對(duì)帶輪的最小直徑進(jìn)行限制（即對(duì)帶輪的最小齒數(shù)進(jìn)行限制） 。帶輪的最少齒數(shù)由表 4 得 ,由表 1 查的8min?z節(jié)距 ，最小節(jié)徑 （mm） ，小帶輪的節(jié)徑可根據(jù) ，mpb52.9? dmin2?選擇小帶輪的齒數(shù)為 ，按表 5 帶輪節(jié)徑系列選定小帶輪的節(jié)徑 mm，192?z 6.57因?yàn)?，按表 5 帶輪節(jié)徑系列選定大帶輪節(jié)徑 mm。73.84021?nz 02.91?2、確定帶速 106??Dv?帶入數(shù)值得 smv46.10652.7??2.2.3 確定中心距及帶長(zhǎng)1、初定中心距，代入數(shù)據(jù)的)(2)(7.0212Da??? ma26.897.9?初取中心距 a=180mm2、確定帶長(zhǎng)帶長(zhǎng) ，aLm???2?， ，Dm315.721? m705.142??帶入上式得 。根據(jù) L 從表 2 中選擇最L2.8.8.2????接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線(xiàn)長(zhǎng) ，帶的齒數(shù) ，帶長(zhǎng)型號(hào)為 240。mp60.964?zb3、確定實(shí)際中心距 28)(41?????DmmLLa?? 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 8 頁(yè)帶入數(shù)據(jù)得 a=180mm2.2.4 確定帶寬1、確定帶的基準(zhǔn)額定功率同步帶在正常工作條件下，其主要失效形式是帶在變拉力的作用下疲勞斷裂，因此以帶的抗拉強(qiáng)度來(lái)確定其承載能力。其中 —帶寬為 時(shí)帶的許用拉力（見(jiàn)表 1） Na245??m—帶寬為 時(shí)帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量（見(jiàn)表 1） mkg096.—帶的圓周速度（ｍ／ｓ）代入上式得 kw25.30??小齒輪嚙合齒數(shù)計(jì)算公式 ，代入數(shù)據(jù)得 ，圓整得)1211(0zzabm???85.?zm。9?zm2、確定帶的標(biāo)準(zhǔn)寬度mm14.00pkbzd?為嚙合齒數(shù)系數(shù)，根據(jù)小帶輪嚙合齒數(shù) 選取： 取 1；=5 時(shí)取 0.8；=4 時(shí)zm6?取 0.6。應(yīng)按照表 1 取標(biāo)準(zhǔn)帶寬為 25.4mm，帶寬代號(hào)為 100.b0代入數(shù)據(jù)得 。m8?2.2.5 確定帶輪的寬度帶輪的寬度取決于帶的寬度和帶輪設(shè)置的擋圈形式。為了防止帶從帶輪上沿軸向滑動(dòng)，通常在帶輪的輪緣外加設(shè)擋圈。本次設(shè)計(jì)選擇雙邊擋圈，查表 6 可知小帶輪的 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 9 頁(yè)最小寬度 ，大帶輪的最小寬度 。mbf3.201?mbf7.26?2.2.6 結(jié)果整理1、帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng) ，帶寬被 8mm，帶型號(hào)為 240L100.Lp60.9?2、帶輪節(jié)距 ，大帶輪節(jié)徑 小帶輪節(jié)徑mb52md02.97?md61.57?3、傳動(dòng)中心距 a=180mm2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鑒于試驗(yàn)的砂輪孔徑不同, 其孔徑從D127 ～D305mm,主軸的結(jié)構(gòu)有兩種方案可供選擇。一:主軸采用通軸結(jié)構(gòu),不同孔徑通過(guò)更換卡盤(pán)的方式來(lái)解決,主軸精度高,容易加工。二:主軸采用錐軸結(jié)構(gòu),不同孔徑的砂輪可用強(qiáng)度相匹配的芯軸,但是加工難度大,精度不易保證。經(jīng)過(guò)分析論證,我們采用了方案一進(jìn)行主軸的設(shè)計(jì)。為減小高速回轉(zhuǎn)砂輪產(chǎn)生的振動(dòng),應(yīng)保證砂輪裝卡過(guò)程中其對(duì)軸心的同軸度,我們提高了砂輪卡盤(pán)內(nèi)孔和主軸配合精度。主軸材料為40Cr,主軸加工采取通軸精磨。為避免裝卸砂輪對(duì)主軸表面的磨損及磕碰,影響其安裝精度,造成偏心力增大而引起劇烈振動(dòng),主軸表面高頻淬火提高其表面硬度。本設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)軸位于電機(jī)與同步帶軸承座之間，用于傳遞電機(jī)動(dòng)力到運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件。考慮提高抗彎強(qiáng)度，和軸承座的布局原理，將電機(jī)同步帶和從動(dòng)同步帶布置在軸承座的兩側(cè)。有上知，與軸承配合處軸頸為 D2=35，公差為 6k。根據(jù)總體設(shè)計(jì)，確定各部分的長(zhǎng)度如圖 2.1 所示，軸的基本參數(shù)見(jiàn)表 2.1。圖2.1 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 10 頁(yè)表2.1軸的基本參數(shù)2.4 軸的強(qiáng)度校核1、軸的受力簡(jiǎn)圖如圖2.1A所示。2、求支反力， 。NFqr 5018/61??? NFrqr2012??3、做彎矩圖M= ，彎矩圖如圖2.1B所示。mq04、做扭矩圖如圖2.1C所示。5、校核危險(xiǎn)截面軸徑因?yàn)?0Cr調(diào)質(zhì)處理時(shí)， ， ， ， 。MpB735??pS540?Mp351?????p701????md2.801.91.033min????C剖面直徑d5=22mm 8.24mm，故強(qiáng)度足夠。? 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 11 頁(yè)圖2.12.5 軸承的選擇軸承是主軸系統(tǒng)的關(guān)鍵件,由于軸承要承受砂輪高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下不平衡所產(chǎn)生的巨大離心力,又要高速旋轉(zhuǎn),為避免因配合精度導(dǎo)致主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中溫度過(guò)高及平穩(wěn)性受影響,以往采用高精度進(jìn)口軸承,價(jià)格昂貴。為了在滿(mǎn)足設(shè)備性能需要的同時(shí)又降低成本和便于采購(gòu),我們考察了國(guó)內(nèi)主要的軸承生產(chǎn)廠家,我們選用了角接觸軸承7007AC。為了滿(mǎn)足軸承的潤(rùn)滑要求,降低噪聲,我們優(yōu)選了高性能的軸承潤(rùn)滑脂,該潤(rùn)滑脂耐160℃的溫度,可滿(mǎn)足高速大負(fù)荷軸承的潤(rùn)滑要求,可長(zhǎng)期使用,避免了采用油浴潤(rùn)滑易于泄露污染的缺點(diǎn)。2.6 軸承壽命校核該設(shè)計(jì)中用到 7007AC 角接觸球軸承前后共 3 個(gè)，而二者是同步的，即每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)相同，但前端軸承受力大于后端軸承，所以對(duì)前端軸承校核即可。公式： nPCLh601)(???——軸承基本額定動(dòng)載荷 KN；1.5?C 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 12 頁(yè)——軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷；P——軸承轉(zhuǎn)速 =5042r/min；nn——所選軸承為球軸承，所以 ；? 3??計(jì)算 PparfYFX)(??——軸承所受徑向當(dāng)量動(dòng)載荷；r——軸承所受軸向當(dāng)量動(dòng)載荷；a——徑向當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)；X——軸向當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)；Y——經(jīng)驗(yàn)載荷系數(shù)；pf在該設(shè)計(jì)中軸承僅受同步帶的拉力，即軸承只承受徑向載荷作用 所以 ， =200N， ， =10?aFmaxr 1.?pfX所以 = NprfYXP)(?20.?= (h)nCLh601??? 463 108.54)2.5( ??砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)不是連續(xù)使用，只是驗(yàn)證砂輪強(qiáng)度時(shí)用到，故該軸承的壽命大于預(yù)期壽命，所以軸承選用合理。2.7 設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的砂輪卡盤(pán)我們?cè)O(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的一體式砂輪卡盤(pán)。安裝砂輪時(shí)首先將砂輪卡盤(pán)和砂輪固定在一起,然后用吊鉤鉤著卡盤(pán),平衡吊車(chē)輕松找正,一人即可操作。既減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度且安全性提高,又保證了砂輪內(nèi)孔在裝卸中不受破壞。2.8 設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩砂輪檢驗(yàn)時(shí)在回轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常破碎,直接影響到人身及設(shè)備的安全,防護(hù)罩是提供保護(hù)的最重要部件。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 13 頁(yè)現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)機(jī)均采用活動(dòng)式防護(hù)罩,沉重的防護(hù)罩僅靠立柱通過(guò)螺栓固定機(jī)座或基礎(chǔ)上,存在著安全隱患,某廠就發(fā)生過(guò)立柱斷裂情況,險(xiǎn)些傷人。防護(hù)罩本身有數(shù)百公斤重,砂輪檢驗(yàn)在回轉(zhuǎn)過(guò)程中破碎,由動(dòng)能定律知,碎片擊打防擴(kuò)罩的能量相當(dāng)高,可達(dá)數(shù)噸/米。固定防護(hù)罩的立柱呈懸臂結(jié)構(gòu),砂輪經(jīng)常破碎所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力使立柱發(fā)生疲勞破壞,固定螺栓易于松動(dòng),危及人身及設(shè)備的安全。同時(shí)數(shù)百公斤重的防護(hù)罩開(kāi)關(guān)亦不方便。我們?cè)O(shè)計(jì)的防護(hù)罩牢固地焊接在機(jī)座上,從根本上保證了人身及設(shè)備的安全。防護(hù)罩采用雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)外圈之間加減振材料,減少噪聲。防護(hù)罩上裝有輕便的安全門(mén),砂輪裝卸打開(kāi)安全門(mén)即可,操作方便。結(jié) 論在機(jī)械加工行業(yè)中，由于高速磨削可以大大提高工作效率，致使砂輪的發(fā)展也趨于高速化，而高速砂輪的出廠又必需經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的強(qiáng)度檢驗(yàn)。這就要求其轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，性能越來(lái)越好。本文設(shè)計(jì)的砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)就是檢驗(yàn)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪的強(qiáng)度的設(shè)備，它對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪的強(qiáng)度起到了一定的驗(yàn)證作用，對(duì)保障砂輪使用者的人身安全起到了一定作用。在設(shè)計(jì)的開(kāi)始，因?yàn)閷?duì)砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)不太了解，不知道砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)是什么樣的，總體設(shè)計(jì)也就不知道應(yīng)該從那里入手。后來(lái)，在導(dǎo)師的悉心講解和介紹下，我親自到學(xué)校的實(shí)訓(xùn)中心參觀了砂輪機(jī)的外形及工作狀況，對(duì)砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)總體設(shè)計(jì)有了基本概念。設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到一些問(wèn)題，如電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇，同步帶的設(shè)計(jì)，法蘭的選用等等。在老師和同學(xué)們的幫下我解決了帶傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所遇見(jiàn)的問(wèn)題， 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 14 頁(yè)以及法蘭的選擇。經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的忙碌，我已設(shè)計(jì)出基本符合要求的砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)。由于能力有限，又是初次設(shè)計(jì)加工機(jī)械，我的設(shè)計(jì)之中難免有一些不足之處，還望老師給予指導(dǎo)。致 謝幾個(gè)月來(lái)，從開(kāi)始接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目到實(shí)驗(yàn)的完成，再到論文文章的完成，每一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)。衷心感謝四年來(lái)黃河科技學(xué)院對(duì)我的悉心培育，這里有許多博學(xué)的老師，感謝他們?cè)谶@四年里對(duì)我們耐心負(fù)責(zé)，諄諄教誨，是他們讓我在這四年里不但學(xué)習(xí)到專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且我也學(xué)到了許多做人的道理，這些都是我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和源泉也是我們將來(lái)走向社會(huì)并為社會(huì)做出貢獻(xiàn)的必要手段。本文是在我尊敬的導(dǎo)師李長(zhǎng)詩(shī)教授悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在此，我首先向?qū)煴硎菊\(chéng)摯的感謝，并致以崇高的敬意!在課題的研究和開(kāi)發(fā)階段，得到了學(xué)院老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷心的感謝。在日常生活和學(xué)習(xí)中，學(xué)院的各位老師，以及全體同學(xué)給與我大力支持和幫助，在此我向他們以及多年來(lái)為我的成長(zhǎng)付出辛勤勞動(dòng)的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝。感謝父母 、家人，感謝所有關(guān)心我的朋友和老師，感謝黃河科技學(xué)院的學(xué)習(xí)環(huán)境。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 15 頁(yè)參考文獻(xiàn)[1] 徐瀕，李元科，劉章俊，等．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1991[2] 周開(kāi)勤．機(jī)械零件手冊(cè)[M] ．北京：高等教育出版社， 1994[3] 唐宗軍．機(jī)械制造基礎(chǔ)[M] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996[4] 薄宵．機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1991[5] Rowe W B，Black S C E，Mills B．Temperature Control in cBN Grinding[J]．Advanced Manufaeturing Technology，1996[6] 蔡美良，丁惠麟，孟滬龍．新編模具鋼金相熱處理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1998[7] 楊威，冀清發(fā)，羅艷春．砂輪平衡精度對(duì)工件表面粗糙度影響的研究[J]．長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)2005[8] 孫桂靜，張鴻海，師漢民等．砂輪不平衡對(duì)磨削表面波紋度的影響[J] ．磨料磨具與磨削，1993[9] 靖民， 梁迎春． 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M] ． 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 16 頁(yè)[10] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[11] Kenneth G Budinshi,Michael K.Budinshi. 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