外圓磨床設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第 1 章 緒論 床 的 類型與用途 磨床 的 類型及其特點(diǎn) 用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床（英文為 ， 它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來(lái)的 [1]。 磨床種類很多 ， 主要有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來(lái)磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等 [2]。 對(duì)外圓磨床來(lái)說 ， 又可分為 普通外圓磨床、萬(wàn)能外圓磨床、無(wú)心外圓磨床、 寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床等 以上均為使用砂輪作切削 工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。 磨床與其他機(jī)床相比， 具 有以下 幾個(gè) 特點(diǎn)： 1、磨床的磨具（砂輪）相對(duì)于工件做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（一般砂輪圓周線速度在 35 米 /秒左右，目前已向200 米 /秒以上發(fā)展）； 2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件； 3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度； 4、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)線，進(jìn)行高效率生產(chǎn)； 5、磨床通常是電動(dòng)機(jī) 過機(jī)械，電氣，液壓傳動(dòng) 組成 [1]。 磨床 的 用途 磨床可以加工各種表面，如內(nèi)、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進(jìn)行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進(jìn)行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進(jìn)行切斷等，工藝范圍十分廣泛。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，各種高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強(qiáng)力磨削，進(jìn)一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床所占的比重不斷上 升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá) 30% 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 據(jù) 1997 年歐洲機(jī)床展覽會(huì) (調(diào)查數(shù)據(jù)表明， 25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占 23%， 鉆削占 22%，其它占 8%；而磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá) 42%，車床占 23%，銑床占 22%，鉆床占 14%[3]。 由此可見，在精密加工當(dāng)中，有許多零部件是通過精密磨削來(lái)達(dá)到其要求的，而精密磨削加工會(huì)要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實(shí)現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以 下幾個(gè)基本要求： 精密磨床應(yīng)有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長(zhǎng)三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動(dòng)壓軸承及動(dòng)靜壓組合軸承等。當(dāng)前采用動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動(dòng)一般應(yīng)小于 1向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在 2— 3內(nèi)。 由于砂輪的修整導(dǎo)程要求 10— 15mm/因此工作臺(tái)必須低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求無(wú)爬行和無(wú)沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。 精密磨削時(shí)如果產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)對(duì) 加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對(duì)于精密磨床，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動(dòng)。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會(huì)達(dá)到總誤差的 50％，故機(jī)床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)精密磨削的主要障礙。 外圓磨削和端面外圓磨床 在外圓磨削過程中，工件是安裝在兩頂尖的中心之間， 砂輪旋轉(zhuǎn)是引起切削旋轉(zhuǎn)的主要來(lái)源和原因?；镜猛鈭A磨削方法有兩種 ， 即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓 ， 如圖 1－ 1 和圖 1－ 2 所示。 事實(shí)上，外圓磨削可以通過其他以下幾種方法來(lái)實(shí)施： （ 1） 傳遞方法：在這種方法中，磨削砂輪和工 件旋轉(zhuǎn)以及徑向進(jìn)給都應(yīng)滿足所有的整個(gè)長(zhǎng)度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進(jìn)給來(lái)調(diào)整的。 （ 2） 沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過砂輪的縱向進(jìn)給和無(wú)軸向進(jìn)給來(lái)完成的，正如 我們所看到的，只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時(shí)，這種方法才能完成。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 1－ 1 橫磨法磨外圓 圖 1－ 2 縱磨法磨外圓 （ 3） 整塊深度切削方法：除了在磨削過程中，要進(jìn)行間隙調(diào)整外，這種方法與傳遞方法很相似，同時(shí)這種方法具有代表性，除了磨削短而粗的軸。 端面外圓磨床是外圓磨床的一種變形機(jī)床，它宜 于大批量磨削帶肩的軸類工件，有較高的生產(chǎn)率。 它的特點(diǎn)如下 （ 1） 這種磨床的布局形成和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系與外圓磨床相似，只是砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度（通常 10°， 15°， 30°， 45°），如圖 1－ 3 所示，數(shù)控端面外圓磨床 砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜 30°。 為避免砂輪架與工件或尾架相碰，砂輪安裝在砂輪架的右邊，從斜向切入，一次磨削工件外圓和端面。 （ 2） 由于它適用于大批量生產(chǎn)，所以具有自動(dòng)磨削循環(huán)，完成快速進(jìn)給（長(zhǎng)切入） 無(wú)花磨削。由定程裝置或自動(dòng)測(cè)量控制 工件尺寸。 （ 3） 裝有砂輪成型修整器，按樣板修整出磨削工件外圓和端面的成型砂輪，為保證端面尺寸穩(wěn)定及操作安全，一般具有軸向?qū)Φ堆b置。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 1－ 3 砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度 床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度、可靠性和壽命的要求不斷提高以及新型材料的應(yīng)用增多，磨削加工技術(shù)正朝著超硬度磨料磨具、開發(fā)精密及超精密磨削（從微米、亞微米磨削向納米磨削發(fā)展）和研制高精度、高剛度、多軸的自動(dòng)化磨床等方向發(fā)展 [4]，如用于超精密磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至 4μm、磨削精度高達(dá) m；使用電主軸單元可使砂輪線速度高達(dá) 400m/s，但這樣的線速度一般僅用于實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際生產(chǎn)中常用的砂輪線速度為 40－ 60m/s；從精度上看，定位精度＜ 2μ m，重復(fù)定位精度≤± 1μ m 的機(jī)床已越來(lái)越多；從主軸轉(zhuǎn)速來(lái)看， 軸達(dá) 60000r/13 42000r/速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工 60度材料的加工中心。 北京第二機(jī)床廠引進(jìn)日本豐田工機(jī)公司先進(jìn)技術(shù)并與之合作生產(chǎn)的 P） 62－ 63 數(shù)控外圓 /數(shù)控端面外圓磨床，砂輪架采用原裝進(jìn)口，砂輪 線速度可達(dá) 60m/s，砂輪架主軸采用高剛性動(dòng)靜壓軸承提高旋轉(zhuǎn)精度，采用日本豐田工機(jī)公司 床專用數(shù)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)二軸（ X 和 Z）到四軸（ X、 Z、 ）控制。 此外，對(duì)磨床的環(huán)保要求越來(lái)越高，絕大部分的機(jī)床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對(duì)沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機(jī)和切削液處理機(jī)系統(tǒng)反映現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)環(huán)保越來(lái)越高的要求。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第 2 章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 目 控高速端面外圓磨床 及其砂輪架 設(shè)計(jì) 本課題旨在讓學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)數(shù)控 端面外圓磨床 其砂輪架，樹立理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。該課題要求繪制磨床總體布局裝配圖、砂輪架部件裝配圖、磨床液壓系統(tǒng)圖和磨床零件圖，最后撰寫設(shè)計(jì)說明書。 此外，要求學(xué)生跟隨指導(dǎo)老師和研究生參與部分科學(xué)研究，進(jìn)行磨削溫度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)并撰寫科研報(bào)告。 （ 1） 機(jī)床總體布局裝配圖（ 0#） ； （ 2） 部件裝配圖（砂輪 架 0#） ； （ 3） 零件圖 (3#)； （ 4） 液壓傳動(dòng)圖（ 1#） ； （ 5） 電氣控制圖 （ 1#） ； （ 6）撰寫科研報(bào)告； （ 1）加工對(duì)象 A 帶軸 肩的多臺(tái)階軸（如齒輪軸） B 要求端面外圓一次完成的零件 C 帶較大端面的盤類零件 D 作一般外圓磨床 （ 2）主要規(guī)格 A 加工直徑φ 2020 最大加工長(zhǎng)度為 750 最大加工重量 200 ㎏ D 砂輪線速度 60m/s E 機(jī)床中心高 1095 工件轉(zhuǎn)速范圍 30~300 3）主要運(yùn)動(dòng) A 砂輪轉(zhuǎn)動(dòng) B 工件轉(zhuǎn)動(dòng) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 （ 1）磨床總體布局中各部件尺寸的確定； （ 2）砂輪架主軸和軸承的設(shè)計(jì)和選用； （ 3）皮帶的選用和帶輪的設(shè)計(jì)； （ 4）磨床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； （ 5）磨削溫度科研報(bào)告。 （ 1）查閱國(guó)內(nèi)外磨床相關(guān)資料，確定磨床總體布局中各部件（如砂輪架、頭架和尾架等）尺寸； （ 2）檢驗(yàn)主軸前端擾度，確保主軸剛度； （ 3）砂輪 架采用靜動(dòng)壓軸承以提高旋轉(zhuǎn)精度，增強(qiáng)抗振性，延長(zhǎng)軸承的使用壽命； （ 4）采用皮帶和花鍵副帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，減少主軸變形，使載荷分布均勻； （ 5）采用 制裝配圖和零件圖； （ 6）參看液壓工程方面的資料，設(shè)計(jì) 磨床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； （ 7）參考磨削溫度測(cè)試研究論文，認(rèn)真、虛心向指導(dǎo)老師和研究生學(xué)習(xí)，進(jìn)行大量的磨削溫度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第 3 章 磨床總體布局 床總體設(shè)計(jì) 面形狀，尺寸，材料，技術(shù)條件，批量，加工余量等） ； 比較國(guó)內(nèi)，外同類機(jī)床，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)， 進(jìn)行改革創(chuàng)新 ； 圖，部件裝配圖，零件圖，工藝卡，目錄，標(biāo)準(zhǔn)件，外購(gòu)件目錄，鑄件，鍛件目錄，說明書，裝箱單，合格證） ； 配，調(diào)試 ； 計(jì)改進(jìn) ； 總體設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 性，穩(wěn)定性好 ； 卻液供給，回收，廢渣的排除 。 床總體布局設(shè)計(jì) 加工零件 帶軸肩的多臺(tái)階軸，精度 下， 料 45#， 40墨鑄鐵等 ； 初步估計(jì)組成部分 c 頭架 ； d 尾架 ； e 砂輪架 ； f 修整器 ； g 測(cè)量裝置 ； h 砂輪進(jìn)給電機(jī) ； I 修整器進(jìn)給電機(jī) ； j 電器框 ； k 工作臺(tái)進(jìn)給電機(jī) ； l 工件旋轉(zhuǎn)電機(jī) ； m 潤(rùn)滑冷卻裝置 ； n 數(shù)控裝置 ； 總體布局初步設(shè)計(jì) 床身 ； 0°的型面 ； 0°角 ； 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 剛石滾輪） ， 采用 司軸向，徑向測(cè)量?jī)x，配用該公司 控框 （如圖 3－ 1 所示） 來(lái)控制軸向尺寸，徑向尺寸，測(cè)量?jī)x布置在橫梁上； 圖 3－ 1 控框 X 軸：砂輪架進(jìn)給 Y 軸：修整器進(jìn)給 Z 軸：工作臺(tái)移動(dòng) W 軸：工件旋轉(zhuǎn) 各軸采用交流伺服電機(jī)，通過精密無(wú)間隙彈性連軸器直接與滾珠絲桿相連 ； 小熱變形，簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，便于維修） ； 縱向與橫向 尺寸的確定 ①工件最大長(zhǎng)度 1 750l ②頭架長(zhǎng)度 2 440l ③尾架長(zhǎng)度 3 320l ④上臺(tái)面長(zhǎng)度 4 1 2 3 1 0 0 ( 2 0 ~ 4 0 ) 1 6 4 0l l l l m m? ? ? ? ? ?； ⑤下臺(tái)面長(zhǎng)度 ? ?5 4 4 1 5 % ~ 2 0 % 2 0 0 0l l l m m? ? ? ?； ⑥床身長(zhǎng)度 6 5 1 4 0 0 3 1 5 0l l l m m? ? ? ?； 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 ⑦后床身長(zhǎng)度 7 1600l 考慮砂輪架和修整器大小按經(jīng)驗(yàn)給定） ； ⑧整個(gè)床身寬度 8 1650l 視覺效果） ； ⑨砂輪架中心與機(jī)床床身對(duì)稱線相距 0 2 3 120l l l m m? ? ?圖 3－ 2 磨床縱向尺寸 1） 畫出橫向尺寸床身的 V 型導(dǎo)軌作為橫向尺寸的基準(zhǔn)，畫出床身的平面導(dǎo)軌作為高度尺寸的基準(zhǔn)線，根據(jù)確定的工作臺(tái)參數(shù)，導(dǎo)軌參數(shù) 心畫出左視圖 2） 確定上，下工作臺(tái)厚度和寬度 （ 1） 厚度：用類比法 上工作臺(tái) ? ?2 0 ~ 0 '心 （ 3－ 1） 下工作臺(tái) ? ?1 0 0 心 （ 3－ 2） 'l 為工作臺(tái)導(dǎo)軌的中心距，工作臺(tái)導(dǎo)軌選用 80? 75? 250 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 取 1'h=250=75'h=250=95 2）寬度 45'B l B B? ? ?工 作 臺(tái)（ 3－ 3） ? ? ? ? ? ?1 / 2 1 2 ~ 3 0 1 / 2 7 5 2 0 5 8B B m m? ? ? ? ? ? ∵46 4 70B ? ? ? ? ?711 / 2 ' 1 2 ~ 3 0 1 / 2 7 5 2 0 6 0B B m m? ? ? ? ? ? ∵ 575 70B 5 0 7 0 7 0 3 9 0B m m? ? ? ?工 作 臺(tái) 3） 確定頭，尾架頂尖中心位置 頂尖中心安排在 V 型導(dǎo)軌的中心線上，這樣 有利于磨削最小直徑工件的，砂輪架趨近于工作臺(tái)不致相碰。缺點(diǎn)是使導(dǎo)軌的承載壓力較大，故常適當(dāng)加寬 V 型導(dǎo)軌的寬度。 4） 確定頭尾架頂尖中心至床身底面的高度 1 0 0 0 ~ 1 1 0 0H ?左右 [1] 根據(jù)工人身高，經(jīng)驗(yàn)。類比取1 1095H ?2 1 1 2 / 7 3 9 . 6H H h h H C O S m m?? ? ? ? ? 5） 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心位置 ? ? ?9 1 / 2 ' 1 / 2 * 2 5 0 1 2 5B l m m? ? ? 6） 確定機(jī)床總高 H 2H H h H H? ? ? ?頭 架 測(cè) 量 儀7 3 9 . 6 1 7 0 4 1 1 6 3 3 . 4 51954 ? ? ?? 所以 H 取 2000 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 砂輪架 相 關(guān) 尺寸設(shè)計(jì) （ 1）砂輪架導(dǎo)軌（ V— 平導(dǎo)軌） 100? 90? 400[1] 考慮到砂輪的大小及重量與砂輪架的穩(wěn)定性，取 L`中心 =500從而可定出砂輪架的寬度約為600導(dǎo)軌 為 卸荷導(dǎo)軌 。 圖 3－ 3 砂輪架的導(dǎo) 軌 （ 2）砂輪架橫向行程長(zhǎng)度 ?0 . 1 ~ 0 . 2l s s s? ? ? ?橫 絲 桿 快 速 快 速 （ 3－ 4） 式中 為砂輪架快速進(jìn)退的行程，一般取 60 ~ 150此處取 111 ? ? ? ?m a x / 2 / 2 / 2 / 2s D D D D? ? ? ?砂 砂 工 件 件 （ 3－ 5） ? ? ? ?7 5 0 / 2 3 2 0 / 2 5 5 0 / 2 2 0 / 2250 ? ? ??安全系數(shù)取 夠 2 5 0 1 1 1 0 . 1 1 1 1 3 7 2 . 1l ? ? ? ? ?橫 （ 373） （ 3） 砂輪架高度和長(zhǎng)度 砂輪架箱體導(dǎo)軌的高度 輪底板滑臺(tái)高度 輪中心距砂輪底面高度 后床身頂面至平導(dǎo)軌的高度 避免上，下工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)與箱體相碰，安裝在后床身上的墊板頂面需低于上下工作臺(tái)的購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 頂面，同時(shí)考慮橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)穿過床身的位置等，根據(jù)經(jīng) 驗(yàn) ①6 1 1 0 ~ 1 5 0h m m?取6 130h 砂輪架中心距后床身頂面 7 1 2 6 1 0 9 5 7 4 0 1 3 0 4 8 5h H H H m m? ? ? ? ? ? ?③ 砂輪架底座安裝修整器，內(nèi)有傳動(dòng)絲桿 取4 120h 后床身進(jìn)給導(dǎo)軌內(nèi)裝絲桿 取3 190h 7 3 4h h h h? ? ?4 8 5 1 2 0 1 9 0? ? ? 175? 圖 3－ 4 砂輪架的高度和寬度 ⑤ 砂輪架底板長(zhǎng)度9l： 9l ? ? 2 l? 中 心? ?1 2 * 5 0 07 5 0 ~ 1 0 0 0??∴ 取9l=900買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 ⑥ 砂輪架導(dǎo)軌長(zhǎng)度 ? ?1 0 9 5 0 ~ 8 0l l l? ? ?橫9 0 0 3 7 3 8 01353 ? ?? ∴取 10 1305l 4）砂輪架主軸電機(jī)的選擇 ①用 類比法 ，砂輪架主軸電機(jī)的功率 取 15 ② 計(jì)算法 N N N??切電 空（ 3－ 6） ? ?? ?* 2 3 . 82 . 3 5 ~ 8 . 8 2 3 . 8? ???砂 取15電 頭架相關(guān)尺寸的 確定 ①長(zhǎng)，寬，高： 440? 400? 411] ②主軸錐孔：莫氏 5#錐孔 ③中心高：m a x /2H D K??（ 3－ 7） ? ?3 2 0 / 2 2 0 ~ 3 5?? 1 8 0 ~ 1 9 5 通過 以上計(jì)算頭架中心高 取 180④主軸轉(zhuǎn)速 ? ?1 / 8 0 ~ 1 / 1 6 0 * 6 0 4 5 ~ 2 2 . 5 / m s?? 砂（ 3－ 8） 取 40 /IV m s? 1 6 / m i n 3 0 0m i n 2 2 / m i n 3 0⑤交流伺服電機(jī)選擇 用類比法，交流伺服電機(jī)選擇 1 18機(jī) 砂輪磨削工件需要的功率 ? ? m a x 1 5 0 * 3 2 0 2 4 . /ZF r N m s? ? ?工 件最 大 磨 削 力 （ 3－ 9） 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 交流伺服電機(jī)通過 20/38 的雙楔齒輪帶傳遞給工件 ， 即 41 8 3 8 / 2 0 3 4 . 2 . /N N m s l? ? ? ?實(shí)∴合格 ⑥主軸不旋轉(zhuǎn)，主軸靠撥盤帶動(dòng)旋轉(zhuǎn) 尾架相關(guān)尺寸的確定 ① 5#莫氏錐孔 ②中心高 180面傾斜 10° ③直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 ④液壓油缸，頂緊力 12 ~工作臺(tái) 要求上，下臺(tái)面便于調(diào)整頭尾架，便于安裝滾珠螺母 。 傾斜 10°以便于頭尾架定位，冷卻液回流；及使頭尾架不等高時(shí)修刮側(cè)面 橫向進(jìn) 給機(jī)構(gòu) 交流伺服電機(jī) 壓力卸荷導(dǎo)軌 壓力油 卸去 60% ~ 75% 壓力 V— 平導(dǎo)軌 100 * 90 * 500 砂輪架行程 373l 砂輪修整器 伺服電機(jī) 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 主軸直徑 D=50用液體動(dòng)壓軸承 (16r/修整速 度 =? ?1 / 3 ~ 1 / 5 0 ~ 120?? 故 1 2 ~ 1 9 /V m s?線修整器行程為 160買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 液壓系統(tǒng) ①修整器 ；②尾架； ③量?jī)x（兩個(gè)） ；④潤(rùn)滑油； ⑤ 床身導(dǎo)軌； ⑥ 砂輪架卸荷導(dǎo)軌； ⑦ 絲桿； ⑧ 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌； ⑨ 間歇 電 氣 部分 810G 控制五坐標(biāo)軸 砂輪架主軸 機(jī)床保護(hù)系統(tǒng) ① 靜壓供油系統(tǒng) 壓力繼電器 壓差發(fā)訊器 液壓控制器 電路延時(shí) ②尾架伸縮油缸靜壓供油系統(tǒng)：設(shè)置自動(dòng)循環(huán)電路，可手動(dòng)，也可用于腳踏。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于互鎖裝置，使起無(wú)效。 ③油箱液壓控制 ④數(shù)控系統(tǒng)（在各坐標(biāo)軸）自診斷與保護(hù)功能 如：電池電壓低 程序錯(cuò)誤 ⑤各坐標(biāo)軸由行程開關(guān)控制最大位移量 ⑥安全防護(hù)罩（砂輪罩，機(jī)床前罩）全封閉式 ⑦導(dǎo)軌面保護(hù) Ⅰ 工作臺(tái)導(dǎo)軌：不銹鋼可伸縮防護(hù)罩 Ⅱ 砂輪架導(dǎo)軌：㈠前部：翻板式護(hù)罩 +橡皮（防水） ； ㈡后罩：鋼罩 。 Ⅲ 修整器導(dǎo)軌：折疊式 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第 4 章 部件設(shè)計(jì)（砂輪架） 輪架 設(shè)計(jì) 的 基本要求 砂輪架是磨床上用來(lái)帶動(dòng)砂輪作高速旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，主要由傳動(dòng)部件和主軸軸承部分組成，主軸與軸承是砂輪架的主要組成部分，因此對(duì)砂輪架設(shè)計(jì)提出的基本要求也是針對(duì)主軸軸承部分的。 砂輪架設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)基本要求 [1]： 轉(zhuǎn)穩(wěn)定； 熱低，不漏油； 整 維修方便。 軸旋轉(zhuǎn)精度及其提高措施 直接影響工件的表面粗糙度和表面缺陷。一般端面外圓磨床砂輪架允許的徑向和軸向跳動(dòng)允許誤差取 5μm~~10μm。 （ 1） 選擇合適的主軸軸承：動(dòng)靜壓軸承； （ 2） 提高主軸的加工精度； （ 3） 正確選擇主軸軸向止推方式 ：液體靜壓推力軸承。 軸軸承系統(tǒng)的剛性 主軸軸承系統(tǒng)的剛性是指在磨削力或傳動(dòng)力作用下，主軸軸承抵抗變形的能力。通常以主軸前端的撓度來(lái)度量。過低的剛性會(huì)降低磨削生產(chǎn) 率、加工精度和工件表面的粗糙度，引起直波形和螺旋線缺陷。 輪架主軸初步設(shè)計(jì) 1. 砂輪架主軸的強(qiáng)度校核 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)砂輪架主軸來(lái)說，由于采用了卸荷皮帶輪裝置，砂輪架主軸主要承受扭矩，應(yīng)該按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，且在選取許用應(yīng)力時(shí)應(yīng)該選取較小值。 砂輪架主軸材料采用 42進(jìn)行淬火，故選取許用應(yīng)力為40 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 ? ?639 . 5 5 1 00 . 2 ?? ? ? （ 4－ 1） T?—— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（單位為 T —— 軸所受扭矩（單位為 軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)（單位為 3 p —— 軸傳遞的功率 （單位 為 n —— 軸的轉(zhuǎn)速 （ 單位為 r/ d —— 計(jì)算界面處的直徑（單位為 []T? —— 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（單位為 r/ 由上式可得軸的直徑為 633 9 . 5 5 1 00 . 2 [ ]? （ 4－ 2） 63 39 . 5 5 1 0 1 50 . 2 4 0 6 0 0?? ?上述計(jì)算可以得知砂輪架最小直徑為 慮到砂輪架的剛度等因素，取主軸的最小直徑為60輪架主軸的尺寸如圖 4－ 1 所示。 圖 4－ 1 砂輪架主軸尺寸示意圖 軸剛度校核 因?yàn)槭请A梯軸，所以用當(dāng)量直徑法作近似計(jì)算當(dāng)量直徑為： 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 441v ?（ 4－ 3） L=140+640+20+32+10=9324 4 4 49321 4 0 6 4 0 2 0 1 0 06 0 1 2 0 1 4 0 1 0 8???= 允許撓度 [y]=o，于是回路中總的熱電勢(shì)包含兩個(gè)拍爾帖電勢(shì)和兩個(gè)湯姆遜電勢(shì)。 中間導(dǎo)體定律：由導(dǎo)體 A 和 B 組成的熱電偶，當(dāng)接入第三導(dǎo)體 C 后（如圖 2－ 1（ b）所示），若保持C 的兩端溫度相同 (回路的總電勢(shì)不變。 2．熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律 [7] 由一種均勻?qū)w組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面和長(zhǎng)度如何，以及各處的溫都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 (a) (b) 圖 2－ 1 熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律 2．均質(zhì)導(dǎo)體定律引出的結(jié)論 如果熱電偶兩電極材料相同，則兩端溫度不同，但總輸出電勢(shì)仍為零。因此，必須由兩種不同的材料才能構(gòu)成熱電偶。 第 3 章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和具體步驟 測(cè)量工件的平均溫度可以，利用埋裝在工件內(nèi)部的若干標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 測(cè)得，也可以用溫涂料測(cè)試工件內(nèi)部的溫度。最近出現(xiàn)了用紅外光導(dǎo)纖維測(cè)量磨削溫度方面的研究，并且已經(jīng)取得了一定的成果和突破，但是熱電偶測(cè)溫法仍然是能夠進(jìn)入磨削區(qū)直接測(cè)量的唯一有效的方法 [8]。 電偶的標(biāo)定 在實(shí)際應(yīng)用中，如果保持自由端溫度 T。不變，就可以根據(jù)熱電勢(shì) E 來(lái)確定熱端溫度 T 配大小，這就是熱電偶測(cè)溫的工作原理 [9]。 熱電偶 標(biāo)定指的是確定熱電偶的熱電特性。 熱電偶種類很多，常用的不下幾十種，不同材料組成的熱電偶其測(cè)溫范圍、適用條件、靈敏度等也不同，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)有所選擇。 已被國(guó)際上公認(rèn)的性能優(yōu)良的和用量最大的熱電偶有：鉑銠 分度號(hào)）、鉑銠 分度號(hào)）、鎳鉻 分度號(hào)）、銅 分度號(hào)）和鎳鉻 分度號(hào)）。根據(jù)本研究的測(cè)試要求，本測(cè)試中采用的測(cè)溫元件是的鎳鉻 鎳鉻 屬絲直徑范圍較大，工業(yè)應(yīng)用一般為 驗(yàn)研究使用時(shí)，根據(jù)需要可以拉延至更細(xì)的直徑。這種熱電偶的特點(diǎn)是價(jià)格低廉、靈敏度高、復(fù)現(xiàn)性好、高溫下抗氧化能力強(qiáng)，是工業(yè)中和實(shí)驗(yàn)室里大量采用的一種熱電偶。但在還原性介質(zhì)或硫化物氣氛中易被侵蝕。 鎳鉻 所示。 表 3－ 1 鎳鉻 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 試驗(yàn)?zāi)康? 溫度標(biāo)定指的是確定熱電偶的熱電特性，也就是確定熱電偶結(jié)的溫度 項(xiàng)試驗(yàn)是我們即將開展的陶瓷材料的高效深磨溫度測(cè)試的一個(gè)組成部分。我們準(zhǔn)備對(duì)高效深磨試驗(yàn)中用到的鎳鉻 得到這種材料的第一手資料，為以后的試驗(yàn)奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)方法及裝置 1、溫度標(biāo)定方法簡(jiǎn)圖 溫度標(biāo)定的方法的簡(jiǎn)圖如下：管式電爐的爐溫可調(diào)。爐溫可調(diào)，與在該爐溫下測(cè)得的標(biāo)定熱電偶的熱電勢(shì)相對(duì)應(yīng) 就可以畫出待標(biāo)定熱電偶的熱電特性曲線。 熱電偶標(biāo)定裝置如下圖所示： 圖 3－ 1 熱電偶標(biāo)定裝置 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 2、所用到的實(shí)驗(yàn)裝置 ①臥式管形電爐 型號(hào)： 功率： 2 密溫度自動(dòng)控制裝置 最大輸出功率： 10制精度： 1250℃± ③ 電位差計(jì) 測(cè)量范圍： ~103 毫伏，準(zhǔn)確度級(jí)別 使用溫度范圍： 5~45℃ ④標(biāo)準(zhǔn)熱電偶：鉑鐒 分度號(hào)： 測(cè)溫范圍 新分度號(hào)為 S 等級(jí)：二級(jí) ⑤被測(cè)熱電偶：鎳鉻 徑 分 度號(hào)： 測(cè)溫范圍 ~1300℃ 新分度號(hào)為 K 試驗(yàn)步驟 ①將試驗(yàn)設(shè)備各電路連線按設(shè)備說明書的要求聯(lián)結(jié)； ②將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被測(cè)熱電偶扎好一起放入臥式管形電爐中； ③接通電源； ④將 密溫度自動(dòng)控制裝置調(diào)到一定數(shù)值； ⑤測(cè)出檢定爐溫下被測(cè)熱電偶的熱電勢(shì)值，記錄數(shù)據(jù)； ⑥ 按照標(biāo)定方案中的數(shù)據(jù)重復(fù)④和⑤； ⑦ 切斷各設(shè)備電源，拆卸聯(lián)結(jié)線。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及總結(jié) 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示： 表 3－ 1 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù) 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 上面表格中“ — ”前的數(shù)據(jù)為測(cè)得的兩種熱電偶的電勢(shì)值，“ — ”后的數(shù)據(jù)為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分度表格插值得到的相應(yīng)的溫度值。利用 出相應(yīng)的電勢(shì) — 溫度曲線如下所示。 在上述 4 個(gè)圖像中，其中圖 3－ 2 為鉑鐒 溫度曲線；圖 3－ 3 為鎳鉻 溫度曲線；圖 3－ 4 和圖 3－ 5 為將鉑鐒 鎳硅的兩曲線匯在一幅圖上，其中圖 3－ 4 采用圖 1 的橫坐標(biāo)，圖 3－ 5 采用圖 2 的橫坐標(biāo)。 從兩條曲線的比較中可以看出，這兩種熱電偶存在一定誤差，基本上是在系統(tǒng)誤差的基礎(chǔ)上又有一定的隨機(jī)誤差。 圖 3－ 2 鉑鐒 勢(shì) — 溫度曲線 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3－ 3 鎳鉻 溫度曲線 圖 3－ 4 鉑鐒 鎳硅兩曲線比較圖（ 1） 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3－ 5 鉑鐒 鎳硅兩曲線比較圖（ 2） 熱電勢(shì)系數(shù) 制作的熱電偶進(jìn)行標(biāo)定后，即用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出熱電勢(shì)系數(shù)后， 0()E T T? ??在實(shí)際應(yīng)用熱電偶時(shí)，只需測(cè)得某時(shí)刻的熱電勢(shì) E，便可得知此刻測(cè)點(diǎn)處的溫度 0/T E T???件的制作 試件的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 3－ 6 試件的結(jié)構(gòu)示意圖 為了 將熱電偶埋入工件，需要將工件分割成兩部分，且在其中一部分上開工藝槽，留出熱電偶絲的空隙。由于試件的材料為 42金屬導(dǎo)體，為了保持熱電偶的兩極，即鎳鉻絲和鎳硅絲絕緣（否則不能產(chǎn)生電勢(shì)差，沒有信號(hào)），試件需要用三片云母片分別夾在工件與鎳鉻絲、鎳鉻絲與鎳硅絲和鎳硅絲與工件之間，如圖所示。 其中云母片厚度不大于 鋁 度初定 3m（其中 1m 用于標(biāo)定） ，端部展平即為箔片，厚度不大于 結(jié)劑采用環(huán)氧樹脂。 輪磨削區(qū)溫度的測(cè)量 砂輪磨削溫度指的是砂輪 磨削時(shí)砂輪與工件接觸弧面上的溫度 ,從工件一方看，就相當(dāng)于工件磨削面上的溫度，它在本質(zhì)上應(yīng)該是離散分布在接觸弧面上的磨粒磨削點(diǎn)溫度在試件材料本身的傳導(dǎo)均熱作用下所反映出來(lái)的一種集合平均溫度 紋等磨削缺陷密切相關(guān)。 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 目前測(cè)量砂輪磨削區(qū)域溫度用得最為普遍的試所謂的 分塊試件夾絲的半人工熱電偶測(cè)量方案，本次試驗(yàn)也采用此發(fā)案。 砂輪磨削區(qū)溫度測(cè)量的裝置如圖 3－ 7 所示。 圖 3－ 7 砂輪磨削區(qū)溫度測(cè)量的裝置 購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 參考文獻(xiàn) [1] 蘭雄侯，王繼先，高航磨削溫度理論研究的現(xiàn)狀與進(jìn)展 [A]，沈陽(yáng)：東北大 學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 . 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W/ 比定壓熱容。結(jié)合方程 （ 1）和（ 2），可得到對(duì)流效率為： 0 9 4） h 為對(duì)流效率（ 2/kw m K ）， 冷卻液速度（ / 公式（ 4）表明，在任何磨削條件下，冷卻液速度直接影響到冷卻液的散熱特性。因此設(shè)計(jì)了一套裝備，它可以使冷卻液速度發(fā)生變化。這個(gè)設(shè)計(jì)包括一個(gè)測(cè)流計(jì)噴嘴，冷卻液從此噴嘴進(jìn)入磨削區(qū)域，流動(dòng)特性取決 于冷卻液速度，例如圖 2 所示的冷卻液噴嘴。伯努力方程用來(lái)計(jì)算冷卻液的速度。 221 1 2 2v p v p??? ? ?（ 5） 其中2噴嘴入口處的壓力， 噴嘴出口處的壓購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 力。 雷諾系數(shù)可以確定冷卻液的流動(dòng)是否為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。方程（ 5）利用連續(xù)方程（1 1 2 2v a v a?）可以改寫為 ： 1 / 2122 2212 ( )[](1 ( / ) )?? ? （ 6） 這個(gè)方程表明，出口和入口處的壓力比對(duì)調(diào)整冷卻液的速度有非常重要的意義。 3、 冷卻液供給方法 普通的冷卻液裝置在磨削區(qū)域供給大量的冷卻液，而計(jì)量噴嘴與其不同。如圖 3 所示，這個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)流量計(jì)、一個(gè)壓力計(jì)和一個(gè)可以調(diào)節(jié)的噴嘴，構(gòu)成的這個(gè)系統(tǒng)中有三 個(gè)不同的噴嘴， 噴嘴的特性（如流量、壓力和速度）如表 1 所示。圖 4 為噴嘴裝置的圖片，包括流量計(jì)、壓力計(jì)和砂輪架等。 4、實(shí)驗(yàn)條件 每一個(gè)噴嘴都在事先確定的實(shí)驗(yàn)條件下，在 進(jìn)行一系列的磨削測(cè)試，冷卻液的速度和壓力都要調(diào)節(jié)到磨削測(cè)試實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到的數(shù)據(jù)。在這個(gè)過程中，法向力26得，以便計(jì) 算法向力和切向力之比、變化的能量 Q 和磨削能量 E。在磨削過程中，能量 Q 可以用方程（ 7）來(lái)表示： Q）＝[1 / ] v V?? [1 / ] v V??（ 7） 其中位為 N）， V 是砂輪的線速度（單位為 m/s）， v 是工作臺(tái)移動(dòng)的速度（單位為 m/s）， 位為 D 為砂輪直徑（單位為 Δ是磨削深度（單位為 方程（ 7）表明，增加砂輪線速度和切向力可以增大能量 Q，但增加接觸面積，則會(huì)減小能量 Q。 切削能量就是切削能減去滑行所需的能量剩下的能量?？梢杂梅匠蹋?8）表示 : 2 8） 其中 V 是砂輪線速度， v 是工作臺(tái)移動(dòng)的速度， Δ 是切削深度， f 是砂輪在切削方向的磨削力。以標(biāo)準(zhǔn)的樣品為參照，用電子掃描顯微鏡（放大倍數(shù)為 1000 和 500）來(lái)測(cè)量工件，以分析磨削后的工件表面質(zhì)量。用光學(xué)干涉測(cè) 面儀拍出來(lái)表面的 3D 顯微圖像，來(lái)分析冷卻液速度對(duì)工件表面質(zhì)量的影響。表 2 列出了實(shí)購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 驗(yàn)的磨削條件。 5、結(jié)論與探討 之比 砂輪工作表面之間的摩擦和工件磨削區(qū)域內(nèi)的原子層之間的摩擦生成熱，這種趨勢(shì)可以從切向力和法向力之比中看出來(lái)。圖 5 顯示了切向力和法向力之比的趨勢(shì)。這是在 ，以不同的橫截面積的噴嘴和砂輪線速度測(cè)得的。 當(dāng)砂輪線速度為 42m/s 時(shí)，被測(cè)試的噴嘴橫截面積為 之比分別從 卻液速度分別從 s 增加到 7m/s、從 4m/s 增加到 11 m/s 和從10.5 m/s 增加到 16 m/s，在相同的磨削條件下（冷卻液速度相同，但砂輪線速度為 104 m/s 時(shí)），力之比分別從 小到 小到 從 小到 些結(jié)果表明，冷卻液的速度越高，冷卻液穿入磨削區(qū)域的深度越深，從而增強(qiáng)潤(rùn)滑作用，減小砂輪和工件之間的摩擦。在研磨工件的時(shí)候，摩擦使工件首先發(fā)生彈性變形，然后才是塑性變形和材料滑移。據(jù)預(yù)測(cè)，碎屑的成形過程取決于砂輪和 工件的相互作用，如塑性變形或材料滑移等。因此為了更加詳細(xì)了解冷卻液速度的作用，還需要做更多的實(shí)驗(yàn)。 化的能量 圖 6 所示為在確定的實(shí)驗(yàn)條件下（見表 2），能量與冷卻液之間的關(guān)系。能量可以利用方程（ 7）計(jì)算得到。很明顯，當(dāng)冷卻液速度分別從 加到 8m/s、從 4 增加到 s 和從 加到 s 時(shí)，能量流的數(shù)值分別從 28 減小到 22W/ 2 從 38 減小到 28W/ 2從 32 減小到 22 W/ 2這種減小的趨勢(shì)描敘了在不同的冷卻液速度下，能量的變化情況。 同樣還可以分析出，對(duì)流效率 h 的作用，在圖 6 中還繪制了對(duì)流效率 h 從 22 增加到 462的圖像。增加冷卻液速度可以增加更多未使用的冷卻液。從而帶走更多的熱量，避免減少能量流的趨勢(shì)。 削能量 圖 7 所示為 不同的冷卻液速度下所消耗的磨削能量。在低速時(shí)，能量消耗非常小，但是，當(dāng)分別使用橫截面積為 ，隨著冷卻液速度的增量趨近于一個(gè)最小值，大約分別為 10、 15 和 13J/ 2當(dāng)冷卻液速度很低時(shí)，磨削能量反而很大，這種現(xiàn)象于碎屑成形模型不同。這表明，只有一部分磨削能量和碎屑成形有關(guān)，因此必須用另一機(jī)械裝置來(lái)計(jì)算剩余的能量。另一種與磨削過購(gòu)買文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 程有關(guān)的機(jī)械裝