立式內(nèi)孔表面珩磨機(jī)總體設(shè)計(jì)【8張cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系 別 專業(yè) 班 姓名 學(xué)號(hào) 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 立式內(nèi)孔表面珩磨機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.題目背景和意義：珩磨是一種常用的精加工工藝，可獲得高尺寸精度、高形狀精度和低粗糙度（可達(dá)Ra 0.05），并且內(nèi)孔表面有交叉網(wǎng)紋。珩磨機(jī)床的種類有平面珩磨機(jī)床、外圓珩磨機(jī)床、內(nèi)圓珩磨機(jī)床等。目前，世界上應(yīng)用最多的是內(nèi)圓珩磨機(jī)床。立式珩磨機(jī)是伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化的需要而產(chǎn)生的。其被應(yīng)用許多方面，因珩磨機(jī)是高精度汽車零部件和精密液壓件生產(chǎn)的必備裝備，所以被廣泛應(yīng)用于縫紉機(jī)零件，汽車零部件，甚至航空航天零部件的生產(chǎn)。 3.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）：技術(shù)指標(biāo)：工件的直徑為200mm, Ra 0.055 零件材料是45號(hào)鋼。 1) 通過閱讀參考資料，熟悉珩磨機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)和原理； 2) 根據(jù)查閱的資料提出立式珩磨機(jī)床總體方案的設(shè)計(jì)； 3) 完成機(jī)床的技術(shù)設(shè)計(jì)； 4) 完成液壓傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)； 5) 完成不少于20000字畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 6) 翻譯指定的外文技術(shù)資料不少于3000字。 4.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： 1-3周 查閱資料，完成開題報(bào)告，校本部； 4-7 周 總體方案的設(shè)計(jì)，方案論證，完成外文資料翻譯，完成中期檢查報(bào)告，本校； 8-14周 磨削力的計(jì)算，機(jī)床的技術(shù)設(shè)計(jì)，撰寫畢業(yè)論文，校本部； 15周 畢業(yè)答辯。 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求 ① 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 3 天 ② 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 折合A0 3張 ③ 其他要求： 外文翻譯（字?jǐn)?shù)）：3000漢字；論文（字?jǐn)?shù)）：20000漢字 ④參考文獻(xiàn)（篇數(shù)）：不少于18篇，其中外文不少于3篇 。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 說明：1本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入附件冊(cè)，一份教師自留。 2 帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。 立式內(nèi)孔表面珩磨機(jī)總體設(shè)計(jì) 摘 要 珩磨加工是一種最常用的內(nèi)孔表面加工方式，近年來隨著對(duì)油缸等產(chǎn)品市場(chǎng)需求量的大幅提升,如何找到經(jīng)濟(jì)高效的內(nèi)孔精密加工方法，成為許多廠家面臨的課題。 本次設(shè)計(jì)從分析機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo)開始，介紹機(jī)械系統(tǒng)的組成，各組成部分之間的配置，選擇和結(jié)構(gòu)匹配性設(shè)計(jì)，以及進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮哪些問題，目的是培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新和整體設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng) 自己的綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，以加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。本次設(shè)計(jì)首先是珩磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)，主要包括主軸箱，珩磨頭，主軸以及帶傳動(dòng)、液壓系統(tǒng)傳動(dòng)等部分的設(shè)計(jì)。對(duì)珩磨機(jī)做了簡(jiǎn)單介紹，接著對(duì)珩磨機(jī)的主要部件進(jìn)行了尺寸計(jì)算和校核。該設(shè)計(jì)代表了珩磨機(jī)設(shè)計(jì)的一般過程。 關(guān)鍵詞：珩磨機(jī)；主軸；液壓系統(tǒng)；油缸 I Vertical honing machine overall design of the inner hole surface Abstract Honing is one of the most common bore surface processing methods in recent years as demand for fuel tanks and other products on the market has increased significantly, how to find a cost-effective method of precision machining the bore, as many issues facing manufacturers. The design begins from the analysis of mechanical system design tasks and goals, describes the components of the mechanical system, the configuration of the components between the selection and matching of structural design, as well as the overall mechanical system which issues should be considered when designing purpose is to train students design innovation and the ability of the overall design, develop their own comprehensive analysis and solution of the professional engineering and technical problems in general ability to work independently, to enhance the understanding of theoretical knowledge. This design is the overall design of the first honing machine, including the design part of the headstock, honing head, spindle and belt drive, hydraulic drive systems and so on. Honing machine to do a brief introduction, followed by the main components were honing machine sizing and checked. The design represents the general process of honing machine design. Keywords: Honing machine; Spindle; Hydraulic system; Cylinder III 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1珩磨加工概述 1 1.2 珩磨加工原理 1 1.3 珩磨加工特點(diǎn) 2 2 總體方案設(shè)計(jì) 4 2.1 珩磨機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 4 2.2珩磨機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 4 2.2.1 立式珩磨機(jī)特點(diǎn) 4 2.2.2 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 4 2.2.3 珩磨前工序要求 5 2.3珩磨液選擇 5 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 6 3.1珩磨頭工藝參數(shù)計(jì)算 6 3.1.1 珩磨油石選擇 6 3.1.2 加工余量 6 3.1.3 珩磨油石的越程分析 6 3.2設(shè)計(jì)計(jì)算珩磨速度 7 3.3 珩磨機(jī)主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 8 3.3.1 主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 8 3.3.2 選擇電機(jī) 9 3.3.3 傳動(dòng)比分配 10 3.4減速器設(shè)計(jì) 10 3.4.1 減速器選用 10 3.4.2減速器特點(diǎn) 11 3.5 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11 3.5.1 確定計(jì)算功率 11 3.5.2 選取V帶帶型 11 3.5.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 12 3.5.4 帶速驗(yàn)算 12 3.5.5 確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 12 3.5.6 驗(yàn)算小帶輪包角 12 3.5.7 計(jì)算V帶根數(shù) 12 3.5.8 計(jì)算單根V帶預(yù)緊力 13 3.5.9 計(jì)算軸壓力F 13 3.5.10 帶輪結(jié)構(gòu) 13 3.6直齒錐齒輪設(shè)計(jì) 13 4軸的設(shè)計(jì) 17 4. 1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 4. 2軸強(qiáng)度驗(yàn)算 20 4.3軸材料及熱處理 23 4.4軸承選用及校核 23 5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 5.1液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 25 5.2確定液壓系統(tǒng)方案 25 5.2.1快速行程方式 25 5.2.2減速方式 26 5.2.3珩磨速度的調(diào)整 26 5.2.4珩磨壓力及保壓 26 5.2.5泄壓換向方法 27 5.3液壓原理圖的擬定 27 5.3.1 繪圖液壓原理圖 27 5.4液壓元件的選擇 28 5.4.1液壓泵的選擇 28 5.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇 28 5.4.3液壓閥的選擇 28 5.4.4輔助元件的設(shè)計(jì) 29 5.5液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 32 6 液壓油缸設(shè)計(jì) 34 6.1確定液壓缸內(nèi)徑 34 6.2 確定缸筒厚度 35 6.3 缸筒底部厚度計(jì)算 35 6.3.1 缸筒加工要求 35 6.3.2 活塞桿結(jié)構(gòu) 35 6.4 活塞桿校核 35 6.5 活塞桿加工要求 36 6.6 機(jī)架設(shè)計(jì) 36 7 總結(jié) 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 V 1 緒論 4 1 緒論 1.1珩磨加工概述 珩磨是一種常用的精加工工藝，可獲得高尺寸精度、高形狀精度和低粗糙度（可達(dá)Ra 0.05），并且內(nèi)孔表面有交叉網(wǎng)紋。珩磨機(jī)床的種類有平面珩磨機(jī)床、外圓珩磨機(jī)床、內(nèi)圓珩磨機(jī)床等。目前，世界上應(yīng)用最多的是內(nèi)圓珩磨機(jī)床。立式珩磨機(jī)是伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化的需要而產(chǎn)生的。其被應(yīng)用許多方面，因珩磨機(jī)是高精度汽車零部件和精密液壓件生產(chǎn)的必備裝備，所以被廣泛應(yīng)用于縫紉機(jī)零件，汽車零部件，甚至航空航天零部件的生產(chǎn)。 珩磨是指用鑲嵌在珩磨頭上的油石（又稱珩磨條）對(duì)精加工表面進(jìn)行的精整加工，又稱鏜磨。主要加工直徑5～500毫米甚至更大的各種圓柱孔，孔深與孔徑之比可達(dá)10或更大。在一定條件下，也可加工平面、外圓面、球面、齒面等。珩磨頭外周鑲有2～10根長(zhǎng)度約為孔長(zhǎng) 1／3～3／4的油石，在珩孔時(shí)既旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過珩磨頭中的彈簧或液壓控制而均勻外漲，所以與孔表面的接觸面積較大，加工效率較高。珩磨后孔的尺寸精度為 IT7～4 級(jí)，表面 粗糙 度可達(dá)Ra0.32～0.04微米。珩磨余量的大小，取決于孔徑和工件材料，一般鑄鐵件為 0.02～0.15 毫米，鋼件為 0.01～0.05毫米 。珩磨頭的轉(zhuǎn)速一般為100～200轉(zhuǎn)／分，往返運(yùn)動(dòng)的速度一般為15～20米／分。為沖去切屑和磨粒，改善表面粗糙度和降低切削區(qū)溫度，操作時(shí)常需用大量切削液，如煤油或內(nèi)加少量錠子油，有時(shí)也用極壓乳化液[1]。 1.2 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(shí)使珩磨頭旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)，零件不動(dòng)或珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(dòng)的。這樣加工時(shí)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(duì)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(dòng)的平板相互對(duì)研而形成平面[11]。 珩磨時(shí)由于珩磨頭旋轉(zhuǎn)并往復(fù)運(yùn)動(dòng)或珩磨頭旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(duì)工件在周向錯(cuò)開一定角度，這樣的運(yùn)動(dòng)使珩磨頭上的每一個(gè)磨粒在孔壁上的運(yùn)動(dòng)軌跡亦不會(huì)重復(fù)。 需要說明的一點(diǎn)：由于珩磨油石采用金剛石和立方氮化硼等磨料，加工中油石磨損很小，即油石受工件修整量很小。因此，孔的精度在一定程度上取決于珩磨頭上油石的原始精度。所以在用金剛石和立方氮化硼油石時(shí)，珩磨前要很好地修整油石，以確?？椎木?。 1.3 珩磨加工特點(diǎn) 加工精度高：特別是一些中小型的光通孔，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) 0.002mm。對(duì)于大孔（孔徑在200mm以內(nèi)），圓度也可達(dá)0.005mm，如果沒有環(huán)槽或徑向孔等，直線度在 0.01mm 以內(nèi)也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高，磨削時(shí)支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外，會(huì)產(chǎn)生偏差，特別是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。 表面質(zhì)量好：表面為交叉網(wǎng)紋，有利于潤(rùn)滑油的存儲(chǔ)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(gè)磨粒的平均磨削壓力小，這樣工件的發(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。 磨削比珩磨切削壓力大，磨具和工件是線接觸，有較高的相對(duì)速度。因而會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生高溫，會(huì)導(dǎo)致零件表面結(jié)構(gòu)的永久性破壞。 加工范圍廣:主要加工各種圓柱形孔，光通孔。軸向和徑向有間斷的孔，如有徑向孔或槽的孔、鍵槽孔、花鍵孔，盲孔多臺(tái)階孔等。另外，用專用珩磨頭還可加工圓錐孔，橢圓孔等，但由于珩磨頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜一般不用。用外圓珩磨工具可以珩磨圓柱體，但其去除的余量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)圓珩磨的余量。幾乎可以加工任何材料，特別是金剛石和立方氮化硼磨料的應(yīng)用。同時(shí)也提高了珩磨加工的效率[3]。此外： 1）珩磨時(shí)砂條與工件孔壁的接觸面積很大，磨粒的垂直負(fù)荷僅為磨削的 1/50~1/100 。此外，珩磨的切削速度較低，一般在 100m/min 以下，僅為普通磨削的 1/30~1/100 。在珩磨時(shí)，注入的大量切削液，可使脫落的磨粒及時(shí)沖走，還可使加工表面得到充分冷卻，所以工件發(fā)熱少，不易燒傷，而且變形層很薄，從而可獲得較高的表面質(zhì)量。 2）珩磨可達(dá)較高的尺寸精度、形狀精度和較低的粗糙度，珩磨能獲得的孔的精度為 IT6~IT7 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 0.2~0.025 。由于在珩模時(shí)，表面的突出部分總是先與沙條接觸而先被磨去，直至砂條與工件表面完全接觸，因而珩磨能對(duì)前道工序遺留的幾何形狀誤差進(jìn)行一定程度的修正，孔的形狀誤差一般小于 0.005mm 。 3）珩磨頭與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)聯(lián)接，珩磨頭工作時(shí)，由工件孔壁作導(dǎo)向，沿預(yù)加工孔的中心線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故珩磨加工不能修正孔的相對(duì)位置誤差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必須安排預(yù)加工以保證其位置精度。一般鏜孔后的珩磨余量為 0.05~0.08mm ，鉸孔后的珩磨余量為 0.02~0.04mm ，磨孔后珩磨余量為 0.01~0.02mm 。余量較大時(shí)可分粗、精兩次珩磨。 4）珩磨孔的生產(chǎn)率高，機(jī)動(dòng)時(shí)間短，珩磨 1 個(gè)孔僅需要 2~3min ，加工質(zhì)量高，加工范圍大，可加工鑄鐵件、淬火和不淬火的鋼件以及青銅件等，但不宜加工韌性大的有色金屬，加工的孔徑為 15~ 500mm ，孔的深徑比可達(dá) 10 以上。 1.4國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 我國(guó)生產(chǎn)的珩磨機(jī)設(shè)備與國(guó)外產(chǎn)品還有一定差距，不論是某一型號(hào)的產(chǎn)品還是某一系列的產(chǎn)品，這種差距主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的自動(dòng)化水平及智能化水平上。當(dāng)然，由于工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在機(jī)器的生產(chǎn)制造和生產(chǎn)工藝等方面也還都存在差距。國(guó)外珩磨技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)中國(guó)的珩磨機(jī)制造業(yè)和珩磨工藝的使用行業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，珩磨機(jī)作為金屬加工生產(chǎn)中的重要設(shè)備，在機(jī)械加工行業(yè)中占有重要地位，珩磨機(jī)整機(jī)技術(shù)水平的提高，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化、智能化，有益于我國(guó)裝備制造業(yè)水平的提高，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化做出貢獻(xiàn)。 當(dāng)今高速高效磨削、超高速磨削在歐洲、美國(guó)和日本等一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快，比如德國(guó)的Aachen大學(xué)、美國(guó)的Connecticut大學(xué)等，有的在實(shí)驗(yàn)室完成了速度為250 mm/s、350 mm/s、400 mm/s的實(shí)驗(yàn)。據(jù)報(bào)道，德國(guó)Aachen大學(xué)正在進(jìn)行目標(biāo)為500mm/s的磨削試驗(yàn)研究。在磨削方面，日本已有200mm/s的磨床在工業(yè)中應(yīng)用。早期的珩磨,主要用來提高工件的表面粗糙度,效率低,應(yīng)用范圍小。但在生產(chǎn)實(shí)踐中,人們發(fā)現(xiàn)珩磨加工有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),是一種具有廣泛用途的切削技術(shù),因而很快地推廣應(yīng)用于船舶、軸承、軍工和工程機(jī)械等制造業(yè)中。近些年來,珩磨機(jī)床、珩磨工藝、珩磨工具均有很大的發(fā)展,特別是人造金剛石和立方氮化硼磨料的問世并在珩磨加工中的應(yīng)用,把珩磨加工推向一個(gè)新的階段。 2 總體方案設(shè)計(jì) 珩磨機(jī)主要由電機(jī)，減速器，主軸箱，床身等部分組成，在制定與選擇方案時(shí)，既要滿足被加工零件的加工要求，還要保證機(jī)床布局設(shè)計(jì)的總體要求[4]。 2.1 珩磨機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 床身部分：床身由珩磨箱、立柱、機(jī)座、橫拖板、工作臺(tái)等五大部件組成。立式珩磨機(jī)，其特點(diǎn)是主軸垂直小型磨床，可安放在作業(yè)臺(tái)上。主軸旋轉(zhuǎn)軸線固定，移動(dòng)工件使加工點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)主軸軸線，主軸在主箱內(nèi)作軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱固定在立柱上端或在立柱上能作轉(zhuǎn)動(dòng)及上、下移動(dòng)以調(diào)整其位置，還可增加能繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)及上、下移動(dòng)的工作臺(tái)[15]。 圖2.1 立式珩磨機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)圖 2.2珩磨機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 2.2.1 立式珩磨機(jī)特點(diǎn) 立式珩磨機(jī)，其特點(diǎn)是主軸垂直的小型機(jī)床，可安放在作業(yè)臺(tái)上。主軸旋轉(zhuǎn)軸線固定，移動(dòng)工件使加工點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)主軸軸線，主軸在主箱內(nèi)作軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱固定在立柱上端或在立柱上能作轉(zhuǎn)動(dòng)及上、下移動(dòng)可以調(diào)整，還可增加能繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)及上、下移動(dòng)的工作臺(tái)。珩磨機(jī)的選擇：立式珩磨機(jī)，主軸旋轉(zhuǎn)中心固定，移動(dòng)工件使加工點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)主軸中心。主軸箱和工作臺(tái)安裝在立柱上，主軸垂直布置。立柱有圓柱、方柱，主軸可機(jī)動(dòng)進(jìn)給[3]。 2.2.2 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) a. 主軸傳動(dòng)：電機(jī)——減速器——主軸齒輪——珩磨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)有液壓馬達(dá)控制。 b. 工作臺(tái)的傳動(dòng)：采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)進(jìn)給。 c. 電機(jī)的選擇：變速電動(dòng)機(jī) 優(yōu)缺點(diǎn)：液壓裝置工作平穩(wěn)，由于重量小、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、別動(dòng)和頻繁的換向，操縱控制方便，還可以在運(yùn)行中調(diào)速，使用壽命長(zhǎng)，容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)、機(jī)器的自動(dòng)化及過載保護(hù)。采用電液聯(lián)合控制后，可實(shí)現(xiàn)大負(fù)載、高精度遠(yuǎn)程控制。易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。但液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，這是由于液壓油可壓縮性和泄漏造成的。工作性能易受溫度變化的影響[12]。 綜上，該方案應(yīng)選用液壓傳動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)珩磨頭靈活的旋轉(zhuǎn)。 圖2.2 立式珩磨機(jī)床的工作原理圖 2.2.3 珩磨前工序要求 a. 珩磨加工前要求: 珩磨前被加表面不應(yīng)有硬化層，否則珩磨前將硬化層完全磨去，以保證加工精度的穩(wěn)定性。 5 b. 珩磨前孔尺寸: 嚴(yán)格控制珩磨前孔的尺寸公差，以保證珩磨余量合理。 c. 選擇加工時(shí)油石: 不得使用鈍化了的油石，以免加工表面形成積壓硬化層。金剛石油石珩磨淬硬鋼時(shí)，加工表面不允許有脫碳層。 d. 珩磨加工前表面要求: 待珩表面不應(yīng)殘留氧化物(脫碳層、鐵銹等)、油漆、油垢等物，以免堵塞油石[4]。 2.3珩磨液選擇 珩磨應(yīng)使用切削液，目的是吸收熱量，冷卻工件與油石；沖刷工件和油石表面，沖走脫落磨料碎末，以免堵塞油石；在油石和工件接觸表面形成油膜，改善工作狀況。 珩磨液的使用要求： a．珩磨液應(yīng)干凈無雜質(zhì): 雜質(zhì)會(huì)使油石堵塞，珩磨頭卡死、劃傷工件表面。通常采用磁性分離與紙袋過濾的聯(lián)合凈化裝置，以保證切削液含污程度小于0.2-0.3g／L。 b. 珩磨時(shí)的溫度：控制切削溫度應(yīng)低于35℃，以免產(chǎn)生振動(dòng)，影響珩磨精度和加工表面質(zhì)量。除要求油箱的容積大外，最好在冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)中設(shè)有自動(dòng)冷卻裝置。 c. 珩磨液的控制：珩磨過程中的珩磨液必須供給充足，連續(xù)不斷的供給。 珩磨液的種類：有油劑和水劑兩種，水劑切削液冷卻性和沖刷性好。適用于粗珩。油劑切削液通常加入有適量硫化物，硫和鐵元素化合形成一種抗粘焊和堵塞的硫化鐵。 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 立式珩磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括主運(yùn)動(dòng)參數(shù)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)。主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸的轉(zhuǎn)速，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為珩磨頭的上下運(yùn)動(dòng)。 3.1珩磨頭工藝參數(shù)計(jì)算 3.1.1 珩磨油石選擇 本次加工為精珩鑄鐵汽缸套表面粗糙度為Ra0.055。因此油石材料為綠色碳化硅，主要用于珩磨抗拉強(qiáng)度和脆性大的材料，如鑄鐵、硬質(zhì)合金、黃銅、青銅、陶瓷和玻璃等。珩磨油石結(jié)合劑的選擇，結(jié)合劑（陶瓷）代號(hào)（Vca）特點(diǎn)及應(yīng)用：性能穩(wěn)定、脆性大，用作鋼和碳化硅磨料的結(jié)合劑[6]。珩磨油石寬度和數(shù)量的選擇，珩磨頭直徑50-150mm，油石寬度7-15m，油石數(shù)量為3-8。珩磨油石長(zhǎng)度的選擇根據(jù)被加工孔的類型的不同而不同，在不校準(zhǔn)原孔的直線度的情況下： 一般孔Lw∕Dw≥3；大孔 l≥(1-1.6)Dw；小孔l≥(1∕2-1∕3)Dw 由于珩磨上道工序采用浮動(dòng)精鏜，表面粗糙度可達(dá)Rn3.2，因此其珩磨加工余量取為0.15-0.25 mm，這樣有利于提高生產(chǎn)效率。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，浮動(dòng)精鍵后的缸筒約有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。 3.1.2 加工余量 由于珩磨上道工序采用浮動(dòng)精鏜,表面粗糙度可達(dá)Rn3.2，因此其珩磨加工余量取為0.15-0.25 mm,這樣有利于提高生產(chǎn)效率。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，浮動(dòng)精加工后的缸筒約有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。 一般來說，粗珩時(shí)徑向進(jìn)給量為0.005-0.01mm/min，精珩時(shí)徑向進(jìn)給量為0.005-0.002mm/min。具體可根據(jù)表面的表3.1選擇合適的加工余量： 表3.1珩磨加工余量表 被加工孔直徑 珩磨加工余量 鑄鐵 鋼 25～125 0.03～0.1 0.01～0.04 150～175 0.08～0.16 0.025～0.05 200～400 0.12～0.2 0.04～0.06 7 3.1.3 珩磨油石的越程分析 珩磨頭在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，必須保證油石在孔（或加工面）的兩端超出一定距離，即油石的越程。越程的長(zhǎng)短會(huì)直接影響孔的圓柱度，越程過長(zhǎng)，則孔端被過多珩磨，形成喇叭孔；越程過短，則油石在孔中間的重疊珩磨時(shí)間過長(zhǎng)，出現(xiàn)鼓形；若兩端越程不等，則產(chǎn)生錐度[6]。如圖3.1所示： 圖3.1 珩磨油石的行程距離 油石在孔兩端的正常越程一般為： l1＝（1/3～1/5）l（mm） （3.1） 油石的行程距離： lx= L十2l1一l（mm） （3.2） 式中，l1—油石在孔端的越程（mm）； lx—油石的行程長(zhǎng)度（mm）； l一鈾石的長(zhǎng)度（mm）； L一孔或加工面的長(zhǎng)度（mm）。 式中l(wèi)=125mm，則l1=1/3l。L=250mm。可得油石行程距離lx=167mm。 3.2設(shè)計(jì)計(jì)算珩磨速度 在確定珩磨機(jī)的零件材料是45號(hào)鋼，材料經(jīng)過調(diào)制處理，達(dá)到的硬度是：HB=220～250HB。珩磨速度有兩個(gè)方面：珩磨頭的圓周速度Vt，上下往復(fù)速度 Va，二者的合成速度則構(gòu)成珩磨交叉網(wǎng)紋，形成網(wǎng)紋交叉角： （3.3） （3.4） （3.5） （3.6） （3.7） 式中：------珩磨頭直徑 -----珩磨頭的轉(zhuǎn)速 -----珩磨頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率 -----珩磨頭的單行程長(zhǎng)度 -----珩磨速比 越大，角也越大，珩磨生產(chǎn)率高；反之越小，角越小生產(chǎn)率低，但加工表面質(zhì)量可提高。 3.3 珩磨機(jī)主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 珩磨所加工零件材料45號(hào)鋼，材料經(jīng)過調(diào)制處理達(dá)到HB=220～250HB。所加工零件的直徑d:200mm～250mm 查?機(jī)械設(shè)計(jì)加工工藝手冊(cè)?本次畢業(yè)設(shè)計(jì)-立式內(nèi)孔表面珩磨機(jī)的有關(guān)參數(shù)的確定如下：圓周速度的參數(shù)為65 ～140 。 3.3.1 主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 主軸轉(zhuǎn)速n與切削速度v之間的關(guān)系： （3.8） 式中：------磨孔直徑 珩磨機(jī)是為適合多種零件加工而設(shè)計(jì)的，主軸需要的轉(zhuǎn)速范圍。若采用分級(jí)變速，則應(yīng)確定轉(zhuǎn)速分級(jí)數(shù)。 根據(jù)轉(zhuǎn)速與切削速度的關(guān)系式可知： 8 (3.9) (3.10) 則與的比值稱為變速范圍用表示。 磨削時(shí)上述數(shù)據(jù)可以折算出轉(zhuǎn)速： 提高往復(fù)速度Va，可提高珩磨效率。珩磨機(jī)的特點(diǎn)之一是具有較高的往復(fù)速度（20～35m/min）以便獲得較大的網(wǎng)紋交叉角。當(dāng)時(shí)，珩磨效率最高[10]。 可以看出最低轉(zhuǎn)速ntmin與ntmax與切削速度，被加工孔徑大小有關(guān)。在計(jì)算為最大情況下，常用孔徑D值最小的數(shù)值。同理計(jì)算時(shí)要用較大的數(shù)值。 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列在采用變速時(shí)，則Z級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列為：n1,n2,n3……nz 任意前口兩級(jí)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為： （3.11） 既 稱為公比。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速按等比數(shù)列分級(jí)，則各級(jí)轉(zhuǎn)速為： ……… 最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率為： （3.12） 則變速范圍為Rn＝ 則與的比值稱為變速范圍為： 選＝0.26 則級(jí)數(shù)Z=lgRn/lg+1=3 則主軸轉(zhuǎn)速分成3級(jí)，主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速分別82.76,128，222.82 9 3.3.2 選擇電機(jī) 根據(jù)所加工的零件的材料的條件，確定主電動(dòng)機(jī)的功率，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》得計(jì)算公式： （3.13） （3.14） 式中：珩磨油石工作壓力8～20 網(wǎng)紋交叉角 泊松比 0.27～0.30 A油石面積 機(jī)床的機(jī)械效率取0.8 則電動(dòng)機(jī)的選擇為表2： 表3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 型號(hào) 同步轉(zhuǎn)速() 額定功率（） 效率 功率因數(shù) 額定電流（A） 額定轉(zhuǎn)矩（） YD160M-8/6 720 5 0.83 0.66 5.5 1.5 1500 7.5 0.84 0.89 6.5 1.6 3.3.3 傳動(dòng)比分配 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)YD160M-8/6，滿載的最小轉(zhuǎn)速720r/min。 a. 總傳動(dòng)比：i==6 b. 分配轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的傳動(dòng)比： (3.15) 上式中i0、i1 、帶傳動(dòng)與減速器（兩級(jí)齒輪減速）以及錐齒輪傳動(dòng)的傳 10 動(dòng)比，為使帶傳動(dòng)的外廓尺寸不致過大，同時(shí)使減速器的傳動(dòng)比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步取，，則減速器的傳動(dòng)比為 3.4減速器設(shè)計(jì) 3.4.1 減速器選用 初選ZDY100型減速器，輸入轉(zhuǎn)速為640r/min，輸出轉(zhuǎn)速為120r/min。本減速器承載能力受機(jī)械強(qiáng)度和熱功率兩方面的限制，因此減速器型號(hào)的選用要通過兩個(gè)功率的校核計(jì)算。計(jì)算公式如下： a. 機(jī)械強(qiáng)度的校核計(jì)算： (3.16) 式中：-減速器的計(jì)算輸入功率（）； -減速器的實(shí)際輸入功率（）； 11 -工況系數(shù)； 與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的額定輸入功率（）。 減速器的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)速與承載能力表中的（r/min）公稱轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差 則： 式中-該擋轉(zhuǎn)速下的額定輸入功率（）。 查表[4]得=1 計(jì)算得，故ZDY100型減速器滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 b. 熱功率校核計(jì)算： （3.17） 式中 -計(jì)算功率（） -額定功率利用系數(shù) -負(fù)荷率系數(shù) -環(huán)境溫度系數(shù) -許用熱功率（） 查表得=0.9，=0.75，=1.1，=29。 計(jì)算得，故此減速器校核通過。 3.4.2減速器特點(diǎn) ZDY100型硬齒面漸開線圓柱齒輪減速器特點(diǎn)：效率及可靠性高，工作壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便；此減速器的齒輪全部采用合金鋼鍛件，齒輪精度達(dá)6級(jí)以上；箱體經(jīng)精密鏜孔，軸承為加強(qiáng)型，從而使承載能力和壽命大大提高。 適用范圍：冶金、礦山、運(yùn)輸、水泥、紡織、建筑、輕工業(yè)等[13]。 3.5 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)部分主要由減速器降低后的速度通過帶輪傳遞給主軸使主軸的速度達(dá)到珩磨加工時(shí)所要求的速度。電機(jī)的額定功率為，轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比9/8。 12 3.5.1 確定計(jì)算功率 查表12-1-16 可得工況系數(shù)KA =1.1。故： 3.5.2 選取V帶帶型 ，Pd =5.5。選取窄V帶A型 3.5.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 a. 小帯輪直徑：初取主動(dòng)輪（小帶輪）的基準(zhǔn)直徑為 b. 計(jì)算大齒輪的基準(zhǔn)直徑：則從動(dòng)輪（大帶輪）基準(zhǔn)直徑： 3.5.4 帶速驗(yàn)算 帶速v的計(jì)算為： 因?yàn)閹賄：,故帶速合適。 3.5.5 確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù)式： （3.18） 可初步得到傳動(dòng)中心距即暫取 計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 取帶長(zhǎng)度為1400mm 計(jì)算實(shí)際中心距： 12 3.5.6 驗(yàn)算小帶輪包角 因，故小帶輪包角合適。 3.5.7 計(jì)算V帶根數(shù) 系數(shù) 查表圓整可得； 取Z=3。 3.5.8 計(jì)算單根V帶預(yù)緊力 應(yīng)使實(shí)際處拉力。 3.5.9 計(jì)算軸壓力F 3.5.10 帶輪結(jié)構(gòu) V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，V帶輪可以分為實(shí)心式、腹板式、孔板式和橢圓輪輻式。本設(shè)計(jì)中帶傳動(dòng)的帶輪結(jié)構(gòu)如圖3.2 13 圖3.2 帶輪結(jié)構(gòu)圖 3.6直齒錐齒輪設(shè)計(jì) 小直齒錐齒輪：40Cr調(diào)質(zhì)，表面硬度為240HBS。 大直齒錐齒輪：40Cr調(diào)質(zhì)，表面硬度為200HBS。 a. 齒輪材料的選擇 b. 確定齒輪齒數(shù)、 ,取小齒輪齒數(shù)，則 則 取31 傳動(dòng)誤差在內(nèi)符合情況 c. 確定齒寬系數(shù) 取齒寬系數(shù) d. 確定傳動(dòng)精度等級(jí) 由齒寬的實(shí)際工作情況定位8級(jí)精度。 e. 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 f. 確定載荷系數(shù)K 使用載荷系數(shù)。由已知條件，查表得 14 動(dòng)載荷系數(shù) 鍵載荷分配系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 則 g. 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 式中 齒寬系數(shù) 查表得材料彈性影響系數(shù) 查表按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度 大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸許用應(yīng)力 安全系數(shù)S=1，則失效概率為1%，壽命系數(shù) h. 確定模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn) i. 計(jì)算小錐齒輪分度圓直徑: 對(duì)的直齒圓錐齒輪 取 j. 驗(yàn)算速度 由得mm k. 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算 確定許用彎曲應(yīng)力 取壽命系數(shù) 安全系數(shù) 15 式中。 齒寬 取齒寬 l. 齒寬系數(shù) 分錐角 當(dāng)量齒數(shù) 查表得 許用彎曲應(yīng)力 、 查表得 將上述參數(shù)代入式中 < < 滿足強(qiáng)度要求 m. 小直圓錐齒輪和大直圓錐齒輪的主要參數(shù)如表3.3: 表3.3 小直圓錐齒輪和大直圓錐齒輪的主要參數(shù) 名稱 代號(hào) 小錐齒輪 大錐齒輪 齒數(shù)比 i 1.02 齒數(shù) Z 30 31 大端模數(shù) m 4 4 大段分度圓直徑 d 128 130 17 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分錐角 錐矩 R 90 齒寬 b 38 40 齒寬系數(shù) 0.3 分度圓直徑 d 126 128 齒頂高 ha 9.4 4.8 齒根高 Hf 4.2 5.8 齒頂角 齒頂圓直徑 da 132.86 134.48 當(dāng)量齒數(shù) Zv 42.01 44.3 4軸的設(shè)計(jì) 4. 1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸Ⅰ作為輸入軸，所以在最小齒輪處傳出的作用力最大，并且由此產(chǎn)生的彎矩最大，所以按齒輪處的情況進(jìn)行驗(yàn)算。 a. 主軸強(qiáng)度核算 (1) 以最小帶輪d=140mm計(jì)算 主軸受力計(jì)算，主軸受力扭矩圖4.1 圖4.1 主軸受扭矩圖 紐矩:T= 圓周力:Pt= 徑向力: 軸向力: （2）求軸承支反力 水平面內(nèi)力矩如圖4.2 圖4.2 主軸力矩圖 求 A點(diǎn) 求B點(diǎn) 則水平面內(nèi)C點(diǎn)處彎矩為： 水平彎矩圖4.3為 圖4.3 主軸受彎矩圖 18 (3) 垂直面內(nèi) 求A點(diǎn) 求B點(diǎn) 則垂直面內(nèi)C點(diǎn)處彎矩 ＝ 垂直彎矩圖4.4為 圖4.4 垂直彎矩圖 (4) 總彎矩 總彎矩圖4.5為 圖4.5 總彎矩圖 (5)扭矩 二合算 按第三強(qiáng)度理論驗(yàn)算 19 （對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力）即: ＝ =60MPa W= ==45/128=0.35 即W=＝88070 ＝，故合適。 4. 2軸強(qiáng)度驗(yàn)算 a. 受力分析圖4.6 圖4.6 受力分析圖 Q為作用在皮帶輪上的壓軸力 40 圓周力： 徑向力： b. 求軸承支反力 (1) 水平面內(nèi)力矩圖4.7： 圖4.7 水平面內(nèi)力矩圖 求 A點(diǎn) =0 求B =0 則水平面內(nèi)C點(diǎn)處的彎矩為： 水平面內(nèi)彎矩圖4.8為： 圖4.8 水平面內(nèi)彎矩圖 (2) 垂直面內(nèi)： 求A點(diǎn)：=0即 =0 求B =0 = (3) 求彎矩： A點(diǎn)左側(cè)： C點(diǎn)右側(cè)： 則垂直面內(nèi)彎矩圖4.9為： 圖 4.9 垂直面內(nèi)彎矩圖 總彎矩： 總彎矩圖4.10為 圖4.10 總彎矩圖 易知C點(diǎn)為危險(xiǎn)截面 (4) 扭矩圖4.11: 圖4.11 扭矩圖 二較核 按第三強(qiáng)度理論較核軸 45號(hào)鋼調(diào)制 則： ＝≤60Ma 故合適。 4.3軸材料及熱處理 機(jī)床上的大多數(shù)軸都應(yīng)有足夠的剛度，而剛度的大小與此彈性模量有關(guān)。炭鋼與合金鋼的彈性模量相差不打故從剛度觀點(diǎn)考慮出發(fā)，一般的軸采用45號(hào)鋼當(dāng)對(duì)于疲勞強(qiáng)度耐磨性等有特殊要求時(shí)，可采用合金鋼一般常用40Cr或者45MnB。 在滾動(dòng)軸承中工作的軸，裝軸承的軸頸部位無耐磨性要求，一般可不進(jìn)行熱處理，單適當(dāng)?shù)挠捕瓤筛纳蒲b配工藝和保證裝配精度，一般常用調(diào)制處理，硬度為HB220-250，大型的軸可進(jìn)行正火處理，以改善切削性能消除鍛造應(yīng)力。細(xì)化晶粒及消除組織表面應(yīng)淬硬以獲得均勻致密的硬化層，裝有滑移齒輪的花鍵軸一般可進(jìn)行調(diào)制處理，或者在調(diào)制的基礎(chǔ)上把花鍵部分表面淬硬，硬度為HB40-45。 根據(jù)上面的介紹，本次設(shè)計(jì)的主軸箱的各軸均用45號(hào)鋼在第一根軸上需要進(jìn)行調(diào)制處理并在調(diào)制處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行表面淬硬，硬度達(dá)到HB40-45。 4.4軸承選用及校核 由于立式軸受軸向力所以選用雙列圓錐滾子軸承。 主軸在傳動(dòng)過程中會(huì)受到齒輪給他的軸向力，為了抵消這個(gè)軸向力，也采用雙列圓錐滾子軸承，因?yàn)殡p列圓錐滾子軸承能承受一定的軸向力根據(jù)設(shè)計(jì)的軸徑的大小查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用的型號(hào)后軸徑是3506E號(hào)，其具體尺寸是：（d＝40mm，D=62mm，B=20mm，安裝尺寸D=52mm，額定動(dòng)載荷為Cr＝49.2KN，額定靜載荷為C0r＝37.2KN）。前軸頸選用的型號(hào)是3506E其具體尺寸是：(d＝40mm，D=62mm，B=20mm，安裝尺寸D=52mm，額定動(dòng)載荷為Cr＝49.2KN，額定靜載荷為C0r＝37.2KN）。 軸承的校核： 軸承的壽命計(jì)算： (5.1) 式中：—基本額定動(dòng)載荷 —當(dāng)量動(dòng)載荷 —壽命指數(shù) —軸承轉(zhuǎn)速 代入上式可解得： 符合條件。 5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與研究動(dòng)向隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前液壓技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的成熟，一些新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都運(yùn)用了計(jì)算機(jī)CAD、CAT、CDC、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制、計(jì)算機(jī)仿真與優(yōu)化等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，很大程度上提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。雖然液壓傳動(dòng)技術(shù)方便簡(jiǎn)潔，但是液壓傳動(dòng)中存在著一些亟待解決的問題，如：液壓系統(tǒng)工作時(shí)的穩(wěn)定性、工作介質(zhì)的泄漏、液壓沖擊對(duì)設(shè)備可靠性的影響等等，這些問題都是液壓傳動(dòng)技術(shù)需要研究和解決的。任何技術(shù)的改革和創(chuàng)新，都必須以穩(wěn)定、可靠的工作為前提，這樣才具有它的實(shí)際意義。 5.1液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓傳動(dòng)是利用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式，與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)： （1）液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置； （2）重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快； （3）操作控制方便，易于實(shí)現(xiàn)較大范圍內(nèi)的無級(jí)變速； （4）一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)； （5）可以實(shí)現(xiàn)快速而且無沖擊的變速和換向； （6）與機(jī)械傳動(dòng)相比易于布局和操縱； 液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)： （1）由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄露較大，所以效率較低； （2）工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作； （3）液壓元件的制造精度要求較高，因而價(jià)格較貴； （4）由于液體介質(zhì)的泄露及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的定比傳動(dòng)； （5）液壓傳動(dòng)出故障時(shí)不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術(shù)水平[2]； 5.2確定液壓系統(tǒng)方案 珩磨機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是在行程中壓力變化很大，所以在行程中不同階段保證達(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要考慮的。 確定珩磨機(jī)的液壓系統(tǒng)方案時(shí)要重點(diǎn)考慮下列問題： 5.2.1快速行程方式 珩磨機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時(shí)速度也較大，從工況圖看出，此時(shí)需要的流量較大（289.4 L/min），這樣大流量的油液如果由液壓泵供給；則泵的容量會(huì)很大。珩磨機(jī)常采用的快速行程方式可以有許多種，本機(jī)采用自重快速下行方式。因?yàn)閴簷C(jī)的運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向在快速行程中是垂直向下，可以利用運(yùn)動(dòng)部件的重量快速下行；在壓力機(jī)的最上部設(shè)計(jì)一個(gè)充液筒（高位油箱），當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件快速下行時(shí)高壓泵的流量來不及補(bǔ)充液壓缸容積的增加，這時(shí)會(huì)形成負(fù)壓，上腔不足之油，可通過充液閥、充液筒吸取。高壓泵的流量供慢速珩磨和回程之用。此方法的優(yōu)點(diǎn)為不需要輔助泵和能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；其缺點(diǎn)為下行速度不易控制，吸油不充分將使升壓速度緩慢，改進(jìn)的方法是使充液閥通油斷面盡量加大，另外可在下腔排油路上串聯(lián)單向節(jié)流閥，利用節(jié)流造成背壓，以限制自重下行速度，提高升壓速度。 5.2.2減速方式 珩磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件在下行行程中快接近制件時(shí)，應(yīng)該由快速變換為較慢的珩磨速度。減速方式主要有壓力順序控制和行程控制兩種方式；壓力順序控制是利用運(yùn)動(dòng)部件接觸制件后負(fù)荷增加使系統(tǒng)壓力升高到一定值時(shí)自動(dòng)變換速度；某些工藝過程要求在運(yùn)動(dòng)部件接觸制件前就必須減速，本例珩磨軸瓦工藝就有這個(gè)要求，這時(shí)適合選用行程減速方式。本系統(tǒng)擬選用機(jī)動(dòng)控制的伺服變量軸向柱塞泵（CCY型）作動(dòng)力源，液壓泵的輸出流量可由行程擋塊來控制，在快速下行時(shí)，液壓泵以全流量供油，當(dāng)轉(zhuǎn)換成工作行程（珩磨）時(shí)，行程擋塊使液壓泵的流量減小，在最后20 mm內(nèi)擋塊使液壓泵流量減到零；當(dāng)液壓缸工作行程結(jié)束反向時(shí)，行程擋塊又使液壓泵的流里恢復(fù)到全流量。與液壓泵的流量相配合（協(xié)調(diào)），在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)換為工作行程時(shí)，電氣擋塊碰到行程并關(guān)，發(fā)信號(hào)使電磁換向閥5的電磁鐵3YA得電，控制油路K不能通至液控單向閥8，閥8關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥2不允許滑塊等以自重下行。只能靠泵向液壓缸上腔供油強(qiáng)制下行，速度因而減慢（見圖1.4）。 5.2.3珩磨速度的調(diào)整 制件的珩磨工藝一般要提出一定珩磨速度的要求，解決這一問題的方很多，例如可以用壓力補(bǔ)償變量泵來實(shí)現(xiàn)按一定規(guī)律變化的珩磨速度的要求。本例中采用機(jī)動(dòng)伺服變量泵，故仍利用行程擋塊（塊擋的形狀）來使液壓泵按一定規(guī)模變化以達(dá)到規(guī)定的珩磨速度。 5.2.4珩磨壓力及保壓 在珩磨行程中不同階段的系統(tǒng)壓力決定于負(fù)載，為了保證安全，應(yīng)該限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，本系統(tǒng)擬在變量泵的壓油口與主油路間并聯(lián)一只溢流閥作安全閥用。 有時(shí)珩磨工藝要求液壓缸在珩磨行程結(jié)束后保壓一定時(shí)間，保壓方法有停液壓泵保壓與開液壓泵保壓兩種，本系統(tǒng)根據(jù)壓機(jī)的具體情況擬采用開液壓泵保壓；此法的能量消耗較前一種大。但系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。 5.2.5泄壓換向方法 珩磨機(jī)在珩磨行程完畢或進(jìn)入保壓狀態(tài)后，主液壓缸上腔壓力很高，此時(shí)由于主機(jī)彈性變形和油液受到壓縮，儲(chǔ)存了相當(dāng)大的能量。工作行程結(jié)束后反向行程開始之前液壓缸上腔如何泄壓（控制泄壓速度）是必須考慮的問題，實(shí)踐已證明，若泄壓過快，將引起劇烈的沖擊、振動(dòng)和驚人的聲音，甚至?xí)蛞簤簺_擊而使元件損壞。此問題在大型珩磨機(jī)中愈加重要。 各種泄壓方法的原理是在活塞回程之前，當(dāng)液壓缸下腔油壓尚未升高時(shí)，先使上腔的高壓油接通油箱，以一定速度使上腔高壓逐步降低。本例采用帶阻尼狀的電液動(dòng)換向閥，該閥中位機(jī)能是H型，控制換向速度，延長(zhǎng)換向時(shí)間，就可以使上腔高壓降低到一定值后才將下腔接通壓力油（見圖1.5）。此法最為簡(jiǎn)單，適合于小型壓機(jī)。 5.3液壓原理圖的擬定 5.3.1 繪圖液壓原理圖 在以上分析的基礎(chǔ)上，擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1.5所示。 圖1.5 珩磨機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 5.4液壓元件的選擇 5.4.1液壓泵的選擇 （1）液壓泵的壓力 ① 液壓泵的最高工作壓力就是液壓缸慢速下壓行程終了時(shí)的最大工作壓力 pp ===19.6MPa 因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量q＝0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。 ② 液壓泵的最大流量 qp≥K（∑q）max 泄漏系數(shù)K = 1.1~1.3，此處取K = 1.1。由工況圖（圖1.3）知快速下降行程中q為最大（q = 289.41 L/min），但此時(shí)已采用充液筒充液方法來補(bǔ)充流量，所以不按此數(shù)值計(jì)算，而按回程時(shí)的流量計(jì)算。 qmax=q3=59.9 L/min qp =1.1q3=1.1×59.9=65.9 L/min ③ 根據(jù)已算出的qP和pP，選軸向杜塞泵型號(hào)規(guī)格為63CCY14-1B，其額定壓力為32 MPa，滿足25~60％壓力儲(chǔ)備的要求。排量為63m L/r，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min， 故額定流量為：q=qn==94.5L/min 額定流量比計(jì)算出的qP大，能滿足流量要求，此泵的容積效率ηv =0.92。 5.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇 ④ 電動(dòng)機(jī)功率 驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的功率可以由工作循環(huán)中的最大功率來確定；由工況分析知，最大功率為5.76 kW，取泵的總效率為η泵=0.85。 則P===6.78 kW 選用功率為7.5 kW，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132m-4（Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)）。 5.4.3液壓閥的選擇 液壓控制閥是液壓系統(tǒng)中用來控制液流的壓力、流量和流動(dòng)方向的控制元件,是影響液壓系統(tǒng)性能，可靠性和經(jīng)濟(jì)性的重要元件。 （1）方向控制閥的選擇 方向控制閥簡(jiǎn)稱方向閥，主要用來通斷油路或切換油液流動(dòng)的方向，以滿足對(duì)執(zhí)行元件的啟停和運(yùn)動(dòng)方向的要求。其中有單向閥和換向閥兩種。 （2）壓力控制閥的選擇 在液壓傳動(dòng)中，用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力高低的閥類稱壓力控制閥。按其功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥和背壓閥等。 （3）流量控制閥的選擇 調(diào)速閥是進(jìn)行了壓力補(bǔ)償?shù)墓?jié)流閥。它由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成，節(jié)流閥用來調(diào)節(jié)通過的流量，單向閥則用來控制油液流動(dòng)方向，防止油液反向流動(dòng)。 閥2、4、6、7通過的最大流量均等于qP， 而閥1的允許通過流量為q： q =q1–qP=289.4–65.9=223.5 L/min 閥3的允許通過流量為 q =q1=289.4=67.9 L/min 閥8是安全閥，其通過流量也等于qP。 以上各閥的工作壓力均取p＝32 MPa。 本系統(tǒng)所選用的液壓元件見表1.4。 表1.4 珩磨機(jī)液壓元件型號(hào)規(guī)格明細(xì)表 表1.4 液壓元件明細(xì)表 序 號(hào) 名 稱 型 號(hào) 1 液控單向閥 SV30P-30B 2 單向順序閥（平衡閥） DZ10DP1-40BY 3 液控單向閥 SV20P-30B 4 電液換向閥 WEH25H20B106AET 5 電磁換向閥 3WE4A10B 6 電液換向閥 WEH25G20B106AET 7 順序閥 DZ10DP140B210M 8 溢流閥（安全閥） DBDH20P10B 9 軸向柱塞泵 63CCY14-1B 10 主液壓缸 自行設(shè)計(jì) 11 頂出液壓缸 自行設(shè)計(jì) 12 壓力表 Y-100 13 壓力表開關(guān) KF-L8/20E 5.4.4輔助元件的設(shè)計(jì) （1）濾油器的選擇 液壓油中往往含有顆粒狀雜質(zhì)，會(huì)造成液壓元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的磨損、滑閥卡滯、節(jié)流孔口堵塞，使系統(tǒng)工作可靠性大為降低。在系統(tǒng)中安裝一定精度的濾油器，是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)格和尺寸參數(shù)選擇濾油器型號(hào)：XU-22X100[16]。 （2）油管類型的選擇 液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同時(shí)應(yīng)盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。 ① 鋼管 高壓系統(tǒng)選用無縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管，鋼管價(jià)格低，性能好，使用廣泛。 ② 銅管 紫銅管工作壓力在6.5～10MPa以下，易變形，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達(dá)25MPa，不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應(yīng)盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。 ③ 軟管 用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為2.5～8MPa，多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，容易引起運(yùn)動(dòng)部件爬行，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。 綜上所述本設(shè)計(jì)采用的管道是無縫鋼管[17]。 （3）油管尺寸的確定 ① 油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算： (4.6) 其中，-油管的最大流量；查文獻(xiàn)資料得工況中系統(tǒng)的最大流量為18.6L/min。 -管道內(nèi)允許的流速，一般吸油管取0.5～5m/s，壓力油管取 2.5～5 m/s，回油管取1.5～2 m/s。 表4-8 各管路流速選值 管道 流速（m/s） 回油管路 2 吸油管路 1.3 壓力油管路 4 計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選出相應(yīng)的管子。 ② 油管壁厚δ按下式計(jì)算： (4.7) 其中，-管內(nèi)最大工作壓力，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得最大工作壓力為30MPa； —管道內(nèi)徑； -管道材料的許用應(yīng)力； =； —管道材料的抗拉強(qiáng)度；根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，其抗拉強(qiáng)度取340MPa; -安全系數(shù)，鋼管P＜7 MPa時(shí)，取=8；P＜17.5 MPa時(shí)，取=6； P＞17.5 MPa時(shí)，取=4，所以安全系數(shù)取=4。 根據(jù)計(jì)算出的油管內(nèi)徑和壁厚，查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管 [18]。 表4-9 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管 管路名稱 允許流速/ 管道內(nèi)徑/ 實(shí)際取值/ 壁厚/ 吸油管 1.3 0.0174 0.018 3.5 壓油管 4 0.0099 0.011 2 回油管 2 0.0014 0.015 3 （4）油箱容量的選擇