无心外圆磨床砂轮架主轴部件架说明书.doc

摘 要

本设计主要针对外圆无心磨床的导轮主轴部件架进行设计的，其中也对所设计的磨床的传动系统及相关的总体尺寸进行了设计。所设计的磨床能在垂直面内作-2º～5º的旋转，能在水平面内作0º～3º的旋转，通磨时磨削直径能达到（Φ2～Φ40）mm，最大磨削长度为140mm，切入磨削时磨削直径：（Φ7～Φ40）mm，从而实现对不同轴类等零件进行加工。其目的是为解决一定尺寸范围类的轴类等零件的外圆磨削频繁跟换磨床的问题。利用所设计的外圆无心磨床，可以实现一定尺寸范围类的轴类等零件的外圆磨削使用同一台机床，从而提高生产效率，降低劳动强度。
导轮架主轴部件架的设计是所设计的外圆无心磨床当中重要组成部分，它的主要作用是随零件尺寸的不同调节砂轮与导轮的距离以及实现零件加工的连续性。本说明书主要介绍了导轮架主轴以及导轮主轴相关上的相关部件设计。
本磨床在加工零件时具备了快速性、精确性及多样性等诸多优点。无论性能还是经济上，都能运用于产品生产中，有良好的推广及使用前景。
本说明书当中还大量的使用图表说明以及运算过程，在整个设计过程当中还使用了《机械设计》、《机械原理》、《无心磨削》以及《无心磨削的理论与实践》等相关知识。在本说明书当中以磨床总体设计、导轮主轴、导轮架等的设计为主要核心部分，电动机固定台、油路、电路以及各部位的相关设计为辅，全方位的将导轮架主轴部件架地进行设计和说明。
关键词：外圆无心磨床；无心磨床导轮架：主轴部件：传动系统

目 录

引 言 1
第一章、外圆无心磨床总体方案设计 2
1、总体方案的确定 2
2、磨床外形尺寸 5
3、砂轮架总体尺寸 8
4导轮架总体尺寸 8
5、液压系统原理设计 8
6、传动原理设计 10
第二章、导轮主轴部件架设计 11
1、导轮主轴设计 11
2、涡轮蜗杆设计 13
3、前轴承设计 19
4、轴承座设计 20
5、端盖设计 21
6导轮架V带的设计 22
7、导轮架结构简介 26
结 论 28
参考文献 29
谢 辞 30

引 言

随着科学技术的不断提高，机械设计产品的应用范围日益发展和壮大。在现代化的生产工序中也迫切需要高性能的机械设备。现代机械设备的设计要求体现科学性和实用性。
生产技术日益发展的今日，传统的生产方式和机械设备已无法满足自动化生产需求，迫切需要机械设备的更新和完善。有很多传统的生产方式由高科技，高性能设备替代。
此次设计的外圆无心磨床，即从磨削一定尺寸范围内的工件入手，解决不同尺寸工件使用同一台机床进行不同的加工，从而提高机床的通用性，节约生产资、降低劳动强度、提高劳动效率。为了实线以上目标以上性能，通过对M1040、M1050、M1080进行对比分析后，再对该外圆无心磨床整体规划出最佳整体布局方案，并在此方案下进一步细分各个环节，研究并设计出合理简单实用的外圆无心磨床。本说明书将具体阐述导轮主轴部件架的具体设计过程以及总体设计和传动系统。同时，在设计过程中综合考虑各个相关因素，运用大学期间所学的知识，力求在已有设计经验的前提下最终设计出更加简单实用的机床。
导轮架主轴部件架的设计是所设计的外圆无心磨床当中重要组成部分，它的主要作用是随零件尺寸的不同调节砂轮与导轮的距离以及实现零件加工的连续性。本磨床在加工零件时具备了快速性、精确性及多样性等诸多优点。无论性能还是经济上，都能运用于产品生产中，有良好的推广及使用前景。

第一章、 外圆无心磨床总体方案设计
1、总体方案的确定
（1）、所设计的外圆磨床主要的设计参数要求：
a、通磨
①、磨削直径：（Φ2～Φ40）mm
②、最大磨削长度：140mm
b、切入磨削
① 、磨削直径：（Φ7～Φ40）mm
② 、最大磨削长度：120mm
c 、两轮中心连线至托架底面高：190mm
d 、两轮中心距离
① 、最大距离：340mm
② 、最小距离：242mm
e、砂轮架:砂轮尺寸（外圆×宽度×内孔）
①、最大（Φ350×125×Φ127）mm
③ 、最小 （Φ280×125×Φ127）mm
④ 、砂轮转速1900r/min
f 、导轮架:导轮尺寸（外圆×宽度×内孔）
② 、最大(Φ250×125×Φ75)mm
③ 、最小(Φ200×125×Φ75)mm
④ 、导轮转速:无极,调速范围为(20～300)r/min
⑤ 、、导轮回转角
⑥ 、垂直面内：-2º～5º
⑦ 、水平面内： 0º～3º
g、砂轮修整器
①、砂轮修整器的回转角度：±3º
②、砂轮修整器的仿形高度：20mm
③、砂轮修整器刻度盘每转一格进给量：0.01mm
h、导轮修整器
①、导轮修整器的回转角度:垂直面内：±3º;水平面内：-2º～5º
②、导轮修整器仿形高度：20mm
③ 、导轮修整器刻度盘每转一格进给量：0.01mm
i、进给机构:
①、进给手轮每转进给量：0.4mm
②、进给手轮每格进给量：0.002mm
④ 、切入磨削行程量：3mm
⑤ 、慢进行程量：（0～1.5）mm
j、液压系统：油泵10L/min;工作压力：（0.5～0.9）MPa
k、电气系统
①、电动机总功率：9.88KW
②、砂轮电动机：7.5KW
③、导轮电动机1.5KW
⑤ 、液压电动机：0.75KW
⑥ 、润滑电动机：0.04KW
⑦ 、冷却电动机：0.09KW
l、冷却系统：冷却泵AB-25、25L/min
m、本机床可贯穿磨削各种圆柱形零件及锥度小于1:20的圆锥体和各种成型回转体零件的切入磨加工。适用于成批及大量生产
n、使用寿命为10年，每年300个工作日，每日8个工作时
（2）、相关概念简介：
磨削加工是用砂轮或其它磨具加工工件表面的方法，而利用这种加工方法加工工件的机床就称为磨床。无心外圆磨削是外圆磨削的一种特殊形式，是工件不固定回转中心的磨削。为一种生产率很高的精加工方法。磨削时，工件置于砂轮与导轮之间，靠托板支承，工件被磨削的外圆作定位面。由于不用顶尖支承，所以称为无心磨削。利用这种加工方法加工工件的机床就是外圆无心磨床。
（3）、总体尺寸设计过程

图1-1是本磨床示意图。其主要部件有砂轮修整器1、砂轮部件2、托板3、导轮修整器4、导轮部件5、进给机构6和床身7等。在磨削时，砂轮、导轮与托板这三大部件和工件具有一定的相对几何位置，具体如下图1-2：

在图1-2中，W表示工件，G表示砂轮，C表示导轮，B表示托板。砂轮的作用是磨削工件，因而又称磨削轮（或磨轮），它和工件的接触点1叫做磨削点。导轮的作用是引导和控制工件的运动，它和工件的接触点2叫做控制点。托板是用来支承工件的，它和工件的接触点3叫做支承点。另外，导轮和托板联合起来，可对工件进行定位，因此，2、3两点又叫做定位点。
在图1-2中OG和OC两点的距离为242mm～340mm，且该两点所成的直线到托架地面的垂直距离是190mm

2、无心外圆磨床外形尺寸
根据砂轮和导轮之间的距离和两轮与托板底部的垂直距离以及部分零件的尺寸大小作如下图1-3所示的两轮的关系图的设计。

图1-3砂轮和导轮的尺寸关系图

由上图1-3设计图可以明确机床的部分尺寸关系，其中砂轮和导轮的最大中心距离是340mm，最小距离是242mm，砂轮和导轮中心线的连线与托板地面的垂直距离是190mm，导轮轴心距离床身右端最小是661mm，安装电动机的箱体距离托板地面的高为是370mm，长为400mm，导轮中心线距离导轮架顶端为195mm。砂轮罩顶端距离床身为475mm，砂轮轴心线距离床身为253mm。
根据以上设计的数据再来进一步确定该磨床的尺寸，如下图1-4所示：

图1-4磨床总体尺寸a

图1-5磨床总体尺寸b

根据设计结果可得，砂轮架位于该磨床的左上端，且由砂轮罩、砂轮主轴外壳、带轮外壳等主要大部件组成，砂轮电动机位于床身之中。导轮架位于该磨床的右上端，导轮外壳分为两个部分，其中一个部分位于导轮主轴上，另外一个部分位于电动机上，导轮电动机位于床身右上方，磨床床身全长为1480mm，宽为815mm，高为720mm两轮中心线距离地面高度为973mm，手轮距离床身上端138mm，距离床身右端为384mm。床身上端的砂轮架和导轮架的总体长度为1397mm，砂轮架的的长度为610mm，导轮架主轴方向的外壳长度为670，上图1-4和图1-5仅仅是该磨床的总体关键尺寸，其余各零部件的位置和形状尺寸见A0图纸上的该磨床尺寸关系图

3、砂轮架总体尺寸
如图1-5所示，砂轮横切面中心线距离磨床后端为480mm，砂轮主轴轴心线距离床左端的距离是370mm，砂轮罩的宽度是260mm，砂轮架主轴的长度应该>480+130+带轮宽度。
砂轮罩的上端和侧面不可将砂轮全部覆盖，应留适当的距离，保证工件和导轮架不会与砂轮罩相碰撞，于是砂轮罩的宽度<540

4、导轮架总体尺寸
如图1-5所示，导轮架的总体尺寸由导轮主轴、导轮传动轴以及电动机的具体位置来确定。其中导轮架总长<832，如果超过832,则砂轮架和导轮架会发生碰撞，且工件也会和导轮架发生碰撞，从而导致加工的零件尺寸不符合要求，或者无法加工。另外导轮架的左边部分不单单要考虑电动机的尺寸，还要考虑电动机导轮的导轮尺寸。
电动机通过查询手册可得长为325mm、直径为139mm，导轮通过后面的计算为38mm，另外考虑油路和壁厚等设定导轮架总长为767mm、宽为523mm、高为350mm。传动轴位于主轴的上端，电动机与传动轴之间的距离通过后面的计算可得

5、液压系统原理设计
（1）、液压系统实现如下的功能：
开车、导轮架快进、导轮架慢进、导轮架快退、推料、推料杆返回这五个动作和该磨床的润滑。
（2）、液压系统的组成部件
该系统为实现以上功能，设计时需要的零件如下：两个二位四通电磁阀其型号是24E-10B、一个二位三通电磁阀型号是23E-10B、两个节流阀和两个操纵阀分别控制控制导轮修整器和砂轮修整器的油缸、一个润滑油分配器、一个溢流阀其型号是P-B10B、一个调速阀、压力开关表其型号是K1 -3B、一个齿轮泵其型号是CB-B10、一个要求功率的液压电动机其型号是Y90S-4B35、一个吸油器其型号是TY74A-25和两个节流阀就可实现开车、导轮架快进等五个动作；一个相电泵其型号是AB-25C、一个滤油器其型号是TY70-25、一个流量继电器其型号是TY90及可以实现导轮架的润滑。处上诉零件外还有相应的油管等。如题分布如下图1-6：

图1-6液压系统原理图

（3）、液压系统的工作过程
连接推料油缸的二位四通电磁阀编号YV1，连接切入油缸的二位四通电磁阀编号YV2，连接切入油缸的二位三通电磁阀编号YV3。当YV1、YV2和YV3未通电时，此三个电磁阀保持如图1-6的工作状态即为开车状态，当YV2通电时导轮架快进，当YV2和YV3同时通电时导轮架慢进，当YV3通电时导轮架快退，当YV1通电时推料，此时YV1断电则推料杆返回
当该磨床通电时，液压泵启动有润滑油有流量，此时流量继电器收到信号润滑系统启动。
6、传动原理设计
（1）、传动原理设计对象和原理
主要是针对砂轮电动机和砂轮主轴，导轮电动机、导轮传动轴和导轮主轴的关系来设定的。使设计的传动中砂轮电动机为1500r/min传到砂轮主轴时变速为1900r/min；使设计的传动中导轮电动机为3000r/min导轮主轴时变速为(20～300)r/min

（2）、相关参数
根据后面带轮的计算可得如下参数：砂轮架上大带轮直径为244mm、小带轮直径为180mm；导轮架上大带轮直径为100mm、小带轮直径为90mm。
根据后面涡轮蜗杆的计算可得如下参数：蜗杆Z=4，涡轮Z=39
传动原理图的布置如下图1-7：
:
图1-7传动原理图
第二章、导轮主轴部件架设计
导轮主轴部件是该磨床的重要组成部分，该部分的设计主要包括导轮主轴，涡轮、蜗杆、前轴承、轴承座和端盖的设计。
1、导轮主轴的设计
（1）、导轮主轴作用以及总长度的确定
导轮主轴的作用：导轮主轴承装导轮主轴上的所有零件，使转矩、转速得以传递，同时具有承担导轮、涡轮等零件总量的作用，在导轮旋转过程中起着贯穿传递的关键作用，根据总体尺寸的设计，导轮主轴的长度不得大于390+125/2=452.5mm，现根据实际情况定导轮主轴的总长度为434mm。主轴具体每一段的尺寸设计见2.1.4。
（2）、导轮架上传动轴和主轴的最小直径确定
导轮架传动轴和导轮传动主轴的材料取45刚， 导轮轴的直径只有在先确定了最小直径过后，才方便在后面的设计过程中选择标准件。
（3）、导轮传动轴最小直径的确定
导轮传动轴直径按刚度用如下公式进行计算：

其中—传动轴直径

—该轴传递的功率

—该轴的计算转速
—该轴的计算转速

=
根据实际情况以及一些不确定的因素取
（4）、导轮主轴最小直径的确定
导轮主轴直径按刚度用如下公式进行计算：

其中—传动轴直径

—该轴传递的功率

—该轴的计算转速
—该轴的计算转速
=
根据实际情况以及一些不确定的因素取
（5）、导轮主轴结构的设计
根据端盖、轴承、涡轮（设计过程见后面）等零件的具体机构简图如下图2-1：

图2-1 导轮主轴简图

轴上装配有端盖、轴承、套筒、挡圈、涡轮、轴承座、前轴承、导轮、导轮法轮盘以及左旋和右旋螺母其。其装配结构简图如下2-2：

图2-2 导轮主轴装配图
注：图2-1和图2-2仅为结构简图，具体尺寸见图纸导轮架的装配图和导轮主轴。
（6）、导轮主轴结构尺寸分配过程
首先根据后面设计的涡轮的宽度，设计出装配涡轮的主轴部分尺寸，然后设计固定涡轮的结构，其右边为轴肩固定，右端为用两个M41×1.5的左旋细牙园螺母固定，左端用两个向心力角接触轴承装配，于是需要选轴承，查《机械基础综合课程设计》表13-16选用轴承型号为7006AC，于是可得该轴在轴承处的直径为30,然后查询《简明机械设计手册》中轴承的公差，该轴的公差选用公差带为K6,即上偏差为+0.015，下偏差为+0.002，选用该轴承的外端公差带为G7，即上偏差为+0.04，下偏差为+0.01。另外在选用轴承时得知该轴承的宽度是13，则两轴承装配时当中还应考虑挡圈尺寸选为5，同样轴承下端的固定查询《机械基础综合课程设计》表13-16为最小为Φ36，轴承上端的固定查询《机械基础综合课程设计》表13-16为最大为Φ49于是得出两端的固定，右端为前轴承和轴肩左端用端盖和左旋螺母，螺母根据最小为Φ36的原则选用两个左旋圆螺母，查询《机械基础综合课程设计》表表10-22，选用M27×1.5时符合要求，同样端盖的内精根据小于Φ49的原装选取尺寸。以上为轴的左端设计方案，轴的右端留有轴承折哦，密封系统的尺寸后，根据导轮的尺寸设计锥度为1:5时自锁，选取锥度为1：5，另外还需留有加紧件的尺寸，其中包括定位夹紧圈、橡胶圈和螺帽的轴长。
轴上直径尺寸不同的过度段需要在直径小的一方设计退刀槽和圆角，以保证符合装配要求。该轴上，除去Φ27因为法向齿形高度的限制选用1.5×1的退刀槽外，其余的需要装配零件的地方都选用2×1的退刀槽，不装配端选用R2。

2、涡轮蜗杆的设计
（1）、涡轮蜗杆的设条件：电动机为私服直流电动机，最高转速为3000r/min，最小为0，故取导轮最大转速计算传动比取=10,使用与该磨床使用寿命相同，输入蜗杆功率为1.5KW，r/min，传动有反转，工作载荷较稳定，但有冲击。
（2）、蜗轮蜗杆的作用
蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。
（3）、蜗轮蜗杆正确齿合的条件
a、中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值.
b、当蜗轮蜗杆的交错角为90°时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。
（4）、需注意的几个问题
a. .蜗杆导程角()是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。
b. 引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。
c. 蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等于，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等于，而是。
d. 蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向、方向（平行于螺旋线的切线）及应垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用“右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定。
（5）、蜗轮蜗杆的传动特点
a. 可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑
b. .两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构
c. 蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小
d. 具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在起重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。
e. 传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高
f. 蜗杆轴向力较大
（6）、选择蜗杆传动类型
根据GB/10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。
（7）、选择材料
考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45刚；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45～55HRC。涡轮用铸锡磷青铜金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。
（8）、按齿面接触疲劳强度进行设计
根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再搅合齿根弯曲疲劳强度。由《机械设计》第八版式11-12，传动中心距

（9）、确定作用在涡轮上的转矩
按估取效率=0.9

（10）、确定载荷系数K
因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数=1；由《机械设计》第八版表11-5选取使用系数=1.15；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数=1.05；则
K==1.15×1×1.05≈1.21
（11）、确定弹性影响系数
因选用的是锡磷青铜蜗轮和刚蜗杆相配，故=160
（12）、确定接触系数
先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，从《机械设计》第八版图11-18中可查的=2.9.
（13）、确定许用接触应力
根据蜗轮材料为锡磷青铜，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，可从《机械设计》第八版中表11-7中查得蜗轮的基本需用应力
=268
应力循环次数
寿命系数
则
（14）、计算中心距离

取中心距，因i=10，故《机械设计》第八版中表11-1，得查《机械设计》第八版中表11-2，取m=3.15，蜗杆分度圆直径35.5，这时，从《机械设计》第八版中图11-18中可查的接触系数,因为<，所以以上计算结果可用
（15）、 蜗杆与涡轮的主要参数与几何尺寸
轴向齿距离
直径系数q=11.27
齿顶圆直径
齿根圆直径
分度圆导程角
蜗杆轴向齿厚
（16）、涡轮
涡轮齿数=39，变位系数=0.2619
验算传动比=9.75，这时传动比误差=2.5%是允许的
蜗轮分度圆直径=3.15×39=122.85mm
涡轮喉圆直径=122.85+2×3.15=129.15mm
涡轮齿根圆直径
涡轮咽喉母圆半径=15.425
(17)/校核齿根弯曲疲劳强度

当量齿数
根据=0.2619，=46.59，查《机械设计》第八版中表11-8得由制造的涡轮的基本许用弯曲应力=56MPa
寿命系数=0.5035
=56×0.5.35MPa=28.201MPa

弯曲疲劳强度是满足的
(18)、验算效率
（0.95～0.96）
已知=19.5；；与相对滑动速度vs

从《机械设计》第八版表11-18中用插值法得=0.019, =1.155;带入式中得0.01,大于原估计值,因此符合要求.
（19）、精度等级公差和表面粗糙度的确定
考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器从GB/T10089-1988圆柱蜗杆、涡轮进度中选择8级进度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T10089-1988.
（20）、 蜗杆传动的侧隙
标准(GB/T 10089-1988)规定蜗杆传动的侧隙共分为8种:a、b、c、d、e、f、g和h。最小法向侧隙值以a为最大，其他依次递减，h为零，如《机械基础综合课程设计》图12-3所示。侧隙种类与精度等级无关。
根据工作条件和使用要求选择传动的侧隙种类。各种侧隙的最小法向侧隙值值差《机械基础综合课程设计》表12-67得0.019。
传动的最小法向侧隙由蜗杆齿厚减薄量来保证的，，则蜗杆齿厚下偏差，=0.058为制造误差的补偿部分，其值查 《机械基础综合课程设计》表12-69，=0.053为蜗杆齿厚公差，其值查
《机械基础综合课程设计》表12-68得。
于是 蜗杆上偏差=-（0.019/cos20º+0.058）=0.0758
蜗杆下偏差=-0.0758-0.053=-0.1288≈-0.129
（21）、蜗轮蜗杆常见问题及原因
a. 减速机发热和漏油。为了提高效率，蜗轮减速机一般均采用有色金属做蜗轮，蜗杆则采用较硬的钢材。由于是滑动摩擦传动，运行中会产生较多的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面形成间隙，润滑油液由于温度的升高变稀，易造成泄漏。造成这种情况的原因主要有四点，一是材质的搭配不合理；二是啮合摩擦面表面的质量差；三是润滑油添加量的选择不正确；四是装配质量和使用环境差。
b. 蜗轮磨损。蜗轮一般采用锡青铜，配对的蜗杆材料用45钢淬硬至HRC4555，或40Cr淬硬HRC5055后经蜗杆磨床磨削至粗糙度Ra0.8μm。减速机正常运行时磨损很慢，某些减速机可以使用10年以上。如果磨损速度较快，就要考虑选型是否正确，是否超负荷运行，以及蜗轮蜗杆的材质、装配质量或使用环境等原因。
c. 传动小斜齿轮磨损。一般发生在立式安装的减速机上，主要与润滑油的添加量和油品种有关。立式安装时，很容易造成润滑油量不足，减速机停止运转时，电机和减速机间传动齿轮油流失，齿轮得不到应有的润滑保护。减速机启动时，齿轮由于得不到有效润滑导致机械磨损甚至损坏。
d. 蜗杆轴承损坏。发生故障时，即使减速箱密封良好，还是经常发现减速机内的齿轮油被乳化，轴承生锈、腐蚀、损坏。这是因为减速机在运行一段时间后，齿轮油温度升高又冷却后产生的凝结水与水混合。当然，也与轴承质量及装配工艺密切相关。
（22）、蜗轮蜗杆常见问题的相应解决方法
a. 保证装配质量。可购买或自制一些专用工具，拆卸和安装减速机部件时，尽量避免用锤子等其他工具敲击；更换齿轮、蜗轮蜗杆时，尽量选用原厂配件和成对更换；装配输出轴时，要注意公差配合；要使用防粘剂或红丹油保护空心轴，防止磨损生锈或配合面积垢，维修时难拆卸。
b. 润滑油和添加剂的选用。蜗齿减速机一般选用220#齿轮油，对重负荷、启动频繁、使用环境较差的减速机，可选用一些润滑油添加剂，使减速机在停止运转时齿轮油依然附着在齿轮表面，形成保护膜，防止重负荷、低速、高转矩和启动时金属间的直接接触。添加剂中含有密封圈调节剂和抗漏剂，使密封圈保持柔软和弹性，有效减少润滑油漏。
c. 减速机安装位置的选择。位置允许的情况下，尽量不采用立式安装。立式安装时，润滑油的添加量要比水平安装多很多，易造成减速机发热和漏油。
e. 建立润滑维护制度。可根据润滑工作“五定”原则对减速机进行维护，做到每一台减速机都有责任人定期检查，发现温升明显，超过40℃或油温超过80℃，油的质量下降或油中发现较多的铜粉以及产生不正常的噪声等现象时，要立即停止使用，及时检修，排除故障，更换润滑油。加油时，要注意油量，保证减速机得到正确的润滑。

3、前轴承设计
（1）、前轴承的功能
方便主轴的装配,起支撑作用,减小的主轴以及零部件对箱体的压强，使得箱体在力学性能上更加的合理，使得主轴在轴向方向的力学性能得到很大的改观，尤其是在塑性变形方面尤为明显，同时前轴承的具有润滑主轴以及相应的零部件的作用，使得主轴的旋转摩擦力减小，旋转更为的顺畅。
（2）、前轴承的结构
前轴承采用四颗螺钉均匀在断面固定，该螺钉为开槽盘头螺钉M5×20 GB/T67-2000，该前轴承内圈配刮25点，具体结构如下图2-3：

图2-3 前轴承结构简图

4、 轴承座设计
（1）、轴承座功能
轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅 让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致（比如电机运转方向），并且保持平衡；,轴承座的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,通常是一个箱体,轴承可以安装在其中
（2）、轴承座的结构
轴承座采用四颗螺钉均匀在断面固定，该螺钉为内六角圆柱头螺钉
M5×16 GB/T70.1-2000，端面有固定轴承的结构，具体结构如下图2-4：

图2-4 轴承座结果简图
该轴承座需要设计越程槽，根据《机械基础综合课程设计》表8-61选择磨外圆及端面越程槽（GB/T6303.5-1986）

5、端盖设计
（1）、端盖的作用
端盖，是安装在电机等机壳后面的一个后盖，俗称“端盖”。该端盖的主要作用是具有阻挡内部油液溢出箱体外，阻挡外部水、空气和灰尘等进入箱体，使得内部件如轴承、轴等的实际使用寿命大大的延长，另外此处的端盖还有固定轴承的作用，使得轴承在旋转过程延导轮主轴方向的运动是固定的，使得主轴旋转过程当中是平衡稳定的。

（2）、端盖的结构设计
该端盖的的设计原则：要保证轴承外圈的合理固定，具有一定的密封性。
如果不以上述原则进行设计，则会出现该端盖不但不能有效的固定轴承的外圈，反而会影响相应轴承正常工作，有可能，不具备一定的密封性能，会加速内部件因为灰层进入等导致加速老化掉。
端盖采用四颗螺钉均匀在断面固定，该螺钉为内六角圆柱头螺钉
M5×16 GB/T70.1-2000，端面掏空部分减重，Φ56面的公差应根据前轴承的公差来确定，Φ76的右端面不能完全与前轴承接触，如果完全接触则无法判断该端盖是否对轴承的外圈固定完好，因此因该留有0.1的距离，以便卡尺检验。材料选用45钢可符合要求。具体结构简图如下图2-5：

图2-6 端盖结构简图
端盖同样需要设计越程槽《机械基础综合课程设计》表8-61选择磨外圆及端面越程槽（GB/T6303.5-1986）

6、导轮架V带的设计
（1）、设计基本前提
导轮电动机功率P=1.5KW，转速3000r/min，传动比i=9：10，工作寿命与该磨床使用寿命相同。
（2）、设计过程
（3）、确定计算功率Pca
查《机械设计》第八版中表8-7得，工作情况系数=1.1，故

（4）、选择V带的带型
根据、n，由《机械设计》第八版中图8-11选用Z型
（5）、确定带轮的基准直径并验算带速
初选小带轮的基准直径。由《机械设计》第八版表8-6和8-8，取小带轮的基准直径=90mm。
验算带速V0按《机械设计》第八版式8-13验算带的速度

因为，故带速合适。
（6）、计算大带轮的基准直径。根据《机械设计》第八版式8-15a，计算大带轮的基准直径。
（mm）
根据《机械设计》第八版表8-8得适合，取100mm
（7）、确定V带的中心距和基准长度Ld
① 根据《机械设计》第八版式8-20，初定中心距离

0.7（90+100）2(90+100)
133380
结合实际情况，取=202mm
②由《机械设计》第八版式8-2计算带所需的基准长度

≈702.6（mm）
由《机械设计》第八版表8-2选取带轮的基准长度Ld=710mm
③ 按《机械设计》第八版式8-23计算实际中心距

≈205.7mm
符合中心距的变化范围
（8）、验算小带轮上的包角

（9）、计算带的根数Z
首先计算单根V带的额定功率Pr。
由=90mm，=3000/i=3333r/min，查《机械设计》第八版表8-4a，得
P。=0.66KW
根据=3333r/min、1/i=1.11和Z型带，查《机械设计》第八版表8-4b，得
=0.02KW
查《机械设计》第八版表8-5得Ka=0.99，《机械设计》第八版表8-2得=0.96,于是
=（0.66+0.02）×0.99×0.96≈0.65KW
计算V带的根数Z
≈2.31
取根数为3
（10）、计算单根V带的处拉里的最小值（F。）min
由《机械设计》第八版表8-3得Z型面的单位长度质量q=0.06Kg/min,
所以

应使带的实际初拉力F。≥
（11）、计算压轴力Fp

（12）、带轮宽度
带轮宽度查《机械基础综合课程设计》表16-2如下图2-7所示

图2-7 皮带轮示意图
皮带与皮带的中心距离为12mm，皮带中心与带轮相近端距离为7mm，带轮总宽度为38mm,皮带厚度为6mm,宽度为10mm。
（13）、V带设计中应注意的问题
a、V带通常都是无端环带，为便于安装，应调整轴间距和预紧力。对于没有张紧轮的传动，其中一根轴的轴承位置应该能沿带长方向移动。
b、2传动的结构应便于V带的安装与更换。
c、水平或接近水平的带传动，应使带的紧边在下，松边在上，可增大小带轮的包角。
d、多根V带传动时，为避免各根V带的载荷分布不均，同一带轮上V带的长度应进行配组。更换必须全部带同时更换。
e、采用张紧轮传动，会增加带的曲挠次数，缩短带的寿命。
f、传动装置中，两带轮对应的轮槽中心平面的平面度应小于0.002a（a--轴间距）；带轮轴线的平行度应小于0.006a。
g、普通V带和窄V带不得混用在同一传动装置中。

7、导轮架结构简介
（1）、传动轴与电机实际中心距
总体设计中设定传动轴与电机的水平中心距离为163mm，而根据V带的设计，得出传动轴与电机的中心距为205.7mm为最合适，于是通过勾股定理得出传动轴和电动机的中心距为125.5mm。
（2）、导轮电动机支撑简介
导轮电机支撑固定板用六角螺栓M10×70四个，六角螺栓M10×54四个，六角螺栓M20×54四个，均两两对称分布如下图2-8

图2-8电机支撑台结构简图（螺钉分布）
该支撑台，使用两块厚度为15的长方形垫块，垫块固定在同样厚度的的垫块和固定凸台上，固定凸台用M20的外六角螺钉固定于导轮架上，从而实现了电机支撑架的固定。电机支撑架是一个比较灵活的的支撑台，可以在水平面内作一定范围内的移动，方便调增电机与传动轴的距离，从而使V带的实际装配更加的符合实际的需要，增加机械传动效率。
（3）、导轮架的旋转
该导轮架可以在垂直面和水平面内作符合设计要求的旋转。垂直面内的旋转依靠导轮架两箱体中的旋转销和两箱体的可在固定圆弧范围内移动的螺栓来实现的，两边螺栓移动圆弧开口是固定的。水平面内的旋转依靠导轮架下面的轴承来实现，旋转结束后依靠手柄固定即可。这两种旋转操作方，便原理简单。
（4）、导轮架键的选择
该导轮架键统一选择普通平键B型(GB/T 1096-1990)，选择时查询《机械基础综合课程设计》表11-1选择，其具体尺寸见附图。
（5）、导轨摩擦减小
最底端导轨因为需要经常根据零件材料的不同而作出相应的移动，于是需要减小底部导轨的摩擦力，于是在该导轨的底面贴上塑料软带，该软带的材料选择聚四氟乙烯。
（6）、导轮架箱盖和挡板的确定
导轮架箱盖的确定原则：以方便装配为原则确定箱盖的位置。箱体该应该在设计过程中进行减重设计，因为箱体盖上端承担的压力较小。
挡板的确定原则：以方便装配和观察箱体内部零件为原则。挡板不但可以使箱体因掏空部分材料而减重，更可以方便随时观察箱体零部件的结构，方便维修和维护。

结 论

本说明书主要介绍外圆无心磨床的导轮架、液压系统、传动系统以及总体尺寸的设计过程。
在整体设计当中，主要介绍了导轮架、液压系统、传动系统以及总体尺寸的具体设计过程和设计方法。本说明书中的外圆无心磨床除了达到设计的运动标准外还具备了良好的密封性、机械性、润滑系性和实用性，该磨床是在M1040、M1050和M1080的基础上做了仔细的对比后，最终设计而出的，设计过程坎坷，没有见过实体的磨床，但是凭借阅读相关书籍和资料，最终还是全部的表达了自己的设计构想。
本次设计的外圆无心磨床具有以下特点：
（1）提高了加工零件的通用性；
（2）有效的降低了工件搬运的劳动强度；
（3）具有良好的润滑系统和密封系统；
（4）改善劳动条件，减轻劳动强度；
（5）工作过程稳定，零件强度适合。
通过精确的计算和机构分析，各个部分的设计符合生产要求，并具备了原理简单、生产实用以及操作简单的优点。

参考文献

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