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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯） 第 5 頁(yè)
新式家具的拋光機(jī)器智能系統(tǒng)
摘要:
在這篇文章中,一個(gè)有著表面控制針對(duì)木制材料家具的工業(yè)機(jī)器手的拋光系統(tǒng)被提出,靈敏的空氣傳動(dòng)工具經(jīng)一個(gè)緊湊的力量傳感器能輕松的附于工業(yè)機(jī)器手的頂端.這個(gè)機(jī)器拋光系統(tǒng)被稱作三維機(jī)器拋光機(jī).該拋光機(jī)器有兩個(gè)新特點(diǎn).一是作用在工具和木制工件表面的拋光力被精細(xì)的控制在所設(shè)定值范圍內(nèi).例如2kgf.這個(gè)拋光力的大小是根據(jù)連接產(chǎn)生的力和運(yùn)動(dòng)摩擦力來(lái)設(shè)定的。另一個(gè)特點(diǎn)是不需要復(fù)雜的示教再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)但必需獲得一個(gè)理想的刀具軌跡。切屑刀具的位置數(shù)據(jù)，即由CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）模擬生產(chǎn)的刀具路徑。直接被用于固定在機(jī)器手臂上的刀具。該拋光機(jī)器能用于傳統(tǒng)拋光機(jī)不能應(yīng)付的型式多樣的彎曲表面。這些效果和說(shuō)法通過(guò)了一些試驗(yàn)，被研究證實(shí)。
1. 介紹
在木制家具的工業(yè)制造中，CAD/CAM系統(tǒng)和數(shù)控技術(shù)被廣泛應(yīng)用，從而使得設(shè)計(jì)到機(jī)械加工是非常合理的。然而，在機(jī)器加工之后的拋光幾乎不可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因?yàn)樗枰?xì)和靈巧的技術(shù)以便不影響表面質(zhì)量。到目前為止，一些拋光機(jī)在木制方面的發(fā)展。舉例來(lái)說(shuō)，寬帶拋光機(jī)（如圖2）適合邊表面的拋光。然而，這些傳統(tǒng)的機(jī)器不能應(yīng)用于型式多樣的彎曲表面。因此在木制家具的制造業(yè)中CAD/CAM系統(tǒng)和數(shù)控技術(shù)被廣泛應(yīng)用。從而使的設(shè)計(jì)和加工成為可能。然而，拋光過(guò)程后的加工很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因?yàn)樗枰?xì)和靈活的技術(shù)，才能加工出完美的表面質(zhì)量。到現(xiàn)在為止才研究出少許用于木制的拋光機(jī)。例如：寬帶拋光機(jī)如圖所示是用于平面的拋光。型面拋光機(jī)（如圖2所示）適合邊緣周?chē)鷴伖?。然而這些傳統(tǒng)的拋光機(jī)不能用于自由曲面型狀的工件。因此，我們必須依靠不僅可進(jìn)行適當(dāng)力量控制，而且能用于拋光復(fù)雜曲面雙軌道和單軌道拋光工具（如圖4所示）。有經(jīng)驗(yàn)的工人通過(guò)空氣驅(qū)動(dòng)器將其使用的得心應(yīng)手。為了獲得更好的表面質(zhì)量。雙向拋光機(jī)需要進(jìn)行回轉(zhuǎn)和非圓周運(yùn)動(dòng)?？梢砸軠y(cè)出這樣的工具會(huì)發(fā)出刺耳的噪聲、震動(dòng)和灰塵。最嚴(yán)重的問(wèn)題是，在這種惡劣環(huán)境下完成拋光是非常為難技術(shù)工人的。正是這個(gè)原因，在家具制造業(yè)中，研究一種可以部分取代技術(shù)熟練工人工作的拋光機(jī)是有必要的。
工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)取得顯著發(fā)展。如涂漆、焊接、搬運(yùn)等。要完成這些工作，重要的是對(duì)機(jī)器人手臂上端位置的準(zhǔn)確控制。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)用于拋光、去毛刺或磨削任務(wù)時(shí)，利用少許力控制會(huì)不可避免的出現(xiàn)對(duì)物體的損壞。舉例來(lái)說(shuō)。拋光機(jī)械手和噴圖機(jī)械手在[1~5]中被呈現(xiàn)。自動(dòng)化機(jī)器人的修邊和磨削在[6~10]被介紹。兩個(gè)具有代表性的控制方法被提出，它們是阻抗控制[11]和混合位置/力量控制[12]。在為機(jī)械手減少或吸收沖擊力方面，阻抗控制是最有效的的控制法之一。其優(yōu)點(diǎn)在于它能控制機(jī)械阻抗、慣性等。阻抗控制沒(méi)有力量控制模態(tài)和位置控制模態(tài)，但它是力量和速度組合的最終效應(yīng)。在另一方面，混合位置/力量控制方法同時(shí)控制機(jī)械手的位置和力量。然而，六個(gè)制約因素包括三個(gè)自由度位置和三個(gè)自由度力量不能同時(shí)達(dá)到最佳。為了避免干擾力控系統(tǒng)和位控系統(tǒng)，力量控制模態(tài)或位置控制模態(tài)在每個(gè)方向上事先被選定。
表面跟蹤控制是工業(yè)機(jī)械手的基本方法。一般有兩種控制方案，一種是機(jī)械手臂頂端的定位/定向控制。另一種是使其穩(wěn)定的保持在工件表面的曲線上的力量控制。應(yīng)該指出的是如果工件表面幾何信息未知，那么，在工件表面加工的速度就很難有所提高。為使其緊貼表面進(jìn)給速度必須取較小值。此外，在保持沿預(yù)定軌跡工作的同時(shí)難以控制拋光機(jī)械手的方向。
筆者曾進(jìn)行有關(guān)方面的研究。就力量控制來(lái)說(shuō)，阻抗控模型來(lái)調(diào)整拋光工具和工件表面的距離。在[15]中，模擬環(huán)境模型能模擬出環(huán)境的剛度。其結(jié)果通過(guò)了模型PUMA560機(jī)械的
驗(yàn)證。在測(cè)量時(shí)，重力補(bǔ)償器可以消除刀具重量對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在[17]中，關(guān)于刀具定位和定向控制，它更進(jìn)一步考慮如何為工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)非示教運(yùn)動(dòng)。在[18]的陳述中，CL數(shù)據(jù)被用來(lái)處理新的有關(guān)拋光參數(shù)的擬定。
在文中，機(jī)器人拋光工具系統(tǒng)被集成用于具有自由型態(tài)家具的設(shè)計(jì)。其拋光系統(tǒng)提供了實(shí)際的表面跟著控制，使工業(yè)機(jī)器人不僅在的迪卡爾空間通過(guò)了以個(gè)理想的阻抗模型調(diào)整機(jī)械手臂，而且使其沿著正確的方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)跟隨表面接觸。該拋光力大小是根據(jù)連接產(chǎn)生的力和摩擦力來(lái)設(shè)定的。本文還陳述了如何將拋光系統(tǒng)應(yīng)用到?jīng)]有復(fù)雜示教程序的木制工藝品中的制作中。從一些拋光試驗(yàn)效果可知拋光機(jī)器人使用跟蹤控制系統(tǒng)是可行的。
2. 拋光系統(tǒng)
最近，開(kāi)放式建筑工業(yè)機(jī)器人是根據(jù)使用者的各種不同需要在改進(jìn)。工業(yè)機(jī)器人有一個(gè)開(kāi)放的基于windows和linux系統(tǒng)的編程接口。這樣我們可以試著編寫(xiě)一些用于伺服控制的新程序。例如力量控制程序，柔性控制程序等。
六自由度工業(yè)機(jī)器人如圖5所示：FS20是由日本川崎重工業(yè)提供的控制器。該機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了用于工業(yè)，其頂端有一個(gè)高靈敏度力量傳感器。拋光刀具經(jīng)以個(gè)力量感應(yīng)器后可以很容易附于機(jī)器人手臂的頂端。光纖電纜將一個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器連接?；赑C的控制器提供了幾個(gè)windows API（應(yīng)用編程接口）的功能。例如伺服控制角度、正傳、反轉(zhuǎn)等。舉例來(lái)說(shuō)利用這些API函數(shù)可以很容易且安全的對(duì)位置和方向進(jìn)行控制。在下一節(jié)，表面跟蹤控制器在一個(gè)裝有windows API 函數(shù)的自動(dòng)拋光機(jī)中變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
3. 拋光機(jī)器的表面跟蹤控制系統(tǒng)
表面跟蹤系統(tǒng)有兩個(gè)主要特點(diǎn)：一是這既不是傳統(tǒng)復(fù)雜的教學(xué)工作也沒(méi)有處理（CL 數(shù)據(jù)到NC 數(shù)據(jù)）的要求。另一種是同時(shí)對(duì)作用在自由形態(tài)彎曲表面刀具上的力、刀具位置、定位方向的控制。
4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在本節(jié)中，利用模擬機(jī)器拋光機(jī)給出的試驗(yàn)結(jié)果的結(jié)果。軌道拋光工具被熟練的工人廣泛用于工件彎曲表面的打磨?；谲壍赖膾伖夤ぞ吣苓\(yùn)行各種奇異的運(yùn)動(dòng)。這就原于軌道拋光機(jī)不僅是個(gè)強(qiáng)大的打磨工具，而且磨出的表面質(zhì)量好、擦傷少。在這個(gè)試驗(yàn)中，軌道拋光工具被選擇而且在經(jīng)由一個(gè)力量傳感器被安裝在機(jī)械手手臂頂端?；境叽玳L(zhǎng)、寬、高 75cm×110cm×4cm那拋光工具重800g ,在拋光一個(gè)工件時(shí)，墊圈與磨砂低附著表面。圖12一個(gè)數(shù)據(jù)加工的工件表面，這里一個(gè)有代表性常規(guī)拋光機(jī)不能加工的形狀。其表面的拋光數(shù)據(jù)進(jìn)給量值設(shè)為3mm，該工件拋光前如圖12所示，其每次進(jìn)給量設(shè)值不大于1mm。首先機(jī)械手去除了其頂端使用的粗糙砂光紙#80，然后采用磨砂紙將其磨到一個(gè)中等粗糙#220，最后磨到#400，補(bǔ)償直徑和紙被切割到65mm大大的超過(guò)用于數(shù)控加工過(guò)程中的球頭銑刀直徑（17mm）。因此，我精選進(jìn)給量15mm.更新了CL數(shù)據(jù)的拋光機(jī)如圖9所示而且替換了如圖10所示控制器的CL數(shù)。切割偏移量被設(shè)為15mm的小值，以便防止工藝品的邊緣過(guò)度打磨。表1顯示了其他打磨條件和表面跟蹤控制的參數(shù)如圖10.這些數(shù)值的作用是用來(lái)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的。
如圖13所示工作時(shí)的拋光機(jī)。拋光力大小控制如圖14所示。靈敏的空氣類型的工具會(huì)產(chǎn)生巨大的噪聲和振動(dòng)。力量控制系統(tǒng)有工業(yè)機(jī)器手，力量感應(yīng)器，空氣驅(qū)動(dòng)器和木制的材料。因?yàn)檫@樣的工作環(huán)境拋光力大小會(huì)變和振動(dòng)，這就是為什么拋光往往會(huì)有毛刺和噪聲。而且，其加工出來(lái)的表面質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于技工加工出來(lái)的質(zhì)量。雖然它是如此困難和難以同技工保持同樣的拋光力大小、工具位置和定位方向。但機(jī)器拋光機(jī)可以完成更加精細(xì)任務(wù)。另一拋光機(jī)加工木制桌如圖15所示。觸摸感覺(jué)無(wú)論是手指還是手掌均令人非常滿意。一點(diǎn)等高線的跡象都沒(méi)有，以及邊緣周?chē)鷽](méi)有過(guò)度的打磨，表面上沒(méi)有凸起。此外，我們還用觸筆儀器進(jìn)行測(cè)量，使得加工出來(lái)的表面粗糙度（Ra）和最大高度（Ry）的算術(shù)平均值在1mm至3mm以內(nèi)。
拋光機(jī)器人加工的新款家具如圖16、17所示。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果我們可以確定。機(jī)器拋光系統(tǒng)可以完成對(duì)木制工藝品的彎曲表面加工。
5. 結(jié)論與將來(lái)的工作
這份文件涉及的機(jī)器人拋光系統(tǒng)用于家具工藝品的美觀設(shè)計(jì)和自由曲面造型。該系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)且用于工業(yè)機(jī)器人。這樣的系統(tǒng)有一個(gè)開(kāi)放的控制器。系統(tǒng)有兩個(gè)新特點(diǎn)：一個(gè)是這種表面跟蹤控制器在控制拋光力大小的同時(shí)還可以控制位置和定位方向。另一個(gè)是根本不需要傳統(tǒng)復(fù)雜的示教運(yùn)動(dòng)?；诠I(yè)機(jī)器的常規(guī)拋光系統(tǒng)理想軌跡的位置和定位方向控制是通過(guò)復(fù)雜示教運(yùn)動(dòng)所獲得的。在這種情況下，操作員必學(xué)輸入大量的沿著物體表面運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，不過(guò)拋光系統(tǒng)的三維CAD/CAM可以直接模擬出所需要的CL數(shù)據(jù)，從而使得該示教運(yùn)動(dòng)得以省略。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，那附于拋光機(jī)械手臂頂端的刀具可以平滑的跟隨彎曲表面移動(dòng)。在接觸的同時(shí)且能保持一定的拋光力和正確的方向。也有人表明，該系統(tǒng)完成的彎曲表面不僅質(zhì)量好而且造型非常美。打磨的條件、控制的進(jìn)給量、所選砂紙的表面質(zhì)量等工藝參數(shù)在此文中以表述。 然而若將機(jī)械手拋光系統(tǒng)用于其它不同材料，其參數(shù)值需要重新設(shè)定。因?yàn)槟抢硐雲(yún)?shù)的選定在很大程度上往往于木制材料有關(guān)。將來(lái)我們的計(jì)劃是整理木質(zhì)材料于理想?yún)?shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。目前，我們的計(jì)劃是整理木制材料于理想?yún)?shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。那參數(shù)的調(diào)整應(yīng)與物種內(nèi)部變化的方向保持一致。
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)翻譯
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
何龍
指導(dǎo)教師
楊漢嵩
2012年 03 月 20 日
摘要
隨著精密、超精密技術(shù)的發(fā)展日益進(jìn)步,機(jī)器及檢測(cè)儀器等的精度要求越來(lái)越高,對(duì)氣浮墊的制造精度也提出更高的要求。目前,由于氣浮墊精密加工技術(shù)的研究還不夠深入,因此,研究氣浮墊的精密制造技術(shù)是氣浮墊領(lǐng)域函須解決的課題。
針對(duì)研磨拋光過(guò)程，本文深入研究了磨料種類、粒度、拋光液溶劑、研拋壓力、研拋加工時(shí)間等因素對(duì)加工表面粗糙度的影響。根據(jù)氣浮墊研磨設(shè)備對(duì)研磨工藝的要求，本文設(shè)計(jì)了一種專門(mén)的研磨機(jī)，并對(duì)研磨機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行分析和說(shuō)明，并對(duì)部分零件進(jìn)行驗(yàn)證和校核。
關(guān)鍵詞：氣浮墊；研磨；拋光；機(jī)械結(jié)構(gòu)
Abstract
With the development of Precision and ultra-Precise technology, the accuracy of the machinery and the detecting instrument become higher, the Production accuracy of cushion needed also more higher. At present, the research about the cushion Precision finishing technology is not enough. So how to enhance the accuracy it is one of needing to resolve problem of the research area of the floatation cushion.
On the surface roughness effects of abrasive type, grain size, polishing liquid solvents, polishing pressure, polishing machining time and so on, are researched in-depth for the process of mechanical polishing. According to gas floating pad grinding equipment requirement for grinding process, this paper designed a kind of special grinding machine, and analyze the various parts of the grinding machine and instructions, and to verify and check parts.
Keywords ：Gas floating cushion; Grinding; Polishing; The mechanical structure
氣浮墊的研拋工藝及研拋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
前言
1.1研究背景及意義
近年來(lái)，功能陶瓷、石英晶片、平面或多面體晶體和光學(xué)器件等硬脆材料的精密加工提出了很高要求，不僅要求這些材料有極小的平面度、極小的表面粗糙度、超平滑的表面[1-3]，還要求材料兩端面嚴(yán)格平行、無(wú)晶向誤差、表面無(wú)變質(zhì)層等，有的甚至要求達(dá)到納米級(jí)或更高的加工精度和無(wú)損傷的表面加工質(zhì)量，由于研磨拋光技術(shù)可以獲得很高的精度和超光滑表面，上述的材料均需采用精密研磨拋光技術(shù)[3-8]。
利用研拋工具的亞口徑機(jī)械式研拋是目前加工創(chuàng)成復(fù)雜光學(xué)曲面主要方法，但無(wú)論是在創(chuàng)成原理還是在加工裝置上，都存在著難以逾越的固有缺陷。目前，許多研究主要是針對(duì)回轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面光學(xué)零件的加工技術(shù)及裝備。 對(duì)于有復(fù)雜幾何特征的光學(xué)曲面，研拋去除量總是非均勻變化的。這使得研拋工具與被加工工件之間的變形不一致。難以獲得均勻一致的面形精度研拋工具去除工件材料所形成的加工表面殘高也總是非均勻變化的[9-11]。因而難以獲得均勻一致的加工表面。質(zhì)量為了使所獲得加工表面質(zhì)量和面形精度滿足加工要求，同時(shí)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用性能可靠勢(shì)，必將增加研拋加工時(shí)間降低研拋加工效率。
研磨和拋光硬脆材料去除機(jī)理比較復(fù)雜，硬脆材料的表面完整性、亞表面層損傷、零件幾何形狀受很多因素的影響[12-15]。研磨和拋光加工工藝參數(shù)成為歐美各大企業(yè)的機(jī)密，而且針對(duì)不同材料以及不同設(shè)備，其參數(shù)變化非常大，使其難以復(fù)制和模仿[16-19]。目前，我國(guó)高檔次精密研磨設(shè)備設(shè)計(jì)制造水平不高，國(guó)外對(duì)高檔次精密加工工藝嚴(yán)格保密，這嚴(yán)重制約了我國(guó)精密加工技術(shù)的發(fā)展。為了加強(qiáng)我國(guó)精密研磨、拋光技術(shù)的發(fā)展，除了開(kāi)發(fā)擁有自主產(chǎn)權(quán)的精密研磨拋光設(shè)備之外，研磨、拋光加工工藝也成為了研究重點(diǎn)[20-23]。
1.2氣浮墊研磨拋光機(jī)理
氣浮墊壓力產(chǎn)生的原理:利用壓縮氣體的粘性,提高工作間隙中氣體的壓力從而將物體懸浮起來(lái)。如圖1.1所示,氣浮墊可以分為三種:動(dòng)壓型,靜壓型和壓膜型。如圖1.1(a)所示,動(dòng)壓氣浮墊是兩個(gè)面相對(duì)移動(dòng),且間隙呈楔狀,沿移動(dòng)方向間隙逐漸變小。由于相對(duì)移動(dòng),氣體因其粘性作用,被拖帶壓入楔形間隙中,從而產(chǎn)生壓力,構(gòu)成動(dòng)壓懸浮。如圖1.1(b)所示,靜壓型氣浮墊是將外部的壓縮氣體通過(guò)節(jié)流器導(dǎo)入間隙中,借助其靜壓使之懸浮起來(lái)。節(jié)流器的作用是當(dāng)間隙變化時(shí),調(diào)整間隙內(nèi)的壓力,從而使氣浮墊具有一定的剛度。如圖1.1(c)所示,壓膜型氣浮墊利用了相互接觸的面沿垂直方向的振動(dòng),使間隙內(nèi)的壓力的平均值高于周?chē)h(huán)境壓力這一原理。由于氣體具有粘性,間隙內(nèi)的氣體不能快速出入,從而壓力增高。例如,讓一塊玻璃板平行地落在一塊平滑的板上時(shí),玻璃板會(huì)輕輕地落下,從這一現(xiàn)象,就能夠理解壓膜氣浮墊的原理。
圖1.1.氣浮墊的工作原理
在上述結(jié)構(gòu)的氣浮墊形式中,動(dòng)壓型和靜壓型得到更加廣泛的應(yīng)用。在氣浮墊實(shí)際設(shè)計(jì)中,氣浮墊的節(jié)流方式也不同。分別利用噴嘴、毛細(xì)管、縫隙的阻抗起到供氣孔節(jié)流的作用,而固有孔節(jié)流器是由供氣孔和氣浮墊間隙所形成的假想圓柱面起到節(jié)流器的作用。表面節(jié)流器是在氣浮墊面上設(shè)置與供氣孔連同的極淺的溝槽,溝槽的阻抗就構(gòu)成了節(jié)流。多孔質(zhì)節(jié)流器是氣浮墊的承載面采用了具有透氣性的多孔質(zhì)材料,多孔質(zhì)材料的阻抗起到了供氣孔節(jié)流器的作用。
傳統(tǒng)的研磨一般利用鑄鐵研磨盤(pán)，采用手工實(shí)現(xiàn)無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)或靠機(jī)床實(shí)現(xiàn)模模擬手工的運(yùn)動(dòng)軌跡。傳統(tǒng)的拋光一般利用瀝青、聚氯乙烯和無(wú)紡布等拋光盤(pán)，
采用擺動(dòng)、行星運(yùn)動(dòng)和環(huán)行運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)方式。研磨和拋光都是根據(jù)不同的加工條件涂敷不同的磨料，工件至于研磨盤(pán)或拋光墊上，用夾具裝夾工件并對(duì)工件施加一定的壓力，通過(guò)機(jī)床的主軸帶動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用磨盤(pán)和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和磨料的切削作用從工件表面去除一層很薄的材料，從而達(dá)到加工的目的，加工示意圖如圖1．2所示。
圖1.2研磨拋光示意圖
按照磨料的附著方式，研磨拋光方法可以分為兩種：固結(jié)磨料研拋和游離磨料研拋。固結(jié)磨料研磨工件主要以耕犁方式去除材料，具有加工效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但研磨工具磨損大，容易在工件上留下劃痕，難以得到無(wú)損傷表面；游離磨料研磨拋光工件是利用磨料顆粒在研磨盤(pán)和工件之間對(duì)工件表面滾壓，使工件表面產(chǎn)生微小破碎這種方式來(lái)去除材料，能獲得無(wú)損傷平滑表面。
1.3研磨拋光加工工藝
1.3.1磨料的選取
磨料一是研磨加工的“刀具”,在加工中的起著切削作用。因此,首先磨料一要有較高的硬度,這是其磨削作用的關(guān)鍵所在,一般情況下磨料硬度大于被磨削工件硬度,再次要具有良好的韌性,保證和其他刃具一樣變鈍后能夠自銳。同時(shí)磨料的形狀和粒度應(yīng)該均勻,這由研磨拋光加工的特殊性所決定的,另外還要有高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,這樣在加工的過(guò)程中保持自身的優(yōu)良機(jī)械和化學(xué)性能。
磨料的粒度也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素,一般磨料的粒度指磨料的粗細(xì)程度。在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定,磨料的粗細(xì)用粒度表示,粒度號(hào)數(shù)越大,顆粒越小。粗顆粒用于粗加工。
1.3.2.研磨液的選取
通常,研磨加工時(shí),不能直接用磨料對(duì)工件表面進(jìn)行加工,必須加配其他的化學(xué)溶劑或其他輔助填料調(diào)配成研磨液,研磨液具有調(diào)和磨料及冷卻潤(rùn)滑加工被加工接觸面的作用,如果沒(méi)有選擇好合適的研磨液,對(duì)精密研磨拋光加工可能會(huì)帶來(lái)一系列的影響,如溫度升高以損傷氣浮墊試件的被加工表面,降低表面粗糙度、產(chǎn)生劃痕、損傷磨盤(pán)等危害。因此,和磨料一樣對(duì)研磨液的組成和配比也有要求,例如參與作用的研磨液要有冷卻和潤(rùn)滑的物理性質(zhì),還要具有一定的粘度,以致有勃附作用。在實(shí)際生產(chǎn)中不容易被研磨盤(pán)甩出;其物理作用和化學(xué)性質(zhì)也要良好,研磨液一般是由磨料和活性劑組成的。用于研磨磨料的硬度必須高于工件的硬度,現(xiàn)在可以作為磨料的材料有金剛石、碳化硼、氧化鋁等。由于研磨過(guò)程活性劑在研磨過(guò)程中起到很重要的作用,如果只有磨料,沒(méi)有合適的活性劑,可能會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題,所以研磨劑要求應(yīng)該有懸浮、潤(rùn)滑、冷卻、去損、清洗和防銹性能。
1.3.3研磨工藝
傳統(tǒng)的研磨和拋光，設(shè)備條件只是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量研拋的必要條件。工藝條件和操作者的技藝也起著十分重要的作用。通常學(xué)者們從研磨拋光的4個(gè)基本組成部分：工件、研磨拋光液、磨粒和拋光盤(pán)入手研究研磨和拋光加工工藝與加工質(zhì)量的關(guān)系。Yongwu Zhao等人以硅片為研究對(duì)象，采用化學(xué)機(jī)械拋光方法探討了研磨拋光工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響，他指出磨粒大小是影響材料去除率的主要因素，轉(zhuǎn)速和壓力是次要因素；B．J．Hooper等人研究了拋光墊磨損對(duì)硅片表面質(zhì)量與材料去除率的影響㈣；H．Y Tam等人研究了轉(zhuǎn)速、磨粒大小等加工參數(shù)光學(xué)器件表面粗糙度的影響，并得到Ra=10．7 nln的光滑表面；Nabil Belkhir等人以玻璃為研究對(duì)象，探討了磨粒與材料去除量的關(guān)系，他指出磨粒的形狀直接影響其切削行為，磨損后的磨粒材料切削能力明顯降低；A．Q．Biddut等人研究了磨粒大小與加工壓力對(duì)硅片表面損傷的影響，并指出能否得出無(wú)損傷表面，磨粒大小與加工壓力是關(guān)鍵；浙江工業(yè)大學(xué)周兆忠等采用A1203磨料，約50rim的Si02拋光液，以聚胺酯作為拋光墊，鑄鐵盤(pán)研磨盤(pán)對(duì)氮化鋁基片進(jìn)行研磨，得到表面粗糙度Ra為8nm的超光滑表面；廣東工業(yè)大學(xué)袁慧等人研究了工程陶瓷研磨拋光工藝，并指出磨削質(zhì)量主要受到磨粒粒度的影響。
影響研磨效果的因素除了研磨盤(pán)、磨料種類、磨料粒度等一系列因素外，研磨壓力、轉(zhuǎn)速、研磨液濃度、研磨液流量、研磨時(shí)間等因素對(duì)研磨的效果也有很大的影響。由于時(shí)間和精力有限，在本論文中就不一一論述。
第二章 氣浮墊拋研機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1氣浮墊拋研機(jī)的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
平面研磨機(jī)為精密研磨拋光設(shè)備，被研磨、拋光材料放在研磨盤(pán)上，研磨盤(pán)逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)，修正輪帶動(dòng)工件盤(pán)自轉(zhuǎn)，重力加壓的方式對(duì)工件施加壓力，工件盤(pán)與研磨盤(pán)作相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到加工的效果。圖2.1為本設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)的平面研拋機(jī)原有的結(jié)構(gòu)示意圖。其工作原理是研磨盤(pán)由電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，研磨盤(pán)上有三個(gè)加工工位，并在工件盤(pán)上放置加載砝碼，這樣研磨盤(pán)在旋轉(zhuǎn)，由于摩擦力矩的作用帶動(dòng)工件盤(pán)的也在旋轉(zhuǎn)，在砝碼加壓的情況下兩者的相互轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦起到材料去除的作用，達(dá)到研磨的效果。
圖2.1拋研機(jī)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
2.2氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
在精密研磨拋光加工工藝中,離不開(kāi)研磨盤(pán)的存在,研磨盤(pán)是加工的場(chǎng)所,幾乎所有的研磨拋光加工都是在研磨拋光盤(pán)上進(jìn)行的,對(duì)于研拋盤(pán)的選擇也至關(guān)重要。在加工中,磨料對(duì)被加工件進(jìn)行磨削,同時(shí)研磨盤(pán)也同樣在受到磨損。研磨拋光盤(pán)自身的精度對(duì)氣浮墊的表面精度影響很大,甚至?xí)堰@種精度關(guān)系“復(fù)印”到氣浮墊表面上,故要求研磨盤(pán)的加工面要有較高的幾何精度。
氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)主要包括直流力矩電機(jī)。氣浮軸承以及軸承所需要的供氣系統(tǒng)等組成。氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)的各部件在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了結(jié)構(gòu)對(duì)稱性原則，以提高轉(zhuǎn)臺(tái)軸系回轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn)性。轉(zhuǎn)臺(tái)軸系選用氣浮軸承支承軸系上，同軸安裝進(jìn)口無(wú)刷直流力矩電機(jī)作為直接驅(qū)動(dòng)元件，轉(zhuǎn)臺(tái)部件在設(shè)計(jì)制造時(shí)力求在形狀尺寸和質(zhì)量分布上對(duì)各自的正交坐標(biāo)平面對(duì)稱。并且要求在滿足結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度和剛度的前提下同時(shí)力求內(nèi)環(huán)軸系質(zhì)量最小盡量減小軸系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)利用多孔噴射氣浮墊產(chǎn)生靜壓 支撐待研拋工件由于采用多孔噴射技術(shù)， 平臺(tái)表面壓力分布均勻， 具有承載能力強(qiáng)剛度好抗氣振等優(yōu)點(diǎn) 。主要應(yīng)用于精密測(cè)量和超精加工等精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)如圖2.2所示。
圖2.2 精密氣浮墊床
氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)中的核心部件就是氣浮軸承氣浮軸承，又稱為空氣軸承，指的是用氣體。通常是空氣，但也有可能是其它氣體。作為潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承空氣軸承消除了由摩擦力引起的阻力。磨損提供了極高的徑向和軸向旋轉(zhuǎn)精度由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和靜態(tài)支撐部分之間沒(méi)有機(jī)械接觸，磨損程度降到了最低，從而確保精度始終保持穩(wěn)定，空氣軸承內(nèi)部的低剪切力能夠在提供極高轉(zhuǎn)速的同時(shí)，將動(dòng)力損失降到最低，使產(chǎn)生的熱量非常小并能同時(shí)保持較低的振動(dòng)水平。在高精度和高速領(lǐng)域上優(yōu)勢(shì)十分明顯.
2.3.氣浮墊研磨機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)到研磨臺(tái)的傳動(dòng)才用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)的一些特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是：鏈傳動(dòng)沒(méi)有彈性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；傳動(dòng)尺寸比較緊湊；不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較??；承載能力大；效率高（η=0.95～0.98）。同時(shí)；鏈傳動(dòng)能吸振與緩和沖擊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較大中心距的傳動(dòng)，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等惡劣環(huán)境中工作。
鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平穩(wěn)；傳動(dòng)中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動(dòng)中使用；只能用于平行軸間的傳動(dòng)；安裝精度和制造費(fèi)用比帶傳動(dòng)高。
圖2.3 鏈傳動(dòng)
Figure 2.3 chain
鏈傳動(dòng)的適用場(chǎng)合：廣泛應(yīng)用于中心距較大、多軸、平均傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確的傳動(dòng)。環(huán)境惡劣的開(kāi)式傳動(dòng)、低速重載傳動(dòng)及潤(rùn)滑良好的高速傳動(dòng)，均可采用鏈傳動(dòng)。滾子鏈傳遞的功率通常在100kw以下，鏈速在15m/s以下，傳動(dòng)比I<=7。目前其最大傳遞功率可達(dá)500kw，最高中心距可達(dá)8m。
綜合分析各種傳動(dòng)方案，從傳動(dòng)效率、傳動(dòng)比、傳動(dòng)速度、制造成本和安裝精度、傳動(dòng)裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)課題的傳動(dòng)方案采用鏈傳動(dòng)。
2.4 選用電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)的容量（功率）選得是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運(yùn)動(dòng)，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)[1]取
磨臺(tái)質(zhì)量：
工件所受重力：
滿載時(shí)每個(gè)托輪所受切向力：
磨臺(tái)線速度：
磨臺(tái)所需功率：
查表得：
電動(dòng)機(jī)至磨臺(tái)的總效率
電動(dòng)機(jī)所需功率
所以選用電動(dòng)機(jī)額定功率
綜上所述，電動(dòng)機(jī)可選用YTC系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)額定功率選用YTC502型。
第三章 機(jī)械傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
鏈輪傳動(dòng)的示意圖如下圖。
圖3.1 鏈傳動(dòng)
3.1.1 鏈條的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1.選擇鏈輪齒數(shù)
取小鏈輪齒數(shù)
則大鏈輪齒數(shù)，取
2.確定計(jì)算功率
查表得
為工況系數(shù)，
為齒數(shù)系數(shù)，
3.選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距
根據(jù)查表[3]可選16A型滾子鏈，鏈條節(jié)距為p
4.計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距：
，取p
鏈條節(jié)數(shù)：
，其中
取 （取偶）
最大中心距為：
，查表
實(shí)際中心距為：
,一般
5.計(jì)算鏈條速度
有效圓周力為：
作用在軸上的力F
為壓軸力系數(shù)，對(duì)于水平傳動(dòng)
3.1.2 主要失效形式
a）鏈的疲勞破壞 鏈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其上的各個(gè)元件都在變應(yīng)力作用下工作，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會(huì)因疲勞而斷裂；套筒、滾子表面將會(huì)因沖擊而出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。因此，鏈條的疲勞強(qiáng)度就成為決定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素。
b）鏈條鉸鏈的磨損 鏈條在工作過(guò)程中，鉸鏈中的銷(xiāo)軸與套筒間不僅承受較大的壓力，而且還有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致鉸鏈磨損，其結(jié)果使鏈節(jié)距增大，鏈條總長(zhǎng)度增加，從而使鏈的松邊垂度發(fā)生變化，同時(shí)增大了運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷，引起跳齒。
c) 鏈條鉸鏈的膠合 當(dāng)鏈速較高時(shí)，鏈節(jié)受到的沖擊增大，鉸鏈中的銷(xiāo)軸和套筒在高壓下直接接觸，同時(shí)二者相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦熱，從而導(dǎo)致膠合。因此，膠合在一定程度上限制了鏈傳動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速。
d）鏈條的靜力破壞 當(dāng)鏈速較低時(shí)，如果鏈條負(fù)載不增加而變形持續(xù)增加，即認(rèn)為鏈條正在被破壞。導(dǎo)致鏈條變形持續(xù)增加的最小負(fù)載將限制鏈條能夠承受的最大載荷。
3.1.3 滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算
在低速（）重載鏈傳動(dòng)中，鏈條的靜強(qiáng)度占主要地位。如果仍用額定功率曲線選擇計(jì)算，結(jié)果常不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)轭~定功率曲線上各點(diǎn)相應(yīng)的條件性安全系數(shù)S為8~20，遠(yuǎn)比靜強(qiáng)度安全系數(shù)大。當(dāng)進(jìn)行耐疲勞和耐磨損工作能力計(jì)算時(shí)，若要求的使命壽命過(guò)短，傳動(dòng)功率過(guò)大，也需進(jìn)行鏈條的靜強(qiáng)度驗(yàn)算。
鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算公式為
式中 為靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
為排數(shù)系數(shù)；
為工況系數(shù)；
為有效圓周力；
,并查表得，，
所以
為許用安全系數(shù)，一般為4-8；如果按最大尖峰載荷來(lái)代替進(jìn)行計(jì)算，則可為3-6；
所以滿足要求
3.2 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸
鏈輪齒數(shù)
配用鏈條的節(jié)距
配用鏈條的滾子外徑
小鏈輪分度圓直徑
小鏈輪齒頂圓直徑
取
小鏈輪齒根圓直徑
大鏈輪分度圓直徑
大鏈輪齒頂圓直徑
取
大鏈輪齒根圓直徑
鏈輪齒寬
查表得 , 為內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬
所以
圖3.2 齒形
3.3 滾子鏈傳動(dòng)的故障與維修
表5.1 滾子鏈傳動(dòng)的故障與維修
故障
原因
維修措施
鏈板或鏈輪齒嚴(yán)重側(cè)磨
1.各鏈輪不共面
2.鏈輪端面跳動(dòng)嚴(yán)重
3.鏈輪支承剛度差
4.鏈條扭曲嚴(yán)重
1.提高加工與安裝精度
2.提高支承件剛度
3.更換合格鏈條
鏈板早期疲勞開(kāi)裂
潤(rùn)滑條件良好的中低速鏈傳動(dòng)，鏈板的疲勞是主要矛盾，但若過(guò)早失效則有問(wèn)題：
1.鏈條規(guī)格選擇不當(dāng)
2.鏈條品質(zhì)差
3.動(dòng)力源或負(fù)載動(dòng)載荷大
1.重新選用合適規(guī)格的鏈條
2.更換質(zhì)量合格的鏈條
3控制或減弱負(fù)載和動(dòng)力源的沖擊振動(dòng)
滾子提前碎裂
1.鏈輪轉(zhuǎn)速較高而鏈條規(guī)格選擇不當(dāng)
2.鏈輪齒溝有雜物或鏈條磨損嚴(yán)重發(fā)生爬齒和滾子被擠頂現(xiàn)象
3.鏈條質(zhì)量差
銷(xiāo)軸磨損或銷(xiāo)軸與套筒膠合
鏈條鉸鏈元件的磨損是最常見(jiàn)的現(xiàn)象之一。正常磨損是一個(gè)緩慢發(fā)展的過(guò)程。如果發(fā)展過(guò)快則
1.潤(rùn)滑不良
2.鏈條質(zhì)量差或選用不當(dāng)
1.清除齒溝雜物或換新鏈條
2.更換質(zhì)量合格的鏈條。
續(xù)表5.1
故障
原因
維修措施
外鏈節(jié)外側(cè)擦傷
1.鏈條未張緊，發(fā)生跳動(dòng)，從而與鄰近物體碰撞
2.鏈箱變形或內(nèi)有雜物
1.使鏈條適當(dāng)張緊
2.消除箱體變形、清除雜物
鏈條跳齒或抖動(dòng)
1.鏈條磨損伸長(zhǎng)，使節(jié)距和垂度過(guò)大
2.沖擊或脈動(dòng)載荷較重
3.鏈輪齒磨損嚴(yán)重
1.更換鏈條或鏈輪
2.適當(dāng)張緊
3.采取措施穩(wěn)定載荷
鏈輪齒磨損嚴(yán)重
1.潤(rùn)滑不良
2.鏈輪材質(zhì)較差，齒面硬度不足
1.改善潤(rùn)滑條件
2.提高鏈輪材質(zhì)和齒面硬度
3.把鏈輪拆下，翻轉(zhuǎn)180°再裝上，則可利用齒廓的另一側(cè)而延長(zhǎng)使用壽命
卡簧、開(kāi)口銷(xiāo)等鏈條鎖止元件松脫
1.鏈條抖動(dòng)過(guò)烈
2.有障礙物磕碰
3.鎖止元件安裝不當(dāng)
1.適當(dāng)張緊或考慮增設(shè)導(dǎo)板托板
2.消除障礙物
3.改善鎖止件安裝質(zhì)量
振動(dòng)劇烈、噪聲過(guò)大
1.鏈輪不共面
2.松邊垂度不合適
3.潤(rùn)滑不良
4.鏈箱或支承松動(dòng)
5.鏈條或鏈輪磨損嚴(yán)重
1.改善鏈輪安裝質(zhì)量
2.適當(dāng)張緊
3改善潤(rùn)滑條件
4.消除鏈箱或支承松動(dòng)
5.更換鏈條或鏈輪
6.加裝張緊裝置或防振導(dǎo)板
根據(jù)以上鏈傳動(dòng)的滾子鏈傳動(dòng)的故障與維修，當(dāng)鏈傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以根據(jù)以上的內(nèi)容來(lái)對(duì)鏈輪傳動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到鏈輪傳動(dòng)的最佳效果。
4軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算
4.1 軸的材料
應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度和其他機(jī)械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理來(lái)選擇軸的材料。
軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如35、45和50，其中以45號(hào)鋼最為常用。
根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選45號(hào)鋼作材料。
4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。
一般軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：
a）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀；
b）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸、和調(diào)整；
c）采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施；
d）便于加工制造和保證精度。
由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度[4]條件為
式中 為軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為;
為軸所受的扭矩，單位為;
為軸傳遞的功率，單位為；
為軸的轉(zhuǎn)速，單位為;
為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；
為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為。
由此推得實(shí)心圓軸的基本直徑為：
式中為計(jì)算常數(shù)，取決于軸的材料和受載情況，查表知，45號(hào)鋼的C的范圍為，取
所以
當(dāng)軸段上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱：?jiǎn)捂I槽增大3%，雙鍵槽增大7%，然后將軸徑圓整。
綜合以上取，
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：
圖4.1 主軸
4.3軸上鍵的校核
根據(jù)軸和鏈輪配合的要求，初選平鍵A ，對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。
假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為
（5-18）
式中：
T—傳遞的轉(zhuǎn)矩，，；
k—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處h為鍵的高度，mm；
l—鍵的工作長(zhǎng)度，mm，圓頭平鍵，這里L(fēng)為鍵的公稱長(zhǎng)度，mm，b為鍵的寬度，mm；
d—軸的直徑，mm；
[σp]—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力。
在軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩
（5-19）
鍵與輪轂鍵槽的接觸高度
鍵的工作長(zhǎng)度
軸的直徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-2，選擇
代入公式（5-18）：
滿足條件。
轉(zhuǎn)向箱輸出端鍵的校核
結(jié)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)軸端結(jié)構(gòu)相似，選擇 平鍵A 10*10*28
計(jì)算公式與上式相同
傳遞的轉(zhuǎn)矩
鍵與輪轂鍵槽的解除高度
鍵的工作長(zhǎng)度 L=24mm。
軸的直徑
代入公式（5-18）：
滿足條件。
5 軸承的選擇和潤(rùn)滑
5.1 軸承的選擇
選擇滾動(dòng)軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個(gè)主要因素：
A.負(fù)荷情況 負(fù)荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小，方向和性質(zhì)來(lái)選擇軸承。
a)負(fù)荷大小：一般情況下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適用于承受較大負(fù)荷，球軸承由于是點(diǎn)接觸，承載能力小，適用于輕，中等負(fù)荷。
b)負(fù)荷方向：純徑向力作用，宜選用深溝球軸承，圓柱滾子軸承或滾針軸承。純軸向負(fù)荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷聯(lián)合作用時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。若徑向負(fù)荷較大而軸向負(fù)荷較小時(shí)，也可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向負(fù)荷較大而徑向負(fù)荷小時(shí)，可選用推力角接觸軸承，推力圓錐滾子軸承。
c)負(fù)荷性質(zhì)：有沖擊負(fù)荷時(shí)，宜選用滾子軸承。
B.高速性能 球軸承比滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。在相同內(nèi)徑時(shí)，外徑越小，滾動(dòng)體越輕小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適合于較高轉(zhuǎn)速下工作。在一定條件下，工作轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜選用超輕，特輕系列的軸承。
C.調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同心性差或軸的剛度小，變形較大，以及多支點(diǎn)軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時(shí)應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。
D.允許的空間 徑向尺寸受限制的機(jī)械裝置，可選用滾針軸承或特輕，超輕型軸承；軸向尺寸受限制時(shí)，宜選用窄或?qū)捪盗械妮S承。
E.安裝與拆卸方便 整體式軸承座或頻繁裝拆時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承裝在長(zhǎng)軸上時(shí)，為裝拆方便可選用帶錐孔和緊定套的軸承。
根據(jù)以上所述及本設(shè)計(jì)的具體要求，選用調(diào)心球軸承。
5.2 軸承的潤(rùn)滑
軸承潤(rùn)滑主要目的是減少摩擦和磨損，同時(shí)起到冷卻，吸振，防銹及降噪的作用。
常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑脂及固體潤(rùn)滑劑(二硫化鉬)。選擇潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)考慮工作溫度，軸承負(fù)荷，轉(zhuǎn)速及其工作環(huán)境影響。一般來(lái)說(shuō)，溫度高，負(fù)荷大，轉(zhuǎn)速低時(shí)選用粘度高的潤(rùn)滑劑。
潤(rùn)滑油選擇：常用的潤(rùn)滑油有--機(jī)械油，高速機(jī)械油，汽輪機(jī)油，壓縮機(jī)油，變壓器油，汽缸油等等。一般而言，軸承轉(zhuǎn)速越高，則選用較低粘度的潤(rùn)滑油。負(fù)荷越重，則選用粘度較高的潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑方法有：油浴潤(rùn)滑，循環(huán)油潤(rùn)滑，噴油潤(rùn)滑及油霧潤(rùn)滑。
選擇潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂的一般原則如表9.1：
表9.1 選擇潤(rùn)滑油或脂潤(rùn)滑的一般原則
影響選擇的因素
用潤(rùn)滑脂
用潤(rùn)滑油
溫度
當(dāng)溫度超過(guò)120時(shí)，要用特殊潤(rùn)滑脂。當(dāng)溫度升高到200-220時(shí)，再潤(rùn)滑的時(shí)間間隔要縮短
油池溫度超過(guò)90或軸承溫度超過(guò)200時(shí)，可采用特殊的潤(rùn)滑油
溫度系數(shù)
<400000
〈400000－500000
載荷
低到中等
各種載荷直到最大
軸承形式
不用于不對(duì)稱的球面滾子推力軸承
用于各種軸承
殼體設(shè)計(jì)
較簡(jiǎn)單
需要較復(fù)雜的密封和供油裝置
長(zhǎng)時(shí)間不需維護(hù)的地方
可用。根據(jù)操作條件，特別要考慮工作溫度
不可以用
集中供油
選用泵送性能好的潤(rùn)滑脂。不能有效地傳熱，也不能作為液壓介質(zhì)
可用
最低轉(zhuǎn)矩?fù)p失
如填裝適當(dāng)，比采用油的損失還要低
為了獲得最低功率損失，應(yīng)采用有清洗泵或油霧裝置的循環(huán)系統(tǒng)
污染條件
可用。正確的設(shè)計(jì)可防止污染物的侵入
可用。但要采用有防護(hù)、過(guò)濾裝置的循環(huán)系統(tǒng)
結(jié)論
我本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題新穎，涉及知識(shí)面廣，包括氣浮墊研磨機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承的選用、電機(jī)的選用、鍵的選用與校核、鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)等各個(gè)方面的內(nèi)容，基本上涉及了我大學(xué)四年所學(xué)的各項(xiàng)內(nèi)容同時(shí)也涉及到一些書(shū)本上不曾涉及的內(nèi)容，是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次全面的總結(jié)，也是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步拓展。
在本設(shè)計(jì)中，執(zhí)行工作的從動(dòng)件能滿足生產(chǎn)工藝提出的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、功能范圍和運(yùn)動(dòng)性能等諸方面的具體要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸大小適度，在整體布置上占有空間小，布局緊湊。制造加工容易，維修拆裝方便，工作中穩(wěn)定可靠，使用安全，具有足夠的壽命。滾筒與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式，功率、轉(zhuǎn)矩及其載荷特性能夠相互協(xié)調(diào)，與其他相鄰機(jī)構(gòu)的銜接正常，傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和力可靠，不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。本機(jī)符合生產(chǎn)的需要，具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。
致 謝
為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，我深有感受。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我翻閱了很多與我課題相關(guān)的資料，同時(shí)將以前所學(xué)的有直接聯(lián)系的相關(guān)專業(yè)科目認(rèn)真的溫習(xí)了一邊，豐富了許多理論方面的知識(shí)。這次設(shè)計(jì)使我四年中學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)得到了一次綜合的應(yīng)用，使學(xué)過(guò)的知識(shí)結(jié)構(gòu)得到了科學(xué)的組合，同時(shí)也從理論到實(shí)踐發(fā)生了一次質(zhì)的飛躍，可以說(shuō)這次設(shè)計(jì)是理論知識(shí)與實(shí)踐運(yùn)用之間相互過(guò)渡的橋梁，是我們即將踏上工作崗位的臺(tái)階。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)自身的許多不足，理論知識(shí)不夠扎實(shí)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，同時(shí)又缺乏實(shí)踐工作的磨礪，從而導(dǎo)致在設(shè)計(jì)時(shí)難以做出正確的選擇，對(duì)課題的內(nèi)容茫然不知所措。對(duì)資料的應(yīng)用也不夠確切，對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的具體形狀、運(yùn)作方式、性能指標(biāo)也不能有一個(gè)準(zhǔn)確的定位。缺乏對(duì)具體產(chǎn)品的想象力，當(dāng)查閱有關(guān)資料時(shí)， 設(shè)計(jì)思維又受到書(shū)本內(nèi)容的束搏，不能得到擴(kuò)展，始終局限于個(gè)別的、單一的理論或?qū)嶓w。這一切都是可能導(dǎo)致我本次設(shè)計(jì)的不足之處，懇請(qǐng)老師和同學(xué)指正。
由于自己能力所限，時(shí)間倉(cāng)促,設(shè)計(jì)中還存在許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師同學(xué)給予批評(píng)指正。
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